大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法与流程

1.本发明属于水轮发电机组故障判别技术领域，特别涉及一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法。


背景技术：

2.水轮机调速器作为水电站的重要设备，肩负着开停机、平衡机组出力与用电负荷等重大功能，对水电站的正常运行起到关键作用，与水电站能否正常发电密不可分。调速器通过控制主配压阀来进行导叶开度大小的调节，从而控制水轮机过水流量的大小以提供机组出力和调整机组频率。一旦调速器出现故障或出现人为误操作致使机组运行异常，将会导致机组出力与用电负荷不平衡从而导致机组飞逸，或直接威胁电网的安全稳定运行。
3.近年来，水电站出现了调速器导叶接力器开关腔油路串油的运行故障，产生原因较为复杂，其中包括接力器开关腔活塞压不紧、事故配压阀插装阀压不紧、分段关闭阀压不紧等原因。由于导叶接力器开关腔油路串油成因的复杂性、难以预测性，现阶段水电站调速器没有直接诊断导叶接力器开关腔油路串油故障并预警的机制，常以故障现象出现后，人工进行故障判断。一般可通过导叶接力器开关腔油路串油引起的其他异常现象或故障，如液压系统漏油量越上限、液压系统油压的剧烈变化、回油箱油位的剧烈波动、液压系统多台油泵的频繁加卸载、导叶开度波动、主接跟随故障、油压系统故障、液压系统小故障、现场观察液压系统油路各阀实际工作状态等进行诊断，缺乏自动化、智能化故障预警的方式方法。


