CN211506283U - 一种基于plc控制的水电厂高压油罐自动补排气系统 - Google Patents

Abstract

一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，包括PLC控制单元，PLC控制单元控制连接有供气机构和检测机构，供气机构包括通过输气管道相连通的空压机和高压气罐，高压气罐通过并联的主管道和副管道与高压油罐相连通，主管道上依次设置有高压气体进口阀、自动补气阀和补气进口阀，副管道上设置有手动补气阀，检测机构包括用于检测高压气罐内气压的第一压力传感器和用于检测高压油罐内气压的第二压力传感器。本发明提供一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，能够高效地保证高压油罐稳定运行。

Description

一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统

技术领域

本实用新型涉及水力发电技术领域，具体的说是一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统。

背景技术

水电厂压力油罐内的压力油为机组导叶和桨叶等液压系统提供动力源，压油罐内部介质为压力油和压缩空气，在额定压力下，压油罐中的油和压缩空气体积的比例通常保持为1:2。

回油箱用于接收机组液压系统回油管路中的压力油，机组导叶、桨叶等液压系统动作消耗掉一部分压力油后，为了维持额定的工作油压（6.4MPa），压油泵会将回油箱内的透平油重新打入压油罐。由于设备工艺性能，压油罐内的高压气体会有轻微的流失，会造成压油罐中油的比例会逐渐增大，超出正常油气比例范围，进而造成危险。

目前，大多对水电厂高压油罐应用的自动补气装置只具备自动补气功能，不具备自动排气、远程控制及容错、纠错功能。现有的自动补气装置不能够对自动补气装置前后气管路压力进行检测，在高压气罐检修期间，会造成补气不成功或反补气现象。

根据气体的摩尔定律，PV=nRT，在补气的过程中，压油罐内气体压强P增加，同时机组不断的使用压油罐内的压力油，油位会不断下降，使压油罐内的V也增加，会导致压油罐内气体温度T上升，从而使压油罐内油温上升。再加上机组转动本身发热，使机组各部回油均汇至回油箱，导致回油箱内的油温上升。而压油罐要维持额定的油压，压油泵又将回油箱内的透平油打至压油罐，这样就会导致油罐内的油温不断上升，夏季运行时，可达到50-60°C，油温过高会导致透平油加速劣化，影响机组的正常运行。

实用新型内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，能够高效地保证高压油罐稳定运行。

为了实现上述目的，本实用新型采用的具体方案为：一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，包括PLC控制单元，PLC控制单元控制连接有供气机构和检测机构，供气机构包括通过输气管道相连通的空压机和高压气罐，高压气罐通过并联的主管道和副管道与高压油罐相连通，主管道上依次设置有高压气体进口阀、自动补气阀和补气进口阀，副管道上设置有手动补气阀，检测机构包括用于检测高压气罐内气压的第一压力传感器和用于检测高压油罐内气压的第二压力传感器。

作为一种优选方案，所述自动补气阀和所述补气进口阀之间还设置有逆止阀。

作为一种优选方案，所述副管道还连通有泄压管道，泄压管道上设置有自动排气阀。

作为一种优选方案，所述检测机构还包括流量传感器，流量传感器设置在所述主管道上并且靠近所述高压油罐。

作为一种优选方案，所述空压机与所述高压气罐之间还设置有用于调整气体温度的温度调节单元，所述PLC控制单元与温度调节单元控制连接。

作为一种优选方案，所述温度控制单元包括套设在所述输气管道上的换热器，换热器中还穿设有技术供水管道。

作为一种优选方案，所述技术供水管道上设置有技术供水阀。

作为一种优选方案，所述检测机构还包括温度传感器，温度传感器设置在所述输气管道上并且靠近所述高压气罐。

作为一种优选方案，所述PLC控制单元电性连接有控制面板，控制面板上设置有自动模式旋钮开关、手动模式旋钮开关和电源旋钮开关。

作为一种优选方案，所述检测机构还包括设置在所述高压油罐内的高油位补气液位开关、低油位停止液位开关、高油位报警液位开关和低油位报警液位开关。

有益效果：

1、本实用新型能够执行自动补气或者手动补气，通过自动补气模式，可以实现对高压油罐内气压的自动控制，有效提高了控制效率，降低了人工压力，而通过手动补气模式可以对自动补气模式进行补充，以避免因为自动补气阀故障等原因导致自动补气模式失效进而造成危险；

