CN112922772A - 一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法 - Google Patents

Abstract

一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，更具体的将是一种水轮机调速器黑启动过程中，液压控制系统所拥有的四大工作工况，即停机备用态工况、开机过程工况、运行态工况和停机过程工况之间相互轮流转换的电气控制方法，旨在解决水轮机调速器黑启动过程中，液压控制系统四大工作工况之间平稳过渡转换等问题，在黑启动电源紧张有限的情况下，保证调速器液压控制系统提供必要稳定的压力油源去操作导叶开度执行机构。

Description

一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法

技术领域

本发明属于水轮发电机组调速器液压控制系统技术领域，具体涉及一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法。

背景技术

水轮发电机组调速器调节导叶开度、机组功率和频率，需要调速器液压控制系统提供长效稳定并压力、温度、压力油颗粒物含量等各方面指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构。而目前尚未系统的、详细的公开水轮发电机组调速器黑启动状态下，调速器电控系统对液压控制系统各工况状态的轮转控制方法。为了维持液压系统压力，实现液压系统各运行状态平稳正常运行，需要对液压系统各工况状态进行轮转控制。现有技术中调速器液压控制系统研究多侧重于对电液转换及液压放大等导叶操作执行机构的结构设计和控制性能进行研究，而对调速器液压控制系统在液压、液位、油温、油混水、油液颗粒物含量等方面的控制结构设计，以及压力维持设备、滤油设备、温控设备、补气设备等设备的控制方法等方面，公开的、系统的、全面的研究资料较少。

中国专利“用于水轮机调速器的油压装置及其水轮机调速器”(申请号201921922421.4)仅公开了一种用于水轮机调速器的油压装置及其水轮机调速器的电气控制系统电路结构，未涉及软件控制逻辑处理方法。

特别是当全厂失电，水轮机调速器需要黑启动时，只有柴油机或应急电源提供必要的启动电源供应，既要尽量减小机组黑启动用电负荷，又要保证液压控制系统具备必要的关键的压力油源。而关于水轮发电机组调速器黑启动状态下，调速器电控系统对液压控制系统各工况状态的轮转控制方法的研究，目前尚未系统的、详细的公开的资料文献。

发明内容

本发明提供一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，是一种水轮机调速器黑启动过程中，液压控制系统所拥有的四大工作工况，即停机备用态工况、开机过程工况、运行态工况和停机过程工况之间相互轮流转换的电气控制方法，旨在解决水轮机调速器黑启动过程中，液压控制系统四大工作工况之间平稳过渡转换等问题。在黑启动电源紧张有限的情况下，保证调速器液压控制系统提供必要稳定的压力油源去操作导叶开度执行机构。

