CN109236553A - 一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，属于抽水蓄能领域，其特征在于，包括以下步骤：a、将过速保护与流量控制装置安装到抽水蓄能电站上；b、水轮机工况下发生机组紧急停机时，第一分段关闭先导电磁阀和第二分段关闭先导电磁阀的a端得电，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀的b端得电，打开第一分段关闭插装阀；c、水泵工况下发生机组紧急停机时，第二分段关闭先导电磁阀的b端得电，打开第二分段关闭插装阀。本发明能够有效减少油管路的连接，避免漏点多的弊端，提高机组运行稳定性和安全性，满足抽水蓄能机组多速率开停机、紧急停机和过速保护综合控制的要求。

Description

一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法
技术领域
本发明涉及到抽水蓄能技术领域，尤其涉及一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法。
背景技术
过速保护与流量控制装置是水电站调速系统的关键保护设备，其主要的功能是：机组事故关闭、过速关闭和接力器多段速率关闭。在机组发生紧急事故，调速器不能正常关机，导叶接力器无法及时关闭的情况下，机组的转速会很快上升到飞逸转速，为了限制机组过速，避免飞逸事故发生，事故保护或机械过速保护装置在此情况下按照机组调保计算的关闭速率要求及时关闭导叶接力器，保护机组的安全。两段关闭也是水电站要求的重要装置。按照机组调保计算的要求，水轮机在紧急关机的过程中，速率不能过快，以防止因水锤效应对流道的破坏。抽水蓄能机组由于具有水轮机和水泵两种不同工况，对机组开启和关闭规律的要求不同于一般的水电站机组；在不同工况下，机组要求的关闭速率和方式不尽相同；另外，机组要求的开启速率与各工况下机组的最快关闭速率也不相同。
目前国内外市场上现有的事故关闭和两段关闭装置不能满足抽水蓄能机组多速率开停机、紧急停机和过速保护综合控制的要求，不同程度的存在着各功能阀组布置过于分散，机械调整精度不高且调节非常不方便，长时间运行后会造成设定点漂移的现象。有些阀组电气和机械组合的逻辑控制方式过于复杂，功能定义不清晰，给监控系统长期安全运行造成了风险。同时各功能阀组安装位置分散也会造成系统管路布置复杂，过长的连接管路还容易造成漏油点多和阀组响应时间过长，系统状态切换不及时等问题；过多的连接管口、控制油管接头，假如其安装位置不合理，容易引起各管口之间的压力波动，造成某种液压控制功能的误动作，严重影响了电站运行的安全性。
公开号为CN 102042159A，公开日为2011年05月04日的中国专利文献公开了一种实现抽水蓄能机组关闭速率调节的分段关闭装置，其特征是由分段关闭阀FDⅠ、分段关闭阀FDⅡ及分段关闭液压阀集成块JCK组成；分段关闭阀FDⅠ包括液控换向阀V1、电磁换向阀V2，其中V1为两位两通液控换向阀，V2为两位四通电磁换向阀，V2安装于液控换向阀V1的阀体上，用于控制液控换向阀V1的换向；分段关闭阀FDⅡ包括三位四通液控换向阀V3、梭阀S1及插装阀C1、C2、C3，其中插装阀C1、C2、C3集成于同一阀体，液控换向阀V3和梭阀S1安装于阀体上，用于控制插装阀的开关；分段关闭液压阀集成块JCK包括两位四通行程换向阀V4、V6和两位四通电磁换向阀V5、V7，其中行程换向阀V4和电磁换向阀V5为一组，行程换向阀V6和电磁换向阀V7为另一组，用于判断水轮机/水泵方向拐点信号；分段关闭阀FDⅠ与分段关闭阀FDⅡ串联于调速系统开腔管路中，分段关闭液压阀集成块JCK布置于基坑内导叶接力器旁边；导叶接力器关腔的操作油管路JG与导叶接力器关腔和液控换向阀V3的P口相连，导叶接力器开腔的操作油管路JK与液控换向阀V1的A口相连，控制压力油管路P1与电磁换向阀V2的P口相连，液控换向阀V1的B口与插装阀C1、C2、C3的A1、A2、A3口相连，插装阀C1、C2、C3的B1、B2、B3口与导叶接力器开腔管路相连，控制压力油管路P2与行程换向阀V4、V6的P口相连，行程换向阀V4的A口与电磁换向阀V5的P口相连，行程换向阀V6的A口与电磁换向阀V7的P口相连，电磁换向阀V5的B口与液控换向阀V3的a端液控腔相连，电磁换向阀V7的A口与液控换向阀V3的b端液控腔相连。
该专利文献公开的分段关闭装置，实现了抽水蓄能机组水轮机方向和水泵方向不同关闭速率的调节，保证了抽水蓄能机组的安全可靠运行。
公开号为CN 101430358，公开日为2009年05月13日的中国专利文献公开了一种抽水蓄能电站首机首次水泵工况整组启动试验方法，依次包括机组水泵工况试验、机组发电工况试验、工况转换试验和事故停机试验，其特征是：首先进行所述机组水泵工况试验，所述机组水泵工况试验包括以下步骤：
a、水泵工况空载试验：用静止变频器启动机组，机组在导叶关闭和转轮在空气中的状态下并入电网运行；测量机组输入功率、定子和转子电流、机组各部位温度以及机组振动和摆度值，校验机组电动工况并网后的动平衡；空载运行至温度稳定为止，测定各部位温度和推力及导轴承瓦温，运行中如发现瓦温急剧上升现象，应立即停机，运行稳定后，进行自动停机试验，检查停机程序的正确性；
