CN108343542B - 一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置及方法 - Google Patents

一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置及方法，包括人机交互装置触摸屏、PLC控制器，人机交互装置触摸屏连接PLC控制器，PLC控制器连接导叶位置传感器、比例节流阀。所述人机交互装置触摸屏，用于人工设定导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度、导叶分段关闭速度；所述PLC控制器，用于实时采集导叶位置传感器上送的导叶开度模拟量信号；所述PLC控制器，实时计算并输出比例节流阀模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀的流量。采用本发明的装置及方法，可以直接通过触摸屏装置设定导叶分段关闭拐点和速度等参数，轻松简单，无需通过繁琐的人工作业调整校核。

Description

一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置及方法
技术领域
本发明一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置及方法，涉及水轮发电机组调速器控制技术领域。
背景技术
水轮发电机组调速器通常采用分段关闭装置实现导叶关闭速度的分段控制，以满足水轮机调保计算的要求。分段关闭装置通常采用机械可调式节流阀，使用行程换向阀驱动其分段动作。此种分段关闭装置实际应用存在以下不足和缺陷：
1、导叶关闭速度的调整需要人工多次反复调整分段关闭装置的控制螺杆位置，并通过多次反复试验校核是否调整到位，调整过程繁琐。
2、导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度的调整需要人工多次反复调整行程换向阀触点位置，并通过多次反复试验校核是否调整到位，调整过程繁琐。
3、分段关闭装置稳定性差，调整后运行若干长时间后，分段关闭装置关闭规律会有一定变化，需重新校核。
4、分段关闭装置阀体复杂，一般与导叶行程换向阀距离远，控制管路长，占用空间大，安装维护检修不便。
发明内容
本发明的目的是解决现有的调速器分段关闭装置实际应用中安装、维护、检修以及调整不便和功能稳定性差等问题和不足，提供一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置及方法，可以直接通过触摸屏装置设定导叶分段关闭拐点和速度等参数，轻松简单，无需通过繁琐的人工作业调整校核。
本发明采取的技术方案为：
一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置，包括人机交互装置触摸屏、PLC控制器，人机交互装置触摸屏连接PLC控制器，PLC控制器连接导叶位置传感器、比例节流阀。
所述人机交互装置触摸屏，用于人工设定导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度、导叶分段关闭速度；所述PLC控制器，用于实时采集导叶位置传感器上送的导叶开度模拟量信号；所述PLC控制器，实时计算并输出比例节流阀模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀的流量。
该装置还包括机械管路，所述机械管路上设置比例节流阀、机械回路切换阀组，机械管路连接导叶接力器、回油箱、压油罐。
该装置还包括电气回路，所述电气回路包括PLC控制器输出给比例节流阀的模拟量驱动信号回路和导叶位置传感器上送给PLC控制器的导叶接力器位移模拟量信号回路。
一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制方法，通过PLC控制器采集导叶开度模拟量信号，按照人工设定的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度，根据导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线，实时计算并输出比例节流阀模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀通过的回油流量，从而分段控制导叶关闭速度。
本发明一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置及方法，优点在于：
1、采用本发明的装置及方法，可以直接通过触摸屏装置设定导叶分段关闭拐点和速度等参数，轻松简单，无需通过繁琐的人工作业调整校核。
2、本发明的装置及方法稳定可靠，不会因为多次动作产生定向偏移。
3、本发明的装置简单，占用空间小，安装维护检修方便。
附图说明
图1是本发明的一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置示意图。
图2是本发明的一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制方法电气控制结构示意图。
图3是本发明的一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制方法电气控制流程示意图(以两段关闭为例)。
图4是调速器分段关闭曲线。
图1中：人机交互装置触摸屏1、PLC控制器2、比例节流阀3、导叶接力器4、导叶位置传感器5、机械管路6、电气回路7、机械回路切换阀组8、回油箱9、压油罐10、接力环11。
图4中：曲线斜率k1即导叶分段关闭第一段导叶关闭速度V1；
导叶分段关闭拐点M；
曲线斜率k2即导叶分段关闭第二段导叶关闭速度V2；
导叶分段关闭拐点M所对应的导叶开度U。
具体实施方式
图1是本发明的一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置示意图。如图1所示，本发明的一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置，主要由人机交互装置触摸屏1、PLC控制器2、比例节流阀3、导叶接力器4、导叶位置传感器5、机械管路6、电气回路7、机械回路切换阀组8、回油箱9、压油罐10、接力环11组成。
图2是本发明的一种基于比例节流阀的调速器分段关闭电气控制方法结构示意图。
如图1和图2所示，人机交互装置触摸屏1上可人工设定导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度等参数，触摸屏通过通讯方式，实时将此数据传输给PLC控制器2。PLC控制器2实时采集导叶位置传感器5上送的导叶接力器4位移模拟量信号，转化为导叶位置信号，并按照人工设定的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度参数，根据导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线，实时计算并输出比例节流阀3模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀3的流量，从而分段控制导叶关闭速度。
比例节流阀3根据PLC控制器2输出的模拟量驱动信号，按比例控制机械管路6过流量。
导叶接力器4安装于水车室水轮机接力环11旁，机械管路分别连接其两端控制腔，通过控制两端控制腔的压力来控制导叶接力器4动作，进而来控制接力环11的动作和水轮机导叶的动作。机械管路6中油流量的速度决定了导叶接力器4动作的速度和水轮机导叶的动作的速度。
机械管路6包括带压的送油管路和不带压的回油管路，其上设置比例节流阀3和机械回路切换阀组8，分别连接导叶接力器4两端控制腔、回油箱9、压油罐10。
电气回路7包括PLC控制器2输出给比例节流阀3的模拟量驱动信号回路和导叶位置传感器5上送给PLC控制器2的导叶接力器4位移模拟量信号回路。
图4是向家坝电站某台机组调速器分段关闭曲线图。图4中横坐标是时间，纵坐标是导叶开度。如图4所示，导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度即导叶分段关闭拐点对应的纵坐标，导叶分段关闭速度等参数包括导叶开度、导叶分段关闭第二段导叶关闭速度、导叶分段关闭第二段导叶关闭速度。导叶关闭速度为导叶分段关闭曲线斜率。
导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线，即在以导叶关闭速度为横坐标，比例节流阀模拟量驱动信号为纵坐标的坐标系中，导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号一一对应点所连起来的曲线。这种一一对应关系可以通过现场试验确定。导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线表格如表1所示。表1中n、i都为正整数，1＜i≤n，Yi为导叶关闭速度Vi对应的比例节流阀驱动信号。
表1 导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线表
V<sub>1</sub> V<sub>2</sub> V<sub>3</sub> … V<sub>i-1</sub> V<sub>i</sub> … V<sub>n-1</sub> V<sub>n</sub>
Y<sub>1</sub> Y<sub>2</sub> Y<sub>3</sub> … Y<sub>i-1</sub> Y<sub>i</sub> … Y<sub>n-1</sub> Y<sub>n</sub>
由于导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号一一对应点是离散的，实际运用中，根据导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线插值计算。
设人工设定的导叶分段关闭速度为V，若Vi-1≤V≤Vi，则比例节流阀模拟量驱动信号Y＝Yi-1+(Yi-Yi-1)·(V-Vi-1)/(Vi-Vi-1)。
调速器分段控制导叶关闭速度方法步骤如下：(以两段关闭为例)。
第一步：系统初始化；
第二步：读取触摸屏人工设定的分段关闭拐点和导叶分段关闭速度等参数，采集导叶开度；
第三步：检测导叶开度是否大于分段关闭拐点。若是，查导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线表，计算第一段关闭速度对应的比例节流阀驱动信号大小；若否，查导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线表，计算第二段关闭速度对应的比例节流阀驱动信号大小；
第四步：输出比例节流阀驱动信号，返回第二步。
调速器分段关闭控制方法电气控制流程示意图(以两段关闭为例)见图3。

