具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

参见图1-5，用于混流式水轮发电机组监控系统的一键开导叶排水流程，其特征其在于，包括以下步骤：

步骤1，一键开导叶排水流程启动条件设计：监控发出“一键开导叶排水流程启动”令后，流程启动前需要判断的条件，条件满足方可启动流程；

分析一键开导叶排水流程启动前机组及其辅助设备应具备的控制模式和状态参数，将机组LCU采集的一键开导叶排水流程启动应具备的控制模式和状态参数测点，经过一定的逻辑组态后作为流程的启动条件，监控下发“一键开导叶排水流程启动”令后，LCU首先自动判断启动条件是否满足，满足后方可启动流程，防止条件不满足造成设备损坏和事故。

具体参见图4，监控一键开导叶排水流程启动条件包括：

1）高压油系统OK判断条件：高压油泵控制方式在“远方”，高压油泵所有控制电源、动力电源正常，高压油系统油泵、管道过滤器无差压报警；

2）进水口检修门全关：水轮发电机组转检修后，由于某些特殊检修工作的需要，要求快速门保持一定开度，落检修门挡水，为提高一键开导叶排水流程的灵活性，在流程启动条件中设置了“机组进水口检修门全关”菱形强制按钮，操作人员在确认机组检修门全关后，在监控系统操作员站上操作此按钮，设置进水口检修状态以满足一键开导叶排水流程启动条件；

3）水机后备保护OK判断条件：水机后备保护无动作信号，水机后备柜电源正常，水机后备保护与机组快速门落门回路、光端机正常，水机PLC运行正常；

4）剪断销OK判断条件：监控无水轮机剪断销剪断信号，剪断销信号仪电源正常；

5）调速系统OK判断条件：调速器电气柜控制方式在“远方”，水轮机导叶控制方式在“自动”，机组转速装置电源正常，调速器电气柜、机械柜电源正常，调速器无严重故障报警；

6）机械制动OK判断条件：发电机机械制动柜电源正常，机械制动控制方式在“远方”，机械制动气源压力大于0.5Mpa；

7）调速器液压系统OK判断条件：调速器液压系统控制方式在“远方”，调速器液压系统控制柜电源正常，调速器“紧急停机”按钮未按下，事故配压阀未投入，调速器液压系统主供油源阀、事故油源阀、主配检修阀全开，调速器液压系统无报警，调速器液压系统回油箱油位正常，调速器液压系统压力油罐压力、油位正常；

8）检修气封OK判断条件：检修气封无压，检修气封压力＜0.5Mpa。

步骤2，分析机组运行工况，确定设备操作的顺序和转换条件，绘制一键开导叶排水流程图；

结合现场设备梳理出一键开导叶排水流程执行过程中需控制对象的先后顺序和转换条件，这里所说的转换条件是指转换流程执行过程中，因设备状态不满足要求导致流程报警或退出的条件，根据设备操作的先后顺序和转换条件绘制一键开导叶排水流程图。