b、水泵工况抽水试验：操作机组充气压水系统进行排气，监视尾水管水位上升情况和导叶和转轮之间的压力，录取压力变化示波图，确定导叶开启的最佳时机和开启速度；按进水球阀和导叶开启关系曲线，开启进水球阀和导叶；录取从零流量工况过渡到抽水工况时电机输入功率、导叶和转轮间压力、蜗壳压力、尾水管压力、接力器行程等参数；录取上下机架、顶盖、轴承支架振动及主轴摆度；根据上述录取数据和实际扬程，对导叶开启规律等进行修正和参数优化；抽水工况稳定运行后，测量电机输入功率、导叶开度、抽水流量、扬程、机组振动和摆度、噪声、蜗壳、尾水管压力和压力脉动、机组各部温度、 冷却系统流量和压力、轴电压等；根据实测的输入功率、扬程、流量和导叶开度等参数绘制水轮机/水泵的综合曲线，并和制造厂提供的曲线相比较；
c、水泵工况停机试验：机组在额定负荷下运行，在现地控制单元给出停机指令，检查自动减负荷及机组自动停机程序的正确性；记录正常停机过程中主程序动作的时序图和转速特性和总体时间，确定减负荷过程中断路器的跳闸时机；额定负荷下，模拟机械事故和电气保护动作跳开断路器的事故停机，检查水泵工况甩负荷试验停机程序的正确性，检查正常及机械事故停机点制动装置投入， 保护装置的投入和闭锁情况；录取停机过程中的定子和转子的电流、电压、导叶开度、蜗壳和尾水管压力、导叶和转轮间压力、接力器行程、转速、总停机时间以及机组各部位振动和主轴摆度等参数，并根据上述参数的示波图，修正导叶关闭规律，优化过程参数。
该专利文献公开的抽水蓄能电站首机首次水泵工况整组启动试验方法，采用首机首次水泵工况启动方案，不仅有利于节约工程费用，还能提前首台机组投产发电，社会和经济效益良好。
但是，以上述专利文献为代表的现有技术，均存在如下缺陷：
1、不能满足抽水蓄能机组多速率开停机、紧急停机和过速保护综合控制的要求，不同程度的存在着各功能阀组布置过于分散，机械调整精度不高且调节非常不方便，长时间运行后会造成设定点漂移的现象，影响电站运行可靠性。
2、系统管路布置复杂，过长的连接管路容易造成漏油点多和阀组响应时间过长，系统状态切换不及时的问题；过多的连接管口、控制油管接头，对安装位置要求高，若安装位置不合理，容易引起各管口之间的压力波动，造成液压控制功能的误动作，严重影响电站运行安全性。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，本发明能够有效减少油管路的连接，避免漏点多的弊端，提高机组运行稳定性和安全性，满足抽水蓄能机组多速率开停机、紧急停机和过速保护综合控制的要求。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、过速保护与流量控制装置用于抽水蓄能电站，安装在调速器至导叶接力器油管路上；
b、水轮机工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀换向，第一插装阀和第二插装阀关闭，第一事故插装阀和第二事故插装阀打开，压力油通过第一事故插装阀进入接力器关闭腔，第一分段关闭先导电磁阀正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀的水轮机工况侧得电，调节流量调节阀控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀的分段投入侧得电，打开第一分段关闭插装阀，通过调节第一分段关闭插装阀来控制接力器第二段快速关闭速率；
c、水泵工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀换向，第一插装阀和第二插装阀关闭，第一事故插装阀和第二事故插装阀打开，压力油通过第一事故插装阀进入接力器关闭腔，第二分段关闭先导电磁阀的水泵工况侧得电，第二分段关闭插装阀一直处于开启状态，第一分段关闭先导电磁阀正常运行侧得电，第一分段关闭插装阀一直处于关闭状态。
所述过速保护与流量控制装置包括控制压力油路、通过主油路连接在主配压阀关闭腔上的第一插装阀、连接在主配压阀开启腔上的第二插装阀、连接在接力器开启腔上的第一分段关闭插装阀和第二分段关闭插装阀，其特征在于：还包括回油箱、先导式电液换向阀、用于开关第一分段关闭插装阀的第一分段关闭先导电磁阀、用于开关第二分段关闭插装阀的第二分段关闭先导电磁阀、连接在主压力油源上的第一事故插装阀和连接在接力器开启腔上的第二事故插装阀，所述第一插装阀和第一事故插装阀分别连接在接力器关闭腔上，所述第二事故插装阀与回油箱连接，所述先导式电液换向阀分别与第一事故插装阀、第二事故插装阀、第一插装阀和第二插装阀的控制腔连接。
所述第一分段关闭插装阀和第二分段关闭插装阀上并联有用于增大接力器开启腔油量的单向阀。
所述第一分段关闭插装阀和第二分段关闭插装阀上还并联有流量调节阀；流量调节阀，用于调节接力器的第一段慢关速率。
所述第一分段关闭插装阀为可调式分段关闭插装阀，用于调节接力器的第二段快关速率。