本发明采取的技术方案为：

一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，包括以下步骤：

1、控制器初始化，进入第2步。

2、液压控制系统进入停机备用状态，进入第3步。

3、控制器检测是否收到监控系统的启液压控制系统指令，进入第4步。

4、液压控制系统进入开机过程，进入第5步和第22步。

5、控制器发出启动额定功率最小的泵的指令，进入第6步。

6、控制器检测泵是否运行，进入第7步。

7、若是，则加载泵，进入第11步；否则，进入第8步。

8、控制器检测液压系统是否保持t1无泵运行，若是，进入第9步；否则，进入第6步。

9、控制器报泵启动失败，进入第10步。

10、控制器报液压控制系统启动失败，进入第17步。

11、控制器检测隔离阀两侧是否压力平衡，即压力容器1压力与管路系统压力差值的绝对值小于1Mpa，若是，控制器发开隔离阀命令，进入第13步；否则，进入第12步。

12、控制器检测液压系统是否保持t2隔离阀两侧未平压，若是，控制器报平压失败故障，进入第10步；否则进入第11步。

13、控制器检测隔离阀是否开启，若是，进入第15步；否则，进入第14步。

14、控制器检测隔离阀是否保持t3未开启，若是，控制器报隔离阀开启失败，进入第10步；否则进入第13步。

15、液压控制系统进入运行态，进入第16步。

16、控制器检测是否收到监控系统10的停止液压控制系统命令，若是，进入第17步；否则，进入第15步。

17、液压控制系统进入停机过程，进入第18步和24步。

18、控制器发隔离阀关闭命令，进入第19步。

19、控制器检测隔离阀是否关闭，若是，进入第21步；否则，进入第20步。

20、控制器检测是否保持t4隔离阀未关闭，若是，报隔离阀关闭失败，液压控制系统停止失败；否则，进入第19步。

21、控制器发停所有泵令，进入第2步。

22、启动液压控制系统开机延时计时，检测液压控制系统开机延时t5计时标志信号是否动作触发，若是，进入第23步；否则继续本步骤检测。

23、控制器检测系统是否开机过程，若是，控制器报开机超时故障，进入第10步；若否，不报开机超时故障。

24、启动液压控制系统停机延时计时，检测液压控制系统停机延时t6计时标志信号是否动作触发，若是，进入第25步；否则继续本步骤检测。

25、控制器检测系统是否停机过程，若是，控制器报停机超时故障，进入第21步；若否，不报停机超时故障。

压油罐压力和系统压力设置多个压力传感器测量，实现冗余测量，提高系统稳定可靠性。当一个传感器发生故障时，有备用传感器可以参与控制，提高系统稳定可靠性。

本发明一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，技术效果如下：

1)采用本发明一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，可以解决水轮机调速器黑启动过程中，液压控制系统四大工作工况之间平稳过渡转换等问题，在黑启动电源紧张有限的情况下，保证调速器液压控制系统提供必要稳定的压力油源去操作导叶开度执行机构。

2)本发明一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，具有很强的控制安全稳定性，全面考虑了开机过程超时、停机过程超时、泵启动失败、隔离阀两侧平压失败、隔离阀开启和关闭失败等各种故障及处置，避免自动控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及液压控制系统工况轮转过程发生影响系统安全的事故。

3)本发明一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，尽量减少了黑启动过程中的启泵指令，避免浪费不必要的黑启动电源，降低了启动电能消耗。

4)本发明一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，精简了流程，减少了液压控制系统的四大工作工况流程流转时间，缩短了黑启动的反应时间。

5)本发明方法广泛适用于小型、中型、大型、巨型等各种规模的水轮机调速器黑启动液压控制系统。

6)本发明方法采用多个同类传感器测量，实现冗余测量，提高系统稳定可靠性。当一个传感器发生故障时，有备用传感器可以参与控制，提高系统稳定可靠性。

附图说明

图1是水轮机调速器液压控制系统结构示意图。

图2是本发明方法流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种水轮机调速器液压控制系统，该系统包括：压力容器1，无压容器2、压力维持设备4、传感器组5、控制器6，人机交互装置7、监控系统10；

压力容器1通过总管路3连接多个支管路，总管路3上设有隔离阀11；

任意一个支管路连接有一个压力维持设备4，任意一个支管路设有加卸载阀组12、过虑器13、进油阀14；多个支管路连接至无压容器2；

所述压力容器1，无压容器2、总管路3、压力维持设备4、隔离阀11、加卸载阀组12、过虑器13、进油阀14分别设有传感器，多个传感器均连接至控制器6，控制器6分别连接人机交互装置7、监控系统10。

所述压力容器1为有压油罐，所述无压容器2为无压回油箱。

所述压力维持设备4为n台定频或变频电机油泵，分别编号为1#，2#……n#。

所述传感器组5包含多个传感器，分别采集液压控制系统中压力容器1，无压容器2，总管路3，压力维持设备4，隔离阀11，加卸载阀组12，过滤器13的物理量参数或状态信号，如压力容器1压力、管路系统压力、压力容器1油位、压力容器1油温、压力维持设备4运行状态、隔离阀11开关位置状态、加卸载阀组12加卸载位置状态，过滤器13过滤器堵塞信号、进油阀14开关位置状态等，并将其通过电气回路8传输给控制器6。

