CN210954731U - 一种调速器主接传感器故障的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种调速器主接传感器故障的控制装置，包括CPU控制器、驱动器、步进电机比例阀组合、主配压阀、调速器接力器、第一主接传感器、第二主接传感器、模拟量输入模块、数字量输出模块、继电器、数字量输入模块、时间计时模块。所述模拟量输入模块、数字量输入模块、时间计时模块分别连接CPU控制器，CPU控制器连接驱动器，驱动器连接步进电机比例阀组合，步进电机比例阀组合连接主配压阀，主配压阀连接调速器接力器，调速器接力器连接水轮机导水机构。本实用新型将机械故障通过电气故障来判断，对调速器进行事故控制，当调速器发生主接跟随故障时，触发调速器严重故障和停机报警，在20秒内未切换至机手动时触发二类机械事故停机流程，又能有效的解决调速器主接传感器脱落的问题，防止机组大负荷波动。

Description

一种调速器主接传感器故障的控制装置

技术领域

本实用新型涉及水电厂水轮机调速器控制领域，尤其是涉及一种调速器主接传感器故障的控制装置。

背景技术

水电站水轮发电机组在减负荷过程中，当调速器A套主接力器传感器滑块突然脱扣，那么A套接力器传感器的反馈值就会稳定在故障前最后一次调整后的位置不再变化，由于A套接力器传感器反馈值基本稳定不变，而B套接力器传感器的反馈值则随机组减负荷的过程在实时减小，这样A套接力器传感器反馈值会大于B套接力器传感器反馈值。当调速器在执行减负荷的调节过程中，监控系统为有功闭环模式，调速器为功率调节模式。此时调速器按照监控系统下发的新的有功设定值进行调节，调速器功率PID算法计算输出的导叶开度设定值相应的比前一次调节时会减少，通过调速器接力器位置闭环的作用，将会驱动液压执行机构关闭导叶至PID计算的新的导叶开度设定值，但是因为程序中的导叶开度反馈值始终稳定不变，所以导叶开度设定值与导叶开度反馈值之间始终存在一个差值Δ，于是调节器就一直会输出关闭导叶的信号，最终会直至出现机组逆功率的现象，直接影响机组和电网的安全稳定运行。

主接力器传感器滑块由一根连接杆连接至接力器活塞随动支架，以保证滑块同接力器活塞杆随动。当机组在并网运行过程中，连接杆两端的任意一端或者两端都松动脱落时，导叶开度反馈将失真，则会造成机组负荷出现连续抽动的现象。由于机组负荷波动范围大、变化速度较快，应急时间一般仅有几分钟时间，当出现主接力器传感器连杆脱落故障时，运行人员无法及时到现场操作调速器，将调速器切至纯手动模式。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种调速器主接传感器故障的控制装置，本实用新型引入引用主接传感器故障的概念，即水轮机调速器主接传感器实际测量值与导叶开度给定值的偏差在规定的时间内大于某个定值，而且变化速率超过限制的范围即可报主接传感器故障，随及触发调速器严重故障和停机报警继电器，延时20s后机组未切机手动则触发二类机械事故停机流程，可以有效的解决调速器主接传感器脱落的问题。

本实用新型采取的技术方案为：

一种调速器主接传感器故障的控制装置，包括CPU控制器、驱动器、步进电机比例阀组合、主配压阀、调速器接力器、第一主接传感器、第二主接传感器、模拟量输入模块、数字量输出模块、继电器、数字量输入模块、时间计时模块。

所述模拟量输入模块、数字量输入模块、时间计时模块分别连接CPU控制器，CPU控制器连接驱动器，驱动器连接步进电机比例阀组合，步进电机比例阀组合连接主配压阀，主配压阀连接调速器接力器，调速器接力器连接水轮机导水机构。