所述第一插装阀，用于截断或连通主配压阀和接力器；第二插装阀，用于截断或连通主配压阀和接力器。
所述第一插装阀和第二插装阀的控制腔油路上设置有第一压力开关和第一压力表，第一压力开关，用于监测正常开关机时压力控制信号。
所述第一事故插装阀和第二事故插装阀的控制腔油路上设置有第二压力开关和第二压力表，第二压力开关，用于监测事故停机压力信号。
所述第一分段关闭插装阀的控制腔油路上设置有第三压力开关和第三压力表，第三压力开关，用于监测第一分段关闭插装阀的开启和关闭状态。
所述第二分段关闭插装阀的控制腔油路上设置有第四压力开关和第四压力表，第四压力开关，用于监测第二分段关闭插装阀的开启和关闭状态。
所述控制压力油路上设置有第五压力表，第五压力表用于监测控制压力油。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，“a、过速保护与流量控制装置用于抽水蓄能电站，安装在调速器至导叶接力器油管路上；b、水轮机工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀换向，第一插装阀和第二插装阀关闭，第一事故插装阀和第二事故插装阀打开，压力油通过第一事故插装阀进入接力器关闭腔，第一分段关闭先导电磁阀正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀的水轮机工况侧得电，调节流量调节阀控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀的分段投入侧得电，打开第一分段关闭插装阀，通过调节第一分段关闭插装阀来控制接力器第二段快速关闭速率；c、水泵工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀换向，第一插装阀和第二插装阀关闭，第一事故插装阀和第二事故插装阀打开，压力油通过第一事故插装阀进入接力器关闭腔，第二分段关闭先导电磁阀的水泵工况侧得电，第二分段关闭插装阀一直处于开启状态，第一分段关闭先导电磁阀正常运行侧得电，第一分段关闭插装阀一直处于关闭状态”，采用本发明的方法，能够有效减少油管路的连接，避免漏点多的弊端，提高机组运行稳定性和安全性，满足抽水蓄能机组多速率开停机、紧急停机和过速保护综合控制的要求。
二、本发明，过速保护与流量控制装置包括控制压力油路、通过主油路连接在主配压阀关闭腔上的第一插装阀、连接在主配压阀开启腔上的第二插装阀、连接在接力器开启腔上的第一分段关闭插装阀和第二分段关闭插装阀、回油箱、先导式电液换向阀、用于开关第一分段关闭插装阀的第一分段关闭先导电磁阀、用于开关第二分段关闭插装阀的第二分段关闭先导电磁阀、连接在主压力油源上的第一事故插装阀和连接在接力器开启腔上的第二事故插装阀，第一插装阀和第一事故插装阀分别连接在接力器关闭腔上，第二事故插装阀与回油箱连接，先导式电液换向阀分别与第一事故插装阀、第二事故插装阀、第一插装阀和第二插装阀的控制腔连接，先导式电液换向阀，用于机组紧急停机时控制第一事故插装阀和第二事故插装阀的打开以及第一插装阀和第二插装阀的关闭，较现有技术而言，能够满足抽水蓄能机组多速率开停机、紧急停机和过速保护综合控制的要求，通过将事故插装阀和分段关闭插装阀及分段关闭先导电磁阀高度集成为一体，减少了油管路的连接，避免了漏点多的弊端，提高了机组运行可靠性和安全性。
三、本发明，事故插装阀和分段关闭插装阀及分段关闭先导电磁阀均为标准件，通用性和互换性高，能够满足抽水蓄能机组上多种不同的紧急关机速率且开机速率不同于关机速率的要求。
四、本发明，第一分段关闭插装阀和第二分段关闭插装阀上并联有用于增大接力器开启腔油量的单向阀，增大了开机时接力器开腔侧的流量，满足机组对开机时间要求。
五、本发明，第一插装阀和第二插装阀的控制腔油路上设置有第一压力开关和第一压力表；第一事故插装阀和第二事故插装阀的控制腔油路上设置有第二压力开关和第二压力表；第一分段关闭插装阀的控制腔油路上设置有第三压力开关和第三压力表；第二分段关闭插装阀的控制腔油路上设置有第四压力开关和第四压力表；控制压力油路上设置有第五压力表；通过设置多个压力开关和压力表，能够实现远方监测阀组的各种动作状态，也方便现场观察和排除故障，保证机组安全运行。
六、本发明，采用插装阀结构，便于安装，方便系统控制且插装阀通流能力大、耐油污能力强，使得过速保护与流量控制装置整体集成度高、结构紧凑。
七、本发明，液压、电气控制逻辑简单、清晰，将抽水蓄能机组各工况下液压系统动作方式进行了明确定义，简化了监控系统控制流程，提高了机组工况切换时的可靠性。
八、本发明，在发生异常失电，线圈损坏或电磁阀卡死等极端情况下，如机组处于水轮机工况时，能满足机组按照第一段慢关的速率安全关闭导叶；在水泵工况下仍能按照调保计算的要求关闭导叶，提高了机组运行的安全性。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明过速保护与流量控制装置的结构示意图；
图2为本发明应用于抽水蓄能机组关闭和开启规律曲线图；