技术实现要素：

4.鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，实现调速器导叶接力器开关腔油路串油故障自动化、智能化故障报警的能力。
5.为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，步骤为：步骤1：实时采集包括导叶开度pid输出、导叶开度、主配压阀位置状态、调速器液压系统压力罐压力、管道压力、压力罐油位、回油箱油位、漏油量、液压系统小泵/大泵加载状态和卸载状态、导叶接力器开腔压力、关腔压力在内的模拟量及开关量信号，并判断模拟量信号有效；步骤2：当满足开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变时，转到步骤3；否则转到步骤1；步骤3：当判断调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大时，转到步骤4；否则转到步骤1；步骤4：判断导叶接力器开关腔压力是否趋于一致，若导叶接力器开关腔压力趋于一致，则转到步骤5；否则转到步骤1；步骤5：输出导叶接力器开关腔油路串油信号。
6.优选地，步骤2中，满足开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变的判别条件为：条件a1：导叶pid输出》导叶开度；条件a2：主配压阀在开位；条件a3：导叶开度变化《0.15%/5min；当以上三个条件同时满足时，则说明：开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变。
7.优选地，步骤3中，大泵加载的判别条件为：条件b1：小泵无故障；条件b2：调速器液压系统压力罐压力越下限；条件b3：调速器液压系统管道压力越下限；条件b4：调速器回油箱油位越上限；同时满足条件b1-b4四个条件时，则大泵加载；大泵卸载的判别条件为：条件c1：调速器液压系统压力罐压力越下限恢复；条件c2：调速器液压系统管道压力越下限恢复；条件c3：调速器回油箱油位越上限恢复；同时满足c1
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c3三个条件时，则大泵卸载。
8.优选地，步骤3中，调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大的判别条件为：条件d1：多次反复出现大泵加载-大泵卸载-大泵加载的循环；条件d2：调速器液压系统漏油量越上限；条件d3：调速器大泵加载频率《10min/次；同时满足条件d1
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d3三个条件时，则判断为：调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大。
9.优选地，步骤4中，导叶接力器开关腔压力趋于一致的判别条件为：条件e1：导叶接力器开腔压力约等于系统压力；条件e2：导叶接力器关腔压力约等于系统压力；同时满足条件e1
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e2两个条件时，则判断为：导叶接力器开关腔压力趋于一致。
10.所述的“约等于”包含了一定范围的判别误差，例如导叶接力器关腔压力与系统压力只相差0.2mpa以内，则被认为是约等于。
11.优选地，采用了一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断系统，包括信号采集处理模块，采集处理模块依次与导叶开度判断模块、液压系统判断模块、导叶接力器开关腔压力判断模块和信号输出模块电连接。
12.本专利可达到以下有益效果：弥补了现有技术中对调速器导叶接力器开关腔油路串油故障诊断预警的方法空缺。通过结合异常现象或其他分类故障信号进行逻辑判断，实现调速器导叶接力器开关腔油路串油故障自动化、智能化故障报警的能力；及时发现并预警导叶接力器开关腔油路串油故障，避免造成整个液压系统控制失灵或误动作等严重故障，同时避免液压系统带着巨
大安全隐患运行，减少了机组溜负荷或非计划停运的风险隐患，有利于水电站的安全稳定运行。
附图说明
13.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明步骤2判断逻辑图；图2为本发明步骤3判断逻辑图;图3为本发明大泵加载-大泵卸载-大泵加载循环逻辑图；图4为本发明步骤4判断逻辑图；图5为本发明一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断系统模块图。
14.图中：采集处理模块1、导叶开度判断模块2、液压系统判断模块3、导叶接力器开关腔压力判断模块4、信号输出模块5。
具体实施方式
15.实施例1：本发明针对现有技术的缺点，进行了串油故障诊断逻辑改进，现有技术的缺点总结如下：1、导叶接力器开关腔油路串油，会造成整个液压系统控制失灵或误动作等严重故障；同时也会因漏油量大，液压系统油泵频繁加载造成油液升温。
16.2、调速器缺乏关于导叶接力器开关腔油路串油故障自动化、智能化故障报警的能力，需结合异常现象或其他分类故障通过人工进行诊断。
17.3、若导叶接力器开关腔油路串油故障发生时，监控系统无法及时发现排除故障，整个液压控制系统会带着巨大安全隐患运行。若现场处置人员经验不足，容易耽误故障处理的最佳时机，甚至可能导致机组溜负荷或事故停机，增加了故障扩大化及非计划停运的安全风险隐患，不利于水电站的安全稳定运行。
18.本发明的改进如下：优选的方案如图1至图4所示，一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，采用了采集处理模块、导叶开度判断模块、液压系统判断模块、导叶接力器开关腔压力判断模块和信号输出模块，模块连接图如图5所示，步骤为：步骤1：通过信号采集处理模块，实时采集导叶开度pid输出、导叶开度、主配压阀位置状态、调速器液压系统压力罐压力、管道压力、压力罐油位、回油箱油位、漏油量、液压系统小泵/大泵加载状态和卸载状态、导叶接力器开腔压力、关腔压力等模拟量及开关量信号，并判断模拟量信号有效。
19.其中“/”表示“或”的意思，本实施例描述了“大泵加载”、“大泵卸载”、“小泵无故障”等条件，其中“大或小”只是相对概念，一般根据行业习惯进行功率大小的区分。
20.步骤2：通过导叶开度判断模块进行判断，当判断出有开导叶命令且主配压阀在开位但导叶开度不变时，转到步骤3；否则转到步骤1。逻辑框图见图1。
21.满足开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变的判别条件为：
条件a1：导叶pid输出》导叶开度；条件a2：主配压阀在开位；条件a3：导叶开度变化《0.15%/5min；当以上三个条件同时满足时，则说明：开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变。
