水轮机筒形阀下滑事故位判断方法与流程

1.本发明属于水轮机筒形阀技术领域，涉及一种水轮机筒形阀下滑事故位判断方法。


背景技术：

2.水轮机筒形阀是一种新型进水控制阀门，其布置在水轮发电机组活动导叶与座环固定导叶之间的一个过流部件，只处于全开或全关位置，不作流量调节用。当机组发生飞逸或导水机构失灵不能关闭等事故时，可动水关闭筒形阀停机；在正常停机导叶关闭后，可静水关闭筒形阀，其优点如下：1、停机时关闭圆筒阀可消除导叶前后的压差，减少漏水量，消除导叶关闭位置因导叶漏水而造成的间隙空蚀损坏，延长检修周期，保护导叶。
3.2、对于高水头、长引水管道的机组而言，停机时为防止机组导叶漏水关闭筒阀可以有效的缩短停机至开机的时间，防止导叶间隙漏水。
4.3、水力损失较少，水流的扰动程度没有蝶阀和球阀严重，减少了水轮机承受的动载荷。
5.4、提高了电站运行的灵活性、开启和关闭蝶阀和球阀快。
6.5、机组紧急故障导水机构拒动时，快速截断水流，停止水 轮机的转动，保护发电机组。
7.6、筒形阀是机组有效的防飞逸转速装置。
8.由于水轮机筒形阀筒体质量较大，一般设置4~6个接力器用于筒形阀的开启、关闭及事故关闭的操作。其设置了接力器同步超差判断、纠差控制、事故关闭等逻辑或流程，但未设置完善的筒形阀异常下滑的判断逻辑，多以全开复归延时报警为主，均为设计满足水轮发电机组保护停机的筒形阀事故下滑判断逻辑。一旦出现筒形阀异常下滑，发电机组还保持运行，则需要大幅度开启导叶以满足矗立稳定的要求，导致水力发电机组出力异常、机械振动加大可能对机械结构造成永久性伤害，严重时导致事故扩大，严重危害电站安全稳定运行。


