CN111648911A - 一种防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法，方法为：建立一套控制系统，包括机械制动投退控制回路和高转速加闸保护控制逻辑；控制回路设有电磁阀YV、监控系统LCU机械制动投退令信号输出板块和继电器，回路中设有导叶位置信号接点、低转速信号接点、GCB在分位信号接点。高转速加闸保护控制逻辑用于当高转速加闸事故发生时退出机械制动，逻辑设计为：机组在调速器测速装置测速有效时，转速大于20％额定转速，监测到机械制动投入信号，则延时0.2S投退机械制动，并闭锁机械制动，减少设备损失。本方法适用于发电厂出现监控系统瘫痪、误发机械制动投入信号、机组测速异常等情况下防止水电站机组高转速加闸事故的发生。

Description

一种防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法

技术领域

本发明涉及一种防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法，具体地说是一种当水电站出现监控系统瘫痪、监控系统误发机械制动投入信号、机组转速测量异常等情况时，防止水电站机组高转速加闸事故的发生控制方法。

背景技术

目前水电站机组停机过程中制动方式多采用联合制动方式，正常停机过程中投入电气制动的转速为额定转速的50％-60％，投入机械制动的转速一般为额定转速的5％-10％。一般大于20％额定转速投入机械制动即判定为高转速加闸，发电机高转速加闸将产生巨大的危害，引发发电机火灾、机械制动闸板损坏等设备损坏事件，同时高转速加闸产生大量粉尘，粉尘附着于发电机定转子上，清扫困难，严重影响发电机绝缘水平。为防止高转速加闸事故的发生，必须开发一种防止水电站机组机械制动高转速加闸控制方法，用于有效地避免事故的发生。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷,而提供一种结构简单，能通过硬接线回路闭锁与监控系统逻辑设计相结合，起到了双重保护功能，能有效地防止机组高转速加闸事件的发生的防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法，按如下步骤操作：

⑴、建立一套控制系统，包括建立机械制动投退控制回路和在监控系统建立高转速加闸保护控制逻辑；

所述的机械制动投退控制回路由电磁阀YV、监控系统LCU机械制动投退令信号输出板块和继电器串接构成回路；所述的电磁阀YV采用220V DC供电，电磁阀YV的正极与LCU机械制动投退令信号输出板块、导叶全关位置继电器、转速小于20％继电器和GCB在分位继电器顺序连接，GCB在分位继电器与电磁阀YV的负极连接，形成闭环控制回路；

所述的机械制动投退控制回路中设有信号接点；其中有导叶位置信号取自导叶全关位置继电器的常开接点；调速器测速装置检测机组低转速信号取自转速小于20％继电器的常开接点,在分位信号取自GCB在分位继电器的常开接点；

所述的机械制动投退控制回路中机械制动的投退的包含有4个判断条件，其判断条件的信号取自所述的机械制动投退控制回路中设置的信号接点；

⑵、所述的高转速加闸保护控制逻辑设计为当机组在调速器测速装置测速有效时，机组转速大于20％额定转速时，监控系统监测到有机械制动投入信号，投入信号采用N选2判断逻辑，其中N表示机械制动投入位置开关个数，N选2判断逻辑为当监控系统检测到两个及两个以上机械制动已投入位置信号时才判定为机械制动已投入，出现两个及两个以上机械制动已投入的位置信号时，则延时0.2S退投机械制动，同时闭锁机械制动，立刻退出机械制动，触发报警和机组水力机械事故停机；

⑶、所述的高转速加闸保护控制逻辑中继电器励磁及失磁动作逻辑为，当导叶在全关时，导叶全关位置继电器励磁，其常开接点接通；当调速器测速装置检测到机组转速小于20％额定转速信号时，转速小于20％继电器励磁，其常开接点接通；当GCB在分位时，GCB在分位继电器励磁，其常开接点接通；

⑷、当监控系统发出的投退信号的触发通过监控系统中顺控流程综合判断，在监控系统检测到需要投入机械制动时，LCU机械制动投退令信号输出板块的信号开关接点闭合，即当机组导叶在全关位置、机组转速小于20％且GCB在分位时，则允许机械制动投入。

本发明步骤⑴中所述机械制动投退控制回路中的电磁阀YV安装在机械制动控制柜中，LCU机械制动投退令信号输出板块安装在机组LCU控制柜中，导叶全关位置继电器安装在球阀控制柜中，转速小于20％继电器和GCB在分位继电器安装在调速器控制柜中。