图中标记：1、主配压阀关闭腔，2、第一插装阀，3、主配压阀开启腔，4、第二插装阀，5、接力器开启腔，6、第一分段关闭插装阀，7、第二分段关闭插装阀，8、回油箱，9、先导式电液换向阀，10、第一分段关闭先导电磁阀，11、第二分段关闭先导电磁阀，12、主压力油源，13、第一事故插装阀，14、第二事故插装阀，15、接力器关闭腔，16、单向阀，17、流量调节阀，18、第一压力开关，19、第二压力开关，20、第三压力开关，21、第四压力开关，22、第一压力表，23、第二压力表，24、第三压力表，25、第四压力表，26、第五压力表；
x为水泵工况关闭曲线，y为水泵和水轮机工况开启曲线，z为水轮机工况关闭曲线。
具体实施方式
实施例1
一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，包括以下步骤：
a、过速保护与流量控制装置用于抽水蓄能电站，安装在调速器至导叶接力器油管路上；
b、水轮机工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀11的水轮机工况侧得电，调节流量调节阀17控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀10的分段投入侧得电，打开第一分段关闭插装阀6，通过调节第一分段关闭插装阀6来控制接力器第二段快速关闭速率；
c、水泵工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第二分段关闭先导电磁阀11的水泵工况侧得电，第二分段关闭插装阀7一直处于开启状态，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧得电，第一分段关闭插装阀6一直处于关闭状态。
本实施例为最基本的实施方式，“a、将过速保护与流量控制装置安装到抽水蓄能电站上；b、水轮机工况下发生机组紧急停机时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀启动，第一插装阀和第二插装阀关闭，第一事故插装阀和第二事故插装阀打开，压力油通过第一事故插装阀进入接力器关闭腔，第一分段关闭先导电磁阀和第二分段关闭先导电磁阀的a端得电，调节流量调节阀控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀的b端得电，打开第一分段关闭插装阀；c、水泵工况下发生机组紧急停机时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀启动，第一插装阀和第二插装阀关闭，第一事故插装阀和第二事故插装阀打开，压力油通过第一事故插装阀进入接力器关闭腔，第二分段关闭先导电磁阀的b端得电，打开第二分段关闭插装阀”，采用本发明的方法，能够有效减少油管路的连接，避免漏点多的弊端，提高机组运行稳定性和安全性，满足抽水蓄能机组多速率开停机、紧急停机和过速保护综合控制的要求。
实施例2
一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，包括以下步骤：
a、过速保护与流量控制装置用于抽水蓄能电站，安装在调速器至导叶接力器油管路上；
b、水轮机工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀11的水轮机工况侧得电，调节流量调节阀17控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀10的分段投入侧得电，打开第一分段关闭插装阀6，通过调节第一分段关闭插装阀6来控制接力器第二段快速关闭速率；
c、水泵工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第二分段关闭先导电磁阀11的水泵工况侧得电，第二分段关闭插装阀7一直处于开启状态，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧得电，第一分段关闭插装阀6一直处于关闭状态。
所述过速保护与流量控制装置包括控制压力油路、通过主油路连接在主配压阀关闭腔1上的第一插装阀2、连接在主配压阀开启腔3上的第二插装阀4、连接在接力器开启腔5上的第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7，还包括回油箱8、先导式电液换向阀9、用于开关第一分段关闭插装阀6的第一分段关闭先导电磁阀10、用于开关第二分段关闭插装阀7的第二分段关闭先导电磁阀11、连接在主压力油源12上的第一事故插装阀13和连接在接力器开启腔5上的第二事故插装阀14，所述第一插装阀2和第一事故插装阀13分别连接在接力器关闭腔15上，所述第二事故插装阀14与回油箱8连接，所述先导式电液换向阀9分别与第一事故插装阀13、第二事故插装阀14、第一插装阀2和第二插装阀4的控制腔连接。
