CN117424396A - 一种发电电动机散热控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种发电电动机散热控制方法，其特征在于，包括两个工作模式：1)工作模式：常规的发电工况；2)散热模式：发电电动机的机组出口开关和励磁开关断开，持续让水轮机持续为发电电动机提供动能，发电电动机的定子和转子上无电压和电流，发电电动机运行时产生的气流通过水冷排交换热量，再回流至发电电动机的线圈部分，为发电电动机持续散热。本发明发电电动机散热系统能有效减少作业人员高温接触危害，缩短机组定检和风洞检查时间，减少维护前的冷却时间，增加机组可用性，减少风洞作业面作业人员数量，集中作业人员注意力，加强操作能力，提升定检质量，可防止发生物品遗留风洞造成发电电动机局部过热损坏事故。
Description
技术领域
本发明涉及发电机冷却技术领域。
背景技术
抽水蓄能机组较常规水电机组相比具有启停、工况转换频繁的特点，且偶尔在服务电网过程中，调度可能会要求机组进相运行，从而在定子线棒端部产生一定的热积累，当温度达到运行限值，机组必须停机或降出力运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种工作稳定可靠，提升作业安全性和效率的无外加风扇空气冷却的发电电动机散热系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种发电电动机散热控制方法，工作模式包括：
1)工作模式：发电电动机定子和转子流过电流产生的热量，通过发电电动机运行时转动部件产生的气流，经过水冷排交换热量，再回流至发电电动机的线圈部分，为发电电动机持续散热；
2)散热模式：发电电动机的机组出口开关和励磁开关断开，持续让水轮机为发电电动机的转动提供动能，发电电动机的定子和转子上无电压和电流。发电电动机运行时产生的气流，经过水冷排交换热量，再回流至发电电动机的线圈部分，为发电电动机持续散热。
执行散热模式时，监控向水轮机调速器开出转速跟踪调节模式令，获取发电电动机的转速信号，并根据转速信号调节发电电动机的转速。
执行散热模式时，发电电动机预设有设定转速，所述调速器根据获取的实时转速信号，以设定转速+滑差的方式使当前转速接近设定转速。
当执行散热模式时，满足以下任一条件停止散热模式，条件1、维持达到设定时间，条件2、风洞内部温度低于设定值。
执行所述散热模式时，若满足以下任一条件，则退出散热模式：
1)机组出口开关和励磁开关的开关不在分闸位置或位置信号丢失；
2)励磁控制系统闭锁信号丢失；
3)机组技术供水系统故障信号动作；
3)机架、顶盖震动；大轴摆度；各处瓦温或油温超过设计运行允许值；
4)发电电动机转速未在设定范围内，或采集的转速信号异常；
5)高压油顶起系统故障信号动作。
6)收到调度远方紧急支援模式令。
由工作模式转为散热模式的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、机组在发电工况收到监控自动、上位机远方手动或现地手动发出的启动散热模式指令；
步骤2、判断发电工况机组发电到散热条件满足，在满足后执行下一步；
步骤3、向调速器系统发转速调节模式令，跟踪额定散热转速调节；
步骤4、机组有功和无功负荷降至机组出口开关分闸定值以下状态时，开出分机组出口断路器令；
步骤5、机组出口开关A、B、C三相分位分别动作后，发分励磁磁场断路器令；
步骤6、励磁磁场断路器分位动作，发励磁停机令；
步骤7、向调速器系统发散热工况令，将转速减少并保持在额定散热转速；
步骤8、确认技术供水泵、高压油顶起装置等其他辅机正常运行，机组在散热工况运行，发机组散热工况动作信号。
由停机为散热模式的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、机组在停机备用状态，收到监控自动、上位机远方手动或现地手动发出的启动散热工况指令；
步骤2、启动高顶、退蠕动装置、开启上导油雾吸收装置、启动碳粉吸收装置、启动技术供水泵等辅机设备，达到停机热备状态；