本发明步骤⑴中所述的机械制动投退控制回路中LCU机械制动投退令信号输出板块采用常开接点；导叶全关位置继电器、转速小于20％继电器、GCB在分位继电器均采用常开接点；使用常开接点用于防止机械制动控制回路中各继电器失电导致接点闭合，进而防止机械制动误投入。

本发明步骤⑴中所述的机械制动投退控制回路中的电磁阀YV采用220VDC供电，当电磁阀YV得电时，机械制动闸板投入，用于实现机组快速制动，防止机组长期低转速运行磨损机组上导、推导及下导轴承，同时缩短机组停机时间。

本发明步骤⑷中所述的当监控系统发出的投退信号的触发通过监控系统中顺控流程综合判断，用于保证机组运行过程中机械制动的正常投入，机组正常运行过程中以下三种情况需要投入机械制动：

①机组启动过程中，在开启导叶前，机组转速为零时，机组需投入机械制动；

②机组停机备用工况下，机组发生蠕动时，需投入机械制动；

③机组在停机过程中，转速低于5％后，需投入机械制动。

本发明的控制方法与现有技术相比具有的有益效果是：

①、本发明的防止水电站机械制动高转速加闸的控制方法中机械制动投退控制回路中串接有电磁阀YV、监控系统LCU机械制动投退令信号输出板块和继电器，如串接的电磁阀YV、LCU机械制动投退令信号输出板块054UI、118XR导叶全关位置继电器、R19转速小于20％继电器、R1 GCB在分位继电器；所有的继电器均采用常开接点，使用常开接点的优势是能防止机械制动控制回路中各继电器失电时保持接点常开，避免使用常闭接点存在的在系统失电时接点处闭合状态，进而导致机械制动误投入。

②、本发明的机械制动投退控制回路是根据水电站机组运行特点设计的，当GCB在分位、机组转速小于20％、导叶全关时，机组均运作在低速阶段，所述控制回路既能有助于保证电站机组正常投入机组机械制动，又能有效防止机组高转速加闸机械制动。

③、本发明的机械制动投退控制回路设计科学合理，高转速加闸保护控制逻辑明确，只要监控系统监测到回路中任一信号未到位，如出现导叶未在全关位置或者R1 GCB在分位继电器在合位，或者机组运行在高转速阶段中任意一个信号，均不能投入机械制动。在机组调速器测速装置测速有效时，机组转速大于20％额定转速(模拟量或开关量)，一旦监控监测到机械制动投入信号(N选2)，则延时0.2S(即0.2秒)投退机械制动，同时闭锁机械制动(转速大于20％额定转速闭锁)，触发报警和水力机械事故停机。

④、本发明的控制方法中通过机械制动投退控制回路(为硬接线回路)闭锁、加上在监控系统建立高转速加闸保护控制逻辑(软设计的监控系统逻辑)，对机组起到了双重保护功能，且所述的逻辑作为最后的一道保护防线，当高转速加闸事件发生时，立刻退出机械制动，可有效地防止了机组高转速加闸事件的发生，减少设备损失。

⑤、本发明控制方法中硬接线回路结构简单，操作方便。使用本发明的方法可从根本上杜绝机组高转速加闸事件的发生，施工成本低，能确保了水力发电机组的安全可靠运行，具有较高的推广价值。

附图说明

图1为本发明防止水电站机组机械制动高转速加闸控制回路结构示意图。

图中：1-机械制动控制柜；2-机组LCU控制柜；5-球阀控制柜；6-调速器控制柜；11-电磁阀YV；21-LCU机械制动投退令信号输出板块054UI；51-118XR导叶全关位置继电器；61-R19转速小于20％继电器；62-R1 GCB在分位继电器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法作详细具体的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：本发明提供一种防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法。按如下步骤操作：

⑴、建立一套控制系统，包括建立机械制动投退控制回路和在监控系统建立高转速加闸保护控制逻辑；

如图1所示，所述机械制动投退控制回路由电磁阀YV 11、监控系统LCU机械制动投退令信号输出板块和继电器串接构成回路；回路中所述的电磁阀YV 11采用220V DC(直流电)供电，电磁阀YV的正极与LCU机械制动投退令信号输出板块054UI 21、118XR导叶全关位置继电器51、R19转速小于20％继电器61、R1 GCB在分位继电器62顺序连接，R1 GCB在分位继电器与电磁阀YV的负极连接，形成闭环控制回路。

