CN112983727B - 一种水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程控制方法,更具体的将是一种水轮机调速器液压控制系统油泵所拥有的三大状态,即备用状态、空转态和加载态转换过程的电气控制方法,旨在解决水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程的平稳过渡转换等问题,保证调速器液压控制系统油泵长期安全稳定运行,调速器液压控制系统能提供长效稳定且压力、温度、压力油颗粒物含量等各方面指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构。
Description
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,特别是一种水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程控制方法。
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液压控制系统的结构及控制系统对液压控制系统油泵状态转换过程的控制方法。由于油液具有不易压缩性,为了保证油液具有相对稳定的压力,必须在压力容器中填充部分气体,并且需要调速器液压控制系统在运行状态下,根据压力容器中油液压力对油泵电机等压力维持设备进行控制,对油泵状态转换过程的控制是其中一个重要内容。
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。
发明内容
本发明提供一种水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程控制方法,更具体的将是一种水轮机调速器液压控制系统油泵所拥有的三大状态,即备用状态、空转状态和加载状态转换过程的电气控制方法,旨在解决水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程的平稳过渡转换等问题,保证调速器液压控制系统油泵长期安全稳定运行,调速器液压控制系统能提供长效稳定且压力、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:
一种水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程控制方法,包括以下步骤:
1、控制器初始化,泵进入备用状态,进入第2步。
2、控制器检测是否有泵的启动命令,若是,进入第3步;若否,返回第1步。
3、控制器检测是否泵无故障准备就绪,若是,进入第4步;若否,返回第1步。
4、控制器检测是否滤油器未堵,若是,进入第5步;若否,返回第1步。
5、控制器检测是否进油阀开启,若是,进入第6步;若否,返回第1步。
6、控制器输出启泵命令,进入第7步。
7、控制器检测延时t1是否到,若到,进入第8步;若否,继续本步骤检测。
8、控制器检测泵是否为运行状态,若是,进入第9步;若否,发出泵启动失败报警,进入第27步。
9、泵进入空转状态,进入第10步。
10、控制器检测是否有泵的加载命令,若是,进入第11步;若否,进入第31步。
11、泵进入加载过程,进入第12步。
12、控制器输出加载命令,进入第13步。
13、控制器检测是否泵出口压力<P卸,若是,进入第14步;否则,进入第15步。
14、控制器检测是否泵出口压力<P卸保持t2,若是,发出泵加载失败报警,进入第27步;否则进入第13步。
15、控制器检测是否泵出口压力>P加,若是,进入第16步;否则,进入第13步。
16、控制器检测是否泵出口压力>P加保持t4,若是,进入第17步;否则进入第13步。
17、泵进入加载状态,进入第18步。
18、控制器检测是否有泵的卸载命令,若是,进入第19步;若否,进入第35步。
19、泵进入卸载过程,进入第20步。
20、控制器输出卸载命令,进入第21步。
21、控制器检测是否泵出口压力>P加,若是,进入第22步;否则,进入第23步。
22、控制器检测是否泵出口压力>P加保持t6,若是,发出泵卸载失败报警,进入第27步;否则进入第21步。
23、控制器检测是否泵出口压力<P卸,若是,进入第24步;否则,进入第21步。
24、控制器检测是否泵出口压力<P卸保持t7,若是,进入第9步;否则进入第21步。
25、泵进入故障卸载过程,进入第26步。
26、控制器输出卸载命令,进入第27步。
27、泵进入停泵过程,进入第28步。
28、控制器输出停泵命令,进入第29步。
29、控制器检测延时t8是否到,若到,进入第30步;若否,继续本步骤检测。
30、控制器检测泵是否处于运行状态,若是,发出停泵失败报警;若否,进入第1步。
31、控制器检测是否有泵的停泵命令,若是,进入第27步;若否,进入第32步。
32、控制器检测是否泵出口压力传感器故障,若是,进入第27步;若否,进入第33步。
33、控制器检测是否滤油器堵塞,若是,进入第27步;若否,进入第34步。
34、控制器检测是否进油阀未开启,若是,进入第27步;若否,返回第10步;
35、控制器检测是否泵加载保持t5,若是,报泵加载超时报警,进入第19步;若否,进入第36步。
36、控制器检测是否进油阀未开启,若是,进入第25步;若否,进入第37步。
37、控制器检测是否泵出口压力传感器故障,若是,进入第25步;若否,进入第38步。
38、控制器检测是否滤油器堵塞,若是,进入第25步;若否,进入第18步。
