CN112963297B - 一种水轮机调速器液压控制系统 - Google Patents

Abstract

一种水轮机调速器液压控制系统，该系统包括压力容器，无压容器、压力维持设备、控制器，人机交互装置、监控系统。压力容器通过总管路连接多个支管路，总管路上设有隔离阀。任意一个支管路连接有一个压力维持设备，任意一个支管路设有加卸载阀组、过虑器、进油阀；多个支管路连接至无压容器。所述压力容器，无压容器、总管路、压力维持设备、隔离阀、加卸载阀组、过虑器、进油阀分别设有传感器，多个传感器均连接至控制器，控制器分别连接人机交互装置、监控系统。本发明液压控制系统，既能保证液压控制系统的压力稳定在额定压力附近，也能保证油源的温度、含水量、颗粒物杂质含量达标；当参数超标时及时报警，提示用户更换处理。

Description

一种水轮机调速器液压控制系统

技术领域

本发明涉及水轮发电机组调速器液压控制技术领域，具体涉及一种水轮机调速器液压控制系统。

背景技术

水轮发电机组调速器用于调节导叶开度、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。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。

发明内容

本发明提供一种水轮机调速器液压控制系统，包含有多台定频或变频电机油泵作为压力维持设备，既能保证液压控制系统的压力稳定在额定压力附近，也能保证油源的温度、含水量、颗粒物杂质含量达标；当参数超标时及时报警，提示用户更换处理。

本发明采取的技术方案为：

一种水轮机调速器液压控制系统，该系统包括压力容器，无压容器、压力维持设备、控制器，人机交互装置、监控系统；

压力容器通过总管路连接多个支管路，总管路上设有隔离阀；

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

所述压力容器，无压容器、总管路、压力维持设备、隔离阀、加卸载阀组、过虑器、进油阀分别设有传感器，多个传感器均连接至控制器，控制器分别连接人机交互装置、监控系统。

所述压力容器为有压油罐，所述无压容器为无压回油箱。

所述压力维持设备为n台定频或变频电机油泵，分别编号为1#，2#……n#。

所述控制器，通过电气回路接收监控系统下发的远方控制指令，同时通过通讯回路接收人机交互装置设置的液压控制系统控制参数；并根据通过电气回路接收到的传感器采集的液压控制系统状态信号进行逻辑处理后，对水轮机调速器液压控制系统工况轮转进行控制，并在各工况下，通过电气回路，对压力维持设备中n台定频或变频电机油泵进行启停控制、对隔离阀进行开关控制、对加卸载阀组进行加卸载控制，同时将液压控制系统状态信息及故障报警信息通过通讯回路传输给人机交互装置和监控系统。

所述人机交互装置，与控制器进行通讯，将用户通过人机交互装置设置的液压控制系统控制参数传送给控制器，同时人机交互装置采集控制器发送的液压控制系统参数信息及故障报警信息，进行图形化展示。

本发明一种水轮机调速器液压控制系统，技术效果如下：

1)本发明一种水轮机调速器液压控制系统，是一种采用多台具有定频或变频电机油泵的水轮机调速器液压控制系统，其在电气控制系统的精确控制下，为水轮发电机组调速器提供长效稳定并且压力、温度、压力油颗粒物含量等各方面指标达标的压力油源，从而去操作导叶开度执行机构，完成调速器调节机组转速、开度和有功功率的功能。

2)本发明一种水轮机调速器液压控制系统，具有强大的功能，既能保证液压系统的压力稳定在额定压力附近，也能保证油源的温度、含水量、颗粒物杂质含量达标，当参数超标时及时报警，提示用户更换处理。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

图2为实施例液压控制系统结构示意图；

图3为实施例液压控制系统加卸载电机油泵组结构示意图；

图4为实施例液压控制系统压油罐结构示意图。

图5为实施例液压控制系统回油箱结构示意图。

图2～图5中：线型表示的管路如下：

具体实施方式

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的压力、总管路3的压力、压力容器1的油位、压力容器1的油温、压力维持设备4的运行状态、隔离阀11的开关位置状态、加卸载阀组12的加卸载位置状态，过滤器13的过滤器堵塞信号、进油阀14的开关位置状态等，并将其通过电气回路8传输给控制器6。

所述控制器6，通过电气回路8接收监控系统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接收人机交互装置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接收到的传感器采集的液压控制系统状态信号，进行逻辑处理后，对水轮机调速器液压控制系统工况轮转进行控制，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及故障报警信息通过通讯回路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及故障报警信息，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，采用品牌为Schneider，型号为140CPU67160的PLC控制器。

人机交互装置7，采用品牌为Schneider，型号为XBTGT7340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。