所述的机械制动投退控制回路中设有信号接点；其中有导叶位置信号取自118XR导叶全关位置继电器51的常开接点44、41，即回路中的端子排001BN:17、18；调速器测速装置检测机组低转速(转速小于20％额定转速)信号取自R19转速小于20％继电器61的常开接点34、31,即回路中的端子排X1:30；GCB在分位信号取自R1 GCB在分位的继电器62的常开接点31、34，即回路中的端子排X1:52。

图中002BN:31位于机组LCU控制柜2，002BN:32、02BN:170为信号转接端子排。

所述的机械制动投退控制回路中的电磁阀YV11安装在机械制动控制柜1中，LCU机械制动投退令信号输出板块054UI 21安装在机组LCU控制柜2中，118XR导叶全关位置继电器51安装在球阀控制柜5中，R19转速小于20％继电器61和R1 GCB在分位继电器62安装在调速器控制柜6中。

所述的机械制动投退控制回路中机械制动的投退的包含有4个判断条件，其判断条件的信号取自所述的机械制动投退控制回路中设置的信号接点；也就是说机械制动投退控制回路提供了4个机械制动的投退的判断条件。

⑵、所述的高转速加闸保护控制逻辑设计为：机组在调速器测速装置测速有效时，机组转速大于20％额定转速时，(含模拟量或开关量)，当监控系统监测到有机械制动投入信号，则机械制动投入信号采用N选2逻辑，延时0.2S退投机械制动，同时闭锁机械制动，立刻退出机械制动，触发报警和水力机械事故停机。

⑶、所述的高转速加闸保护控制逻辑中继电器励磁及失磁动作逻辑为，当导叶位置信号显示导叶全关时，118XR导叶全关位置继电器51励磁，其常开接点44、41接通；当调速器测速装置检测到机组转速小于20％额定转速信号时，R19转速小于20％继电器61励磁，其常开接点34、31接通；当在分位信号显示为在分位时，R1 GCB在分位继电器62励磁，其常开接点31、34接通；

⑷、当监控系统发出的投退信号的触发通过监控系统中顺控流程综合判断，在监控系统检测到需要投入机械制动时，LCU机械制动投退令信号输出板块054UI 21的信号开关接点闭合，D1和C1接点接通；即当机组导叶在全关位置、机组转速小于20％且GCB在分位时，则允许机械制动投入。

本发明步骤⑴中所述的机械制动投退控制回路中的电磁阀YV 11采用220VDC供电，通过电磁阀YV控制，当电磁阀YV得电时，机械制动闸板投入，用于实现机组快速制动，防止机组长期低转速运行磨损机组上导、推导及下导轴承，同时缩短机组停机时间。

所述的LCU机械制动投退令信号输出板块054UI 21为常开接点；

所述的118XR导叶全关位置继电器51、R19转速小于20％继电器61、R1 GCB在分位继电器62均为常开开关；使用常开开关可防止机械制动控制回路中各继电器失电时，保持接点处常开状态，可避免使用常闭开关接点处合闭状态，进而导致机械制动误投入。

步骤⑷中所述的当监控系统发出的投退信号的触发通过监控系统中顺控流程综合判断，用于保证机组运行过程中机械制动的正常投入，机组正常运行过程中以下三种情况需要投入机械制动：

①机组启动过程中，在开启导叶前，机组转速为零时，机组需投入机械制动；

②机组停机备用工况下，机组发生蠕动时，需投入机械制动；

③机组在停机过程中，转速低于5％后，需投入机械制动；

通过投入机械制动实现了机组快速停机，防止机组长期低转速运行磨损机组上导、推导及下导轴承，同时缩短机组停机时间，提高水电站服务电网的能力。

除了以上三种情况需投入机械制动，其他情况下均不能投入机械制动，特别是在机组高速运行阶段，高转速阶段投入机械制动危害极大。

步骤⑷中所述的当监控系统发出的投退信号的触发通过监控系统中顺控流程综合判断，用于防止机械制动误投入，当机组导叶未在全关位置或者在分位继电器在合位，或者机组在高速运行阶段时,均不能投入机械制动。

当监控系统的高转速加闸保护控制逻辑发出的投退信号的触发通过监控系统顺控流程综合判断，当监控系统检测到需要投入机械制动时，在执行机械制动过程中，LCU机械制动投退令信号输出板块054UI 21输出相应监控令，054UI开关接点闭合，D1和C1接点接通。只要R1 GCB在分位继电器62在分位、R19转速小于20％且导叶全关时投入机械制动，这样才可有效地避免了机组在转速测量异常、监控系统瘫痪、监控系统误发机械制动投入信号时发生高转速加闸事故。