技术实现要素：

9.本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，利用筒形阀控制系统采集状态信息，综合判断筒形阀是否存在下滑，并将下滑信号送至水电站计算机监控系统，进而保护机组安全稳定运行。
10.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，它包括依次电性连接的筒形阀下滑状态判断单元、筒形阀下滑量测量单元、筒形阀下滑至报警位判断单元、筒形阀下滑至事故位判断单元、筒形阀下滑信号输出单元和筒形阀下滑报警复归单元；筒形阀下滑状态判断单元实时判断筒形阀的工作状态，通过其控制方式、控制命令、筒形阀开度状态信息判断筒形阀处于“全开”、“全关”、“开启过程”、“关闭过程”、“紧急关闭过程”、“下滑过程”、“中间态”的何种状态，当判断出筒形阀出现“下滑过程”时，启动筒形阀下滑量测量单元，计算筒形阀下滑位移量，将下滑位移量传递至筒形阀下滑至报警位判断单元和筒形阀下滑至事故位判断单元，判断筒形阀下滑位移量是否达到相关报警值阈值，并通过筒形阀下滑信号输出单元将信号送出，待筒形阀下滑故障消除后，通过筒形阀下滑报警复归单元复归报警信号。
11.水轮机筒形阀在机组运行中需要一直保持全开，当出现非指令性筒形阀开度下滑时，需及时发出报警、持续下滑至事故位时，严重影响水轮机稳定运行，需发出事故信号，触发停机保护流程；通过筒形阀开度信号、筒形阀控制方式、控制命令状态信息，区分筒形阀是否处于正常动作，若出现全开状态时，无关闭指令时，筒形阀筒体出现异常下滑，再进行下滑量判断，并发出报警信号。
12.筒形阀下滑状态判断单元，实时判断筒形阀的工作状态，在无开启筒形阀流程或关闭筒形阀流程启动命令的情况下，筒形阀开度异常由全开下降至小于等于下滑判断阈值；此步骤中，其中下滑判断阈值根据工程应用情况进行调整，即认为筒形阀出现下滑，并发出筒形阀下滑报警信号。
13.筒形阀下滑量测量单元，计算筒形阀下滑位移，即筒形阀下滑位移量=筒形阀全开开度-筒形阀实时开度。
14.筒形阀下滑至报警位判断单元，将下滑位移量与报警位判断阈值相比较，当下滑量大于报警位判断阈值时，发出筒形阀下滑至报警位报警信号；此步骤中，其中下滑判断阈值根据工程应用情况设置。
15.筒形阀下滑至事故位判断单元，将下滑位移量与事故位判断阈值相比较，当下滑量大于事故位判断阈值时，发出筒形阀下滑至事故位报警信号；此步骤中，其中事故位判断阈值根据工程应用情况设置。
16.筒形阀下滑信号输出单元，将筒形阀下滑报警信号、筒形阀下滑至事故位信号和筒形阀下滑量信号输出。
17.筒形阀下滑报警复归单元的自动复归，当发出下滑量小于相关报警阈值—回差时，该报警信号自动复归，回差可调整。
18.筒形阀下滑报警复归单元的手动复归，当手动按下复归按钮时，复归全部报警信号。
19.本发明的主要有益效果在于：实现了一种水轮机筒形阀下滑判断逻辑，实时监视筒形阀开度，自动识别筒形阀下滑状态是否正常，正常关闭和紧急关闭时，不触发相关报警信号，在无关闭命令时出现筒形阀筒体异常下滑时，触发相关报警信号。
20.设计了一套筒形阀下滑量计算方法，自动计算筒形阀下滑量的自动计算，且下滑量报警值可调整。
21.适用于基于可编程控制器、可编程计算机控制器、专用控制器的水轮机筒形阀控制系统。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
23.图1为本发明水轮机筒形阀下滑事故位判断框图。
24.图2为本发明筒形阀下滑状态判断流程图。
25.图3为本发明筒形阀下滑量计算流程图。
26.图4为本发明筒形阀下滑至报警位置判断流程图。
27.图5为本发明筒形阀下滑至事故位置判断流程图。
28.图中：筒形阀下滑状态判断单元1，筒形阀下滑量测量单元2，筒形阀下滑至报警位判断单元3，筒形阀下滑至事故位判断单元4，筒形阀下滑信号输出单元5，筒形阀下滑报警复归单元6。
具体实施方式
29.如图1~图5中，一种水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，它包括依次电性连接的筒形阀下滑状态判断单元1、筒形阀下滑量测量单元2、筒形阀下滑至报警位判断单元3、筒形阀下滑至事故位判断单元4、筒形阀下滑信号输出单元5和筒形阀下滑报警复归单元6；筒形阀下滑状态判断单元1实时判断筒形阀的工作状态，通过其控制方式、控制命令、筒形阀开度状态信息判断筒形阀处于“全开”、“全关”、“开启过程”、“关闭过程”、“紧急关闭过程”、“下滑过程”、“中间态”的何种状态，当判断出筒形阀出现“下滑过程”时，启动筒形阀下滑量测量单元2，计算筒形阀下滑位移量，将下滑位移量传递至筒形阀下滑至报警位判断单元3和筒形阀下滑至事故位判断单元4，判断筒形阀下滑位移量是否达到相关报警值阈值，并通过筒形阀下滑信号输出单元5将信号送出，待筒形阀下滑故障消除后，通过筒形阀下滑报警复归单元6复归报警信号。使用时，利用筒形阀控制系统采集状态信息，综合判断筒形阀是否存在下滑，并将下滑信号送至水电站计算机监控系统，进而保护机组安全稳定运行。
30.优选的方案中，水轮机筒形阀在机组运行中需要一直保持全开，当出现非指令性筒形阀开度下滑时，需及时发出报警、持续下滑至事故位时，严重影响水轮机稳定运行，需发出事故信号，触发停机保护流程；通过筒形阀开度信号、筒形阀控制方式、控制命令状态信息，区分筒形阀是否处于正常动作，若出现全开状态时，无关闭指令时，筒形阀筒体出现异常下滑，再进行下滑量判断，并发出报警信号。其目的在于实时监视筒形阀开度，自动识别筒形阀下滑状态是否正常。
31.优选的方案中，筒形阀下滑状态判断单元1，实时判断筒形阀的工作状态，在无开启筒形阀流程或关闭筒形阀流程启动命令的情况下，筒形阀开度异常由全开下降至小于等于下滑判断阈值；此步骤中，其中下滑判断阈值根据工程应用情况进行调整，即认为筒形阀出现下滑，并发出筒形阀下滑报警信号。其目的在于正常关闭和紧急关闭时，不触发相关报警信号。
32.优选的方案中，筒形阀下滑量测量单元2，计算筒形阀下滑位移，即筒形阀下滑位移量=筒形阀全开开度-筒形阀实时开度。其目的在于设计一套筒形阀下滑量计算方法，自动计算筒形阀下滑量。