本实施例为一较佳实施方式，包括控制压力油路、通过主油路连接在主配压阀关闭腔上的第一插装阀、连接在主配压阀开启腔上的第二插装阀、连接在接力器开启腔上的第一分段关闭插装阀和第二分段关闭插装阀、回油箱、先导式电液换向阀、用于开关第一分段关闭插装阀的第一分段关闭先导电磁阀、用于开关第二分段关闭插装阀的第二分段关闭先导电磁阀、连接在主压力油源上的第一事故插装阀和连接在接力器开启腔上的第二事故插装阀，第一插装阀和第一事故插装阀分别连接在接力器关闭腔上，第二事故插装阀与回油箱连接，先导式电液换向阀分别与第一事故插装阀、第二事故插装阀、第一插装阀和第二插装阀的控制腔连接，先导式电液换向阀，用于机组紧急停机时控制第一事故插装阀和第二事故插装阀的打开以及第一插装阀和第二插装阀的关闭，较现有技术而言，能够满足抽水蓄能机组多速率开停机、紧急停机和过速保护综合控制的要求，通过将事故插装阀和分段关闭插装阀及分段关闭先导电磁阀高度集成为一体，减少了油管路的连接，避免了漏点多的弊端，提高了机组运行可靠性和安全性。
实施例3
一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，包括以下步骤：
a、过速保护与流量控制装置用于抽水蓄能电站，安装在调速器至导叶接力器油管路上；
b、水轮机工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀11的水轮机工况侧得电，调节流量调节阀17控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀10的分段投入侧得电，打开第一分段关闭插装阀6，通过调节第一分段关闭插装阀6来控制接力器第二段快速关闭速率；
c、水泵工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第二分段关闭先导电磁阀11的水泵工况侧得电，第二分段关闭插装阀7一直处于开启状态，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧得电，第一分段关闭插装阀6一直处于关闭状态。
所述过速保护与流量控制装置包括控制压力油路、通过主油路连接在主配压阀关闭腔1上的第一插装阀2、连接在主配压阀开启腔3上的第二插装阀4、连接在接力器开启腔5上的第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7，还包括回油箱8、先导式电液换向阀9、用于开关第一分段关闭插装阀6的第一分段关闭先导电磁阀10、用于开关第二分段关闭插装阀7的第二分段关闭先导电磁阀11、连接在主压力油源12上的第一事故插装阀13和连接在接力器开启腔5上的第二事故插装阀14，所述第一插装阀2和第一事故插装阀13分别连接在接力器关闭腔15上，所述第二事故插装阀14与回油箱8连接，所述先导式电液换向阀9分别与第一事故插装阀13、第二事故插装阀14、第一插装阀2和第二插装阀4的控制腔连接。
所述第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7上并联有用于增大接力器开启腔5油量的单向阀16。
本实施例为一较佳实施方式，事故插装阀和分段关闭插装阀及分段关闭先导电磁阀均为标准件，通用性和互换性高，能够满足抽水蓄能机组上多种不同的紧急关机速率且开机速率不同于关机速率的要求。
第一分段关闭插装阀和第二分段关闭插装阀上并联有用于增大接力器开启腔油量的单向阀，增大了开机时接力器开腔侧的流量，满足机组对开机时间要求。
实施例4
一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，包括以下步骤：
a、过速保护与流量控制装置用于抽水蓄能电站，安装在调速器至导叶接力器油管路上；
b、水轮机工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀11的水轮机工况侧得电，调节流量调节阀17控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀10的分段投入侧得电，打开第一分段关闭插装阀6，通过调节第一分段关闭插装阀6来控制接力器第二段快速关闭速率；
c、水泵工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第二分段关闭先导电磁阀11的水泵工况侧得电，第二分段关闭插装阀7一直处于开启状态，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧得电，第一分段关闭插装阀6一直处于关闭状态。
所述过速保护与流量控制装置包括控制压力油路、通过主油路连接在主配压阀关闭腔1上的第一插装阀2、连接在主配压阀开启腔3上的第二插装阀4、连接在接力器开启腔5上的第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7，还包括回油箱8、先导式电液换向阀9、用于开关第一分段关闭插装阀6的第一分段关闭先导电磁阀10、用于开关第二分段关闭插装阀7的第二分段关闭先导电磁阀11、连接在主压力油源12上的第一事故插装阀13和连接在接力器开启腔5上的第二事故插装阀14，所述第一插装阀2和第一事故插装阀13分别连接在接力器关闭腔15上，所述第二事故插装阀14与回油箱8连接，所述先导式电液换向阀9分别与第一事故插装阀13、第二事故插装阀14、第一插装阀2和第二插装阀4的控制腔连接。
