调速器液压随动系统主配压阀-引导阀位置闭环控制方法与流程

1.本发明涉及一种调速器液压随动系统，具体涉及一种调速器液压随动系统主配压阀-引导阀位置闭环控制方法。


背景技术：

2.中国专利“一种调速器液压随动系统中位自动智能整定系统及方法”(专利号：zl201910024102.x)公开了一种采用比例阀和主配、接力器作为执行机构形式的调速器液压随动系统。而比例阀作为精密液压元件，对液压系统液压油的油质要求很高，可能会因为液压油中含有的固体颗粒物杂质导致阀体卡涩，从而影响采用比例阀作为电液转换装置的调速器液压随动系统的正常运行，故需研究探索一种新的不易发生阀体卡涩，采用其他电液转换和执行机构形式的调速器液压随动系统。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供一种调速器液压随动系统主配压阀-引导阀位置闭环控制方法，适用于水电机组调速器进行机组导叶开度控制，旨在降低电液转换和执行结构发生卡涩概率，提高调速器液压随动系统工作可靠性，降低故障率。
4.本发明采取的技术方案为：
5.调速器液压随动系统主配压阀-引导阀位置闭环控制方法，根据主配压阀位置给定与引导阀位置反馈的差值大小，控制步进电机位移，从而来控制引导阀位置，主配压阀位置跟随引导阀位置的机械负反馈闭环来共同实现。
6.当引导阀的阀芯向下移动时，引导阀的p油口和a油口连通，主配压阀的y端通压力油，主配压阀的阀芯向下移动，导致引导阀的阀套向下移动，当引导阀的阀芯和阀套移动的位移相同后，引导阀的p油口和a油口不连通，此时机械跟随系统进入稳态；
7.当引导阀的阀芯向上移动时，引导阀的t油口和a油口连通，主配压阀的y端通无压力回油，主配压阀的阀芯向上移动，导致引导阀的阀套向上移动，当引导阀的阀芯和阀套移动的位移相同后，引导阀的t油口和a油口不连通，此时机械跟随系统进入稳态。
8.通过上述方式，实现了主配阀芯位置跟随引导阀阀芯位置的机械负反馈闭环。
9.一种采用引导阀位置进行闭环控制的调速器液压随动系统，该系统包括：
10.人机交互模块、控制器、步进电机、引导阀、主配压阀；
11.控制器连接步进电机，步进电机连接引导阀，引导阀连接主配压阀，主配压阀连接接力器；引导阀设有第一位移传感器，用于测量引导阀阀芯位置，第一位移传感器连接控制器。所述人机交互模块，将调速器液压随动系统引导阀电气中位设定值参数，以及控制命令输入控制器。
12.所述控制器，根据主配压阀位置给定与引导阀位置反馈的差值大小，控制步进电机位移，从而来控制引导阀位置，主配压阀位置跟随引导阀位置的机械负反馈闭环来共同实现。
13.所述接力器设有第二位移传感器，第二位移传感器连接控制器。
14.所述接力器连接水轮发电机组，水轮发电机组设有转速测量装置及功率变送器。
15.本发明一种调速器液压随动系统主配压阀-引导阀位置闭环控制方法，技术效果如下：
16.1)本发明调速器液压随动系统，采用步进电机、引导阀和主配压阀的组合作为电液转换和执行机构，降低电液转换和执行结构发生卡涩概率，提高调速器液压随动系统工作可靠性，降低故障率。
17.2)本发明主配阀芯位置跟随引导阀阀芯位置的机械负反馈闭环,与传统电气负反馈闭环相比中间环节更少，无电气环节，结构更简单紧凑，速动性更好，可靠性更高。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
19.图1为本发明中调速器液压随动系统结构示意图。
20.图2为本发明电控系统闭环控制系统示意图。
21.图3为调速器液压随动系统的机械结构示意图；
22.图3中，各种线型表示的管路如下：
23.压力油供应管路
24.控制管路
25.回油管路
具体实施方式
26.如图1所示，一种采用引导阀位置进行闭环控制的调速器液压随动系统，包括：人机交互模块12、控制器13、步进电机3、引导阀2、主配压阀1、接力器7，位移传感器、转速测量装置及功率变送器15、通讯介质等。
27.控制器13连接步进电机3，步进电机3连接引导阀2，引导阀2连接主配压阀1，主配压阀1连接接力器7。引导阀2设有第一位移传感器5，用于测量引导阀阀芯位置，第一位移传感器5连接控制器13。
28.所述接力器7设有第二位移传感器4，第二位移传感器4连接控制器13。
29.所述接力器7连接水轮发电机组11，水轮发电机组11设有转速测量装置及功率变送器15。转速测量装置及功率变送器15包括功率变送器模块、转速信号装置；功率变送器模块nsd-ptm-v1.2)测量单相或三相交流电压与电流信号的功率信号。通过上位机界面选择，将测量功率信号转换为标准的rs232、rs485及以太网tcp/ip/ip/ip通信协议；或4-20ma与0-10v模拟量信号对外输出。转速信号装置res3000选用高性能工业级cpu作为核心控制单元，实现水轮机机组的转速、频率的智能控制。
30.水轮发电机组11连接电网14，电网14连接pt残压测频装置16，pt残压测频装置16连接控制器13。
31.通讯介质包括硬接线、网线等其它通讯线缆，其作用为传递人机交互模块12、控制器13、控制对象、传感器之间信息流。
32.人机交互模块12一般是触摸屏，实现人机交互功能，用户可通过人机交互模块12
将调速器液压随动系统引导阀2电气中位设定值等参数，以及控制命令输入控制器13；控制器13可以通过人机交互模块12将控制对象如：引导阀2、接力器7、水轮发电机组11的位置、频率等状态信息实时显示出来告知用户。
33.控制器13通过传感器采集控制对象控制对象，如引导阀2、接力器7状态信号，并按照用户通过人机交互模块12下达的控制参数和命令，实时按照控制程序的逻辑处理各种输入信号，输出控制信号给控制对象。控制器13可以是各种品牌的plc、pcc、arm等。控制方法采用经典的闭环控制理论。电控系统闭环控制结构示意图如图2所示。
34.如图2所示，导叶开度控制环控制目标是导叶开度反馈跟随导叶开度给定，其通过电气负反馈闭环实现；主配控制环控制目标是主配位置跟随主配给定，其通过根据主配位置给定与引导阀位置反馈的差值大小，控制步进电机3位移，从而来控制引导阀2位置，主配位置跟随引导阀位置的机械负反馈闭环来共同实现。步进电机3的操作力远远大于比例阀，不像比例阀那样对外部环境或中间介质有严苛要求，也不像比例阀那样发生卡涩拒动现象。主配位置跟随引导阀位置的机械负反馈闭环结构如图3所示，图3中各个部件的序号、名称、代号、数量如表1所示：
35.表1部件的序号、名称、代号、数量
36.序号名称代号数量备注1主配压阀200dr1dn2502引导阀201dr1dn2503步进电机102eb1 5引导阀位置传感器112mm1 6导叶位置传感器101mm1 7接力器jlq2 8接力环jlh1 9压油罐yyg1 10回油箱hyx1 37.由图3可知，引导阀2的阀套和主配压阀1的阀芯采用机械硬连接。当引导阀2的阀芯向下移动时，引导阀2的p油口和a油口连通，主配压阀1的y端通压力油，主配压阀1的阀芯向下移动，导致引导阀2的阀套向下移动，当引导阀2的阀芯和阀套移动的位移相同后，引导阀2的p油口和a油口不连通，此时机械跟随系统进入稳态；
38.当引导阀2的阀芯向上移动时，引导阀2的t油口和a油口连通，主配压阀1的y端通无压力回油，主配压阀1的阀芯向上移动，导致引导阀2的阀套向上移动，当引导阀2的阀芯和阀套移动的位移相同后，引导阀2的t油口和a油口不连通，此时机械跟随系统进入稳态。
39.由上述过程可知，该机械结构实现了主配(阀芯)位置跟随引导阀(阀芯)位置的机械负反馈闭环结构。