33.优选的方案中，筒形阀下滑至报警位判断单元3，将下滑位移量与报警位判断阈值相比较，当下滑量大于报警位判断阈值时，发出筒形阀下滑至报警位报警信号；此步骤中，其中下滑判断阈值根据工程应用情况设置。其目的在于在无关闭命令时出现筒形阀筒体异常下滑时，触发相关报警信号。
34.优选的方案中，筒形阀下滑至事故位判断单元4，将下滑位移量与事故位判断阈值相比较，当下滑量大于事故位判断阈值时，发出筒形阀下滑至事故位报警信号；此步骤中，其中事故位判断阈值根据工程应用情况设置。此步步骤中，事故位判断阈值大于报警位判断阈值。
35.优选的方案中，筒形阀下滑信号输出单元5，将筒形阀下滑报警信号、筒形阀下滑至事故位信号和筒形阀下滑量信号输出。
36.优选的方案中，筒形阀下滑报警复归单元6的自动复归，当发出下滑量小于相关报警阈值—回差时，该报警信号自动复归，回差可调整。其目的在于下滑量报警值可调整。
37.优选的方案中，筒形阀下滑报警复归单元6的手动复归，当手动按下复归按钮时，复归全部报警信号。
38.上述方法适用于基于可编程控制器、可编程计算机控制器、专用控制器的水轮机筒形阀控制系统。
39.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，本技术中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。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：
1.一种水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：它包括依次电性连接的筒形阀下滑状态判断单元（1）、筒形阀下滑量测量单元（2）、筒形阀下滑至报警位判断单元（3）、筒形阀下滑至事故位判断单元（4）、筒形阀下滑信号输出单元（5）和筒形阀下滑报警复归单元（6）；筒形阀下滑状态判断单元（1）实时判断筒形阀的工作状态，通过其控制方式、控制命令、筒形阀开度状态信息判断筒形阀处于“全开”、“全关”、“开启过程”、“关闭过程”、“紧急关闭过程”、“下滑过程”、“中间态”的何种状态，当判断出筒形阀出现“下滑过程”时，启动筒形阀下滑量测量单元（2），计算筒形阀下滑位移量，将下滑位移量传递至筒形阀下滑至报警位判断单元（3）和筒形阀下滑至事故位判断单元（4），判断筒形阀下滑位移量是否达到相关报警值阈值，并通过筒形阀下滑信号输出单元（5）将信号送出，待筒形阀下滑故障消除后，通过筒形阀下滑报警复归单元（6）复归报警信号。2.根据权利要求1所述的水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：水轮机筒形阀在机组运行中需要一直保持全开，当出现非指令性筒形阀开度下滑时，需及时发出报警、持续下滑至事故位时，需发出事故信号，触发停机保护流程，否则将严重影响水轮机稳定运行；通过筒形阀开度信号、筒形阀控制方式、控制命令状态信息，区分筒形阀是否处于正常动作，若出现全开状态时，无关闭指令时，筒形阀筒体出现异常下滑，再进行下滑量判断，并发出报警信号。3.根据权利要求1所述的水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：筒形阀下滑状态判断单元（1），实时判断筒形阀的工作状态，在无开启筒形阀流程或关闭筒形阀流程启动命令的情况下，筒形阀开度异常由全开下降至小于等于下滑判断阈值；此步骤中，其中下滑判断阈值根据工程应用情况进行调整，即认为筒形阀出现下滑，并发出筒形阀下滑报警信号。4.根据权利要求1所述的水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：筒形阀下滑量测量单元（2），计算筒形阀下滑位移，即筒形阀下滑位移量=筒形阀全开开度-筒形阀实时开度。5.根据权利要求1所述的水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：筒形阀下滑至报警位判断单元（3），将下滑位移量与报警位判断阈值相比较，当下滑量大于报警位判断阈值时，发出筒形阀下滑至报警位报警信号；此步骤中，其中下滑判断阈值根据工程应用情况设置。6.根据权利要求1所述的水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：筒形阀下滑至事故位判断单元（4），将下滑位移量与事故位判断阈值相比较，当下滑量大于事故位判断阈值时，发出筒形阀下滑至事故位报警信号；此步骤中，其中事故位判断阈值根据工程应用情况设置。7.根据权利要求1所述的水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：筒形阀下滑信号输出单元（5），将筒形阀下滑报警信号、筒形阀下滑至事故位信号和筒形阀下滑量信号输出。8.根据权利要求1所述的水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：筒形阀下滑报警复归单元（6）的自动复归，当发出下滑量小于相关报警阈值—回差时，该报警信号自动复归，回差可调整。9.根据权利要求8所述的水轮机筒形阀下滑事故位判断方法，其特征是：筒形阀下滑报
警复归单元（6）的手动复归，当手动按下复归按钮时，复归全部报警信号。

技术总结
一种水轮机筒形阀下滑事故位判断方法,它包括依次逻辑连接的筒形阀下滑状态判断单元、筒形阀下滑量测量单元、筒形阀下滑至报警位判断单元、筒形阀下滑至事故位判断单元、筒形阀下滑信号输出单元和筒形阀下滑报警复归单元；筒形阀下滑状态判断单元实时判断筒形阀的工作状态，通过其控制方式、控制命令、筒形阀开度状态信息判断筒形阀处于“全开”、“全关”、“开启过程”、“关闭过程”、“紧急关闭过程”、“下滑过程”、“中间态”的何种状态，利用筒形阀控制系统采集状态信息，综合判断筒形阀是否存在下滑，并将下滑信号送至水电站计算机监控系统，进而保护机组安全稳定运行。保护机组安全稳定运行。保护机组安全稳定运行。


技术研发人员：徐龙 任刚 丁萁琦
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：2022.12.02
技术公布日：2023/5/30