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小型水电站调速器油压装置自动控制系统现状分析与改造

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/5/4 15:57:54   

  所属频道:  水力发电    关键词:  调速 自动控制系统 自动控制

[摘要]小型水电站调速器油压装置的自动控制系统中利用晶闸管来代替原来的磁力启动器实现无触点通断,并采用2台油泵交替工作互为备用,用电子继电器来放大输入信号,大大地提高了控制信号采集的灵敏性、可靠性。图3幅。

[关键词]调速器分析改造交替工作电子继电器

1问题的提出

现行的旧式小型水电站水轮机调速器多为机械液压型,为了保证运行着的调速器获得不间断压力油源,其压力设备的油泵须频繁启动;但其自动控制系统大多较简单,技术落后,保护也不全面、不可靠,给运行人员带来许多不便,也给机组运行带来很多不安全因素,因此很有必要进行改造。其主要存在以下几方面的问题:

1)接点压力表的触点容量很小,频繁启动产生的火花易烧坏,动作不可靠。

2)主用泵长期工作,而备用泵长期待机,设备利用不平衡,备用泵能否正常工作得不到检验,关键时刻起不到备用作用,造成油压不正常。

3)电动机的启动采用的是接触器,频繁通断较大的电流,产生的火花很易烧坏接触器。

4)保护系统不完善。

以上问题是困挠小型水电站油设备可靠自动运行的主要原因,为了提高水电站的运行效益,对原有油压设备的自动运行方式进行改造不仅是老电站改造的一个重要方面,而且可靠的自动控制系统和完善的保护,可以提高水电站的自动化程度和可靠程度,有利于减少运行人员的数量和劳动强度,提高电站的经济效益。

2解决问题的思路

1)采用电子继电器(用三极管和常规继电器相结合)来取代常规继电器。

2)采用2台油泵交替工作,互为备用。

3)利用双向晶闸管取代交流接触器实现无触点通断。

4)在油压装置的安全阀上设动作开关,当油泵工作到了最高压力后,由于故障使电动机继续运行,安全阀打开,同时切断工作电动机的电源。

5)在油泵的出油段设置示流信号器作为其它故障信号采集点,只要油泵投入工作,而油泵出油口没有油流,就认为系统发生了故障,必需切断油泵电机电源,投入备用泵。

3解决问题的具体办法

本着以上思路,我们设计了1套经济实用的改造方案,其电路如下(见图1、图2):图1为控制回路,图2为1号油泵电动机主回路,2号油泵电动机主回路只把1K1换为2K1,1KHT、2KHT分别换为3KHT、4KHT,其余相同。

3.12台油泵交替工作过程

在图2中1VT、2VT、3VT为双向晶闸管,1K在断开时双向晶闸管是截止的,电动机不工作;1K闭合后,双向晶闸管被触发而导通,电动机投人工作,其工作过程如下:

在图1中的1、2号泵自动切换回路中,继电器1K2与2K2的常闭接点分别接到对方的自动切换及自动启动回路中,这样1K2、2K2不会同时带电。现设定1K2先带电,将1CK、2CK切至自动位置,当油压下降到工作油压下限时,接点压力表下限触点YLJ1接通正常输入回路的三极管V1的基极回路,三极管V1很快饱和导通,继电器Ko动作;这时2号泵的自动启动回路仍是断路,而1号泵的自动启动回路被导通。继电器1K1动作,1号泵回路的双向晶闸管被触发导通,启动1号油泵电机工作;1K1动作同时又切断了1号泵自动切换回路,继电器1K2断电失放,1K2的常闭触点接通2号泵自动切换回路,使继电器2K2带电。当油压上升时尽管接点压力表的下限接点YLJ1,断开了,但Ko自保持仍能保持三极管V1的基极通路,三极管V1仍导通;直到油压上升到工作油压上限时,接点压力表的上限触点YLJ2导通,三极管V1基极被短接失去电压而截止;Ko断开切断1号泵的自动启回路,继电器1K1断开,图2中的电动机回路晶闸管断开,1号油泵电机停止工作。当油压下降时,由于Ko断开,V1不导通,油压下降至工作油压下限后,才再次触发导通三极管V1。这时因2号泵回路中的自动切换回路的2K2带电,断开了1号泵自动启动回路,而2号泵的自动启动回路是通路,继电器2K1动作,触发2号泵电机回路中的晶闸管导通,2号泵工作,1号泵不启动;同理,2K1动作,切断2号泵自动切换回路,2K2失放,导通1号泵自动切换回路,又重新让继电器1K2带电,又回到了开始的假设,为下次再次启动1号泵打下了准备。2号泵的停止过程和1号泵相同,当油压再次下降到工作油压下限时,又转到启动1号泵,就这样实现了2台泵交替工作,周而复始。