步骤3、确认机组出口开关A、B、C三相均在分位、励磁磁场断路器在分位；
步骤4、发闭锁励磁系统令；
步骤5、向调速器系统发转速调节模式令；
步骤6、开启进水阀；
步骤7、进水阀开至设定开度，发调速器开机令即开导叶，跟踪额定散热转速调节；
步骤8、转速上升至额定散热转速，发机组散热工况动作信号。
执行所述发电电动机散热控制方法的控制系统，水轮机连接并驱动发电电动机转动，所述发电电动机经机组出口开关和励磁开关连接外部电网，所述水轮机的上游设有控制水流的电控闸门，其特征在于：系统设有控制器，所述控制器连接并输出驱动信号至电控闸门和机组出口开关和励磁开关。
所述水轮机经调速器连接并驱动发电电动机转动，所述发电电动机内设有转速传感器，所述转速传感器连接并输出转速信号至控制器，所述控制器输出驱动信号至调速器。
所述发电电动机的风洞内部设有温度传感器，所述温度传感器连接并输出感应信号至控制器。
本发明发电电动机散热系统能有效减少作业人员高温接触危害，缩短机组定检和风洞检查时间，减少维护前的冷却时间，增加机组可用性，减少风洞作业面作业人员数量，集中作业人员注意力，加强操作能力，提升定检质量，可防止发生物品遗留风洞造成发电电动机局部过热损坏事故。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为执行散热模式的控制方法流程图；
图2为散热模式与其他典型工作模式转换关系示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本系统的工作原理：无外加风扇空气冷却的发电电动机，依靠发电电动机运行时产生的气流通过水冷排交换热量，冷却发电电动机线圈。发电电动机停机后风动内部几乎处于无风状态，发电电动机线圈的余热耗散通过热辐射和热传递缓慢的进行，如果维持水轮机(原动机)推动机组维持一定的转速转动，发电电动机空气冷却器仍在运行，但是不加励磁电压或不合上机组出口开关，让机组处于旋转备用工况则可以有效散发线圈余热。
具体来说，散热分为两个模式，一个是常规的发电状态下的散热模式，另一个是准备停机检修情况下的散热模式：
1)工作模式：整体工作模式不需要发生变化，工作时，发电电动机的机组出口开关和励磁开关闭合，依靠发电电动机运行时产生的气流通过水冷排交换热量，再回流至发电电动机的线圈部分，为发电电动机持续散热；
2)散热模式：发电电动机的机组出口开关和励磁开关断开，持续让水轮机持续为发电电动机提供动能，发电电动机的定子和转子上无电压和电流，发电电动机运行时产生的气流通过水冷排交换热量，再回流至发电电动机的线圈部分，为发电电动机持续散热。
基于散热工作模式，需要设置一个独立的控制器，系统设有控制器，该控制器连接并输出驱动信号至电控闸门和机组出口开关和励磁开关，发电电动机内设有转速传感器，该转速传感器连接并输出转速信号至控制器，控制器输出驱动信号至调速器，可以根据需要调速控制，此外，在发电电动机的风洞内部设有温度传感器，温度传感器连接并输出感应信号至控制器，让工作人员知晓内部温度状态，以及散热效果。
机组散热主要有两个目的，一个是消除长期运行或进相运行时的发电电动机内部部分区域的热积累。另一个是降低风洞内部温度，改善风洞作业条件，减少检修前停机备用降温冷却时间，提高机组可用性，所以本发明的主要有以下两个创新点：
创新一种抽水蓄能机组稳态工况：散热工况。主要特点为抽水蓄能机组未并网，定子和转子上无电压和电流，发电电动机在水轮机的推动下，在规定的转速转动，使风洞内部冷却系统运行散热的工况。
创新一种调速器控制方式：转速调节模式。调速器以跟踪机组设定转速调节方式来调节，频率给定即为设定转速+滑差。
散热模式需要保证安全性，因此有以下要求：
1、机组在散热工况运行时，机组出口开关和励磁开关的开关位置丢失，应启动正常停机或电气事故停机流程，防止机组非同期合闸或机组失磁保护动作。
2、机组在散热工况运行时，励磁控制系统应可靠闭锁。
3、机组在散热工况运行时，机架、顶盖震动、大轴摆度、各处瓦温和油温应小于设计运行允许值，机组状态监测保护应投入并动作启动机械事故停机流程。应结合试验确定机组在散热工况运行时的安全转速范围。