泵出口压力可设置多个传感器测量,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液压控制系统油泵状态转换过程控制方法,技术效果如下:
1)本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液压控制系统。
2)本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。
3)本方法具有很强的控制安全稳定性,全面考虑了泵是否无故障就绪、进油阀是否开启、滤油器是否堵塞、泵启动失败、泵加载失败、泵加载超时、泵卸载失败、停泵失败等设备异常工况报警和处置,避免泵自动控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及油泵状态转换过程发生影响油泵安全的事故。
附图说明
图1是本发明一种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(包括泵出口压力)、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。
压力维持设备4的泵出口压力采用品牌为KELLER,型号为PA.23SY/100bar/81594.55的压力传感器来测量。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液压控制系统油泵状态转换过程控制方法进行逻辑处理后,对水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程进行控制,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,如泵启动失败、泵加载失败、泵加载超时、泵卸载失败、停泵失败等,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、加载压力判据对比标准值P加,卸载压力判据对比标准值P卸等传送给控制器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,如泵启动失败、泵加载失败、泵加载超时、泵卸载失败、停泵失败等,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液压控制系统油泵状态转换控制。该系统共设计4台油泵,加载压力判据对比标准值P加=4.5Mpa,卸载压力判据对比标准值P卸=5.3Mpa。t1=9s,t2=12s,t4=2s,t5=10min,t6=12s,t7=2s,t8=2s.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液压控制系统油泵状态转换过程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,泵进入备用态,进入第2步。
2、调速器液压控制系统控制器检测是否有泵的启动令,若是,进入第3步;若否,返回第1步。
3、调速器液压控制系统控制器检测是否泵无故障就绪,若是,进入第4步;若否,返回第1步。
4、调速器液压控制系统控制器检测是否滤油器未堵,若是,进入第5步;若否,返回第1步。
5、调速器液压控制系统控制器检测是否进油阀开启,若是,进入第6步;若否,返回第1步。
6、调速器液压控制系统控制器输出启泵命令,进入第7步。
7、调速器液压控制系统控制器检测延时9秒是否到,若到,进入第8步;若否,继续检测。
8、调速器液压控制系统控制器检测泵是否运行态,若是,进入第9步;若否,发出泵启动失败报警,进入第27步。
9、泵进入空转态,进入第10步。
10、调速器液压控制系统控制器检测是否有泵的加载令,若是,进入第11步;若否,进入第31步。
11、泵进入加载过程,进入第12步。
12、调速器液压控制系统控制器输出加载命令,进入第13步。
13、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力<5.3MPa,若是,进入第14步;否则,进入第15步。
14、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力<5.3MPa保持12秒,若是,发出泵加载失败报警,进入第27步;否则进入第13步。
15、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力>4.5MPa,若是,进入第16步;否则,进入第13步。
16、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力>4.5MPa保持2秒,若是,进入第17步;否则进入第13步。
17、泵进入加载态,进入第18步。
18、调速器液压控制系统控制器检测是否有泵的卸载令,若是,进入第35步。
19、泵进入卸载过程,进入第20步。
20、调速器液压控制系统控制器输出卸载命令,进入第21步。
21、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力>4.5MPa,若是,进入第22步;否则,进入第23步。
22、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力>4.5MPa保持12秒,若是,发出泵卸载失败报警,进入第27步;否则进入第21步。