2、本实用新型能够自动检测气体倒流、阀门损坏和高压油罐漏气等故障；

3、本实用新型能够自动排气，以避免因为故障发生危险，并且方便检修。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是除湿机构的结构示意图。

附图标记：1-空压机，2-换热器，3-技术供水管道，4-温度传感器，5-高压气罐，6-第一压力传感器，7-高压气体进口阀，8-手动补气阀，9-自动补气阀，10-逆止阀，11-补气进口阀，12-自动排气阀，13-流量传感器，14-第二压力传感器，15-高压油罐，16-PLC控制单元，17-技术供水阀，18-第一电机，19-转盘，20-连杆，21-烘干机，22-安装盘，23-第二电机，24-主动齿轮，25-从动齿轮，26-内螺纹套筒，27-外螺纹套筒，28-密封圈，29-连接管，30-吸水材料，31-钢网，32-除湿单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，包括PLC控制单元16，PLC控制单元16控制连接有供气机构和检测机构，供气机构包括通过输气管道相连通的空压机1和高压气罐5，高压气罐5通过并联的主管道和副管道与高压油罐15相连通，主管道上依次设置有高压气体进口阀7、自动补气阀9和补气进口阀11，副管道上设置有手动补气阀8，检测机构包括用于检测高压气罐5内气压的第一压力传感器6和用于检测高压油罐15内气压的第二压力传感器14。

为了保证高压油罐15的运行安全，通畅需要控制高压油罐15中的气压在6.0-6.4MPa之间，相应的，为了保证能够顺利向高压油罐15供气，高压气罐5内的气压应该保持在6.7-7.0MPa之间，第一压力传感器6和第二压力传感器14分别检测高压气罐5和高压油罐15中的气压，当第一压力传感器6的检测值与第二压力传感器14的检测值之差大于0.3MPa的时候，开始进行补气，将高压气罐5内的气体输送到高压油罐15中，需要说明的是，因为正常运行状态下，高压油罐15内的气压是不断下降的，而高压气罐5内的气压是不断上升的，因此不会出现差值大于0.3MPa而高压油罐15不需要补气的情况。此外，考虑到补气过程不是持续进行的，只在需要的时候进行补气，因此自动补气阀9和手动补气阀8均为常闭阀门，而高压气体进口阀7和补气进口阀11可以为常开或者常闭阀门。在补气的时候，可以采用自动补气和手动补气两种方式，自动补气时PLC控制单元16控制自动补气阀9开启而手动补气阀8保持关闭，高压气罐5内的气体通过主管道送入到高压油罐15中进行补气，手动补气时PLC控制单元16控制手动补气阀8开启而自动补气阀9保持关闭，高压气罐5内的气体通过副管道送入到高压油罐15中进行补气。通过自动补气模式，可以实现对高压油罐15内气压的自动控制，有效提高了控制效率，降低了人工压力，而通过手动补气模式可以对自动补气模式进行补充，以避免因为自动补气阀9故障等原因导致自动补气模式失效进而造成危险。

进一步的，自动补气阀9和补气进口阀11之间还设置有逆止阀10。逆止阀10起到保护的作用，避免主管道内的气体倒流造成高压气罐5内压力超过7.0MPa的上限而造成危险，

进一步的，副管道还连通有泄压管道，泄压管道上设置有自动排气阀12。在主管道内气体产生倒流的时候逆止阀10关闭以保护高压气罐5，但是这会导致主管道内气压升高，如果压强过高容易造成主管道上的几个阀门故障，进而导致高压气罐5或者高压油罐15发生危险，又因为主管道和副管道是并联的，即主管道的进口与副管道的进口连通，主管道的出口与副管道的出口连通，因此设置了与副管道连通的泄压管道并且设置了自动排气阀12，可以在发生气体倒流导致主管道内气压升高的时候可以通过自动排气阀12将主管道内的气体通过副管道和泄压管道排出，对主管道和各个阀门进行保护。另外，如果自动补气阀9发生故障，导致气体持续从高压气罐5流入到主管道中也会造成主管道内压强持续升高，此时也可以通过自动排气阀12进行排气。最后，如果高压气罐5或者高压油罐15需要进行检修时需要使系统完全停止并且排出所有气体，此时也通过自动排气阀12和泄压管道实现。

进一步的，检测机构还包括流量传感器13，流量传感器13设置在主管道上并且靠近高压油罐15。流量传感器13一方面用于检测正向补气量，即补充到高压油罐15中的气体量，保证高压油罐15的安全，另一方面用于检测反向补气量，即发生气体倒流时的倒流气体量，以使PLC控制单元16能够精确控制自动排气阀12的开启或者关闭。

