CN202326001U - 一种集成式水轮机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成式水轮机控制系统。包括一面以PLC为控制核心的电气控制柜、一台高油压油压装置、三套安装在油压装置油箱里的数字阀电液转换系统、一套安装在油压装置油箱上的就地控制柜、三套安装在三台水轮机导叶控制环处的外置接力器以及油压装置和接力器之间的液压油管，所述的电气控制柜通过电缆连接所述的三套数字阀电液转换系统，所述的油压装置通过油管连接所述数字阀电液转换系统，所述的三套数字阀电液转换系统分别通过油管连接到三台接力器，所述的就地控制柜通过电缆与所述油压装置的电动机连接，并通过电缆与所述的三套数字阀电液转换系统连接。本实用新型投资小、操作方便、维护简单，能完全满足小型电站运行需求。

Description

一种集成式水轮机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种水轮机控制系统，更具体的说是一种集成式水轮机控制系统。 

背景技术

目前在国家标准型谱里，水轮机控制系统的最小调速功为3000N·m，对于调速功小于3000N·m的一般选用3000N·m等级的水轮机控制系统，增加了电站的投资和厂房的面积，造成了不必要的浪费。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种投资小、操作方便、维护简单，能完全满足小型电站运行需求的集成式水轮机控制系统。 

本实用新型解决上述的技术问题的技术方案是：包括一个以PLC为控制核心的电气控制柜、一台高油压油压装置、三套安装在高油压油压装置油箱里的数字阀电液转换系统、一套安装在高油压油压装置油箱上的就地控制柜、三套安装在三台水轮机导叶控制环处的外置接力器以及高油压油压装置和接力器之间的液压油管，所述的电气控制柜通过电缆连接所述的三套数字阀电液转换系统，所述的高油压油压装置通过油管连接所述数字阀电液转换系统，所述的三套数字阀电液转换系统分别通过油管连接到三台接力器，所述的就地控制柜通过电缆与所述高油压油压装置的电动机连接，并通过电缆与所述的三套数字阀电液转换系统连接。 

进一步，所述的高油压油压装置包括一个油箱、两套油泵电机组、两套油源阀组、两个囊式蓄能器和四个压力表，所述的用于存储液压油的油箱作为油泵电机组、油源阀组、压力表和数字阀电液转换系统的安装机体，所述的油泵电机组由电机和高压齿轮泵组成，所述的油源阀组由安全阀、滤油器、高压滤油器、单向阀和截止阀组成，所述油泵电机组输出的压力油经油源阀组控制过滤后输入囊式蓄能器。 

进一步，所述的数字阀电液转换系统包括三套调节阀、三套紧急停机阀、六个单向阀、六个双单向节流阀、三个液控单向阀、一套数字阀集成安装块、一套油管输入接口和三套油管输出接口。 

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：投资小、操作方便、维护简单，能 完全满足小型电站的运行需求。 

附图说明

图1为本实用新型的系统结构框图。 

图2为高油压油压装置总装结构示意图。 

图3为本实用新型的控制原理图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：如图1所示一种集成式水轮机控制系统，包括一个以PLC为控制核心的电气控制柜、一台高油压油压装置、三套安装在高油压油压装置油箱里的数字阀电液转换系统、一套安装在高油压油压装置油箱上的就地控制柜、三套安装在三台水轮机导叶控制环处的外置接力器以及高油压油压装置和接力器之间的液压油管，所述的电气控制柜通过电缆连接所述的三套数字阀电液转换系统，所述的高油压油压装置通过油管连接所述数字阀电液转换系统，所述的三套数字阀电液转换系统分别通过油管连接到三台接力器，所述的就地控制柜通过电缆与所述高油压油压装置的电动机连接，并通过电缆与所述的三套数字阀电液转换系统连接。 

所述的电气控制柜为一个独立安装的屏柜，具备以下功能： 

1、电源系统。一路AC220V输入电源通过整流板和一路DC220V电源输入并列使用，给PLC、24V开关电源、±15V/5V开关电源提供电源；24V开关电源给触摸屏、PLC输出/输出模块、继电器、指示灯、数字阀提供电源；±15V/5V开关电源给频率测量板、位移传感器提供电源。 

2、输入数据量的采集。包括开机令、停机令、紧急停机、机端断路器位置、负荷增、负荷减、锁锭退出、滤油器堵塞等开关量信号及导叶开度、有功功率、水头等模拟量信号，分别由PLC的数字量输入模块和AD模块采集。 

3、程序的控制运算。由PLC的CPU模块实现，根据采集到的数据变化及运行人员的指令，采用PID的控制算法，按照预设的控制规律，产生控制输出。 

4、控制输出。CPU模块的运算结果采用PWM(脉宽调制)的方式驱动控制继电器动作，控制继电器控制调节数字阀动作。输出信号还包括：故障报警、自动/手动指示。 

5、数据显示。包括触摸屏、指示灯、仪表。触摸屏与PLC通信，显示PLC的各种运算数据、实现参数修改与整定以及数据保存与记录；指示灯信号包括：交流电源、直流电源、24V电源，分别对应三台机组的PLC电源、自动/手动、故障报警、紧急停机等；显 示仪表包括：分别对应三台机组的导叶开度、机组频率。 

