CN113309660A - 一种调速器智能分段关闭控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种调速器智能分段关闭控制系统及方法,该系统包括人机交互装置、PLC控制器、分段关闭装置、导叶接力器、导叶位置传感器、行程换向阀、电磁阀、主回路切换阀组、回油箱、压油罐、接力环、监控系统、并网开关。PLC控制器根据导叶开度模拟量信号、并网开关状态信号、紧急停机命令和分段关闭装置动作点所对应的导叶开度y1,通过输出控制信号,控制电磁阀的励磁线圈是否励磁来实现电磁阀油路切换,从而控制分段关闭装置的控制油管通断,继而控制分段关闭功能是否投运。本发明可以避免机组正常运行时,分段关闭装置无意义的动作,避免分段关闭装置长期高频动作导致设备磨损;避免导叶开度异常波动,保证机组安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及水轮发电机组调速器控制技术领域,具体涉及一种调速器智能分段关闭控制系统及方法。
背景技术
水轮发电机组调速器通常采用分段关闭装置实现导叶关闭速度的分段控制,以满足水轮机调保计算的要求。现有的调速器分段关闭装置实际应用中,分段关闭装置通常采用机械可调式节流阀实现流量控制,使用行程换向阀驱动其分段动作。当机组运行导叶开度穿过分段关闭装置动作开度时,分段关闭装置机械管路通常与事故配压阀机械管路共用同一机械管路。这样情况下,会导致分段关闭装置动作时,事故配压阀机械管路压力不足,供油不足,从而导致导叶开度异常波动。特别是当机组导叶开度运行在分段关闭装置动作开度附近时,事故配压阀机械管路压力不足,供油不足,导叶开度异常波动的情况更加明显,严重威胁机组安全稳定运行。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种调速器智能分段关闭控制系统及方法,可以避免机组正常运行时,分段关闭装置无意义的动作,避免分段关闭装置长期高频动作导致设备磨损;避免导叶开度异常波动,保证机组安全稳定运行。
本发明采取的技术方案为:
一种调速器智能分段关闭控制系统,该系统包括:
人机交互装置、PLC控制器、分段关闭装置、导叶接力器、导叶位置传感器、行程换向阀、电磁阀、主回路切换阀组、回油箱、压油罐、监控系统、并网开关;
所述PLC控制器分别连接人机交互装置、并网开关、监控系统;
所述PLC控制器分别连接导叶位置传感器、电磁阀;
所述分段关闭装置分别连接导叶接力器、主回路切换阀组、行程换向阀;
所述导叶接力器连接主回路切换阀组;
所述行程换向阀分别连接电磁阀、回油箱;
所述电磁阀分别连接回油箱、压油罐;
所述主回路切换阀组分别连接导叶接力器、压油罐。
一种调速器智能分段关闭控制方法, PLC控制器根据导叶开度模拟量信号、并网开关状态信号、紧急停机命令和分段关闭装置动作点所对应的导叶开度y1,并输出控制信号,控制电磁阀的励磁线圈是否励磁来实现电磁阀油路切换,从而控制分段关闭装置的控制油管通断,继而控制分段关闭功能是否投运。
本发明一种调速器智能分段关闭控制系统及方法,技术效果如下:
1)、通过控制器PLC采集调速器接力器位移传感器测量的导叶开度模拟量信号和并网开关传输的并网开关闭合或断开状态信号,接收监测监控系统下发的紧急停机令以及人机交互装置设置的分段关闭装置动作点所对应的导叶开度控制参数,根据导叶开度模拟量信号、并网开关状态信号、紧急停机命令和分段关闭装置动作点所对应的导叶开度控制参数,通过输出控制信号,控制电磁阀的励磁线圈是否励磁来实现电磁阀油路切换,从而控制分段关闭装置的控制油管通断,继而控制分段关闭功能是否投运,避免机组正常运行时,由于分段关闭装置无意义的动作,导致事故配压阀机械管路压力不足,供油不足,防止导叶开度异常波动,严重威胁机组安全稳定运行。