所述第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7上并联有用于增大接力器开启腔5油量的单向阀16。
所述第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7上还并联有流量调节阀17；流量调节阀17，用于调节水轮机工况下接力器的第一段慢关速率。
所述第一分段关闭插装阀6为可调式分段关闭插装阀，用于调节水轮机工况下接力器的第二段快关速率。
所述第一插装阀2，用于截断或连通主配压阀和接力器；第二插装阀4，用于截断或连通主配压阀和接力器。
本实施例为又一较佳实施方式，采用插装阀结构，便于安装，方便系统控制且插装阀通流能力大、耐油污能力强，使得过速保护与流量控制装置整体集成度高、结构紧凑。
实施例5
一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，包括以下步骤：
a、过速保护与流量控制装置用于抽水蓄能电站，安装在调速器至导叶接力器油管路上；
b、水轮机工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀11的水轮机工况侧得电，调节流量调节阀17控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀10的分段投入侧得电，打开第一分段关闭插装阀6，通过调节第一分段关闭插装阀6来控制接力器第二段快速关闭速率；
c、水泵工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀9换向，第一插装阀2和第二插装阀4关闭，第一事故插装阀13和第二事故插装阀14打开，压力油通过第一事故插装阀13进入接力器关闭腔15，第二分段关闭先导电磁阀11的水泵工况侧得电，第二分段关闭插装阀7一直处于开启状态，第一分段关闭先导电磁阀10正常运行侧得电，第一分段关闭插装阀6一直处于关闭状态。
所述过速保护与流量控制装置包括控制压力油路、通过主油路连接在主配压阀关闭腔1上的第一插装阀2、连接在主配压阀开启腔3上的第二插装阀4、连接在接力器开启腔5上的第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7，还包括回油箱8、先导式电液换向阀9、用于开关第一分段关闭插装阀6的第一分段关闭先导电磁阀10、用于开关第二分段关闭插装阀7的第二分段关闭先导电磁阀11、连接在主压力油源12上的第一事故插装阀13和连接在接力器开启腔5上的第二事故插装阀14，所述第一插装阀2和第一事故插装阀13分别连接在接力器关闭腔15上，所述第二事故插装阀14与回油箱8连接，所述先导式电液换向阀9分别与第一事故插装阀13、第二事故插装阀14、第一插装阀2和第二插装阀4的控制腔连接。
所述第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7上并联有用于增大接力器开启腔5油量的单向阀16。
所述第一分段关闭插装阀6和第二分段关闭插装阀7上还并联有流量调节阀17；流量调节阀17，用于调节水轮机工况下接力器的第一段慢关速率。
所述第一分段关闭插装阀6为可调式分段关闭插装阀，用于调节水轮机工况下接力器的第二段快关速率。
所述第一插装阀2，用于截断或连通主配压阀和接力器；第二插装阀4，用于截断或连通主配压阀和接力器。
所述第一插装阀2和第二插装阀4的控制腔油路上设置有第一压力开关18和第一压力表22，第一压力开关18，用于监测正常开关机时压力控制信号。
所述第一事故插装阀13和第二事故插装阀14的控制腔油路上设置有第二压力开关19和第二压力表23，第二压力开关19，用于监测事故停机压力信号。
所述第一分段关闭插装阀6的控制腔油路上设置有第三压力开关20和第三压力表24，第三压力开关20，用于监测第一分段关闭插装阀6的开启和关闭状态。
所述第二分段关闭插装阀7的控制腔油路上设置有第四压力开关21和第四压力表25，第四压力开关21，用于监测第二分段关闭插装阀7的开启和关闭状态。
所述控制压力油路上设置有第五压力表26，第五压力表26用于监测控制压力油。
本实施例为最佳实施方式，第一插装阀和第二插装阀的控制腔油路上设置有第一压力开关和第一压力表；第一事故插装阀和第二事故插装阀的控制腔油路上设置有第二压力开关和第二压力表；第一分段关闭插装阀的控制腔油路上设置有第三压力开关和第三压力表；第二分段关闭插装阀的控制腔油路上设置有第四压力开关和第四压力表；控制压力油路上设置有第五压力表；通过设置多个压力开关和压力表，能够实现远方监测阀组的各种动作状态，也方便现场观察和排除故障，保证机组安全运行。