6、操作开关。包括万能转换开关和小型空气开关。万能转换开关分别对应三台机组手/自动切换、开/停机、增/减负荷、紧急停机/复位；空气开关包括交流电源、直流电源、分别对应三台PLC的电源。 

如图2和图3所示，其中1为就地控制柜、2为数字阀电液转换系统、3为油箱、4为液位计、5为蓄能器、6为压力表、7为电机、8为油管接口、10为吸油滤油器、11为高压齿轮油泵、13为安全阀、16为调节阀、17为紧急停机阀、18双单向节流阀、19为截止阀、20为单向阀、21为液控单向阀、22为接力器、23为高压滤油器。 

本实用新型整个系统采用一台控制系统实现对三台调速功3000N·m及以下的水轮机的控制。所述的高油压油压装置采用16Mpa高油压，给数字阀电液转换系统和接力器提供清洁、可靠而稳定的操作油源。高油压油压装置包括一个油箱3、两套油泵电机组、两套油源阀组、两个囊式蓄能器5和压力表6等部分。油箱3用于存储液压油，并作为油泵电机组、油源阀组、压力表6、电数字阀液转换系统2等的安装机体；油泵电机组由电机7、高压齿轮泵11等组成，用于产生压力油；油源阀组由安全阀13、高压滤油器23、单向阀20及截止阀19组成；油泵电机组输出的压力油经油源阀组控制、过滤后，输入囊式蓄能器备5用；电接点压力表6用于指示油源压力，其电接点用于产生控制油泵电机7启停的信号。 

数字阀电液转换系统2通过安装板安装在油压装置的油箱3里，包括分别对应三台机组的调节阀16，紧急停机阀17，单向阀20，双单向节流阀18，液控单向阀21，数字阀集成安装块，油管输入、输出接口8。调节阀接收PLC输出的PWM信号用来实现机组频率的调节和负荷的调整；紧急停机阀17的输出直接控制接力器22，用于在电站事故情况下实现对水轮机的可靠快速关闭；单向阀20、双单向节流阀18、液控单向阀21用于对各油路的保护和切换；数字阀集成安装块用来用为所有阀的安装载体；油管输入接口8接来自油压装置的压力油；油管输出接口8连接到接力器的控制油口，实现对接力器的开/关控制。 

就地控制柜1安装在油压装置的油箱3上，接收油压装置电接点压力表6的信号，用来实现对油压装置的高压齿轮泵11和电机7的控制，给蓄能器5补充压力油，并可通过一个操作开关对水轮机控制系统发出紧急停机和复位命令。操作面板上安装有指示灯和操作开关，指示灯包括电源指示、电机运行指示、电机故障指示以及对应三台机组的紧急停机指示；操作开关包括两台电机的主泵/从泵控制、手动/自动控制、对应三台机组的紧急停机/复位控制。柜体里面装有实现电机自动控制的继电器，连接电机的交流接触器和热过载 继电器。 

三台外置接力器分22别独立安装在水轮机旁边，每台接力器通过两根油管与所述油压装置油箱3上的油管接口8连接在一起，由数字阀电液转换系统2的阀组操作动作，接力器的输出活塞杆与水轮机导叶控制环连接，接力器的动作带动水轮机控制环动作，实现对水轮机的控制；每台接力器安装有一套机械锁装置，防止在停机情况下接力器活塞杆由于漏油而溜出产生误动作。 

Claims (3)

1.一种集成式水轮机控制系统，其特征在于：包括一面以PLC为控制核心的电气控制柜、一台高油压油压装置、三套安装在高油压油压装置油箱里的数字阀电液转换系统、一套安装在高油压油压装置油箱上的就地控制柜、三套安装在三台水轮机导叶控制环处的外置接力器以及高油压油压装置和接力器之间的液压油管，所述的电气控制柜通过电缆连接所述的三套数字阀电液转换系统，所述的高油压油压装置通过油管连接所述数字阀电液转换系统，所述的三套数字阀电液转换系统分别通过油管连接到三台接力器，所述的就地控制柜通过电缆与所述高油压油压装置的电动机连接，并通过电缆与所述的三套数字阀电液转换系统连接。

2.根据权利要求1所述的集成式水轮机控制系统，其特征在于：所述的高油压油压装置包括一个油箱、两套油泵电机组、两套油源阀组、两个囊式蓄能器和四个压力表，所述的用于存储液压油的油箱作为油泵电机组、油源阀组、压力表和数字阀电液转换系统的安装机体，所述的油泵电机组由电机和高压齿轮泵组成，所述的油源阀组由安全阀、滤油器、高压滤油器、单向阀和截止阀组成，所述油泵电机组输出的压力油经油源阀组控制过滤后输入囊式蓄能器。

3.根据权利要求1所述的集成式水轮机控制系统，其特征在于：所述的数字阀电液转换系统包括三套调节阀、三套紧急停机阀、六个单向阀、六个双单向节流阀、三个液控单向阀、一套数字阀集成安装块、一套油管输入接口和三套油管输出接口。 

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