本发明的控制方法中机械制动投退控制回路结构简单，操作方便、施工成本低。通过硬接线控制回路闭锁与监控系统逻辑设计起到了对水电站机组机械制动高转速加闸的双重保护功能，使用本发明的控制方法可从根本上杜绝机组高转速加闸事件的发生，能确保水力发电机组的安全可靠运行，具有较高的推广价值。

Claims (5)

1.一种防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法，其特征在于，按如下步骤操作：

⑴、建立一套控制系统，包括建立机械制动投退控制回路和在监控系统建立高转速加闸保护控制逻辑；

所述的机械制动投退控制回路由电磁阀YV、监控系统LCU机械制动投退令信号输出板块和继电器串接构成回路；所述的电磁阀YV采用220V DC供电，电磁阀YV的正极与LCU机械制动投退令信号输出板块、导叶全关位置继电器、转速小于20％继电器和GCB在分位继电器顺序连接，GCB在分位继电器与电磁阀YV的负极连接，形成闭环控制回路；

所述的机械制动投退控制回路中设有信号接点；其中有导叶位置信号取自导叶全关位置继电器的常开接点；调速器测速装置检测机组低转速信号取自转速小于20％继电器的常开接点,在分位信号取自GCB在分位继电器的常开接点；

所述的机械制动投退控制回路中机械制动的投退的包含有4个判断条件，其判断条件的信号取自所述的机械制动投退控制回路中设置的信号接点；

⑵、所述的高转速加闸保护控制逻辑设计为当机组在调速器测速装置测速有效时，机组转速大于20％额定转速时，监控系统监测到有机械制动投入信号，投入信号采用N选2判断逻辑，其中N表示机械制动投入位置开关个数，N选2判断逻辑为当监控系统检测到两个及两个以上机械制动已投入位置信号时才判定为机械制动已投入，出现两个及两个以上机械制动已投入的位置信号时，则延时0.2S退投机械制动，同时闭锁机械制动，立刻退出机械制动，触发报警和机组水力机械事故停机；

⑶、所述的高转速加闸保护控制逻辑中继电器励磁及失磁动作逻辑为，当导叶在全关时，导叶全关位置继电器励磁，其常开接点接通；当调速器测速装置检测到机组转速小于20％额定转速信号时，转速小于20％继电器励磁，其常开接点接通；当GCB在分位时，GCB在分位继电器励磁，其常开接点接通；

⑷、当监控系统发出的投退信号的触发通过监控系统中顺控流程综合判断，在监控系统检测到需要投入机械制动时，LCU机械制动投退令信号输出板块的信号开关接点闭合，即当机组导叶在全关位置、机组转速小于20％且GCB在分位时，则允许机械制动投入。

2.根据权利要求1所述的防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法，其特征在于：步骤⑴中所述机械制动投退控制回路中的电磁阀YV安装在机械制动控制柜中，LCU机械制动投退令信号输出板块安装在机组LCU控制柜中，导叶全关位置继电器安装在球阀控制柜中，转速小于20％继电器和GCB在分位继电器安装在调速器控制柜中。

3.根据权利要求1所述的防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法，其特征在于：步骤⑴中所述的机械制动投退控制回路中LCU机械制动投退令信号输出板块采用常开接点；导叶全关位置继电器、转速小于20％继电器、GCB在分位继电器均采用常开接点；使用常开接点用于防止机械制动控制回路中各继电器失电导致接点闭合，进而防止机械制动误投入。

4.根据权利要求1所述的防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法，其特征在于：步骤⑴中所述的机械制动投退控制回路中的电磁阀YV采用220VDC供电，当电磁阀YV得电时，机械制动闸板投入，用于实现机组快速制动，防止机组长期低转速运行磨损机组上导、推导及下导轴承，同时缩短机组停机时间。

5.根据权利要求1所述的防止水电站机组机械制动高转速加闸的控制方法，其特征在于：步骤⑷中所述的当监控系统发出的投退信号的触发通过监控系统中顺控流程综合判断，用于保证机组运行过程中机械制动的正常投入，机组正常运行过程中以下三种情况需要投入机械制动：

①机组启动过程中，在开启导叶前，机组转速为零时，机组需投入机械制动；

②机组停机备用工况下，机组发生蠕动时，需投入机械制动；

③机组在停机过程中，转速低于5％后，需投入机械制动。

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