一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收利用的方法与流程

1.本发明涉及发电机组调速器液压系统压力控制技术领域，具体涉及一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收利用的方法。


背景技术：

2.大型水轮发电机组调速器液压系统一般配有一个压油罐1和压气罐2，通过联通管3联通，以储存足够的液压能量确保水轮机导叶在压油泵不运行的情况下能完成两个全关全开行程，同时确保液压系统压力稳定。调速器液压系统额定压力一般为为几兆帕至十几兆帕，罐体中油气比一般为1:2，罐体内压缩空气能量巨大。调速器检修前，需要将液压系统压力罐撤压，将罐体内的压缩空气直接释放到大气中，当前这种撤压方式具有以下问题：1）造成巨大的能量浪费；2）由于调速器压力罐中压力很高，传统方法撤压时，须将撤压阀门4开度控制在较小开度位置，避免噪声太大对人体造成伤害，并且开度过大会导致管道表面温度急剧下降，甚至结冰，对管道材料寿命造成不良影响。因此导致撤压时间长，影响检修工期。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收利用的方法，实现了将水电站调速系统压力罐撤压能量的回收再利用，提高能源利用效率；同时大大提高撤压效率，节约时间。
4.本发明采取的技术方案为：一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收方法，包括以下步骤：步骤一：在plc控制器设置调速器撤压时，电机自动投入条件：
①
：调速器油罐压力大于特定值；
②
：蓄电池电量小于特定值；步骤二：电机控制系统收到plc控制器开出的投入令后，判断电机自动投入条件是否满足，若是，进入步骤三；若否，则不执行投入指令；步骤三：判断电机是否有故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤四；步骤四：判断整流逆变器是否存在故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤五。
5.步骤五：判断蓄电池是否存在故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤六；步骤六：plc控制器开出打开电动阀指令，进入步骤七；步骤七：plc控制器开出整流指令，进入步骤八；步骤八：压缩空气为叶轮提供动力，叶轮带动电机旋转发电，同时plc控制器向整流逆变器发出指令，将电机旋转产生的电能储存在蓄电池中，进入步骤九；步骤九：判断油罐压力是否小于特定压力，若是，进入步骤十，若否， 进入步骤八。
6.步骤十：plc控制器开出电动阀关闭指令，进入步骤十一；
步骤十一：plc控制器向整流逆变器发出终止指令。
7.一种水电站调速系统压力罐撤压回收能量再利用方法，包括以下步骤：步骤1：在plc控制器中设置调速器升压时，电机自动投入条件：a：蓄电池电量大于特定值；b：调速器油罐压力小于特定值；步骤2：电机控制系统收到机组lcu开出的投入令后，判断电机自动投入条件是否满足，若是，进入步骤3，若否，则不执行投入指令；步骤3：判断电机是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤4；步骤4：判断整流逆变器是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤5；步骤5：判断蓄电池是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤6；步骤6：plc控制器向电动阀开出打开指令，进入步骤7；步骤7：plc控制器开出逆变指令，进入步骤8；步骤8：plc控制器向整流逆变器发出指令，蓄电池释放储存的电能驱动电机旋转，电机带动叶轮转动，向调速器气罐内补气，进入步骤9；步骤9：判断蓄电池电量是否小于特定值，若是，进入步骤10；若否，进入步骤8；步骤10：plc控制器向电动阀发出关闭指令，进入步骤11；步骤11：plc控制器向整流逆变器发出终止指令。
8.本发明一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收利用的方法，技术效果如下：1）本发明实现了将水电站调速系统压力罐撤压能量的回收，在调速器升压过程中，通过将回收的能量释放驱动叶轮，向压力罐补气，不足的部分由电站中压气系统补充，降低调速器压力罐升压时中压气的用气量，节约电能，提高能源利用效率。
9.2）本发明在撤压过程中，压缩空气驱动叶轮的过程本身就是减压的过程，撤压时阀门可控制在较大开度，大大提高撤压效率，节约时间。
附图说明
10.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明水电站调速系统压力罐撤压能量回收利用系统结构图。
11.图2为本发明水电站调速系统压力罐撤压能量回收方法流程图。
12.图3 为本发明水电站调速系统压力罐撤压回收能量再利用方法流程图。
具体实施方式
13.如图1所示，一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收利用的系统，包括：安装在压力罐的泄压管道5的活接口6，活接口6连接叶轮进气管道7，叶轮进气管道7连接叶轮8，叶轮8连接电机9，电机9连接整流逆变器10，整流逆变器10连接蓄电池11。压缩空气推动叶轮8旋转，叶轮8旋转带动电机9发电，并将所发电能经整流逆变器10整流滤波后储存在蓄电池11中，实现压力罐内压缩空气的能量回收。