实施例：

如图2所示，一种水轮机调速器液压控制系统，包括接力器JLQ、n台加卸载电机油泵组JXZDJYBZ、压油罐YYG、回油箱HYX；油冷却器电动阀101PV、油冷却器200EH、比例伺服阀101EB、主配压阀200DR；

接力器JLQ通过第一控制管路连接主配压阀200DR，主配压阀200DR通过第二控制管路连接比例伺服阀101EB；

比例伺服阀101EB通过压力油供应管路分别连接压油罐YYG、n台加卸载电机油泵组 JXZDJYBZ；

比例伺服阀101EB通过第一回油管路分别连接压油罐YYG、回油箱HYX；

压油罐YYG通过第二回油管路连接回油箱HYX；

任意一台加卸载电机油泵组JXZDJYBZ通过第三回油管路连接回油箱HYX；第三回油管路上设有油冷却器200EH、油冷却器200EH连接油冷却器电动阀101PV。

如图3所示，以第n台加卸载电机油泵组JXZDJYBZ为例，其包括：

卸载单向阀20NVT、泵出口压力传感器10NMP、加载安全阀10NVQ、加载单向阀10NVT、加卸载液控阀10NDR、加卸载电磁阀1N1DP、泵出口压力传感器10NMP、泵出口过滤器10NFI、电机油泵组10NPO、泵进口过滤器10NKI。

泵进口过滤器10NKI通过油管路接口F连接回油箱HYX，油管路上设有手阀*10N，手阀*10N上设有位置反馈传感器10NFC；泵进口过滤器10NKI通过油管路连接电机油泵组10NPO。

电机油泵组10NPO通过油管路连接泵出口过滤器10NFI；

泵出口过滤器10NFI通过油管路连接泵出口压力传感器10NMP，泵出口过滤器10NFI 通过油管路连接加载安全阀10NVQ，泵出口过滤器10NFI通过油管路连接加载单向阀10NVT，泵出口过滤器10NFI通过油管路连接加卸载液控阀10NDR，泵出口过滤器10NFI通过油管路连接泵出口压力传感器10NMP。

加卸载液控阀10NDR通过回油油管路连接卸载单向阀20NVT；

加载单向阀10NVT通过油管路连接接口A，油管路上设有手阀*11N；加载单向阀10NVT 通过油管路连接加卸载电磁阀1N1DP。

加卸载电磁阀1N1DP通过控制油管路连接加卸载液控阀10NDR。，通过回油管路连接接口B

卸载单向阀20NVT通过回油油管路连接接口C，油管路上设有手阀*121-N。

加载安全阀10NVQ通过回油油管路连接接口D和接口E。

如图4所示，压油罐YYG，其包括：

补气空气过滤器100FJ、自动补气电磁阀101EL、压力罐隔离阀100RI、油罐安全阀100VQ、气罐压力表101PG、压力罐油位计100LN、压力罐液位传感器101MN、油罐液位开关传感器101SN-104SN、压力罐压力开关传感器101-102PS、压力罐压力表100PG、油管道压力开关传感器103-107PS、油管道压力传感器111MP、压力罐压力传感器121MP、油罐 YG、气罐QG。

补气空气过滤器100FJ通过压缩空气管路连接自动补气电磁阀101EL；

自动补气电磁阀101EL通过压缩空气管路连接油罐；

油罐通过压力油管路连接压力罐隔离阀100RI，压力油管路上设有手阀；油罐通过回油管路连接压力罐隔离阀100RI和接口H，回油管路上设有手阀；

压力罐隔离阀100R通过压力油管路连接接口I，压力油管路上设有压力开关传感器 103-107PS、油管道压力传感器111MP，压力罐隔离阀100R通过回油管路连接接口G；

油罐YG上设置有油罐安全阀100VQ、压力罐油位计100LN、压力罐液位传感器101MN、油罐液位开关传感器101SN-104SN、压力罐压力开关传感器101-102PS、压力罐压力表100PG、压力罐压力传感器121MP。

气罐QG上设置有气罐压力表101PG。

油罐YG和气罐QG通过压缩空气管路连接，压缩空气管路上设有手阀，手阀上设有位置反馈传感器201FC。

如图5所示，回油箱HYX，其包括：

静电过滤系统202FI、过滤循环泵组201PD、油加热器101-102PY、油混水信号装置130FC-131FC、回油箱油位计200LN、回油箱液位传感器102MN、回油箱液位开关传感器111SN-113SN、回油箱温度传感器101—102MR、回油箱温度计200LT、空气滤清器200FJ。

回油箱HYX设有静电过滤系统202FI、油加热器101-102PY、油混水信号装置130FC-131FC、回油箱油位计200LN、回油箱液位传感器102MN、回油箱液位开关传感器111SN-113SN、回油箱温度传感器101—102MR、回油箱温度计200LT、空气滤清器200FJ。