23、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力<5.3MPa,若是,进入第24步;否则,进入第21步。
24、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力<5.3MPa保持2秒,若是,进入第9步;否则进入第21步。
25、泵进入故障卸载过程,进入第26步。
26、调速器液压控制系统控制器输出卸载命令,进入第27步。
27、泵进入停泵过程,进入第28步。
28、调速器液压控制系统控制器输出停泵命令,进入第29步。
29、调速器液压控制系统控制器检测延时2秒是否到,若到,进入第30步;若否,继续检测。
30、调速器液压控制系统控制器检测泵是否运行态,若是,发出停泵失败报警;若否,进入第1步。
31、调速器液压控制系统控制器检测是否有泵的停泵命令,若是,进入第27步;若否,进入第32步。
32、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力传感器故障,若是,进入第27步;若否,进入第33步。
33、调速器液压控制系统控制器检测是否滤油器堵塞,若是,进入第27步;若否,进入第34步。
34、调速器液压控制系统控制器检测是否进油阀未开启,若是,进入第27步;若否,返回第10步;
35、调速器液压控制系统控制器检测是否泵加载保持t5,若是,报泵加载超时报警,进入第19步;若否,进入第36步。
36、调速器液压控制系统控制器检测是否进油阀未开启,若是,进入第25步;若否,进入第37步。
37、调速器液压控制系统控制器检测是否泵出口压力传感器故障,若是,进入第25步;若否,进入第38步。
38、调速器液压控制系统控制器检测是否滤油器堵塞,若是,进入第25步;若否,进入第18步。
Claims (1)
1.一种水轮机调速器液压控制系统油泵状态转换过程控制方法,其特征在于包括以下步骤:
1、控制器(6)初始化,泵进入备用状态,进入第2步;
2、控制器(6)检测是否有泵的启动命令,若是,进入第3步;若否,返回第1步;
3、控制器(6)检测是否泵无故障准备就绪,若是,进入第4步;若否,返回第1步;
4、控制器(6)检测是否滤油器未堵,若是,进入第5步;若否,返回第1步;
5、控制器(6)检测是否进油阀开启,若是,进入第6步;若否,返回第1步;
6、控制器(6)输出启泵命令,进入第7步;
7、控制器(6)检测延时t1是否到,若到,进入第8步;若否,继续本步骤检测;
8、控制器(6)检测泵是否为运行状态,若是,进入第9步;若否,发出泵启动失败报警,进入第27步;
9、泵进入空转状态,进入第10步;
10、控制器(6)检测是否有泵的加载命令,若是,进入第11步;若否,进入第31步;
11、泵进入加载过程,进入第12步;
12、控制器(6)输出加载命令,进入第13步;
13、控制器(6)检测是否泵出口压力<P卸,若是,进入第14步;否则,进入第15步;
14、控制器(6)检测是否泵出口压力<P卸保持t2,若是,发出泵加载失败报警,进入第27步;否则进入第13步;
15、控制器(6)检测是否泵出口压力>P加,若是,进入第16步;否则,进入第13步;
16、控制器(6)检测是否泵出口压力>P加保持t4,若是,进入第17步;否则进入第13步;
17、泵进入加载状态,进入第18步;
18、控制器(6)检测是否有泵的卸载命令,若是,进入第19步;若否,进入第35步;
19、泵进入卸载过程,进入第20步;
20、控制器(6)输出卸载命令,进入第21步;
21、控制器(6)检测是否泵出口压力>P加,若是,进入第22步;否则,进入第23步;
22、控制器(6)检测是否泵出口压力>P加保持t6,若是,发出泵卸载失败报警,进入第27步;否则进入第21步;
23、控制器(6)检测是否泵出口压力<P卸,若是,进入第24步;否则,进入第21步;
24、控制器(6)检测是否泵出口压力<P卸保持t7,若是,进入第9步;否则进入第21步;
25、泵进入故障卸载过程,进入第26步;
26、控制器(6)输出卸载命令,进入第27步;
27、泵进入停泵过程,进入第28步;
28、控制器(6)输出停泵命令,进入第29步;
29、控制器(6)检测延时t8是否到,若到,进入第30步;若否,继续本步骤检测;
30、控制器(6)检测泵是否处于运行状态,若是,发出停泵失败报警;若否,进入第1步;
31、控制器(6)检测是否有泵的停泵命令,若是,进入第27步;若否,进入第32步;
32、控制器(6)检测是否泵出口压力传感器故障,若是,进入第27步;若否,进入第33步;
33、控制器(6)检测是否滤油器堵塞,若是,进入第27步;若否,进入第34步;
34、控制器(6)检测是否进油阀未开启,若是,进入第27步;若否,返回第10步;
35、控制器(6)检测是否泵加载保持t5,若是,报泵加载超时报警,进入第19步;若否,进入第36步;
36、控制器(6)检测是否进油阀未开启,若是,进入第25步;若否,进入第37步;
37、控制器(6)检测是否泵出口压力传感器故障,若是,进入第25步;若否,进入第38步;
38、控制器(6)检测是否滤油器堵塞,若是,进入第25步;若否,进入第18步。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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