参见图1-3，一键开导叶排水流程详细步骤：

S1：LCU收到“一键开导叶排水流程启动”令后，自动判断步骤1中一键开导叶排水流程启动条件是否满足；若是进入S2，若否流程退出；

S2：LCU开出投入机组技术供水、启动水导外循环油泵令，判断机组技术供水减压阀是否打开，若是进入S3，若否流程退出；

S3：判断机组技术供水冷却水流量是否满足要求，若是进入S4，若否流程退出；

S4：判断机组水导外循环油泵是否运行，若是进入S5，若否流程退出；

S5：判断机组水导外循环系统油流量是否低，若是流程退出，若否进入S6；

S6：判断机组水导油槽油位是否低，若是流程退出，若否进入S7；

S7：LCU开出启动油雾吸收装置、启动碳粉吸收装置、禁止蠕动检测和调速器液压系统启动令，判断调速器液压系统是否运行，若是进入S8，若否流程退出；

S8：判断调速器液压系统管道油压是否大于6.1Mpa，若是进入S9，若否流程退出；

S9：判断调速器液压系统压油罐油压是否大于6.1Mpa，若是进入S10，若否流程退出；

S10：判断调速器液压系统压油罐油位是否大于1200mm，若是进入S11，若否流程退出；

S11：判断水轮机主轴密封水流量、压力是否正常，若是进入S12，若否流程退出；

S12：LCU开出拔出自动锁锭命令，30s内自动锁锭未拔出，流程自动退出，若否进入S13；

S13：LCU开出启动高压油泵命令，120s内1#或2#高压油泵未运行流程自动退出，若否进入S14；

S14：判断高压油系统是否建压成功，若是进入S15，若否流程退出；

S15：判断机械制动风闸是否全部落下，若是进入S16，若否流程退出；

S16：LCU开出开导叶排水令，进入S17、S19；

S17：开导叶排水令开出30min内，判断蜗壳与尾水是否平压或收到监控手动平压信号，若是进入S18，若否流程报警；

S18：判断开导叶排水令开出30min内，蜗壳进口压力是否小于等于0.25Mpa或蜗壳出口压力小于等于0.3Mpa，若是进入S20，若否流程报警并进入S20；

S19：判断开导叶排水令开出30min内，机组转速是否小于等于20%，若是进入S20，若否流程报警并进入S20；

S20：LCU开出调速器停机、投入制动粉尘吸收装置令，判断导叶是否全关，若是进入S21，若否流程退出；

S21：判断调速器停机令开出后480s内机组转速是否小于等于20%，若是进入S22，若否流程退出；

S22：LCU开出投入机械制动令，判断机组转速是否为0%，若是进入S23，若否流程退出；

S23：LCU开出投入自动锁锭令，判断自动锁锭是否投入，若是进入S24，若否流程报警并进入S24；

S24：LCU开出停水导外循环油泵、投入蠕动装置令，判断机组蠕动装置是否有蠕动报警，若是流程退出，若否进入S25；

S25：LCU开出停止调速器液压系统、退出制动粉尘吸收装置、退出碳粉吸收装置、退出推导油雾吸收装置、退出上导油雾吸收装置和退出机械制动命令，判断调速器液压系统压油泵是否全部停运，若是进入S26，若否流程退出；

S26：判断调速器液压系统隔离阀是否全关，若是进入S27，若否流程退出；

S27：判断机械制动风闸是否全部落下，若是机组进入水系统运行态，若否流程退出。

步骤3，一键开导叶排水流程启动优先级设置；

由于监控系统中机组相关控制流程众多，为防止同一控制对象同时有两个及以上流程在执行而相互干扰，争夺控制权等情况，需要对一键开导叶排水流程设置一个优先级，高级别的流程要终止低级别的流程的执行，优先级高的流程还要闭锁优先级低的流程的启动。监控一键开导叶排水流程启动的优先级设置应低于机组电气事故和机械事故流程，这样设计的目的是监控一键开导叶排水流程执行过程中出现机组过速、瓦温异常升高等事故时，事故停机流程能够及时启动避免事故扩大。

所述步骤3具体设置方法为：

水电站机组设置有三种事故停机，分别为：一类机械事故停机、电气事故停机和二类机械事故停机；机组LCU程序中设置的启动优先级为：一类机械事故停机具有最高优先级，其次是电气事故停机，然后是二类机械事故停机，最后是其它流程；

根据监控一键开导叶排水流程启动优先级应低于事故流程的原则，在一键开导叶排水流程引入后，机组LCU各控制流程启动的优先级顺序如下：

一类机械事故停机＞电气事故停机＞二类机械事故停机＞监控一键开导叶排水流程和其它流程。

步骤4，机组事故停机流程启动条件优化；

对一键开导叶排水流程与机组事故停机流程启动条件相互影响的条件进行梳理，设置必要的互锁逻辑，防止一键开导叶排水流程启动后造成机组事故停机流程误启动。例如一键开导叶排水过程中当水轮机原动力不足以维持100%额定转速后，调速系统会有严重故障信号报出并终止一键开导叶排水流程启动事故停机流程，造成排水失败。