2)、现有的调速器分段关闭装置实际应用中,当机组运行导叶开度穿过分段关闭装置动作开度时,分段关闭装置会动作,导致事故配压阀机械管路压力不足,供油不足,从而导致导叶开度异常波动,特别是当机组导叶开度运行在分段关闭装置动作开度附近往复波动时,事故配压阀机械管路压力不足,供油不足,导叶开度异常波动的情况更加明显,严重威胁机组安全稳定运行。采用本发明的装置可以解决这个问题,提高设备可靠性,避免导叶开度异常波动,保证机组安全稳定运行。
3)、本发明系统可以智能避免机组正常运行时,分段关闭装置无意义的动作,避免分段关闭装置长期高频动作导致设备磨损,延长分段关闭装置使用寿命。
4)、本发明系统结构简单,性能可靠,可以提高调速器系统智能化水平,能智能适时投运调速器分段关闭功能,当机组高开度紧急停机或甩负荷等工况时智能自动投用分段关闭功能,不影响分段关闭装置在关键时刻发挥装置的关键作用。
5)、本发明系统能在PLC控制器失电情况下,投用分段关闭功能,不影响分段关闭装置在关键时刻发挥装置的关键作用。
附图说明
图1是本发明系统连接示意图。
图2是本发明系统电气控制结构示意图。
图3是本发明系统电气控制流程示意图(以两段关闭为例)。
图4是本发明的分段关闭装置结构示意图。
其中:人机交互装置1、PLC控制器2、分段关闭装置3、导叶接力器4、导叶位置传感器5、行程换向阀6、电磁阀7、主回路切换阀组8、回油箱9、压油罐10、接力环11、监控系统12、并网开关13。
具体实施方式
如图1所示,一种调速器智能分段关闭控制系统,该系统包括:
人机交互装置1、PLC控制器2、分段关闭装置3、导叶接力器4、导叶位置传感器5、行程换向阀6、电磁阀7、主回路切换阀组8、回油箱9、压油罐10、监控系统12、并网开关13。
所述PLC控制器2分别连接人机交互装置1、并网开关13、监控系统12;
所述PLC控制器2分别连接导叶位置传感器5、电磁阀7;
所述分段关闭装置3分别连接导叶接力器4、主回路切换阀组8、行程换向阀6;
所述导叶接力器4连接主回路切换阀组8;
所述行程换向阀6分别连接电磁阀7、回油箱9;
所述电磁阀7分别连接回油箱9、压油罐10;
所述主回路切换阀组8分别连接导叶接力器4、压油罐10。
人机交互装置1与PLC控制器2进行通讯连接,用户通过人机交互装置1设置的电控系统控制参数,包括分段关闭装置3动作点所对应的导叶开度y1。
人机交互装置1采用品牌为Schneider,型号为XBTGT7340的触摸屏。
PLC控制器2,接受监控系统12下发的远方控制指令,包括紧急停机令;PLC控制器2接受人机交互装置1设置的电控系统控制参数,包括分段关闭装置3动作点所对应的导叶开度y1;PLC控制器2接受并网开关13传输的开关闭合或断开状态信号;PLC控制器2接受调速器导叶位置传感器5采集测量的机组导叶开度信号。
PLC控制器2根据导叶开度模拟量信号、并网开关状态信号、紧急停机命令和分段关闭装置动作点所对应的导叶开度y1,并输出控制信号,控制电磁阀7的励磁线圈是否励磁来实现电磁阀7油路切换,从而控制分段关闭装置3的控制油管通断,继而控制分段关闭功能是否投运。
当PLC控制器2输出控制信号1时,电磁阀7的励磁线圈励磁,弹簧被压缩,电磁阀7的右腔为工作腔,此时电磁阀7的A油口与T油口相通,分段关闭装置3的A油口和B油口均与回油箱9连通,分段关闭装置3不投运分段关闭功能;当PLC控制器2输出控制信号0时,电磁阀7的励磁线圈不励磁时,弹簧复归,电磁阀7的左腔为工作腔,此时电磁阀7的A油口与P油口相通,分段关闭装置3的A油口和B油口在行程换向阀6的切换作用下分别与回油箱9和压油罐10连通,分段关闭装置3投运分段关闭功能。
PLC控制器2采用品牌为Schneider,型号为140CPU67160的PLC控制器。
分段关闭装置3通过机械管路连接导叶接力器4和机械主回路切换阀组;分段关闭装置3通过机械管路连接行程换向阀6。分段关闭装置3的A油口与行程换向阀6的A油口连接。分段关闭装置3的B油口与行程换向阀6的B油口连接。
分段关闭装置3由单向阀15、机械节流阀16、两位两通液控通断阀14三者所在的机械管路并联组成,如图4所示。