所述调速器接力器分别连接第一主接传感器、第二主接传感器，第一主接传感器、第二主接传感器均连接模拟量输入模块；

所述CPU控制器连接数字量输出模块，数字量输出模块连接继电器。

所述驱动器用于控制步进电机比例阀组合的正转反转；步进电机比例阀组合用于控制主配压阀，决定主配压阀的阀芯位置。

本实用新型一种调速器主接传感器故障的控制装置，技术效果如下：

1：本实用新型控制装置能够有效解决调速器主接传感器脱落的问题，防止机组大负荷波动。

2：本实用新型控制装置能够有效解决机组在减负荷过程中，主接传感器故障时出现的逆功率问题，保障机组安全稳定运行。

3：本实用新型控制装置能够有效检测主接传感器脱落的机械故障，防止机组频繁调节有功功率，频繁操作导叶开度，有效解决油泵频繁启停的问题。

附图说明

图1为本实用新型控制装置的控制示意图。

图2为本实用新型控制装置的主接传感器故障控制逻辑图。

图3为本实用新型控制装置的外部结构示意图。

具体实施方式

如图1~图3所示，一种调速器主接传感器故障的控制装置，包括CPU控制器1、驱动器2、步进电机比例阀组合3、主配压阀4、调速器接力器5、第一主接传感器7、第二主接传感器8、模拟量输入模块9、数字量输出模块10、继电器11、数字量输入模块12、时间计时模块15。

第一主接传感器7、第二主接传感器8分别为图1中的主接传感器A、主接传感器B。主接传感器为主接力器传感器。

所述模拟量输入模块9、数字量输入模块12、时间计时模块15分别连接CPU控制器1，CPU控制器1连接驱动器2，驱动器2连接步进电机比例阀组合3，步进电机比例阀组合3连接主配压阀4，主配压阀4连接调速器接力器5，调速器接力器5连接水轮机导水机构6；

所述调速器接力器5分别连接第一主接传感器7、第二主接传感器8，第一主接传感器7、第二主接传感器8均连接模拟量输入模块9；

所述CPU控制器1连接数字量输出模块10，数字量输出模块10连接继电器11。

所述驱动器2用于控制步进电机比例阀组合3的正转反转。

所述步进电机比例阀组合3用于控制主配压阀4，决定主配压阀的阀芯位置。

所述主配压阀4控制调速器接力器5，调速器接力器5控制水轮机导水机构6。

该装置还包括控制箱16，控制箱16左侧设置有电源线17，控制箱16右侧设置有散热栅18；控制箱16上侧安装有提手19，控制箱16正面安装有触摸屏20、指示灯21、操作按钮22、开关电源按钮23、端子排24。所述控制箱16内部安装有电源模块25、CPU控制器1、模拟量输入模块9、数字量输出模块10、继电器11、数字量输入模块12、时间计时模块15。电源线17与控制箱内部的电源模块25连接，电源模块25将AC220V电源转换为DC24V后供控制箱电源；开关电源按钮23与电源模块25通过导线连接，控制控制箱内部回路的电源；触摸屏20与控制箱16内部的CPU控制器1通过以太网连接进行数据传输，用于显示该系统的采集数据、故障记录和事件信息；指示灯21与继电器11通过导线连接，进行信号指示；操作按钮22与模拟量输入模块9通过连接，进行发出导叶开度给定信号13、主配位置给定信号14；端子排24与第一主接传感器7、第二主接传感器8信号线分别通过导线连接，或者通过电线连接模拟量输入信号、模拟量输入信号。

当水轮机调速器主接传感器出现故障时，触摸屏20有故障记录和事件记录，指示灯21有故障指示和蜂鸣报警。当该装置正常运行时，可以通过操作按钮22可以进行发出导叶开度给定信号13、主配位置给定信号14传输至CPU控制器1，具体使用方法如下：

第一步，电源线17接至外部电源，电源模块25转换电源输出DC24V电源，由开关电源按钮23控制给控制箱16供电，指示灯21的电源指示信号灯点亮。

第二步，当该装置正常运行时，触摸屏显示第一主接传感器7采集信号、第二主接传感器8采集信号、步进电机比例阀组合3动作事件记录、主配压阀4动作记录；当水轮机调速器主接传感器发生脱落故障时，触摸屏20显示其第一主接传感器7、第二主接传感器8故障记录，显示步进电机比例阀组合3动作事件记录、主配压阀4动作事件记录，指示灯21有故障指示和蜂鸣报警信号指示。