14.活接口6的功能：调速器压力罐泄压管道5与叶轮进气管道7相连，方便连接与解开。
15.叶轮8的功能：调速器压力罐撤压时，叶轮8作为电机的原动机，将压缩空气能转化为动能驱动电机9发电。
16.电机9的功能：调速器撤压过程中，电机9作为发电机使用；调速器升压过程中，电机9作为电动机组使用，带动叶轮8转动。
17.整流逆变器10的功能：调速器撤压过程中，起整流滤波作用；调速器升压过程中，起逆变作用。
18.所述叶轮8、电机9、整流逆变器10、蓄电池11均连接plc控制器12。
19.所述电机9通过现地控制单元mcu13连接plc控制器12；现地控制单元mcu13用于实现对电机9控制模式的控制，实现电机9与plc控制器12的通讯，接收plc控制器12的控制命令。
20.所述整流逆变器10通过整流/逆变器控制系统tcu14连接plc控制器12。
21.整流/逆变器控制系统tcu14的功能：主要作用是在调速器撤压时，将电机9转动产生的电能存储在蓄电池11中；调速器升压时，释放蓄电池11中的存储的能量推动叶轮8向油罐1补气。
22.所述蓄电池11通过电池管理系统bms15连接plc控制器12；电池管理系统bms15的功能：主要作用是实现蓄电池11与plc控制器12的通讯，监测蓄电池11的电压、电流、温度等关键参数。
23.所述压力罐中的油罐1连接压力变送器16，压力变送器16连接plc控制器12；压力变送器16用于监测油罐1压力，并向plc控制器12上送压力信号。
24.所述叶轮进气管道5设有电动阀17，电动阀17连接plc控制器12；电动阀17：用于由plc控制器12输出控制命令，调节电动阀17阀门开度，控制叶轮8进出气量。
25.所述电机9采用永磁小型发电机。
26.所述泄压管道5上设有阀门4。
27.所述压力罐包括油罐1、气罐2，油罐1与气罐2通过联通管3联通。
28.在调速器检修结束升压时，利用蓄电池11所存储电能供给电机9，电机9带动叶轮8给压力罐反向补气，实现回收的能量再利用，不足的部分由厂房中压气系统补充。发电机采用永磁小型发电机，也可用于电动机工况，叶轮8采用小型混流叶轮机。汽轮-电机套件可为移动式的，灵活放置于检修机组相应部位，即全厂只需一套叶轮发电机组，即可实现所有机组检修时调速器液压系统撤压能量回收。
29.图2为本发明所提供的一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收过程流程图。水电站调速系统压力罐撤压能量回收再利用方法，包括如下步骤：步骤一：在plc控制器12设置调速器撤压时，电机9自动投入条件：
①
：调速器油罐1压力大于特定值，如2mpa；
②
：蓄电池11电量小于特定值；步骤二：电机9控制系统收到plc控制器12开出的投入令后，判断电机9自动投入条件是否满足，若是，进入步骤三；若否，则不执行投入指令；步骤三：判断电机9是否有故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤四；步骤四：判断整流逆变器10是否存在故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤五。
30.步骤五：判断蓄电池11是否存在故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤六；
步骤六：plc控制器12开出打开电动阀指令，进入步骤七；步骤七：plc控制器（12）开出整流指令，进入步骤八；步骤八：压缩空气为叶轮8提供动力，叶轮8带动电机9旋转发电，同时plc控制器12向整流逆变器10发出指令，将电机9旋转产生的电能储存在蓄电池11中，进入步骤九；步骤九：判断油罐1压力是否小于特定压力，如2mpa，若是，进入步骤十，若否，进入步骤八。
31.步骤十：plc控制器12开出电动阀17关闭指令，进入步骤十一；步骤十一：plc控制器12向整流逆变器10发出终止指令。
32.图3为本发明所提供的一种水电站调速系统压力罐撤压能量再利用过程流程图。水电站调速系统压力罐撤压能量再利用方法，包括如下步骤：步骤1：在plc控制器12中设置调速器升压时，电机9自动投入条件：a：蓄电池电量大于特定值；b：调速器油罐1压力小于特定值，如5mpa；步骤2：电机9控制系统收到机组lcu开出的投入令后，判断电机9自动投入条件是否满足，若是，进入步骤3，若否，则不执行投入指令；步骤3：判断电机9是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤4；步骤4：判断整流逆变器10是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤5；步骤5：判断蓄电池11是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤6；步骤6：plc控制器12向电动阀17开出打开指令，进入步骤7；步骤7：plc控制器（12）开出逆变指令，进入步骤8；步骤8：plc控制器12向整流逆变器10发出指令，蓄电池11释放储存的电能驱动电机9旋转，电机9带动叶轮8转动，向调速器气罐2内补气，进入步骤9；步骤9：判断蓄电池11电量是否小于特定值，若是，进入步骤10；若否，进入步骤8；步骤10：plc控制器12向电动阀17发出关闭指令，进入步骤11；步骤11：plc控制器12向整流逆变器10发出终止指令。

