水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统及方法
阅读说明：本技术 水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统及方法 (Emergency air-supplementing and oil-supplementing system and method for pressure vessel of hydraulic system of hydraulic turbine governor ) 是由 涂勇 于 2021-06-06 设计创作，主要内容包括：水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统及方法,该系统包括应急补气补油装置、电控系统。具体包括油罐、传感器组、补气装置、控制器、人机交互装置、补油阀组、气管、油管、电气回路、通迅回路、补给罐、手动阀。本发明在系统黑启动等应急状态下,能根据压力油罐的液位和压力,自动控制应急补气补油装置进行自动补油增压或自动补气,保证水轮机调速器液压控制系统中的压力油罐中油气比在合理范围,从而确保调速器液压控制系统能提供长效稳定并压力指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构。(The system comprises an emergency air-supplementing and oil-supplementing device and an electric control system. The system comprises an oil tank, a sensor group, an air supplementing device, a controller, a human-computer interaction device, an oil supplementing valve group, an air pipe, an oil pipe, an electric loop, a communication loop, a supply tank and a manual valve. The invention can automatically control the emergency air-supplementing and oil-supplementing device to automatically supplement oil and boost pressure or supplement air according to the liquid level and the pressure of the pressure oil tank under emergency states such as black start of the system and the like, and ensure that the oil-gas ratio in the pressure oil tank in the hydraulic control system of the hydraulic turbine governor is in a reasonable range, thereby ensuring that the hydraulic control system of the governor can provide a pressure oil source with long-term stability and standard pressure index to operate the guide vane opening actuating mechanism.)
技术领域
本发明属于水轮发电机组调速器液压控制系统技术领域，具体涉及一种水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统及方法。
背景技术
水轮发电机组调速器调节导叶开度、机组功率和频率，需要调速器液压控制系统提供长效稳定并压力、温度、压力油颗粒物含量等各方面指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构。由于油液具有不易压缩性，为了保证油液具有相对稳定的压力，必须在压力容器中填充部分气体，并且需要调速器液压控制系统根据压力容器中填充气体含量来控制自动补气系统。中国专利“用于水轮机调速器的油压装置及其水轮机调速器”(申请号201921922421.4)仅公开了一种用于水轮机调速器的油压装置及其水轮机调速器的电气控制系统电路结构；中国专利“一体化水轮机调速系统自动补气装置”(申请号201921999139.6)公开了一种一体化水轮机调速系统自动补气装置。