进一步的，空压机1与高压气罐5之间还设置有用于调整气体温度的温度调节单元，PLC控制单元16与温度调节单元控制连接。因为高压油罐15中的油温需要保持在安全范围内，以保证压力油的质量，如果温度过高会造成压力油劣化，如果温度过低会造成压力油流动性变差，因此还设置了温度控制单元，通过控制气体温度来对压力油的温度进行控制，从而进一步保证压力油罐15的安全。

进一步的，温度控制单元包括套设在输气管道上的换热器2，换热器2中还穿设有技术供水管道3。其中技术供水管道3用于提供高温水或者低温水，利用换热器2将水的热量传递到输气管道中的气体，从而改变气体的温度。

进一步的，技术供水管道3上设置有技术供水阀17。技术供水阀17用于控制技术供水管道3的开启或者关闭，在不需要对气体温度进行控制的时候可以将技术供水管道3关闭，从而产生节水的效果。

进一步的，检测机构还包括温度传感器4，温度传感器4设置在输气管道上并且靠近高压气罐5。温度传感器4用于检测气体温度，以使PLC控制单元16能够精确控制技术供水阀17的开启或者关闭。

进一步的，PLC控制单元16电性连接有控制面板，控制面板上设置有自动模式旋钮开关、手动模式旋钮开关和电源旋钮开关。其中自动模式旋钮开关用于控制自动补气模式开启或者关闭，手动模式旋钮开关用于控制手动补气模式开启或者关闭，在通常情况下，自动模式旋钮开关处于打开状态，系统按照自动补气模式运行，当手动模式旋钮开关打开时，PLC控制单元16自动将自动模式旋钮开关切断，进入自动补气模式。电源旋钮开关用于控制系统的开启或者关闭，当电源旋钮开关处于关闭状态时，所有阀门均关闭，系统停止运行，不进行任何操作。

进一步的，检测机构还包括设置在高压油罐15内的高油位补气液位开关、低油位停止液位开关、高油位报警液位开关和低油位报警液位开关。其中高油位补气液位开关和低油位停止液位开关用于控制自动补气模式的启动和停止，高油位报警液位开关和低油位报警液位开关用于应对系统故障。具体的说，当自动补气阀9或者手动补气阀8出现轻微漏气时，因为流量很小所以流量传感器13可能无法检测到，此时高压油罐15内的高压气体会持续增多，导致油位不断降低，此时不需要进行补气，系统会自动停止运行，无法及时进行处理，因此设置了低油位报警液位开关，当低油位报警液位开关触发时PLC控制单元16关闭高压气体进口阀7，并且打开自动排气阀12进行排气。根据低油位报警液位开关和低油位停止液位开关之间的安装距离和压油罐的截面积计算需要排除的高压气体量，当流量传感器13检测到排气量达到计算值后，自动关闭自动排气阀12，并且打开高压气体进口阀7，排气过程结束同时恢复到自动补气模式。高油位报警液位开关的工作过程与低油位报警液位开关相似，只是将排气过程变为补气过程，具体的补气方式与自动补气模式相同，不再赘述。另外，高油位报警液位开关或者低油位报警液位开关触发时，PLC控制单元16发出报警信号，提示系统可能存在漏气的阀门，以使维修人员可以及时处理。

进一步的，PLC控制单元16可以选择任意能够实现阀门控制和数据处理的PLC，本领域技术人员可以根据需求进行选择，所有阀门和传感器与PLC控制单元16均电性连接，连接方式可以根据PLC的选择进行确定，均属于常规手段，不再赘述。