22.步骤3：通过液压系统判断模块，判断调速器液压系统的压力、油位、漏油量、泵加卸载等信号，当判断出调速器液压系统压力大幅度频繁波动、油位大幅度频繁波动、漏油量过大、泵加卸载过于频繁时，转到步骤4；否则转到步骤1。逻辑框图见图2-3。
23.大泵加载的判别条件为：条件b1：小泵无故障；条件b2：调速器液压系统压力罐压力越下限；条件b3：调速器液压系统管道压力越下限；条件b4：调速器回油箱油位越上限；同时满足条件b1-b4四个条件时，则大泵加载；大泵卸载的判别条件为：条件c1：调速器液压系统压力罐压力越下限恢复；条件c2：调速器液压系统管道压力越下限恢复；条件c3：调速器回油箱油位越上限恢复；同时满足c1
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c3三个条件时，则大泵卸载。
24.调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大的判别条件为：条件d1：多次反复出现大泵加载-大泵卸载-大泵加载的循环；条件d2：调速器液压系统漏油量越上限；条件d3：调速器大泵加载频率《10min/次；同时满足条件d1
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d3三个条件时，则判断为：调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大。
25.步骤4：通过导叶接力器开关腔压力判断模块，判断导叶接力器开关腔压力是否趋于一致，若导叶接力器开关腔压力趋于一致，则触发信号输出模块；否则转到步骤1。逻辑框图见图4。
26.导叶接力器开关腔压力趋于一致的判别条件为：条件e1：导叶接力器开腔压力约等于系统压力；条件e2：导叶接力器关腔压力约等于系统压力；同时满足条件e1
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e2两个条件时，则判断为：导叶接力器开关腔压力趋于一致。
27.步骤5，信号输出模块，用于输出导叶接力器开关腔油路串油信号。
28.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：实时采集包括导叶开度pid输出、导叶开度、主配压阀位置状态、调速器液压系统压力罐压力、管道压力、压力罐油位、回油箱油位、漏油量、液压系统小泵/大泵加载状态和卸载状态、导叶接力器开腔压力、关腔压力在内的模拟量及开关量信号，并判断模拟量信号有效；步骤2：当满足开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变时，转到步骤3；否则转到步骤1；步骤3：当判断调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大时，转到步骤4；否则转到步骤1；步骤4：判断导叶接力器开关腔压力是否趋于一致，若导叶接力器开关腔压力趋于一致，则转到步骤5；否则转到步骤1；步骤5：输出导叶接力器开关腔油路串油信号。2.根据权利要求1所述的一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，其特征在于：步骤2中，满足开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变的判别条件为：条件a1：导叶pid输出>导叶开度；条件a2：主配压阀在开位；条件a3：导叶开度变化<0.15%/5min；当以上三个条件同时满足时，则说明：开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变。3.根据权利要求1所述的一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，其特征在于：步骤3中，大泵加载的判别条件为：条件b1：小泵无故障；条件b2：调速器液压系统压力罐压力越下限；条件b3：调速器液压系统管道压力越下限；条件b4：调速器回油箱油位越上限；同时满足条件b1-b4四个条件时，则大泵加载；大泵卸载的判别条件为：条件c1：调速器液压系统压力罐压力越下限恢复；条件c2：调速器液压系统管道压力越下限恢复；条件c3：调速器回油箱油位越上限恢复；同时满足c1
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c3三个条件时，则大泵卸载。4.根据权利要求1所述的一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，其特征在于：步骤3中，调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大的判别条件为：条件d1：多次反复出现大泵加载-大泵卸载-大泵加载的循环；条件d2：调速器液压系统漏油量越上限；条件d3：调速器大泵加载频率<10min/次；
同时满足条件d1
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d3三个条件时，则判断为：调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大。5.根据权利要求1所述的大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，其特征在于：步骤4中，导叶接力器开关腔压力趋于一致的判别条件为：条件e1：导叶接力器开腔压力约等于系统压力；条件e2：导叶接力器关腔压力约等于系统压力；同时满足条件e1
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e2两个条件时，则判断为：导叶接力器开关腔压力趋于一致。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，其特征在于：采用了一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断系统，包括信号采集处理模块，采集处理模块依次与导叶开度判断模块、液压系统判断模块、导叶接力器开关腔压力判断模块和信号输出模块电连接。

技术总结
一种大型水轮发电机组导叶接力器开关腔油路串油判断方法，步骤为：步骤1：实时采集包括导叶开度PID输出、导叶开度、主配压阀位置状态在内的模拟量及开关量信号，并判断模拟量信号有效；步骤2：当满足开导叶命令且主配压阀在开位，但导叶开度不变时，转到步骤3；否则转到步骤1；步骤3：当判断调速器液压系统压力/油位大幅波动、大泵加载/大泵卸载频繁、漏油量过大时，转到步骤4；否则转到步骤1；步骤4：判断导叶接力器开关腔压力是否趋于一致，若导叶接力器开关腔压力趋于一致，则转到步骤5；否则转到步骤1；步骤5：输出导叶接力器开关腔油路串油信号。实现调速器导叶接力器开关腔油路串油故障自动化、智能化故障报警的能力。智能化故障报警的能力。智能化故障报警的能力。


技术研发人员：薛云蛟 武世虎 薛海蛟 王登贤 汪林 刘超 徐龙 明星宇 田源泉 何亚峰
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：2023.01.04
技术公布日：2023/6/7