Claims (5)

1.一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置，包括人机交互装置触摸屏（1）、PLC控制器（2），其特征在于：人机交互装置触摸屏（1）连接PLC控制器（2），PLC控制器（2）连接导叶位置传感器（5）、比例节流阀（3）；
所述人机交互装置触摸屏（1），用于人工设定导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度、导叶分段关闭速度；
所述PLC控制器（2），用于实时采集导叶位置传感器（5）上送的导叶开度模拟量信号；
所述PLC控制器（2），实时计算并输出比例节流阀（3）模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀（3）的流量。
2.根据权利要求1所述一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置，其特征在于：该装置还包括机械管路（6），所述机械管路（6）上设置比例节流阀（3）、机械回路切换阀组（8），机械管路（6）连接导叶接力器（4）、回油箱（9）、压油罐（10）。
3.根据权利要求1所述一种基于比例节流阀的调速器分段关闭控制装置，其特征在于：导叶接力器（4）安装于水车室水轮机接力环（11）旁，机械管路（6）分别连接其两端控制腔，通过控制两端控制腔的压力来控制导叶接力器（4） 动作，进而来控制接力环（11）的动作和水轮机导叶的动作，机械管路（6）中油流量的速度决定了导叶接力器（4）动作的速度和水轮机导叶的动作的速度；
机械管路（6）包括带压的送油管路和不带压的回油管路，其上设置比例节流阀（3）和机械回路切换阀组（8），分别连接导叶接力器（4） 两端控制腔、回油箱（9）、压油罐（10）；
电气回路（7）包括PLC控制器（2）输出给比例节流阀（3）的模拟量驱动信号回路和导叶位置传感器（5）上送给PLC控制器（2）的导叶接力器（4）位移模拟量信号回路。
4.采用如权利要求1-3任意一项调速器分段关闭控制装置的调速器分段关闭控制方法，其特征在于：通过PLC控制器（2）采集导叶开度模拟量信号，按照人工设定的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度，根据导叶关闭速度与比例节流阀（3）模拟量驱动信号协联曲线，实时计算并输出比例节流阀（3）模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀（3）通过的回油流量，从而分段控制导叶关闭速度。
5.根据权利要求4所述调速器分段关闭控制装置的调速器分段关闭控制方法，其特征在于步骤如下：
第一步：系统初始化；
第二步：读取触摸屏人工设定的分段关闭拐点和导叶分段关闭速度参数，采集导叶开度；
第三步：检测导叶开度是否大于分段关闭拐点；
若是，查导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线表，计算第一段关闭速度对应的比例节流阀驱动信号大小；若否，查导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线表，计算第二段关闭速度对应的比例节流阀驱动信号大小；
第四步：输出比例节流阀驱动信号，返回第二步。
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