因此，对监控一键开导叶排水流程启动后会引起机组事故停机流程启动的条件增加“一键开导叶排水流程启动”闭锁，防止机组事故停机流程误动启动。

步骤5，调速器控制模型设计。

某水电站自投运以来已有7台混流式水轮发电机组通过手动开导叶排水方式排出引水隧洞及蜗壳内积水，通过对每次手动开导叶排水过程中导叶开度、机组转速、蜗壳进口压力和尾水管进口压力4组特征数据变化趋势进行统计分析，同时结合排水过程中机组振摆、轴瓦温度、冷却水流量和检修期间维护人员对引水隧洞的检查情况，综合分析得出一键开导叶排水流程调速器控制模型。

由于混流式水轮发电机组引水隧洞长，机组进水口闸门落下后开导叶排水，导叶开启阶段如果导叶开度变化过快，引水隧洞会经历一个满流向明流过渡的过程，在此过程中引水隧洞会通过通气孔向内卷吸气体补充引水隧洞内压力损失，通气孔风速也会达到峰值。引水隧洞形成稳定的明流后，通气孔的风速会迅速降下来，如果通气孔补气速度不足，快速流出的水流会在引水隧洞内形成负压，引水隧洞由于压力变化较大，可能会发生坍塌、掉块等现象。

根据该电站机组年度期间对手动开导叶排水机组引水隧洞检查情况，发现引水隧洞主要缺陷类型为渗漏点、渗漏裂缝、孔洞和表面破损，未发现影响引水隧洞正常运行的重大缺陷。所以手动开导叶排水操作过程中，快速门通气孔补气速度足以抵消机组引水隧洞及蜗壳内快速流出的水流所形成的负压。

对该电站机组手动开导叶排水过程中机组振摆、轴瓦温度、冷却水流量历史数据分析发现，排水过程中机组各部振动、摆度和压力脉动数值均低于报警限值，满足稳定运行条件；排水过程中机组三部轴承温升远低于报警值，机组冷却水流量足以满足轴瓦冷却需求，排水操作前无需进行排水机组技术供水水源倒换。

对各机组手动开导叶排水操作过程分析发现，该电站机组从操作导叶开始至蜗壳与尾水平压，左岸机组总时用时要高于右岸机组，但均不超过30min，机组蜗壳与尾水平压时间较机组转动时间长2min～5min。

基于此，根据对手动开导叶排水操作过程的分析和机组转速限制因素的考虑，调速器控制模型按三个阶段设计：

第一阶段：转速上升阶段：调速系统收到监控下发的“一键开导叶排水流程启动”令后，该电站左岸机组调速器自动按1.3%/min～1.8%/min速率将导叶开启至第1开度的6%～10%之间；右岸机组调速器自动按2.7%/min～3.5%/min速率将导叶开启至第1开度的10%～15%之间，机组最高转速上升至65%；

第二阶段：维持转速阶段：机组转速上升至65%后，调速器切换至以转速为控制目标进行导叶开度自动控制调节，当导叶开度达到50%的最大开度后，调速器停止调节并维持当前开度，确保引水隧洞内积水被充分排出；

第三阶段：调整导叶开度阶段：监控判断蜗壳与尾水平压后，向调速系统发出“调速器停机令”，调速器30秒内全关导叶。

其中导叶的第1开度大小受以下因素影响：

1）引水隧洞长度；

2）停机时间长短；

3）导叶漏水量大小；

4）进水口闸门漏水量大小；

5）机组停机进水口闸门落下后，技术供水系统是否停运。

导叶操作速率：各机组导叶开启速率在1.3%/min～5.1%/min之间；

最高转速：手动开导叶排水过程中机组最高转速维持在54%～78%额定转速之间，其中43%的机组最高转速维持在65%左右。

所述第二阶段中当机组由最高转速开始下降时，为维持机组转速，减少机组在低转速区运行时间，操作人员手动将导叶由第1开度缓慢调整至第2开度，并维持第2开度运行一段时间，其中第二开度为手动开导叶排水过程中最大导叶开度。

此操作主要是出于以下两点考虑：

1）机组在高转速区运行利于轴瓦间油楔的形成，可以增加轴瓦的润滑效果；

2）确保引水隧洞与蜗壳内余水被充分排出。

所述第三阶段中操作人员监视蜗壳口压力与尾水管进口压力相近，判断蜗壳与尾水平压后，快速将导叶由第2开度关至全关，并在机组转速下降至20%时，手动投入机械制动风闸。