4、机组在散热工况运行时，机组技术供水系统必须正常运行，技术供水压力或流量不足，应动作于停机或机械事故停机。
5、测速装置故障或转速信号异常时，应动作于停机。
6、机组在散热工况运行时，应注意防止高压油顶起系统长时间运行过载。
7、机组在执行散热工况流程时，因下一步条件不满足或超时，流程应退出并执行机械或电气事故停机流程。
针对可靠性，可以采用以下标准执行：
1、水泵水轮机调速器系统应符合GB/T 32878和DL/T 1549的要求。
2、发电电动机出口断路器应符合NB/T 10345的要求。
3、厂用电系统应符合NB/T 35044的要求。
4、直流电源系统应满足DL/T 1974的要求。
5、计算机监控系统应符合DL/T 578、DL/T5065的要求。
6、机组辅助和公用设施应符合DL/T 5186的要求。
7、机组状态在线监测系统应符合DL/T 1197的要求。
8、散热工况的启动控制方式应具备远方自动、远方手动、现地手动三种，现地手动控制回路宜采用硬布线方式。
9、机组大部分定子线圈温度降至设定值时，应可靠动作停机。
所有设备之间输入和输出信号，关系如下：
输入信号：远方启动/终止散热工况令、现地手动启动/终止散热工况令、机组转速信号、测速系统异常或故障信号、发电电动机出口开关A相分位信号、发电电动机出口开关B相分位信号、发电电动机出口开关C相分位信号、发电电动机出口开关三相不一致动作信号、励磁磁场断路器分位信号、技术供水流量正常信号、技术供水泵压差开关动作信号、机组空气冷却器流量正常信号、机组导瓦及轴承温度越上限报警信号、机组导瓦及轴承油温越上限报警信号、机组状态监测系统故障信号、机组状态监测保护动作信号、机组高压油顶起系统过载信号、机组定子线圈温度模拟量信号、机组空气冷却器冷风/热风温度模拟量信号。
输出信号：机械事故停机信号、电气事故停机信号、正常停机信号、机组散热工况执行失败流程退出信号、机组散热工况动作信号、机组散热完成信号动作、分发电电动机出口断路器令、分励磁磁场断路器令、励磁停机令、调速器转速。
由工作模式转为散热模式的控制方法，包括以下步骤：
1、机组在发电工况收到监控自动、上位机远方手动或现地手动发出的启动散热工况指令。
2、判断发电工况机组发电到散热条件满足。
3、向调速器系统发转速调节模式令，跟踪额定散热转速调节。
4、机组有功和无功负荷降至机组出口开关分闸定值以下状态时，开出分机组出口断路器令。
5、机组出口开关A、B、C三相分位分别动作后，发分励磁磁场断路器令。
6、励磁磁场断路器分位动作，发励磁停机令。
7、向调速器系统发散热工况令，将转速减少并保持在额定散热转速。
8、确认技术供水泵、高压油顶起装置等其他辅机正常运行，机组在散热工况运行，发机组散热工况动作信号。
由停机为散热模式的控制方法，包括以下步骤：
1、机组在停机备用状态，收到监控自动、上位机远方手动或现地手动发出的启动散热工况指令。
2、启动高顶、退蠕动装置、开启上导油雾吸收装置、启动碳粉吸收装置、启动技术供水泵等辅机设备，达到停机热备状态。
3、确认机组出口开关A、B、C三相均在分位、励磁磁场断路器在分位。
4、发闭锁励磁系统令。
5、向调速器系统发转速调节模式令。
6、开启进水阀。
7、进水阀开至40％，发调速器开机令即开导叶，跟踪额定散热转速调节。
8、转速上升至额定散热转速，发机组散热工况动作信号。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发电电动机散热控制方法，其特征在于，工作模式包括：
1)工作模式：发电电动机定子和转子流过电流产生的热量，通过发电电动机运行时转动部件产生的气流，经过水冷排交换热量，再回流至发电电动机的线圈部分，为发电电动机持续散热；
2)散热模式：发电电动机的机组出口开关和励磁开关断开，持续让水轮机为发电电动机的转动提供动能，发电电动机的定子和转子上无电压和电流。发电电动机运行时产生的气流，经过水冷排交换热量，再回流至发电电动机的线圈部分，为发电电动机持续散热。