3.22台泵互为备用过程

当轮到1号泵启动时,因故不启动或在工作中因故停止工作,油泵出口段,停止油流,示流器常闭接点闭合,接通1号泵回路的时间继电器1KT,1KT接通中间继电器1K3,切断1号泵自动启动回路,1K1断电失放,导通2号泵自动启动回路,启动2号泵工作;同理2号泵有故障则启动1号泵投人工作,实现了2台泵互为备用自动切换。这里用了时间继电器,是为了解决油泵启动和出油口有油流不同步的时间差问题,避免保护误动作,时间继电器的整定动作时间要长于油流从油泵人口到示流器所用的时间即可。

3.3电路图说明

在图1中的输入回路中,采用桥式整流,是为了保证三极管直流电源,二极管D1、D3起续流作用,防止K0断电后产生高压击穿三极管V1、V2;二极管D2、D4,是为了保证三极管在截止时基极有一定的反向电压,使三极管更好的截止。三极管和常规继电器结合成为一个整体,常被称为电子继电器,用户也可以按本图自已制作,因三极管是控制的是脉动直流电,所以要考虑到V所能控制的额定电压、电流的脉动峰值,根据负载的额定电压而定,R1、R2值可调试确定。图3是调试图2中的双向晶闸管电路(见图3),3个双向晶闸管单独调试,在图3中PV为万用表交流电压表,在双向晶闸管门极G穿人1个固定电阻R,其值一般为40多Ω和电位器RP,合上S1和手动开关S2,调节RP使PV值下降至1~5V即可;此时断电拆下RP和R,测出RP与R的阻值,就是双向晶闸管门极限流电阻R4、R6、R8的阻值。

3.4完善的保护系统

本电路设有故障低压启动保护、热继电器保护、油压过高保护和其它保护;当正常输入回路有故障,到了启动压值而没有启动,油压继续下降到故障低压值后,故障低压回路启动并发出信号,其启动过程和正常启动相同。当1号油泵电动机回路电流过大时,热继电器1KHT动作,接通1号泵保护回路,继电器1K3动作,切断1号泵主回路双向晶闸管,发出信号,并启动备用2号泵。当油压上升到最高值而油泵仍在工作,油压设备的安全阀动作,并启动保护,切断工作泵电源。当油泵工作中出现其它任何形式的故障使油泵停止工作时,示流信号器动作并接通保护回路中的时间继电器1KT,经过一定时限后,接通保护输出回路去切断电动机主回路,发出信号,并启动备用泵。2号泵保护系统与1号泵的工作原理相同,这里不再赘述。本保护系统几乎能涉及到任何形式的故障,扩大了保护范围,保护系统得到完善。

4优点及特点

本方案中引人三极管和常规继电器相结合,提高了启动信号采集的可靠性和灵敏性;用双向晶闸管取代接触器,实现了大电流无触点通断;2台油泵交替工作,充分利用了设备,保护信号的采集设在油泵出油口段,扩大了保护范围,几乎能保护到所有其它故障,保护系统更加完善。

5实际应用效果

岸堤水电站油压装置的自动控制系统按照以上方案改造后,运行1a来,效果不错,不仅省去了运行人员频繁的巡视检查,而且还可靠地保证了油压装置的正常工作,大大地节约了运行人员的精力,使我站从“多人值守”向“少人值守”迈出了重要一步。

6结语

本方案采用的是常规自动控制,如果采用PLC自动控制器来实现逻辑控制,可省去图1中的继电器1K2、1KT、1K3、2K2、2KT、2K3,回路用PLC可编程控制器中的软件功能来取代;另外还需增加1个输出继电器(取代1K1)来触发图2中的双向可控硅VT,、VT2、VT3即可。采用PLC控制器后,电路图更为简洁,动作更加可靠,但成本较高,用户可以根据自已情况加以选择。

来源:小水电杂志
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