上述现有技术中调速器液压控制系统压力容器压力不够时，通常通过回油箱取油，经压油泵补充压力油；当压力容器油气比偏离额定值缺气时，通常通过自动补气装置补气，未考虑系统漏油导致缺油需补油，以及黑启动状态下无外部充足电源供应，压油泵无动力电源不能补充压力油，空压机无动力电源，高压气系统不能正常工作，不能正常自动补气的情况，不适用于应急补气补油。
发明内容
本发明提供一种水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统及方法，旨在解决系统漏油导致缺油需补油；或者黑启动等应急状态下无外部充足电源供应，压油泵无动力电源不能补充压力油等情况下，应急处理解决系统油压维持或者油液缺失问题。从而保证调速器液压控制系统提供长效稳定、并压力指标达标的压力油源，去操作导叶开度执行机构。
本发明采取的技术方案为：
水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油装置，该应急补气补油装置102EL包括补给罐BGG，所述补给罐BGG连接补气空气过滤器100FJ，补气空气过滤器100FJ连接补气装置101EL；
所述补气装置101EL包括油罐YG，油罐YG连接补气装置101EL；
所述油罐YG通过压力油管路连接补给罐BGG，所述补给罐BGG连接油罐YG，所述压力油管路设有补油阀组100RI；
所述补给罐BGG设有补给罐安全阀200VQ、补给罐油位计200LN、补给罐液位传感器201MN、补给罐压力表200PG、补给罐压力传感器221MP；
所述油罐YG设有油罐安全阀100VQ、压力罐油位计100LN、压力罐液位传感器101MN、油罐液位开关传感器101SN-104SN、压力罐压力开关传感器101PS-102PS、压力罐压力表 100PG、压力罐压力传感器121MP。
所述补气装置101EL还包括：电动阀301PV、手动补气阀*401、自动补气单向阀100VT、手动排气阀*402；
所述补油阀组100RI包括：补油液控阀、补油开关电磁阀、补油手阀*113；
补油液控阀、补油开关电磁阀连接电控系统，电控系统用于控制补油阀组100RI的补油开关电磁阀两端的开关电磁线圈107EN、106EN电流通断，从而来控制补油液控阀两端液控腔的压力，进而控制补油液控阀开关动作，对油罐YG进行自动补油或补压,油罐体积恒定，向油罐内补油会导致油压升高，所以也可称为补压。
补油手阀*113连接补油液控阀，用于对油罐进行手动补油或补压。
所述电动阀301PV连接电控系统，控制电动阀301PV开关动作，从而控制补气气管的自动通断，对油罐YG进行补气；
手动补气阀*401，用于对油罐YG进行手动补气；
手动排气阀*402，用于对油罐YG进行手动排气。
水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统，包括：
油罐YG、传感器组、补气装置101EL、控制器、人机交互装置、补油阀组100RI、气管、油管、电气回路、通迅回路、补给罐BGG。
所述油罐YG为有压油罐；
所述传感器组包含多个传感器单元，分别采集油罐YG压力、油罐YG油位、补气装置101EL的补气阀开关位置状态、补油阀组100RI开关位置状态、补给罐BGG压力、补给罐 BGG油位，并将其通过电气回路传输给控制器；
补气装置101EL通过电气回路接受控制器输出给补气装置101EL的补气阀开关控制命令，同时传感器组采集补气装置101EL的补气阀开关位置状态；
控制器，通过通迅回路，接受人机交互装置设置的液压控制系统控制参数，如液压控制系统应急补气液位、应急补气压力、应急补油压力等，并根据通过电气回路接收到的传感器组采集的液压控制系统状态信号，采用一种水轮机调速器液压控制系统应急自动补气补油方法进行逻辑处理后，对水轮机调速器液压控制系统的应急补气补油装置进行控制，并通过电气回路，对补气装置101EL的补气阀以及补油阀组100RI进行开关控制，同时将液压控制系统状态信息通过通迅回路传输给人机交互装置。
人机交互装置与控制器进行通讯，将用户通过人机交互装置设置的液压控制系统控制参数，如液压控制系统应急补气液位H补气、应急补气压力P补气、应急补油压力P补油等传送给控制器，同时人机交互装置采集控制器发送的液压控制系统状态信息，进行图形化展示。
所述补油阀组100RI位于油管上，当油罐YG需要补油时，手动或自动打开补油阀组100RI。
补给罐BGG和补气装置101EL之间设有第一气管，补气装置101EL和油罐YG之间设有第二气管；
补给罐BGG和补油阀组100RI之间设有第一油管，补油阀组100RI和油罐YG之间设有第二油管，油管用于提供压力油源去操作导叶开度执行机构。
所述传感器组与控制器通过电气回路连接，补气装置101EL与控制器通过电气回路连接，电气回路用于补油阀组100RI、控制器实现状态信号、控制信号的传输。
所述控制器和人机交互装置通过通迅回路连接，实现液压控制系统控制参数、状态信息的传输。
所述补给罐BGG，用来存储油罐YG提供应急压力气源和油源的压力容器。
该系统包括手动阀，手动阀位于油管上，当需要调速器液压控制系统提供压力油源去操作导叶开度执行机构时，手动打开手动阀。
本发明一种水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统及方法，技术效果如下：
1)本发明一种水轮机调速器液压控制系统应急补气补油装置可以实现手动补气补油，自动补气补油和手动排气功能，适用性广泛。
2)采用本发明一种水轮机调速器液压控制系统应急自动补气补油控制方法，可以解决系统漏油导致缺油需补油，系统漏气导致缺气需补气状态下，水轮机调速器液压控制系统压力油罐中油液气体如何合理补充问题以及液压控制系统补气装置补气态和非补气态转换过程的平稳过渡转换等问题，保证调速器液压控制系统提供长效稳定并压力指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构。
3)采用本发明一种水轮机调速器液压控制系统应急自动补气补油控制方法，可以解决黑启动等应急状态下无外部充足电源供应，压油泵无动力电源不能补充压力油等情况下，应急处理解决系统油压维持或者油液缺失问题，保证调速器液压控制系统提供长效稳定并压力指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构。
4)本发明一种水轮机调速器液压控制系统应急补气补油控制方法具有很强的控制安全稳定性，全面考虑了补气阀开启失败、补气阀关闭失败、补油阀开启失败、补油阀关闭失败、补给罐和油罐压力液位传感器故障以及补气补油超时等设备异常工况报警和处置，避免调速器液压控制系统应急自动补气补油控制程序发生逻辑紊乱失控的情况以及应急自动补气补油装置状态转换过程发生影响系统安全的事故。
附图说明
图1是本发明一种水轮机调速器液压控制系统应急补气补油装置结构示意图。
图2是本发明一种水轮机调速器液压控制系统应急补气补油装置电控系统结构示意图。
图3是本发明一种水轮机调速器液压控制系统应急自动补气补油控制方法流程示意图。
图4是图1中的各种线型含义示意图。
具体实施方式
本发明一种水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统及方法，在系统黑启动等应急状态下，能根据压力油罐的液位和压力，自动控制应急补气补油装置进行自动补油增压或自动补气，保证水轮机调速器液压控制系统压力油罐中油气比在合理范围，从而确保调速器液压控制系统能提供长效稳定并压力指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构。
水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油装置，如图1所述，所述应急补气补油装置102EL包括补给罐BGG、补油阀组100RI、补气空气过滤器100FJ、补给罐安全阀200VQ、补给罐压力表200PG、补给罐油位计200LN、补给罐液位传感器201MN、压力罐压力传感器221MP、补给罐BGG、补气装置101EL。本发明一种水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油装置，可以实现应急手动补气补油，应急自动补气补油和手动排气功能，适用性广泛。
所述补给罐BGG连接补气空气过滤器100FJ，补气空气过滤器100FJ连接补气装置101EL；
所述补气装置101EL包括油罐YG，油罐YG连接补气装置101EL；
所述油罐YG通过压力油管路连接补给罐BGG，所述补给罐BGG连接油罐YG，所述压力油管路设有补油阀组100RI，压力油管路上设有手阀。
所述补给罐BGG设有补给罐安全阀200VQ、补给罐油位计200LN、补给罐液位传感器201MN、补给罐压力表200PG、补给罐压力传感器221MP；