回油箱HYX通过接口J、接口K、接口L、接口M、接口N、接口O、接口P、接口Q、接口R、接口S、接口T与回油管路相连。

静电过滤系统202FI通过回油管路与回油箱HYX相连，回油管路上设有手阀。静电过滤系统202FI包含过滤循环泵组201PD、过滤器堵塞传感器170FC。

表1为各个元器件对用的代码、数量

本发明一种水轮机调速器液压控制系统，设计有n个定频或变频电机油泵组对液压控制系统进行加压。通过液压控制系统电控系统控制n#加卸载电磁阀1N1DP两端的加卸载电磁线圈电流通断，控制n#加卸载液控阀10NDR所处的加卸载状态。

当n#油泵加载打压时，方形汇油箱的油液通过油管依次流经n#泵进口过滤器10NKI、n#电机油泵组10NPO、n#泵出口过滤器10NFI、n#加卸载液控阀10NDR、加载单向阀10NVT、隔离阀100RI进入压力油罐，压力油罐油压升高。

当n#油泵卸载载时，方形回油箱的油液通过油管依次流经n#泵进口过滤器10NKI、n#电机油泵组10NPO、n#泵出口过滤器10NFI、n#加卸载液控阀10NDR、卸载单向阀20NVT、油冷却器200EH返回方形回油箱；

电动阀101PV控制水管冷却水的通断，对通过油管流经油冷却器200EH的油液进行冷却；

自动补气装置101EL的电动阀301PV控制补气气管的通断，对压力油罐进行自动补气；

静电过滤循环系统202FI的过滤循环泵组201PD通过启停控制，对方形回油箱的油液进行过滤。

通过对油加热器101PY和102PY的电源开关控制，对方形回油箱的油液进行加热。

通过液压控制系统电控系统，控制隔离阀开关电磁阀两端的开关电磁线圈117EN、116EN电流通断，控制隔离阀100RI自动开关。

同时也可以通过*113手阀手动控制隔离阀100RI开关。

方形回油箱上设计有多种油位传感器、油温传感器、油混水信号装置，监视回油箱油液油位、油温、油混水状态。

压力油罐上设计有多种油位传感器、油压传感器，监视压力油罐油液油位、油压状态。

Claims (1)

1.一种水轮机调速器液压控制系统，其特征在于：包括接力器（JLQ）、n台加卸载电机油泵组（JXZDJYBZ）、压油罐（YYG）、回油箱（HYX）；油冷却器电动阀（101PV）、油冷却器（200EH）、比例伺服阀（101EB）、主配压阀（200DR）；

接力器（JLQ）通过第一控制管路连接主配压阀（200DR），主配压阀（200DR）通过第二控制管路连接比例伺服阀（101EB）；

比例伺服阀（101EB）通过压力油供应管路分别连接压油罐（YYG）、n台加卸载电机油泵组（JXZDJYBZ）；

比例伺服阀（101EB）通过第一回油管路分别连接压油罐（YYG）、回油箱（HYX）；

压油罐（YYG）通过第二回油管路连接回油箱（HYX）；

任意一台加卸载电机油泵组（JXZDJYBZ）通过第三回油管路连接回油箱（HYX）；第三回油管路上设有油冷却器（200EH）、油冷却器（200EH）连接油冷却器电动阀（101PV）；

控制n#加卸载电磁阀（1N1DP）两端的加卸载电磁线圈电流通断，控制n#加卸载液控阀（10NDR）所处的加卸载状态；

当n#油泵加载打压时，方形回油箱的油液通过油管依次流经n#泵进口过滤器（10NKI）、n#电机油泵组（10NPO）、n#泵出口过滤器（10NFI）、n#加卸载液控阀（10NDR）、加载单向阀（10NVT）、隔离阀（100RI）进入压力油罐，压力油罐油压升高；

当n#油泵卸载时，方形回油箱的油液通过油管依次流经n#泵进口过滤器（10NKI）、n#电机油泵组（10NPO）、n#泵出口过滤器（10NFI）、n#加卸载液控阀（10NDR）、卸载单向阀（20NVT）、油冷却器（200EH）返回回油箱；

电动阀（101PV）控制水管冷却水的通断，对通过油管流经油冷却器（200EH）的油液进行冷却；

自动补气装置（101EL）的电动阀（301PV）控制补气气管的通断，对压力油罐进行自动补气；

静电过滤循环系统（202FI）的过滤循环泵组（201PD）通过启停控制，对回油箱的油液进行过滤；

通过对第一油加热器（101PY）和第二油加热器（102PY）的电源开关控制，对回油箱的油液进行加热；

通过液压控制系统电控系统，控制隔离阀开关电磁阀两端的第一开关电磁线圈（117EN）、第二开关电磁线圈（116EN）电流通断，控制隔离阀（100RI）自动开关；同时也能够通过（*113）手阀手动控制隔离阀（100RI）开关。

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