进一步的，如果补充到高压油罐15中的气体湿度过高的话，其中所含的水分容易导致高压油罐15中的压力油劣化，为了避免这一情况的发生，本实用新型还设置了除湿机构，用于吸收从空压机1输送出来的空气中的水分。除湿机构包括设置在输气管道侧方的第一电机18和烘干机21，第一电机18驱动连接有转盘19，转盘19固定连接有若干个沿圆周方向均匀分布并且沿径向延伸的连杆20，每个连杆20固定连接有一个除湿单元32，同时输气管道截断留出一个空位，第一电机18驱动转盘19转动过程中，除湿单元32交替地进入到空位中将截断的输气管道连通，连通后空压机1动作向输气管道中送入高压气体，高压气体在经过除湿单元32的时候水分被除湿单元32吸收，随后空压机1暂停，第一电机18将使用后的除湿单元32从空位中移开，将未使用的除湿单元32移动到空位中，即可再次启动空压机1，而使用后的除湿单元32被逐渐运送到烘干机21的上方进行烘干，烘干完毕后即可准备再次使用。通过除湿机构，可以有效地将高压空气中的水分除去，避免压力油受到水分污染而劣化，并且除湿机构不需要频繁地暂停更换材料，可以持续循环工作，除湿效率高。需要说明的是，在除湿单元32交替的过程中，向高压气罐5输送高压空气的过程会被暂停，但是因为高压气罐5用于储存高压气体，因此暂停的过程并不会对高压气罐5的正常运行产生影响，所以该除湿机构不会对系统的整体功能产生不良影响。

进一步的，除湿单元32包括连接管29，连接管29内填充有吸水材料30，连接管29的两端各固定连接有一个钢网31；输气管道断口的两端各设置有一个密封装置，密封装置包括固定套设在输出管道上的安装盘22，安装盘22上固定设置有第二电机23，且第二电机23的输出轴朝向断口，第二电机23的输出轴上固定套设有主动齿轮24，主动齿轮24啮合有从动齿轮25，且从动齿轮25转动套设在输气管道上，从动齿轮25同轴固连有内螺纹套筒26，内螺纹套筒26的内部配合连接有外螺纹套筒27，且外螺纹套筒27与输气管道相贴合，外螺纹套筒27的内壁上嵌设有密封圈28，且密封圈28靠近断口。当第一电机18驱动除湿单元32到达空位后，两个密封装置同时动作，具体地说是第二电机23启动，第二电机23带动主动齿轮24转动，进而由主动齿轮24带动从动齿轮25转动，从动齿轮25转动过程中带动内螺纹套筒26转动，进而由内螺纹套筒26带动外螺纹套筒27向断口方向移动，直到外螺纹套筒27移动到套设连接管29上，此时外螺纹套筒27将输气管道与连接管29封闭，以保证高压空气在经过除湿单元32的时候不会发生泄漏，密封圈28用于保证密封效果。

进一步的，安装盘22朝向断口的一侧可以开设环形的滑槽，滑槽与输气管道同轴，且滑槽设置为燕尾槽，从动齿轮25同轴固连有多个燕尾滑块，燕尾滑块滑动设置在滑槽中使从动齿轮25不会沿轴向移动，相应的安装盘22需要由多个单体拼接而成，从而保证能够将燕尾滑块安装到滑槽中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：包括PLC控制单元（16），PLC控制单元（16）控制连接有供气机构和检测机构，供气机构包括通过输气管道相连通的空压机（1）和高压气罐（5），高压气罐（5）通过并联的主管道和副管道与高压油罐（15）相连通，主管道上依次设置有高压气体进口阀（7）、自动补气阀（9）和补气进口阀（11），副管道上设置有手动补气阀（8），检测机构包括用于检测高压气罐（5）内气压的第一压力传感器（6）和用于检测高压油罐（15）内气压的第二压力传感器（14）。

2.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述自动补气阀（9）和所述补气进口阀（11）之间还设置有逆止阀（10）。

3.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述副管道还连通有泄压管道，泄压管道上设置有自动排气阀（12）。

4.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述检测机构还包括流量传感器（13），流量传感器（13）设置在所述主管道上并且靠近所述高压油罐（15）。

5.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述空压机（1）与所述高压气罐（5）之间还设置有用于调整气体温度的温度调节单元，所述PLC控制单元（16）与温度调节单元控制连接。

6.如权利要求5所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述温度调节单元包括套设在所述输气管道上的换热器（2），换热器（2）中还穿设有技术供水管道（3）。

7.如权利要求6所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述技术供水管道（3）上设置有技术供水阀（17）。

8.如权利要求4所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述检测机构还包括温度传感器（4），温度传感器（4）设置在所述输气管道上并且靠近所述高压气罐（5）。

9.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述PLC控制单元（16）电性连接有控制面板，控制面板上设置有自动模式旋钮开关、手动模式旋钮开关和电源旋钮开关。

10.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的水电厂高压油罐自动补排气系统，其特征在于：所述检测机构还包括设置在所述高压油罐（15）内的高油位补气液位开关、低油位停止液位开关、高油位报警液位开关和低油位报警液位开关。

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