2.根据权利要求1所述的发电电动机散热控制方法，其特征在于：执行散热模式时，监控向水轮机调速器开出转速跟踪调节模式令，获取发电电动机的转速信号，并根据转速信号调节发电电动机的转速。
3.根据权利要求2所述的发电电动机散热控制方法，其特征在于：执行散热模式时，发电电动机预设有设定转速，所述调速器根据获取的实时转速信号，以设定转速+滑差的方式使当前转速接近设定转速。
4.根据权利要求3所述的发电电动机散热控制方法，其特征在于：当执行散热模式时，满足以下任一条件停止散热模式，条件1、维持达到设定时间，条件2、风洞内部温度低于设定值。
5.根据权利要求1-4中任一所述的发电电动机散热控制方法，其特征在于：执行所述散热模式时，若满足以下任一条件，则退出散热模式：
1)机组出口开关和励磁开关的开关不在分闸位置或位置信号丢失；
2)励磁控制系统闭锁信号丢失；
3)机组技术供水系统故障信号动作；
3)机架、顶盖震动；大轴摆度；各处瓦温或油温超过设计运行允许值；
4)发电电动机转速未在设定范围内，或采集的转速信号异常；
5)高压油顶起系统故障信号动作。
6)收到调度远方紧急支援模式令。
6.根据权利要求5所述的发电电动机散热控制方法，其特征在于：由工作模式转为散热模式的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、机组在发电工况收到监控自动、上位机远方手动或现地手动发出的启动散热模式指令；
步骤2、判断发电工况机组发电到散热条件满足，在满足后执行下一步；
步骤3、向调速器系统发转速调节模式令，跟踪额定散热转速调节；
步骤4、机组有功和无功负荷降至机组出口开关分闸定值以下状态时，开出分机组出口断路器令；
步骤5、机组出口开关A、B、C三相分位分别动作后，发分励磁磁场断路器令；
步骤6、励磁磁场断路器分位动作，发励磁停机令；
步骤7、向调速器系统发散热工况令，将转速减少并保持在额定散热转速；
步骤8、确认技术供水泵、高压油顶起装置等其他辅机正常运行，机组在散热工况运行，发机组散热工况动作信号。
7.根据权利要求6所述的发电电动机散热控制方法，其特征在于：由停机为散热模式的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、机组在停机备用状态，收到监控自动、上位机远方手动或现地手动发出的启动散热工况指令；
步骤2、启动高顶、退蠕动装置、开启上导油雾吸收装置、启动碳粉吸收装置、启动技术供水泵等辅机设备，达到停机热备状态；
步骤3、确认机组出口开关A、B、C三相均在分位、励磁磁场断路器在分位；
步骤4、发闭锁励磁系统令；
步骤5、向调速器系统发转速调节模式令；
步骤6、开启进水阀；
步骤7、进水阀开至设定开度，发调速器开机令即开导叶，跟踪额定散热转速调节；
步骤8、转速上升至额定散热转速，发机组散热工况动作信号。
8.执行如权利要求1-7中任一所述发电电动机散热控制方法的控制系统，其特征在于：水轮机连接并驱动发电电动机转动，所述发电电动机经机组出口开关和励磁开关连接外部电网，所述水轮机的上游设有控制水流的电控闸门，其特征在于：系统设有控制器，所述控制器连接并输出驱动信号至电控闸门和机组出口开关和励磁开关。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：所述水轮机经调速器连接并驱动发电电动机转动，所述发电电动机内设有转速传感器，所述转速传感器连接并输出转速信号至控制器，所述控制器输出驱动信号至调速器。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于：所述发电电动机的风洞内部设有温度传感器，所述温度传感器连接并输出感应信号至控制器。
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2023
- 2023-09-28 CN CN202311274147.5A patent/CN117424396A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |