CN113007155B - 一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统及其控制方法,是一种水轮机调速器液压控制系统的子系统,即自动补气系统及其电气控制方法,旨在解决水轮机调速器液压控制系统压力油罐中气体如何合理补充问题以及液压控制系统补气装置补气态和非补气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提供长效稳定并压力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,具体涉及一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统及其控制方法。
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。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根据压力容器中填充气体含量来控制自动补气子系统。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;实用新型“一体化水轮机调速系统自动补气装置”(申请号201921999139.6)公开了一种一体化水轮机调速系统自动补气装置,仅适用于中小型水轮机调速系统。
发明内容
本发明提供一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统及其控制方法,是一种水轮机调速器液压控制系统的子系统,即:自动补气系统及其电气控制方法。旨在解决水轮机调速器液压控制系统压力油罐中气体如何合理补充问题、以及液压控制系统补气装置补气态和非补气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提供长效稳定并压力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自动补气系统,该系统包括:
压力容器、自动补气装置、控制器、人机交互装置;
压力容器通过气管连接压缩空气气罐,气管上设有自动补气装置;
压力容器设有第一传感器、第二传感器;
自动补气装置设有第三传感器;
压力容器连接油管,油管设置油源手阀;
所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、自动补气装置均连接控制器,控制器连接人机交互装置。
所述压力容器为有压油罐。
所述第一传感器、第二传感器、第三传感器分别用于采集压力容器压力、压力容器液位、自动补气装置的补气阀开关位置状态。第一传感器为压力传感器。第二传感器为液位传感器。压力容器压力、压力容器液位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,通过通讯回路,接受人机交互装置设置的液压控制系统控制参数:液压控制系统补气液位、液压控制系统补气压力等,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,采用一种水轮机调速器液压控制系统自动补气控制方法进行逻辑处理后,对水轮机调速器液压控制系统自动补气系统进行控制,并通过电气回路,对自动补气装置的补气阀进行开关控制,同时将液压控制系统状态信息和故障报警信息通过通讯回路传输给人机交互装置。
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如液压控制系统补气液位H补、液压控制系统补气压力P补等传送给控制器,同时人机交互装置采集控制器发送的液压控制系统状态信息和故障报警信息,进行图形化展示。
一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统控制方法,包括以下步骤:
1、控制器初始化,进入第2步。
2、控制器检测是否补气阀已打开,若是,进入第12步;否则,进入第3步。
3、液压控制系统进入非补气态,进入第4步。
4、控制器检测液压控制系统是否运行态且自动控制,若是,进入第5步;否则,进入第3步。
5、控制器检测是否液压控制系统压油罐压力<P补,若是,进入第6步;否则,进入第3步。
6、控制器检测是否液压控制系统压油罐液位>H补,若是,进入第7步;否则,进入第3步。
7、控制器检测是否距上次补气超过600秒,若是,进入第8步;否则,进入第3步。
8、控制器检测是否液压控制系统压油罐压力、液位无故障报警,若是,进入第9步;否则,进入第3步。
9、液压控制系统进入补气阀开启过程,进入第10步。
10、控制器发出开补气阀控制命令,进入第11步。
11、控制器检测是否补气阀已打开,若是,进入第12步;否则,进入第19步。
12、液压控制系统进入补气态,进入第13步。
13、控制器检测压油罐压力或液位传感器是否故障,若是,报传感器故障,进入第16步,否则,进入第14步。
14、控制器检测液压控制系统补气是否已持续6分钟,若是,报补气超时故障,进入第16步;否则,进入第15步。
15、控制器检测液压控制系统补气是否已持续5分钟,若是,进入第16步;否则,进入第13步。
16、液压控制系统进入补气关闭过程,进入第17步。
17、控制器发出关补气阀控制命令,进入第18步。
18、控制器检测是否补气阀已关闭,若是,进入第3步;否则,进入第20步。
19、控制器检测补气阀是否保持30秒未打开,若是,报补气阀开启失败故障,进入第3步,否则,进入第11步。
20、控制器检测补气阀是否保持40秒未关闭,若是,报补气阀关闭失败故障,进入第12步,否则,进入第18步。
本发明一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统及其控制方法,技术效果如下:
1)本发明一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统,可以同时实现手动补气,自动补气和手动排气功能,适用性广泛。