技术特征：
1.一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：在plc控制器（12）设置调速器撤压时，电机（9）自动投入条件：
①
：调速器油罐（1）压力大于特定值；
②
：蓄电池（11）电量小于特定值；步骤二：电机（9）控制系统收到plc控制器（12）开出的投入令后，判断电机（9）自动投入条件是否满足，若是，进入步骤三；若否，则不执行投入指令；步骤三：判断电机（9）是否有故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤四；步骤四：判断整流逆变器（10）是否存在故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤五；步骤五：判断蓄电池（11）是否存在故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤六；步骤六：plc控制器（12）开出打开电动阀指令，进入步骤七；步骤七：plc控制器（12）开出整流指令，进入步骤八；步骤八：压缩空气为叶轮（8）提供动力，叶轮（8）带动电机（9）旋转发电，同时plc控制器（12）向整流逆变器（10）发出指令，将电机（9）旋转产生的电能储存在蓄电池（11）中，进入步骤九；步骤九：判断油罐（1）压力是否小于特定压力，若是，进入步骤十，若否， 进入步骤八；步骤十：plc控制器（12）开出电动阀（17）关闭指令，进入步骤十一；步骤十一：plc控制器（12）向整流逆变器（10）发出终止指令。2.一种水电站调速系统压力罐撤压回收能量再利用方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：在plc控制器（12）中设置调速器升压时，电机（9）自动投入条件：a：蓄电池电量大于特定值；b：调速器油罐（1）压力小于特定值；步骤2：电机（9）控制系统收到机组lcu开出的投入令后，判断电机（9）自动投入条件是否满足，若是，进入步骤3，若否，则不执行投入指令；步骤3：判断电机（9）是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤4；步骤4：判断整流逆变器（10）是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤5；步骤5：判断蓄电池（11）是否故障，若是，则不执行投入指令；若否，则进入步骤6；步骤6：plc控制器（12）向电动阀（17）开出打开指令，进入步骤7；步骤7：plc控制器（12）开出逆变指令，进入步骤8；步骤8：plc控制器（12）向整流逆变器（10）发出指令，蓄电池（11）释放储存的电能驱动电机（9）旋转，电机（9）带动叶轮（8）转动，向调速器气罐（2）内补气，进入步骤9；步骤9：判断蓄电池（11）电量是否小于特定值，若是，进入步骤10；若否，进入步骤8；步骤10：plc控制器（12）向电动阀（17）发出关闭指令，进入步骤11；步骤11：plc控制器（12）向整流逆变器（10）发出终止指令。

技术总结
一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收利用的方法，包括能量回收利用系统，所述系统包括：安装在压力罐的泄压管道的活接口，活接口连接叶轮进气管道，叶轮进气管道连接叶轮，叶轮连接电机，电机连接整流逆变器，整流逆变器连接蓄电池，所述叶轮、电机、整流逆变器、蓄电池均连接PLC控制器。本发明提供一种水电站调速系统压力罐撤压能量回收利用的方法，实现了将水电站调速系统压力罐撤压能量的回收再利用，提高能源利用效率；同时大大提高撤压效率，节约时间。节约时间。节约时间。


技术研发人员：张鑫 陈哲之 方兴波 余家林 秦绍阳 韩国苍
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：2023.05.12
技术公布日：2023/9/5