液压、电气控制逻辑简单、清晰，将抽水蓄能机组各工况下液压系统动作方式进行了明确定义，简化了监控系统控制流程，提高了机组工况切换时的可靠性。
在发生异常失电，线圈损坏或电磁阀卡死等极端情况下，如机组处于水轮机工况时，能满足机组按照第一段慢关的速率安全关闭导叶；在水泵工况下仍能按照调保计算的要求关闭导叶，提高了机组运行的安全性。
本发明控制压力油路连接在控制压力油源P1上。
水轮机工况开机的原理如下：
先导式电液换向阀中的电磁阀EV03处在b端复归侧，第一分段关闭先导电磁阀EV01的a端正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀EV02的b端水轮机工况侧得电，压力油通过第二插装阀CV2后分别进入单向阀S1和流量调节阀M1，然后并联到一起进入接力器开启腔JK。接力器关闭腔JG的油通过第一插装阀CV1、调速器的主配压阀后回到回油箱。单向阀S1的设置增大了接力器开启腔JK侧的流量，满足了这个工况下开机时间要求。机组最快开机时间的调节通过调速器的主配压阀机械限位或管路加节流片实现。
水泵工况开机的原理如下：
先导式电液换向阀中的电磁阀EV03处在b端复归侧，第一分段关闭先导电磁阀EV01的a端正常运行侧得电，第二分段关闭先导电磁阀EV02的a端水泵工况侧得电，压力油通过第二插装阀CV2后分别进入第二分段关闭插装阀CV6、单向阀S1和流量调节阀M1，然后并联到一起进入接力器开启腔JK。接力器关闭腔JG的油通过第一插装阀CV1、调速器的主配压阀后回到回油箱。机组最快开机时间的调节仍是通过调速器的主配压阀机械限位或管路加节流片实现。
水轮机工况下紧急关闭的原理如下：
在机组发生紧急事故，调速器不能正常工作，无法及时关闭接力器，机组的转速会很快上升到飞逸转速，为了限制机组过速，避免飞逸事故发生，设置事故插装阀及先导式电液换向阀来关闭接力器是保护机组安全的重要措施。在水轮机工况下发生机组紧急停机的情况时，先导式电液换向阀中的电磁阀EV03的a端投入侧投入后第一插装阀CV1和第二插装阀CV2关闭，第一事故插装阀CV3和第二事故插装阀CV4打开。压力油通过第一事故插装阀CV3进入接力器关闭腔JG。第一分段关闭先导电磁阀EV01的a端正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀EV02的b端水轮机工况侧得电，接力器开启腔JK的油依次经过流量调节阀M1和第二事故插装阀CV4后回到回油箱。通过调节流量调节阀M1来控制第一段接力器关闭速率。当接力器到达拐点后，进入第二段关闭时第一分段关闭先导电磁阀EV01的b端分段投入侧得电，第一分段关闭插装阀CV5打开，此时管路流量增大，接力器关闭速率加快，通过调节第一分段关闭插装阀CV5的行程，控制该段接力器关闭速率。
当调速器没有失灵，即先导式电液换向阀中的电磁阀EV03的a端投入侧不投入时，第一插装阀CV1和第二插装阀CV2开启，第一事故插装阀CV3和第二事故插装阀CV4关闭，压力油通过第一插装阀CV1进入接力器关闭腔JG。第一分段关闭先导电磁阀EV01的a端正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀EV02的b端水轮机工况侧得电，接力器开启腔JK的油依次经过流量调节阀M1和第二插装阀CV2、调速器主阀后回到回油箱。通过调节流量调节阀M1来控制第一段接力器关闭速率。当接力器到达拐点后，进入第二段关闭时第一分段关闭先导电磁阀EV01的b端分段投入侧得电，第一分段关闭插装阀CV5打开，此时管路流量增大，接力器关闭速率加快，通过调节第一分段关闭插装阀CV5的行程，控制该段接力器关闭速率。
水泵工况下紧急关闭的原理如下：
在机组发生紧急事故，调速器不能正常工作时，先导式电液换向阀中的电磁阀EV03的a端投入侧投入动作后第一插装阀CV1和第二插装阀CV2关闭，第一事故插装阀CV3和第二事故插装阀CV4打开。压力油通过第一事故插装阀CV3进入接力器关闭腔JG。第二分段关闭先导电磁阀EV02的a端水泵工况侧得电，此时第二分段关闭插装阀CV6开启，接力器开启腔JK的油同时经过流量调节阀M1、第二分段关闭插装阀CV6之后并在一起通过第二事故插装阀CV4后回到回油箱。通过调节第二分段关闭插装阀CV6的行程来控制水泵工况下接力器紧急关机速率。
当调速器没有失灵，即先导式电液换向阀中的电磁阀EV03的a端投入侧不投入时，第一插装阀CV1和第二插装阀CV2开启，第一事故插装阀CV3和第二事故插装阀CV4关闭，此时水泵工况下最快关机速率的调节仍然通过调节第二分段关闭插装阀CV6来实现。
机械过速液压信号油口K1的工作原理如下：
机械过速液压信号油口K1与先导式电液换向阀中的电磁阀EV03连接，机械过速液压信号油口K1接受来自机械过速保护装置压力油信号，做为机组保护最后一道保护屏障，当机组过速，机械过速保护装置动作时，机械过速保护装置压力油信号消失，先导式电液换向阀中的液动换向阀YD01在弹簧作用下实现换向，第一插装阀CV1和第二插装阀CV2关闭；第一事故插装阀CV3和第二事故插装阀CV4打开；来自主压力油源P0的压力油通过第一事故插装阀CV3进入接力器关闭腔，迅速关闭接力器，以保护机组安全。