压力容器1的压力即压油罐压力，总管路3的压力即系统油压。

压油罐压力和系统油压测量采用品牌为KELLER，型号为PA.23SY/100bar/81594.55的压力传感器。物理量参数可设置多个同类传感器测量，实现冗余测量，提高系统稳定可靠性。当一个传感器发生故障时，有备用传感器可以参与控制，提高系统稳定可靠性。所述控制器6，通过电气回路8，接受监控系统10下发的远方控制指令，如启停液压控制系统令。同时通过通讯回路9，接受人机交互装置7设置的液压控制系统控制参数，如液压控制系统额定压力、系统停机维持压力等，并根据通过电气回路8接收到的传感器5采集的液压控制系统状态信号，采用一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法进行逻辑处理后，对水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转过程进行控制，并在各工况下，通过电气回路8，对压力维持设备4中n台定频或变频电机油泵进行启停控制，对隔离阀11进行开关控制，对加卸载阀组12进行加卸载控制，同时将液压控制系统状态信息和故障报警信息，如开机过程超时、停机过程超时、泵启动失败、隔离阀两侧平压失败、隔离阀开启和关闭失败等，通过通讯回路9传输给人机交互装置7和监控系统10。所述人机交互装置7与控制器6进行通讯。将用户通过人机交互装置7设置的液压控制系统控制参数如系统额定压力、系统停机维持压力等传送给控制器6，同时人机交互装置7采集控制器6发送的液压控制系统参数信息和故障报警信息，进行图形化展示。

所述传感器组5、压力维持设备4、隔离阀11、加卸载阀组12通过电气回路8与控制器6连接，实现状态信号、控制信号的传输。

所述控制器6分别连接人机交互装置7、监控系统10，实现液压控制系统控制参数、状态信息、故障报警信息、启停液压控制系统令的传输。

压力维持设备4，可采用品牌为ABB，型号为QABP系列的三相异步变频油泵电机，或采用品牌为ABB，型号为M3BP系列定频油泵电机。

控制器6，采用B&R品牌型号为PCC005的控制器，CPU模块型号为3CP380.60-1。人机交互装置7，采用B&R品牌型号为4PP420.1505-B5的触摸屏

监控系统10，采用中水科技厂家生产的型号为H9000的监控系统。

水电站总监控系统总体层次上分为厂站层和现地控制单元层。现地控制单元层与电站控制网连接，采用现场总线技术，完成指定设备的现地监控任务。本发明中监控系统特指的是现地控制单元层，按被控对象单元分布，由全厂各现地控制单元(LCU)构成，包括各机组LCU，厂用电LCU，公用LCU，开关站LCU及坝顶LCU。各现地控制单元(LCU)包括PLC、触摸屏、网络设备、机柜等，负责设备数据采集和处理、设备状态监视及过程监视、设备控制和调节以及设备信息通讯。上述设备包括调速系统设备。

将本发明方法应用于某电站调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制。该系统共设计4台定频电机油泵，额定系统压力为6.3Mpa,t1＝30s，t2＝20s，t3＝10s，t4＝30s，t5＝120s，t6＝120s。以下结合该实施例对本发明方法作详述。

