CN113864171A - 一种水电站发电机高压油顶起系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水电站发电机高压油顶起系统的控制方法,属于发电机辅助设备控制技术领域。本方法首先对PLC控制模块进行故障判断,当PLC控制模块正常工作时,由高压油泵常态控制回路接收PLC控制模块传入的指令对高压油泵的自动启停、直流油泵测试和交直流油泵冗余切换进行控制,当PLC控制模块异常时,由高压油泵保安控制回路根据机组调速器转速测量装置状态以及机组调速器转速测量装置对机组转速情况进行的判断对高压油泵的启停进行控制。本发明不仅可以确保在PLC控制模块正常时高压油顶起系统的可靠投入,同时也可保证在PLC控制模块故障或调速器转速测量装置故障等情况下高压油顶起系统能可靠投入。
Description
技术领域
本发明涉及一种水电站发电机高压油顶起系统的控制方法,属于发电机辅助设备控制技术领域。
背景技术
目前水电厂发电机均配置了高压油顶起系统,用于水电站机组启动和停机时,在推力轴承的推力瓦和镜板之间强行建立油膜,防止干摩擦或半干摩擦,降低启动摩擦系数,确保机组在起、停过程中推力轴承的安全性和可靠性。机组运行过程中如果高压油顶起系统未正常启动,轴承油膜未能建立,推力轴承烧瓦的风险将急剧加大;机组在停机状态下发生蠕动,高压油泵无法及时的进行供油,使轴瓦处于干摩擦状态,蠕动时间过长容易导致接触面擦花,摩擦系数增大,在机组启动后,推力轴承烧瓦的风险也将急剧加大。出现推力轴承烧瓦时,机组将退出备用转检修,检修工期长达一个月,将造成电站极大的经济损失及电站安全事故。发电机高压油顶起系统一般配置两台高压油泵,两台油泵的供电电源均为冗余配置,其中一台主用交流油泵,一台备用直流油泵,正常时只一台油泵运行,两者互为冗余,油泵机组转速在0-90%额定转速需可靠投入。目前水电厂发电机配置的高压油顶起系统是通过PLC控制模块和调速器转速测量装置等来保证高压油顶起系统的正常运行,但在实际水电站发电机运行过程会出现PLC控制模块故障、调速器转速测量装置故障等情况,一旦PLC控制模块故障或调速器转速测量装置出现故障,高压油泵将无法可靠投入。仍然会导致推力轴承的推力瓦和镜板之间出现干摩擦或半干摩擦的状况,增大推力轴承烧瓦的风险。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题,并提供一种发电机高压油顶起系统的控制方法,该方法不仅可以用以确保在PLC控制模块正常时高压油顶起系统的可靠投入,同时可保证在PLC控制模块故障或调速器转速测量装置故障等情况下高压油顶起系统能可靠投入。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是一种水电站发电机高压油顶起系统的控制方法,首先对PLC控制模块进行故障判断,当PLC控制模块正常工作时,由发电机高压油顶起油泵控制回路中的高压油泵常态控制回路接收PLC控制模块传入的指令对高压油泵的自动启停、直流油泵测试和交直流油泵冗余切换进行控制,当PLC控制模块异常的情况下,由发电机高压油顶起油泵控制回路中的高压油泵保安控制回路根据机组调速器转速测量装置状态以及机组调速器转速测量装置对机组转速情况进行的判断对高压油泵的启停进行控制。
所述的PLC控制模块对油泵的自动启停、直流油泵测试和交、直流油泵冗余切换按如下方式进行控制:
(a)当机组在停机稳态信号下出现蠕动时,启动交流油泵,同时投入机组机械制动,当机组转速等于0后延时停止交流油泵;若交流油泵运行异常则启动直流油泵同时投入机组机械制动,当机组转速等于0后,延时停止直流油泵;
(b)在机组启机过程中,首先测试直流油泵,若直流油泵运行正常则触发直流油泵测试正常信号并启动交流油泵,若直流油泵测试异常则启动机组机械停机流程;当交流油泵启动正常后,延时停止直流油泵,当机组转速大于90%额定转速时延时停止高压油顶起系统交流油泵;当机组转速大于90%额定转速同时交流油泵运行异常则启动直流油泵;