第三步，当该装置正常运行时，可通过操作按钮22可以发出导叶开度给定信号13、主配位置给定信号14传输至CPU控制器1，CPU控制器1可通过逻辑判断，并执行上述第二步步骤。

所述CPU控制器1优先选用贝加莱系列PLC的3CP340.6模块。

所述驱动器2优先选用SANY0系列的RD-053产品。

步进电机比例阀组合3优先采用德国BOSCH高性能比例伺服阀+电机式转换装置作为冗余的电液转换器。

主配压阀4优先选用 WBLDT-150 型，主阀芯直径150mm。

调速器接力器5优先选用调速器型号为WBLDT-150，接力器活塞直径为850mm，接力器最大行程为575mm，接力器总工作容积为0.65m³。

第一主接传感器7优先选用MTS系列的RP-S-700M-D60-1-A01。

第二主接传感器8优先选用MTS系列的RP-S-700M-D60-1-A01。

模拟量输入模块9优先选用贝加莱系列的3AM374.6模块。

数字量输出模块10优先选用贝加莱系列的3DO486.6模块。

继电器11优先选用魏德米勒系列的DRM570220L产品。

数字量输入模块12优先选用贝加莱系列的3DI486.6模块。

时间计时模块15优先选用贝加莱系列的NC150模块。

触摸屏20优先选用TP1900触摸屏。

指示灯21优先选用西门子APT三色警示灯LED。

电源模块25优先选用POWER ONE 系列的LXN-2660-6M2产品。

一种防止水轮机调速器主接传感器脱落的控制方法，CPU控制器1根据模拟量输入模块9输入的实际模拟量，判断导叶开度反馈与导叶开度给定信号13之间是否在偏差值，再结合数字量输入模块2和时间计时模块15，判断水轮机调速器是否发生调速器主接传感器脱落现象，即是否发生主接故障；

如果发生主接传感器脱落现象，CPU控制器1通过数字量输入模块2和时间计时模块15的输出值，判断20秒内是否切机手动，否则触发二类机械事故停机流程；

如果满足条件，控制驱动器2，驱动器2通过输出值进行控制步进电机比例阀组合3，步进电机比例阀组合3控制主配压阀4，主配压阀4通过调速器接力器5紧急操作水轮机导水机构6。

一种防止水轮机调速器主接传感器脱落的控制方法，当防止水轮机调速器主接传感器控制系统正常运行时，对调速器主接传感器故障的控制逻辑判断都在CPU控制器1中完成，其逻辑控制流程如图2所示，具体控制步骤如下：

步骤S0：对调速器CPU控制器1进行系统初始化，初始化完成后进行步骤S1。

步骤S1：对调速器接力器传感器采样的导叶开度反馈值，与导叶开度给定值的差值进行比较，其绝对值是否小于开度设定值；如果该条件不满足则执行步骤S1，调速器跟随主配中位进行调整主配压阀阀芯位置，控制水轮机调速器；如果满足该条件，则执行步骤S2继续判断导叶开度变化速率。

步骤S2：对导叶开度差值的变化时间进行对比，当导叶开度反馈值的时间与导叶开度给定的时间差值小于设置的时间设定值，则此时执行步骤S1；当导叶开度反馈值的时间与导叶开度给定的时间差值大于设置的时间设定值，则判断为调速器主接传感器故障，此时执行步骤S3；

步骤S3：对上述故障进行故障判断处理，触发调速器严重故障继电器和停机报警继电器，调速器进行切机手动；

步骤S4：判断调速器是否切换至机手动，如果调速器已经切换至机手动，维护人员进行故障检查处理；如果未切换至机手动，此时执行步骤S5进行判断延时时间是否到；

步骤S5：判断调速器切换至机手动后延时20秒时间是否到，如果延时时间未到则继续返回步骤S3进行故障判断处理；如果未切换至机手动，则监控系统保护回路中触发二类机械事故停机流程，进行事故停机。