采用本发明方法，某电站水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法的详细步骤如下：

1、调速器液压控制系统控制器初始化，进入第2步。

2、液压控制系统进入停机备用状态，进入第3步。

3、调速器液压控制系统控制器检测是否收到监控系统的启液压控制系统指令，进入第4步。

4、液压控制系统进入开机过程，进入第5步。

5、控制器6发出启动额定功率最小的泵的指令，进入第6步。

6、调速器液压控制系统控制器检测泵是否运行，进入第7步。

7、若是，则加载泵，进入第11步；否则，进入第8步。

8、调速器液压控制系统控制器检测液压系统是否保持30秒无泵运行，若是，进入第9步；否则，进入第6步。

9、调速器液压控制系统控制器报泵启动失败，进入第10步。

10、调速器液压控制系统控制器报液压控制系统启动失败，进入第17步。

11、调速器液压控制系统控制器检测隔离阀两侧是否压力平衡，若是，调速器液压控制系统控制器发开隔离阀命令，进入第13步；否则，进入第12步。

12、调速器液压控制系统控制器检测是否保持20秒隔离阀两侧未平压，若是，调速器液压控制系统控制器报平压失败故障，进入第10步；否则进入第11步。

13、调速器液压控制系统控制器检测隔离阀是否开启，若是，进入第15步；否则，进入第14步。

14、调速器液压控制系统控制器检测隔离阀是否保持10秒未开启，若是，调速器液压控制系统控制器报隔离阀开启失败，进入第10步；否则进入第13步。

15、液压控制系统进入运行态，进入第16步。

16、调速器液压控制系统控制器检测是否收到监控系统10的停止液压控制系统命令，若是，进入第17步；否则，进入第15步。

17、液压控制系统进入停机过程，进入第18步和24步。

18、调速器液压控制系统控制器发隔离阀关闭命令，进入第19步。

19、调速器液压控制系统控制器检测隔离阀是否关闭，若是，进入第21步；否则，进入第20步。

20、调速器液压控制系统控制器检测是否保持30秒隔离阀未关闭，若是，报隔离阀关闭失败，液压控制系统停止失败；否则，进入第19步。

21、调速器液压控制系统控制器发停所有泵令，进入第2步。

22、启动液压控制系统开机延时计时，检测液压控制系统开机延时t5计时标志信号是否动作触发，若是，进入第23步；否则继续本步骤检测。

23、调速器液压控制系统控制器检测系统是否开机过程，若是，调速器液压控制系统控制器报开机超时故障，进入第10步；若否，不报开机超时故障。

24、启动液压控制系统停机延时计时，检测液压控制系统停机延时t6计时标志信号是否动作触发，若是，进入第25步；否则继续本步骤检测。

25、调速器液压控制系统控制器检测系统是否停机过程，若是，调速器液压控制系统控制器报停机超时故障，进入第21步；若否，不报停机超时故障。

Claims (1)

1.一种水轮机调速器黑启动液压控制系统工况轮转控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1、控制器（6）初始化，进入第2步；

2、液压控制系统进入停机备用状态，进入第3步；

3、控制器（6）检测是否收到监控系统（10）的启液压控制系统指令，进入第4步；

4、液压控制系统进入开机过程，进入第5步和第22步；

5、控制器（6）发出启动额定功率最小的泵的指令，进入第6步；

6、控制器（6）检测泵是否运行，进入第7步；

7、若是，则加载泵，进入第11步；否则，进入第8步；

8、控制器（6）检测液压系统是否保持t1无泵运行，若是，进入第9步；否则，进入第6步；

9、控制器（6）报泵启动失败，进入第10步；

10、控制器（6）报液压控制系统启动失败，进入第17步；

11、控制器（6）检测隔离阀两侧是否压力平衡，若是，控制器（6）发开隔离阀命令，进入第13步；否则，进入第12步；

12、控制器（6）检测液压系统是否保持t2隔离阀两侧未平压，若是，控制器（6）报平压失败故障，进入第10步；否则进入第11步；

13、控制器（6）检测隔离阀是否开启，若是，进入第15步；否则，进入第14步；

14、控制器（6）检测隔离阀是否保持t3未开启，若是，控制器（6）报隔离阀开启失败，进入第10步；否则进入第13步；

15、液压控制系统进入运行态，进入第16步；

16、控制器（6）检测是否收到监控系统（10）的停止液压控制系统命令，若是，进入第17步；否则，进入第15步；

17、液压控制系统进入停机过程，进入第18步和24步；

18、控制器（6）发隔离阀关闭命令，进入第19步；

19、控制器（6）检测隔离阀是否关闭，若是，进入第21步；否则，进入第20步；

20、控制器（6）检测是否保持t4隔离阀未关闭，若是，报隔离阀关闭失败，液压控制系统停止失败；否则，进入第19步；

21、控制器（6）发停所有泵令，进入第2步；

22、启动液压控制系统开机延时计时，检测液压控制系统开机延时t5计时标志信号是否动作触发，若是，进入第23步；否则继续本步骤检测；

23、控制器（6）检测系统是否开机过程，若是，控制器（6）报开机超时故障，进入第10步；若否，不报开机超时故障；

24、启动液压控制系统停机延时计时，检测液压控制系统停机延时t6计时标志信号是否动作触发，若是，进入第25步；否则继续本步骤检测；

25、控制器（6）检测系统是否停机过程，若是，控制器（6）报停机超时故障，进入第21步；若否，不报停机超时故障。

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