(c)在机组停机过程中,机组转速小于90%额定转速时,启动高压油系统交流油泵,当机组转速等于0时延时停止高压油系统交流油泵;当交流油泵运行异常则启动直流油泵,当机组转速等于0后,延时停止直流油泵;
(d)在机组转速在0-90%额定转速时,若两台油泵均未能正常启动则触发机组机械停机流程,机组转速小于20%额定转速时投入机组机械制动,实现机组快速停机。
所述的高压系统常态控制回路按照由PLC控制模块判断触发的油泵启泵信号和油泵停泵信号进行高压油泵的启动和停止操作。
所述的高压系统保安控制回路在PLC控制模块发生故障时,首先判断机组调速器转速测量装置状态是否正常,再根据机组调速器转速测量装置状态对高压油泵的启停按如下方式进行控制:
(a)机组调速器转速测量装置正常时,当机组调速器转速测量装置测得的机组转速在0-90%额定转速时,高压系统保安控制回路启动高压油泵,当机组转速等于0时,延时停止高压高压油泵;
(b)机组调速器转速测量装置异常时,直接启动高压油泵。
根据以上技术方案可知,本发明提供的水电站发电机高压油顶起系统的控制方法首先对PLC控制模块进行故障判断,当PLC控制模块正常工作时,由发电机高压油顶起油泵控制回路中的高压油泵常态控制回路接收PLC控制模块传入的指令对高压油泵进行控制,当PLC控制模块异常的情况下,由发电机高压油顶起油泵控制回路中的高压油泵保安控制回路根据机组调速器转速测量装置状态以及机组调速器转速测量装置对机组转速情况进行的判断对高压油泵的启停进行控制,当机组调速器转速测量装置正常时,机组转速在0-90%额定转速时启动高压油泵,机组转速等于0时延时停止高压油泵,当机组调速器转速测量装置异常时,直接启动高压油泵;因为本技术方案无论在PLC控制模块和机组调速器转速测量装置处于正常状态还是异常状态时,均可以对高压油泵的启停进行控制,所以本技术方案可以在最大限度的保证高压油顶起系统的可靠投入,保证推力轴承的安全性和可靠性。
本发明提供的技术方案还具有以下益处:
在PLC控制模块正常工作时,PLC控制模块直接对对高压油泵常态控制回路进行控制,当机组发生蠕动时,本发明提供的技术方案是启动交流或直流油泵的同时投入机组机械制动,可以使油泵在停机蠕动过程中一直处于工作状态,有效地避免机组蠕动时间过长容易导致接触面擦花;当机组转速在0-90%额定转速时,若两台油泵均未能正常启动则触发机组紧急停机流程,机组转速小于20%额定转速时投入机组机械制动,实现机组快速停机,可以有效的避免机组在低转速阶段油膜未建立的情况下长期运行导致的轴承研磨损坏。
而且,本发明中高压油泵保安控制回路是硬接线回路,当高压油顶起系统出现PLC控制模块或调速器转速测量装置失效等异常状况时,高压油泵保安控制回路中的继电器自动失磁联通回路,因为高压油泵保安控制回路结构简单且稳定可靠不易损坏,高压油顶起装置处于异常状态时可自动闭锁为推力轴承提供保护,所以保安控制回路可以在从根本上保护推力轴承的安全,避免轴承推力轴承烧瓦的风险。
附图说明
图1高压油顶起系统控制流程图;
图2发电机高压油顶起系统交流油泵控制回路图;
图3发电机高压油顶起系统直流油泵控制回路图;
图4发电机高压油顶起系统油路图。
图中:1-交流油泵启泵开关;2-交流油泵停泵开关;3-PLC控制模块监视继电器;4-调速器测速装置状态监视继电器;5-机组转速小于90%额定转速监视继电器;6-机组转速等于0监视继电器;7-交流油泵停止状态监视继电器;8-直流油泵启泵开关;9-直流油泵停泵开关10-推力油盆;11-交流油泵;12-直流油泵;13-高压系统进油口;14-高压系统出油口;15-安全阀;16-压力开关A;17-压力开关B;18-压差开关;19-进油口过滤器;20-油管路系统过滤器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细具体的说明,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明采用的技术方案首先对PLC控制模块进行故障判断,当PLC控制模块正常工作时,本发明PLC控制模块对油泵的自动启停、直流油泵测试和交、直流油泵冗余切换按如图1所述的下述方式进行控制:
(a)当机组在停机稳态信号下出现蠕动时,启动交流油泵,同时投入机组机械制动,当机组转速等于0后延时停止交流油泵;若交流油泵运行异常则启动直流油泵同时投入机组机械制动,当机组转速等于0后,延时停止直流油泵,油泵在停机蠕动过程中一直处于工作状态,有效地避免机组蠕动时间过长容易导致接触面擦花;
(b)在机组启机过程中,首先测试直流油泵,若直流油泵运行正常则触发直流油泵测试正常信号并启动交流油泵,若直流油泵测试异常则启动机组机械停机流程;当交流油泵启动正常后,延时停止直流油泵,当机组转速大于90%额定转速时延时停止高压油顶起系统交流油泵;当机组转速大于90%额定转速同时交流油泵运行异常则启动直流油泵,当机组转速等于0后,延时停止直流油泵;
(c)在机组停机过程中,机组转速小于90%额定转速时,启动高压油系统交流油泵,当机组转速等于0时延时停止高压油系统交流油泵;当交流油泵运行异常则启动直流油泵,当机组转速等于0后,延时停止直流油泵;
(d)在机组转速在0-90%额定转速时,若两台油泵均未能正常启动则触发机组机械停机流程,机组转速小于20%额定转速时投入机组机械制动,实现机组快速停机,防止机组在低转速阶段油膜未建立的情况下长期运行导致轴承研磨损坏。
高压油顶起系统交流油泵控制回路,如图2所示,当PLC控制模块正常工作时,在交流油泵常态控制回路接收PLC控制模块传入的指令对交流油泵进行控制:当控制回路接收到PLC控制模块发出的启泵指令时,串联于电源与交流油泵之间的交流油泵启泵开关1闭合,交流油泵启动;当控制回路接收到PLC控制模块发出的停泵指令时,与交流油泵并联于在电源两端的交流油泵停泵开关2闭合,交流油泵停泵。
当PLC控制模块异常时,则由高压油顶起系统交流油泵控制回路的交流油泵保安控制回路对交流油泵进行控制,保安控制回路中各继电器根据机组调速器转速测量装置状态以及机组转速情况的不同,按如下方式连通:
(1)调速器测速装置工作正常时:PLC控制模块发生故障,PLC控制模块监视继电器3失磁,继电器接点31、32接通;调速器测速装置状态监视继电器4得电励磁,接点21、22接通;此时,当机组转速在0-90%额定转速时,转速小于90%额定转速继电器5励磁,继电器接点31、34接通,机组转速等于0监视继电器6的接点11、12接通,机组转速等于0监视继电器6为延时失磁继电器,时间整定为6s;以上条件满足时,交流油泵通过回路上各接点与电源接通,交流油泵启动,当机组转速等于0时,机组转速等于0监视继电器6延时6s断开,交流油泵停泵。
(2)调速器测速装置工作异常时:PLC控制模块发生故障,PLC控制模块监视继电器3失磁,继电器接点31、32接通;同时当调速器测速装置异常时,调速器测速状态监视继电器4失磁,继电器接点21、24接通。此时交流油泵通过回路上各接点与电源接通,交流油泵启动并持续保持运行状态,直到工作人员处理故障后手动进行停泵作业。
高压油顶起系统直流油泵控制回路,如图3所示,当PLC控制模块正常工作时,在直流油泵常态控制回路接收PLC控制模块传入的指令对直流油泵进行控制:控制回路接收到PLC控制模块发出的启泵指令,串联于电源与直流油泵之间的直流油泵启泵开关8闭合,直流油泵启动;当控制回路接收到PLC控制模块发出的停泵指令,与直流油泵并联于在电源两端的直流油泵停泵开关9闭合,直流油泵停泵。
当PLC控制模块异常时,则由高压油顶起系统直流油泵控制回路的直流油泵保安控制回路对直流油泵进行控制,保安控制回路中的各继电器根据机组调速器转速测量装置状态以及机组转速情况的不同按如下方式连通:
(1)调速器测速装置工作正常时:此时高压油系统交流油泵处于停止状态时,交流油泵停止状态监视继电器7励磁,继电器接点21、24接通,PLC控制模块发生故障,PLC控制模块监视继电器3失磁,继电器接点41、42接通;调速器测速装置状态监视继电器4得电励磁,接点31、32接通;此时,当机组转速在0-90%额定转速时,转速小于90%额定转速继电器5励磁,继电器接点41、44接通,机组转速等于0监视继电器6的接点41、42接通,机组转速等于0监视继电器6为延时失磁继电器,时间整定为6s;以上条件满足时,直流油泵通过回路上各接点与电源接通,直流油泵启动,当机组转速等于0时,机组转速等于0监视继电器6延时6s后断开,直流油泵停泵。