Claims (10)

1.一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、过速保护与流量控制装置用于抽水蓄能电站，安装在调速器至导叶接力器油管路上；
b、水轮机工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀（9）换向，第一插装阀（2）和第二插装阀（4）关闭，第一事故插装阀（13）和第二事故插装阀（14）打开，压力油通过第一事故插装阀（13）进入接力器关闭腔（15），第一分段关闭先导电磁阀（10）正常运行侧和第二分段关闭先导电磁阀（11）的水轮机工况侧得电，调节流量调节阀（17）控制第一段接力器关闭速率，接力器到达拐点后，进入第二段关闭时，第一分段关闭先导电磁阀（10）的分段投入侧得电，打开第一分段关闭插装阀（6），通过调节第一分段关闭插装阀（6）来控制接力器第二段快速关闭速率；
c、水泵工况下发生机组紧急停机情况且调速器失灵时，过速保护与流量控制装置的先导式电液换向阀（9）换向，第一插装阀（2）和第二插装阀（4）关闭，第一事故插装阀（13）和第二事故插装阀（14）打开，压力油通过第一事故插装阀（13）进入接力器关闭腔（15），第二分段关闭先导电磁阀（11）的水泵工况侧得电，第二分段关闭插装阀（7）一直处于开启状态，第一分段关闭先导电磁阀（10）正常运行侧得电，第一分段关闭插装阀（6）一直处于关闭状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述过速保护与流量控制装置包括控制压力油路、通过主油路连接在主配压阀关闭腔（1）上的第一插装阀（2）、连接在主配压阀开启腔（3）上的第二插装阀（4）、连接在接力器开启腔（5）上的第一分段关闭插装阀（6）和第二分段关闭插装阀（7），其特征在于：还包括回油箱（8）、先导式电液换向阀（9）、用于开关第一分段关闭插装阀（6）的第一分段关闭先导电磁阀（10）、用于开关第二分段关闭插装阀（7）的第二分段关闭先导电磁阀（11）、连接在主压力油源（12）上的第一事故插装阀（13）和连接在接力器开启腔（5）上的第二事故插装阀（14），所述第一插装阀（2）和第一事故插装阀（13）分别连接在接力器关闭腔（15）上，所述第二事故插装阀（14）与回油箱（8）连接，所述先导式电液换向阀（9）分别与第一事故插装阀（13）、第二事故插装阀（14）、第一插装阀（2）和第二插装阀（4）的控制腔连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述第一分段关闭插装阀（6）和第二分段关闭插装阀（7）上并联有用于增大接力器开启腔（5）油量的单向阀（16）。
4.根据权利要求2所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述第一分段关闭插装阀（6）和第二分段关闭插装阀（7）上还并联有流量调节阀（17）；流量调节阀（17），用于调节接力器的第一段慢关速率。
5.根据权利要求2所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述第一分段关闭插装阀（6）为可调式分段关闭插装阀，用于调节接力器的第二段快关速率。
6.根据权利要求2所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述第一插装阀（2），用于截断或连通主配压阀和接力器；第二插装阀（4），用于截断或连通主配压阀和接力器。
7.根据权利要求2所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述第一插装阀（2）和第二插装阀（4）的控制腔油路上设置有第一压力开关（18）和第一压力表（22），第一压力开关（18），用于监测正常开关机时压力控制信号。
8.根据权利要求2所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述第一事故插装阀（13）和第二事故插装阀（14）的控制腔油路上设置有第二压力开关（19）和第二压力表（23），第二压力开关（19），用于监测事故停机压力信号。
9.根据权利要求2所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述第一分段关闭插装阀（6）的控制腔油路上设置有第三压力开关（20）和第三压力表（24），第三压力开关（20），用于监测第一分段关闭插装阀（6）的开启和关闭状态。
10.根据权利要求2所述的一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：所述第二分段关闭插装阀（7）的控制腔油路上设置有第四压力开关（21）和第四压力表（25），第四压力开关（21），用于监测第二分段关闭插装阀（7）的开启和关闭状态。
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