所述油罐YG设有油罐安全阀100VQ、压力罐油位计100LN、压力罐液位传感器101MN、油罐液位开关传感器101SN-104SN、压力罐压力开关传感器101PS-102PS、压力罐压力表 100PG、压力罐压力传感器121MP。
所述补气装置101EL还包括：电动阀301PV、手动补气阀*401、自动补气单向阀100VT、手动排气阀*402、气管；
所述补油阀组100RI包括：补油液控阀、补油开关电磁阀、补油手阀*113、控制管路；
补油液控阀、补油开关电磁阀连接电控系统，电控系统用于控制补油阀组100RI的补油开关电磁阀两端的开关电磁线圈107EN、106EN电流通断，从而来控制补油液控阀两端液控腔的压力，进而控制补油液控阀开关动作，对油罐YG进行自动补油或补压；
补油手阀*113连接补油液控阀，用于对油罐进行补油或补压。
所述电动阀301PV连接电控系统，控制电动阀301PV开关动作，从而控制补气气管的自动通断，对油罐YG进行手动补气；
手动补气阀*401，用于对油罐YG进行补气；手动排气阀*402，用于对油罐YG进行手动排气。
表1应急补气补油装置102EL元件参数表
序号
名称
代号
数量
1
补气空气过滤器
100FJ
1
2
补气装置
101EL
1
3
压力罐油位计
100-200LN
2
4
压力罐液位传感器
101-201MN
2
5
油罐液位开关传感器
101SN-104SN
4
6
压力罐压力传感器
121-221MP
2
7
压力罐压力开关传感器
101-102PS
2
8
压力罐压力表
100-200PG
2
9
油罐安全阀
100-200VQ
2
10
补油阀组
100RI
1
11
应急补气补油装置
102EL
1
水轮机调速器液压系统压力容器应急补气补油系统，如图2所示，包括：
油罐YG、传感器组a1、补气装置101EL、控制器a2、人机交互装置a3、补油阀组100RI、气管a4、油管a5、电气回路a6、通迅回路a7、补给罐BGG、手动阀a8；
所述油罐YG为有压油罐；
所述传感器组a1包含多个传感器单元：补给罐压力表200PG、补给罐油位计200LN、补给罐液位传感器201MN、压力罐压力传感器221MP、以及压力罐油位计100LN、压力罐液位传感器101MN、油罐液位开关传感器101SN-104SN、压力罐压力开关传感器101PS-102PS、压力罐压力表100PG、压力罐压力传感器121MP。
多个传感器单元分别采集液压控制系统中油罐YG，补气装置101EL，补油阀组100RI，补给罐BGG的物理量参数或状态信号，如：油罐YG压力、油罐YG油位、补气装置101EL的补气阀开关位置状态、补油阀组100RI开关位置状态、补给罐BGG压力、补给罐BGG油位，并将其通过电气回路a6传输给控制器a2。
补气装置101EL通过电气回路a6接受控制器a2输出给补气装置101EL的补气阀开关控制命令，同时传感器组a1采集补气装置101EL的补气阀开关位置状态；
控制器a2，通过通迅回路a7，接受人机交互装置a3设置的液压控制系统控制参数，如液压控制系统应急补气液位、应急补气压力、应急补油压力等，并根据通过电气回路a6接收到的传感器组a1采集的液压控制系统状态信号，采用一种水轮机调速器液压控制系统应急自动补气补油控制方法进行逻辑处理后，对水轮机调速器液压控制系统的应急补气补油装置进行控制，并通过电气回路a6，对补气装置101EL的补气阀以及补油阀组100RI 进行开关控制，同时将液压控制系统状态信息通过通迅回路a7传输给人机交互装置a3；
人机交互装置a3与控制器a2进行通讯，将用户通过人机交互装置a3设置的液压控制系统控制参数，如液压控制系统应急补气液位H补气、应急补气压力P补气、应急补油压力 P补油等传送给控制器a2，同时人机交互装置a3采集控制器a2发送的液压控制系统状态信息，进行图形化展示。
所述补油阀组100RI位于油管a5上，当油罐YG需要补油时，手动或自动打开补油阀组100RI。
补给罐BGG和补气装置101EL之间设有第一气管，补气装置101EL和油罐YG之间设有第二气管；
补给罐BGG和补油阀组100RI之间设有第一油管，补油阀组100RI和油罐YG之间设有第二油管，油管用于提供压力油源去操作导叶开度执行机构。
所述传感器组a1与控制器a2通过电气回路a6连接，补气装置101EL与控制器a2通过电气回路a6连接，电气回路a6用于补油阀组100RI、控制器a2实现状态信号、控制信号的传输。
所述控制器a2和人机交互装置a3通过通迅回路a7连接，实现液压控制系统控制参数、状态信息的传输。
所述补给罐BGG，用来存储油罐YG提供应急压力气源和油源的压力容器。