2)采用本发明一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统控制方法,可以解决水轮机调速器液压控制系统压力油罐中气体如何合理补充问题以及液压控制系统补气装置补气态和非补气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提供长效稳定并压力指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构。
3)本发明一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统控制方法,具有很强的控制安全稳定性,全面考虑了补气阀开启失败、补气阀关闭失败、压油罐压力液位传感器故障以及补气超时等设备异常工况报警和处置,避免调速器液压控制系统自动补气控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及自动补气系统状态转换过程发生影响系统安全的事故。
4)本发明一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统及其控制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。
5)本方法可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为本发明自动补气系统结构示意图。
图2为本发明的自动补气系统的电控系统结构示意图;
图2中线型含义如下:
压力油供应管路
压缩空气管路
图3为本发明的自动补气系统控制方法流程图。
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自动补气系统,该系统包括:
压力容器1、自动补气装置3、控制器4、人机交互装置5;
压力容器1通过气管7连接压缩空气气罐11,气管7上设有自动补气装置3;
压力容器1设有第一传感器、第二传感器;
自动补气装置3设有第三传感器;
压力容器1连接油管8,油管8设置油源手阀6;
所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、自动补气装置3均连接控制器4,控制器4连接人机交互装置5。
所述压力容器1为有压油罐。
所述第一传感器、第二传感器、第三传感器分别用于采集压力容器1压力、压力容器1油位、自动补气装置3的补气阀开关位置状态。并将其通过电气回路9传输给控制器4。
所述自动补气装置3通过电气回路9接受控制器4输出给自动补气装置3的补气阀开关控制命令,并被第三传感器采集其补气阀开关位置状态。
所述控制器4,通过通讯回路10,接受人机交互装置5设置的液压控制系统控制参数:液压控制系统补气液位、液压控制系统补气压力等,并根据通过电气回路9接收到的传感器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自动补气控制方法进行逻辑处理后,对水轮机调速器液压控制系统自动补气系统进行控制,并通过电气回路9,对自动补气装置3的补气阀进行开关控制,同时将液压控制系统状态信息和故障报警信息通过通讯回路9传输给人机交互装置5。
所述人机交互装置5与控制器4进行通讯,将用户通过人机交互装置5设置的液压控制系统控制参数如液压控制系统补气液位H补、液压控制系统补气压力P补等传送给控制器4,同时人机交互装置5采集控制器4发送的液压控制系统状态信息和故障报警信息,进行图形化展示。
油源手阀6位于油管8上,当需要调速器液压控制系统提供压力油源去操作导叶开度执行机构时,需手动打开油源手阀6。
油管8用于提供压力油源去操作导叶开度执行机构。
压缩空气气罐11为用来存储为液压控制系统压力容器1提供压力气源的压力容器。
第一传感器采用品牌为KELLER,型号为PA.23SY/100bar/81594.55的压力传感器。
第二传感器采用品牌为KSR KEUBLER,型号为MG-AU-VK10-TS-L2350/M2200(K)的液位传感器。
自动补气装置3采用西安江河电站技术开发有限责任公司生产的,型号为3KH-V-15-6.4-15-6.4-DC220的压缩空气自动补气装置,自带第三传感器。
控制器4,采用品牌为Schneider,型号为140CPU67160的PLC控制器。
人机交互装置5,采用品牌为Schneider,型号为XBTGT7340的触摸屏。
将本发明方法应用于某电站调速器液压控制系统自动补气系统控制。该系统气罐压力为7Mpa,油罐额定压力为6.3Mpa,P补为6.18Mpa,H补为2000mm。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自动补气控制方法的详细步骤如下:
1、调速器液压系统控制器初始化,进入第2步。
2、调速器液压系统控制器检测是否补气阀已打开,若是,进入第12步;否则,进入第3步。
3、液压控制系统进入非补气态,进入第4步。
4、调速器液压系统控制器检测液压控制系统是否运行态且自动控制,若是,进入第5步;否则,进入第3步。
5、调速器液压系统控制器检测是否液压控制系统压油罐压力<6.18Mpa,若是,进入第6步;否则,进入第3步。
6、调速器液压系统控制器检测是否液压控制系统压油罐液位>2000mm,若是,进入第7步;否则,进入第3步。
7、调速器液压系统控制器检测是否距上次补气超过600秒,若是,进入第8步;否则,进入第3步。
8、调速器液压系统控制器检测是否液压控制系统压油罐压力、液位无故障报警,若是,进入第9步;否则,进入第3步。
9、液压控制系统进入补气阀开启过程,进入第10步。
10、调速器液压系统控制器发出开补气阀控制命令,进入第11步。
11、调速器液压系统控制器检测是否补气阀已打开,若是,进入第12步;否则,进入第19步。
12、液压控制系统进入补气态,进入第13步。
13、调速器液压系统控制器检测压油罐压力或液位传感器是否故障,若是,报传感器故障,进入第16步,否则,进入第14步。