(2)当PLC故障同时调速器测速装置工作异常时,此时高压油系统交流油泵处于停止状态时,交流油泵停止状态监视继电器7励磁,继电器接点21、24接通,PLC控制模块监视继电器3失磁,继电器接点41、42接通;同时当调速器测速异常时,调速器测速状态监视继电器4失磁,继电器接点31、34接通。此时直流油泵通过回路上各接点与电源接通,直流油泵启动并持续保持运行状态,直到工作人员处理故障后手动进行停泵作业。
本发明中所述的高压油顶起系统油路如图4所示,在油路中,来自推力油盆10的油通过连接有进油口过滤器19的进油口13流入油路,经过交流油泵11或直流油泵12加压后形成高压油,高压油从出油口14进入推力轴承的轴承基座和轴瓦之间,用于顶起、润滑轴承的作用;油路中设有安全阀15,当高压油顶起油路压力大于安全阀所设置的压力时,安全阀动作,油卸至推力油盆。油路管道上安装有三个自动化元件,包括压力开关A,压力开关B和压差开关,其中压力开关A是预定压力值为80bar的压力开关16,用于监测油泵稳定运行时高压油顶起系统管路压力,压力开关B压力值为160bar的压力开关17,用于监测油泵启动瞬间高压油顶起系统管路压力,压差开关18用于监测油管路系统过滤器20是否堵塞。
Claims (4)
1.一种水电站发电机高压油顶起系统的控制方法,其特征在于:首先对PLC控制模块进行故障判断,当PLC控制模块正常工作时,由发电机高压油顶起油泵控制回路中的高压油泵常态控制回路接收PLC控制模块传入的指令对高压油泵的自动启停、直流油泵测试和交直流油泵冗余切换进行控制,当PLC控制模块异常的情况下,由发电机高压油顶起油泵控制回路中的高压油泵保安控制回路根据机组调速器转速测量装置状态以及机组调速器转速测量装置对机组转速情况进行的判断对高压油泵的启停进行控制。
2.根据权利要求1所述的水电站发电机高压油顶起系统的控制方法,其特征在于:所述的PLC控制模块对油泵的自动启停、直流油泵测试和交、直流油泵冗余切换按如下方式进行控制:
(a)当机组在停机稳态信号下出现蠕动时,启动交流油泵,同时投入机组机械制动,当机组转速等于0后延时停止交流油泵;若交流油泵运行异常则启动直流油泵同时投入机组机械制动,当机组转速等于0后,延时停止直流油泵;
(b)在机组启机过程中,首先测试直流油泵,若直流油泵运行正常则触发直流油泵测试正常信号并启动交流油泵,若直流油泵测试异常则启动机组机械停机流程;当交流油泵启动正常后,延时停止直流油泵,当机组转速大于90%额定转速时延时停止高压油顶起系统交流油泵;当机组转速大于90%额定转速同时交流油泵运行异常则启动直流油泵;
(c)在机组停机过程中,机组转速小于90%额定转速时,启动高压油系统交流油泵,当机组转速等于0时延时停止高压油系统交流油泵;当交流油泵运行异常则启动直流油泵,当机组转速等于0后,延时停止直流油泵;
(d)在机组转速在0-90%额定转速时,若两台油泵均未能正常启动则触发机组机械停机流程,机组转速小于20%额定转速时投入机组机械制动,实现机组快速停机。
3.根据权利要求1所述的水电站发电机高压油顶起系统的控制方法,其特征在于:所述的高压系统常态控制回路按照由PLC控制模块判断触发的油泵启泵信号和油泵停泵信号进行高压油泵的启动和停止操作。
4.根据权利要求1所述的水电站发电机高压油顶起系统的控制方法,其特征在于:所述的高压系统保安控制回路在PLC控制模块发生故障时,首先判断机组调速器转速测量装置状态是否正常,再根据机组调速器转速测量装置状态对高压油泵的启停按如下方式进行控制:
(a)机组调速器转速测量装置正常时,当机组调速器转速测量装置测得的机组转速在0-90%额定转速时,高压系统保安控制回路启动高压油泵,当机组转速等于0时,延时停止高压油泵;
(b)机组调速器转速测量装置异常时,直接启动高压油泵。
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