所述系统包括手动阀a8，手动阀a8位于油管a5上，当需要调速器液压控制系统提供压力油源去操作导叶开度执行机构时，手动打开手动阀a8。
控制器a2采用品牌为Schneider、型号为140CPU67160的PLC控制器。
人机交互装置a3采用品牌为Schneider、型号为XBTGT7340的触摸屏。
将本发明方法应用于某电站黑启动应急状态下调速器液压控制系统应急自动补气补油系统控制中。该系统气罐压力为7Mpa，油罐额定压力为6.3Mpa，P补气为6.18Mpa，H补气为2000mm，P补油为6.1Mpa。以下结合该实施例对本发明方法作详述。
采用本发明方法，某电站水轮机调速器液压控制系统应急自动补气补油控制方法的详细步骤如下：
1、控制器a2初始化，检测是否应急状态，若是，进入第2步和第21步；否则，继续本步检测。
2、控制器a2检测是否补气阀已打开，若是，进入第12步；否则，进入下一步。
3、液压控制系统进入应急非补气态，进入第下一步。
4、控制器a2检测液压控制系统是否运行态且自动控制，若是，进入下一步；否则，进入第3步。
5、控制器a2检测是否液压控制系统油罐压力<6.18Mpa，若是，进入下一步；否则，进入第3步。
6、控制器a2检测是否液压控制系统油罐压力>2000mm，若是，进入下一步；否则，进入第3步。
7、控制器a2检测是否液压控制系统油罐压力<补给罐压力，若是，进入下一步；否则，进入第3步。
8、控制器a2检测是否液压控制系统油罐和补给罐压力、液位无故障报警，若是，进入下一步；否则，进入第3步。
9、液压控制系统进入补气阀开启过程，进入下一步。
10、控制器a2发出开补气阀控制命令，进入下一步。
11、控制器a2检测是否补气阀已打开，若是，进入下一步；否则，进入第17步。
12、液压控制系统进入应急补气态，进入第13步，第18步和第19步。
13、控制器a2检测液压控制系统补气是否已持续5分钟，若是，进入下一步；否则，继续本步检测。
14、液压控制系统进入补气关闭过程，进入下一步。
15、控制器a2发出关补气阀控制命令，进入下一步。
16、控制器a2检测是否补气阀已关闭，若是，进入第3步；否则，进入第20步。
17、控制器a2检测补气阀是否保持30秒未打开，若是，报补气阀开启失败故障，进入第3步，否则，进入第11步。
18、控制器a2检测油罐和补给罐压力、液位传感器是否故障，若是，进入第14步，否则，进入第2步。
19、控制器a2检测液压控制系统补气是否已持续6分钟，若是，报补气超时故障，进入第14步，否则，进入第2步。
20、控制器a2检测补气阀是否保持40秒未关闭，若是，报补气阀关闭失败故障，进入第12步，否则，进入第16步。
21、控制器a2检测是否补油阀已打开，若是，进入第30步；否则，进入下一步。
22、液压控制系统进入应急非补油态，进入第下一步。
23、控制器a2检测液压控制系统是否运行态且自动控制，若是，进入下一步；否则，进入第22步。
24、控制器a2检测是否液压控制系统油罐压力<6.1Mpa，若是，进入下一步；否则，进入第22步。
25、控制器a2检测是否液压控制系统油罐压力<补给罐压力，若是，进入下一步；否则，进入第22步。
26、控制器a2检测是否液压控制系统油罐和补给罐压力、液位无故障报警，若是，进入下一步；否则，进入第22步。
27、液压控制系统进入补油阀开启过程，进入下一步。
28、控制器a2发出开补油阀控制命令，进入下一步。
29、控制器a2检测是否补油阀已打开，若是，进入下一步；否则，进入第17步。
30、液压控制系统进入应急补油态，进入第31步，第18步和第19步。
31、控制器a2检测液压控制系统补油是否已持续5分钟，若是，进入下一步；否则，继续本步检测。
32、液压控制系统进入补油关闭过程，进入下一步。
33、控制器a2发出关补油阀控制命令，进入下一步。
34、控制器a2检测是否补油阀已关闭，若是，进入第22步；否则，进入第38步。
35、控制器a2检测补油阀是否保持30秒未打开，若是，报补油阀开启失败故障，进入第22步，否则，进入第29步。
36、控制器a2检测油罐和补给罐压力、液位传感器是否故障，若是，进入第32步，否则，进入第21步。
37、控制器a2检测液压控制系统补油是否已持续6分钟，若是，报补气超时故障，进入第32步，否则，进入第21步。
38、控制器a2检测补油阀是否保持40秒未关闭，若是，报补油阀关闭失败故障，进入第30步，否则，进入第34步。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种液压油箱防污染自动补换油装置与方法