技术特征：
1.调速器液压随动系统主配压阀-引导阀位置闭环控制方法，其特征在于：根据主配压阀（1）位置给定与引导阀（2）位置反馈的差值大小，控制步进电机（3）位移，从而来控制引导阀（2）位置，主配压阀（1）位置跟随引导阀（2）位置的机械负反馈闭环来共同实现。2.根据权利要求1所述调速器液压随动系统主配压阀-引导阀位置闭环控制方法，其特征在于：当引导阀（2）的阀芯向下移动时，引导阀（2）的p油口和a油口连通，主配压阀（1）的y端通压力油，主配压阀（1）的阀芯向下移动，导致引导阀（2）的阀套向下移动，当引导阀（2）的阀芯和阀套移动的位移相同后，引导阀（2）的p油口和a油口不连通，此时机械跟随系统进入稳态；当引导阀（2）的阀芯向上移动时，引导阀（2）的t油口和a油口连通，主配压阀（1）的y端通无压力回油，主配压阀（1）的阀芯向上移动，导致引导阀（2）的阀套向上移动，当引导阀（2）的阀芯和阀套移动的位移相同后，引导阀（2）的t油口和a油口不连通，此时机械跟随系统进入稳态；通过上述方式，实现了主配阀芯位置跟随引导阀阀芯位置的机械负反馈闭环。

技术总结
调速器液压随动系统主配压阀-引导阀位置闭环控制方法，包括引导阀位置进行闭环控制的调速器液压随动系统，该系统包括人机交互模块、控制器、步进电机、引导阀、主配压阀；控制器连接步进电机，步进电机连接引导阀，引导阀连接主配压阀，主配压阀连接接力器；引导阀设有第一位移传感器，用于测量引导阀阀芯位置，第一位移传感器连接控制器。根据主配压阀位置给定与引导阀位置反馈的差值大小，控制步进电机位移，从而来控制引导阀位置，主配压阀位置跟随引导阀位置的机械负反馈闭环来共同实现。本发明方法降低电液转换和执行结构发生卡涩概率，提高调速器液压随动系统工作可靠性，降低故障率。故障率。故障率。


技术研发人员：涂勇
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/23