14、调速器液压系统控制器检测液压控制系统补气是否已持续6分钟,若是,报补气超时故障,进入第16步;否则,进入第15步。
15、调速器液压系统控制器检测液压控制系统补气是否已持续5分钟,若是,进入第16步;否则,进入第13步。
16、液压控制系统进入补气关闭过程,进入第17步。
17、调速器液压系统控制器发出关补气阀控制命令,进入第18步。
18、调速器液压系统控制器检测是否补气阀已关闭,若是,进入第3步;否则,进入第20步。
19、调速器液压系统控制器检测补气阀是否保持30秒未打开,若是,报补气阀开启失败故障,进入第3步,否则,进入第11步。
20、调速器液压系统控制器检测补气阀是否保持40秒未关闭,若是,报补气阀关闭失败故障,进入第12步,否则,进入第18步。
如图2所示,自动补气系统101EL由电动阀301PV、手动补气阀*401、自动补气单向阀100VT、手动排气阀*402及连接气管组成。表1为图2中涉及的元部件名称、代号、数量。
表1自动补气系统的元部件名称、代号、数量表
名称 | 代号 | 数量 |
补气空气过虑器 | 100FJ | 1 |
自动补气装置 | 101EL | 1 |
压力罐油位计 | 100LN | 1 |
压力罐液位传感器 | 101MN | 1 |
油罐液位开关传感器 | 101SN-104SN | 4 |
压力罐压力传感器 | 121MP | 1 |
压力罐压力开关传感器 | 101-102PS | 2 |
压力罐压力表 | 100PG | 1 |
油罐安全阀 | 100VQ | 1 |
本发明一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统及其控制方法,可以实现手动补气,自动补气和手动排气功能,自动控制补气装置进行自动补气,保证水轮机调速器液压控制系统压力油罐中油气比在合理范围,从而确保调速器液压控制系统能提供长效稳定并压力指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构,适用性广泛。
Claims (2)
1.一种水轮机调速器液压控制系统自动补气系统,其特征在于该系统包括:
压力容器(1)、自动补气装置(3)、控制器(4)、人机交互装置(5);
压力容器(1)通过气管(7)连接压缩空气气罐(11),气管(7)上设有自动补气装置(3);
压力容器(1)设有第一传感器、第二传感器;
自动补气装置(3)设有第三传感器;
压力容器(1)连接油管(8),油管(8)设置油源手阀(6);
所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、自动补气装置(3)均连接控制器(4),控制器(4)连接人机交互装置(5);
所述第一传感器、第二传感器、第三传感器分别用于采集压力容器(1)压力、压力容器(1)液位、自动补气装置(3)的补气阀开关位置状态;
所述控制器(4),通过通讯回路(10),接受人机交互装置(5)设置的液压控制系统控制参数:液压控制系统补气液位、液压控制系统补气压力,并根据通过电气回路(9)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自动补气系统进行控制,并通过电气回路(9),对自动补气装置(3)的补气阀进行开关控制,同时将液压控制系统状态信息和故障报警信息通过通讯回路(10)传输给人机交互装置(5);
所述人机交互装置(5)与控制器(4)进行通讯,将用户通过人机交互装置(5)设置的液压控制系统控制参数:液压控制系统补气液位H补、液压控制系统补气压力P补,传送给控制器(4)同时人机交互装置(5)采集控制器(4)发送的液压控制系统状态信息和故障报警信息,进行图形化展示;
所述压力容器(1)为有压油罐。
2.一种对权利要求1所述水轮机调速器液压控制系统自动补气系统进行控制的方法,其特征在于包括以下步骤:
1、控制器(4)初始化,进入第2步;
2、控制器(4)检测是否补气阀已打开,若是,进入第12步;否则,进入第3步;
3、液压控制系统进入非补气态,进入第4步;
4、控制器(4)检测液压控制系统是否运行且自动控制,若是,进入第5步;否则,进入第3步;
5、控制器(4)检测是否液压控制系统的有压油罐压力<P补,若是,进入第6步;否则,进入第3步;
6、控制器(4)检测是否液压控制系统的有压油罐液位>H补,若是,进入第7步;否则,进入第3步;
7、控制器(4)检测是否距上次补气超过600秒,若是,进入第8步;否则,进入第3步;
8、控制器(4)检测是否液压控制系统的有压油罐压力、液位无故障报警,若是,进入第9步;否则,进入第3步;
9、液压控制系统进入补气阀开启过程,进入第10步;
10、控制器(4)发出开补气阀控制命令,进入第11步;
11、控制器(4)检测是否补气阀已打开,若是,进入第12步;否则,进入第19步;
12、液压控制系统进入补气态,进入第13步;
13、控制器(4)检测有压油罐的压力或液位传感器是否故障,若是,报压力或液位传感器故障,进入第16步,否则,进入第14步;
14、控制器(4)检测液压控制系统补气是否已持续6分钟,若是,报补气超时故障,进入第16步;否则,进入第15步;
15、控制器(4)检测液压控制系统补气是否已持续5分钟,若是,进入第16步;否则,进入第13步;
16、液压控制系统进入补气关闭过程,进入第17步;
17、控制器(4)发出关补气阀控制命令,进入第18步;
18、控制器(4)检测是否补气阀已关闭,若是,进入第3步;否则,进入第20步;
19、控制器(4)检测补气阀是否保持30秒未打开,若是,报补气阀开启失败故障,进入第3步,否则,进入第11步;
20、控制器(4)检测补气阀是否保持40秒未关闭,若是,报补气阀关闭失败故障,进入第12步,否则,进入第18步。
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GR01 | Patent grant | ||
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