导叶接力器4,用于操作导叶,控制导叶开度。导叶接力器4 安装于水车室水轮机接力环11旁。主回路切换阀组8通过机械管路分别连接导叶接力器4两端控制腔,主回路切换阀组8通过控制导叶接力器4两端控制腔的压力来控制导叶接力器4 动作,进而来控制接力环11的动作和水轮机导叶的动作。机械管路中油流量的速度决定了导叶接力器4 动作的速度和水轮机导叶的动作的速度。
导叶位置传感器5,用于采集测量机组导叶开度信号y。
导叶位置传感器5采用MTS品牌型号为RP-S-1200M-D60-1-A01的位移传感器。
行程换向阀6通过机械管路连接分段关闭装置3和电磁阀7,行程换向阀6通过回油管路连接回油箱9。行程换向阀6的A油口与分段关闭装置3的A油口连接,行程换向阀6的B油口与分段关闭装置3的B油口连接,行程换向阀6的P油口与电磁阀7的A油口连接,行程换向阀6的T油口与回油箱9连接。
电磁阀7通过机械管路分别连接行程换向阀6、回油箱9和压油罐10。电磁阀7的A油口与行程换向阀6的P油口连接,电磁阀7的T油口与回油箱9连接,电磁阀7的P油口与压油罐10连接。电磁阀7的电磁线圈通过电气回路与PLC控制器2连接。
主回路切换阀组8通过机械管路连接导叶接力器4两端控制腔和压油罐10,主回路切换阀组8通过控制导叶接力器4两端控制腔的压力来控制导叶接力器4 动作,进而来控制接力环11的动作和水轮机导叶的动作。
回油箱9提供回油管路油液储存场所。
压油罐10提供机械管路压力油。
接力环11动作带动传导水轮机导叶动作。
监控系统12,向控制器发出远方控制指令,包括紧急停机令。
监控系统12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。
并网开关13,当并网开关闭合时,水轮发电机组处于并网负载态,向外输出电能;当并网开关断开时,水轮发电机组处于空载态,不向外输出电能。
并网开关13又称发电机出口断路器,适用于核电、火电和水电等各种类大型电厂。
图2是本发明的一种调速器智能分段关闭控制方法电气控制结构示意图。PLC控制器2根据导叶开度模拟量信号、并网开关状态信号、紧急停机命令和分段关闭装置3动作点所对应的导叶开度y1,通过输出控制信号,控制电磁阀7的励磁线圈是否励磁来实现电磁阀油路切换,从而控制分段关闭装置3的控制油管通断,继而控制分段关闭功能是否投运。
如图3所示,一种调速器智能分段关闭控制方法,包括以下步骤:
步骤1、PLC控制器2初始化;
步骤2、PLC控制器2检测调速器电控系统是否y<y1,若是,进入步骤3;若否,输出控制信号为1,对电磁阀7励磁线圈进行励磁,继续本步骤检测;
y为机组导叶开度信号。
步骤3、PLC控制器2检测调速器电控系统是否收到监控系统发出的紧急停机令,若是,输出控制信号为0,对电磁阀7励磁线圈不进行励磁,进入步骤2;否则,进入步骤4。
步骤4、PLC控制器2检测调速器电控系统是否并网开关13断开,若是,输出控制信号为0,对电磁阀7励磁线圈不进行励磁,进入步骤2;否则,输出控制信号为1,对电磁阀7励磁线圈进行励磁,进入步骤2。
Claims (10)
1.一种调速器智能分段关闭控制系统,其特征在于该系统包括:
人机交互装置(1)、PLC控制器(2)、分段关闭装置(3)、导叶接力器(4)、导叶位置传感器(5)、行程换向阀(6)、电磁阀(7)、主回路切换阀组(8)、回油箱(9)、压油罐(10)、监控系统(12)、并网开关(13);
所述PLC控制器(2)分别连接人机交互装置(1)、并网开关(13)、监控系统(12);
所述PLC控制器(2)分别连接导叶位置传感器(5)、电磁阀(7);
所述分段关闭装置(3)分别连接导叶接力器(4)、主回路切换阀组(8)、行程换向阀(6);
所述导叶接力器(4)连接主回路切换阀组(8);
所述行程换向阀(6)分别连接电磁阀(7)、回油箱(9);
所述电磁阀(7)分别连接回油箱(9)、压油罐(10);
所述主回路切换阀组(8)分别连接导叶接力器(4)、压油罐(10)。
2.根据权利要求1所述一种调速器智能分段关闭控制系统,其特征在于:所述人机交互装置(1),用于设置分段关闭装置(3)动作点所对应的导叶开度y1。