步骤S6：机组事故停机。

通过本实例所述的调速器主接传感器故障控制逻辑的设计，根据机组运行的每一个阶段都能对主接传感器是否脱落进行实时检测，防止主接传感器脱落等重大故障发生，确保了机组的安全稳定运行。特别是对主接传感器故障的控制逻辑判断，确保了主接传感器测量的可信度，提升了整个机组的保护可靠性。

本实用新型一种调速器主接传感器故障的控制装置，在水电厂调速器控制系统中具有实际的应用价值，极具有推广价值。本实用新型通过电气控制判断来替代机械控制判断，即将机械故障通过电气故障来判断，对调速器进行事故控制，当调速器发生主接跟随故障时，触发调速器严重故障和停机报警，在20秒内未切换至机手动时触发二类机械事故停机流程，又能有效的解决调速器主接传感器脱落的问题，防止机组大负荷波动。

Claims (4)

1.一种调速器主接传感器故障的控制装置，包括CPU控制器（1）、驱动器（2）、步进电机比例阀组合（3）、主配压阀（4）、调速器接力器（5）、第一主接传感器（7）、第二主接传感器（8）、模拟量输入模块（9）、数字量输出模块（10）、继电器（11）、数字量输入模块（12）、时间计时模块（15）；其特征在于：

所述模拟量输入模块（9）、数字量输入模块（12）、时间计时模块（15）分别连接CPU控制器（1），CPU控制器（1）连接驱动器（2），驱动器（2）连接步进电机比例阀组合（3），步进电机比例阀组合（3）连接主配压阀（4），主配压阀（4）连接调速器接力器（5），调速器接力器（5）连接水轮机导水机构（6）；

所述调速器接力器（5）分别连接第一主接传感器（7）、第二主接传感器（8），第一主接传感器（7）、第二主接传感器（8）均连接模拟量输入模块（9）；

所述CPU控制器（1）连接数字量输出模块（10），数字量输出模块（10）连接继电器（11）。

2.根据权利要求1所述一种调速器主接传感器故障的控制装置，其特征在于：所述驱动器（2）用于控制步进电机比例阀组合（3）的正转反转；步进电机比例阀组合（3）用于控制主配压阀（4），决定主配压阀的阀芯位置。

3.根据权利要求1所述一种调速器主接传感器故障的控制装置，其特征在于：该装置还包括控制箱（16），控制箱（16）设置有电源线（17），控制箱（16）设置有散热栅（18）；控制箱（16）安装有提手（19），控制箱（16）安装有触摸屏（20）、指示灯（21）、操作按钮（22）、开关电源按钮（23）、端子排（24）。

4.根据权利要求3所述一种调速器主接传感器故障的控制装置，其特征在于：

所述控制箱（16）内部安装有电源模块（25）、CPU控制器（1）、模拟量输入模块（9）、数字量输出模块（10）、继电器（11）、数字量输入模块（12）、时间计时模块（15）；

电源线（17）与控制箱内部的电源模块（25）连接，电源模块（25）将AC220V电源转换为DC24V后供控制箱电源；开关电源按钮（23）与电源模块（25）通过导线连接，控制控制箱内部回路的电源；触摸屏（20）与控制箱（16）内部的CPU控制器（1）通过以太网连接进行数据传输，用于显示该系统的采集数据、故障记录和事件信息；指示灯（21）与继电器（11）通过导线连接，进行信号指示；操作按钮（22）与模拟量输入模块（9）通过连接，进行发出导叶开度给定信号（13）、主配位置给定信号（14）；端子排（24）与第一主接传感器（7）、第二主接传感器（8）信号线分别通过导线连接，或者通过电线连接模拟量输入信号、模拟量输入信号。

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