3.根据权利要求1所述一种调速器智能分段关闭控制系统,其特征在于:所述PLC控制器(2),用于:
接受监控系统(12)下发的远方控制指令;
接受人机交互装置(1)设置的分段关闭装置(3)动作点所对应的导叶开度y1;
接受并网开关(13)传输的并网开关闭合或断开状态信号;
接受导叶位置传感器(5)采集的导叶开度模拟量信号;
PLC控制器(2)根据导叶开度模拟量信号、并网开关状态信号、紧急停机命令和分段关闭装置(3)动作点所对应的导叶开度y1,并输出控制信号,控制电磁阀(7)的励磁线圈是否励磁来实现电磁阀(7)油路切换,从而控制分段关闭装置(3)的控制油管通断,继而控制分段关闭功能是否投运。
4.根据权利要求1所述一种调速器智能分段关闭控制系统,其特征在于:所述分段关闭装置(3)通过分别连接导叶接力器(4)、主回路切换阀组(8),分段关闭装置(3)连接行程换向阀(6);
分段关闭装置(3)的A油口与行程换向阀(6)的A油口连接,分段关闭装置(3)的B油口与行程换向阀(6)的B油口连接。
5.根据权利要求1所述一种调速器智能分段关闭控制系统,其特征在于:所述导叶接力器(4),用于操作导叶,控制导叶开度;导叶接力器(4)安装于水车室水轮机的接力环(11)旁,主回路切换阀组(8)通过管路分别连接导叶接力器(4)两端控制腔,通过控制导叶接力器(4)两端控制腔的压力来控制导叶接力器(4)动作,进而来控制接力环(11)的动作和水轮机导叶的动作。
6.根据权利要求1所述一种调速器智能分段关闭控制系统,其特征在于:所述行程换向阀(6)分别连接分段关闭装置(3)、电磁阀(7);行程换向阀(6)通过回油管路连接回油箱(9);
行程换向阀(6)的A油口与分段关闭装置(3)的A油口连接,行程换向阀(6)的B油口与分段关闭装置(3)的B油口连接,行程换向阀(6)的P油口与电磁阀(7)的A油口连接,行程换向阀(6)的T油口与回油箱(9)连接。
7.根据权利要求1所述一种调速器智能分段关闭控制系统,其特征在于:所述电磁阀(7)分别连接行程换向阀(6)、回油箱(9)、压油罐(10);
电磁阀(7)的A油口与行程换向阀(6)的P油口连接,电磁阀(7)的T油口与回油箱(9)连接,电磁阀(7)的P油口与压油罐(10)连接,电磁阀(7)的电磁线圈通过电气回路与PLC控制器(2)连接。
8.根据权利要求1所述一种调速器智能分段关闭控制系统,其特征在于:所述主回路切换阀组(8)通过管路分别连接导叶接力器(4)两端控制腔、压油罐(10);主回路切换阀组(8)通过控制导叶接力器(4)两端控制腔的压力来控制导叶接力器(4) 动作,进而来控制接力环(11)的动作和水轮机导叶的动作。
9.一种调速器智能分段关闭控制方法,其特征在于:PLC控制器(2)根据导叶开度模拟量信号、并网开关(13)状态信号、紧急停机命令和分段关闭装置(3)动作点所对应的导叶开度y1,并输出控制信号,控制电磁阀(7)的励磁线圈是否励磁来实现电磁阀(7)油路切换,从而控制分段关闭装置(3)的控制油管通断,继而控制分段关闭功能是否投运。
10.一种调速器智能分段关闭控制方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、PLC控制器(2)初始化;
步骤2、PLC控制器(2)检测调速器电控系统是否y<y1,若是,进入步骤3;若否,输出控制信号为1,对电磁阀(7)励磁线圈进行励磁,继续本步骤检测;
步骤3、PLC控制器(2)检测调速器电控系统是否收到监控系统发出的紧急停机令,若是,输出控制信号为0,对电磁阀(7)励磁线圈不进行励磁,进入步骤2;否则,进入步骤4;
步骤4、PLC控制器(2)检测调速器电控系统是否并网开关(13)断开,若是,输出控制信号为0,对电磁阀(7)励磁线圈不进行励磁,进入步骤2;否则,输出控制信号为1,对电磁阀(7)励磁线圈进行励磁,进入步骤2。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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