[發明專利]水輪機調速器主配壓閥狀態監測裝置及方法

在審

• 申請號: 202011422904.5
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112459957A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 張官祥;羅紅俊;馬龍;楊廷勇;唐國平;陳自然
• 申請（專利權）人: 中國長江電力股份有限公司
• 主分類號: F03B15/18
• 分類號: F03B15/18;F03B15/10
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種水輪機調速器主配壓閥狀態監測裝置，包括主配壓閥限位板（11），主配壓閥限位板（11）與主配壓閥閥芯（21）連接，其特征在于：主配壓閥限位板（11）側部設有支架凸塊（102），支架凸塊（102）與位置開關（10）相配合；主配壓閥限位板（11）另一側部設有位移傳感器（12），位移傳感器（12）與位移傳感器導軌（123）連接，位移傳感器導軌（123）與傳感器連桿（121）連接，傳感器連桿（121）與位移傳感器支架（122）連接，位移傳感器支架（122）與主配壓閥限位板（11）連接；位移傳感器（12）和位置開關（10）分別通過隔離變送器（9）與PLC控制器（1），PLC控制器（1）與交換機（6）通訊連接，交換機（6）分別與工控機（8）和現地控制單元（7）通訊連接，PLC控制器（1）由電源轉換模塊（2）供電。

2.根據權利要求1所述的水輪機調速器主配壓閥狀態監測裝置，其特征在于：支架凸塊（102）設有折形面，折形面與位移傳感器（12）的探頭接觸連接；位移傳感器（12）通過位置開關支架（101）固定，位置開關支架（101）用于安裝在主配壓閥閥套（17）上。

3.根據權利要求1所述的水輪機調速器主配壓閥狀態監測裝置，其特征在于：位移傳感器（12）固定在主配壓閥底座（20）上。

4.根據權利要求1所述的水輪機調速器主配壓閥狀態監測裝置，其特征在于：PLC控制器（1）分別與指示燈（3）、按鈕（4）和數顯表（5）電連接。

5.根據權利要求4所述的水輪機調速器主配壓閥狀態監測裝置，其特征在于：所述的PLC控制器（1）、交換機（6）、工控機（8）和電源轉換模塊（2）裝設在電氣控制箱（16）內；所述PLC控制器（1）包括CPU模塊、DI模塊、DO模塊、AI模塊、AO模塊和PLC電源模塊；

DI模塊用于采集主配壓閥位置的開關量信號和電源故障報警信號；

DO模塊用于輸出調速器控制命令、主配拒動信號和位移傳感器故障信號，且同時用于調速器控制；

AI模塊用于采集調速器主配壓閥位移傳感器模擬量信號；

AO模塊用于輸出調速器主配壓閥位移模擬量信號至工控機（8）和數顯表（5）；PLC控制器的CPU模塊、工控機（8）和現地控制單元（7）分別通過以太網通訊方式與交換機（6）進行數據傳輸。

6.根據權利要求1-5中任意一項所述的水輪機調速器主配壓閥狀態監測裝置的監測方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一，外部電源接至端子排，電源轉換模塊（2）將DC220V電源轉換輸出為DC24V電源，由通過電源開關按鈕給電氣控制箱內供電，電氣控制箱指示燈（3）的電源指示信號燈點亮；

步驟二，當機組處于正常運行狀態時，PLC控制器（1）實時采集調速器主配壓閥位移傳感器信號和位置開關信號；并將主配壓閥位移傳感器信號和位置開關信號實時送至工控機（8）、指示燈（3）和數顯表（5）；在工控機（8）和指示燈（3）顯示故障報警信號指示，并將其信號通過以太網通訊上送至現地控制單元（7），觸發監控系統事故停機流程；當機組處于停機備用狀態時，監測裝置實時監測調速器主配壓閥當前位移和位置開關信號；

步驟三，斷開電源開關按鈕，監測裝置即可停止工作。

7.根據權利要求6所述的水輪機調速器主配壓閥狀態監測裝置的監測方法，其特征在于：在步驟二中，PLC控制器（1）實時采集主配壓閥位移傳感器信號和位置開關信號的方法為：

當機組發出調節指令時，調速器主配壓閥根據調節指令操作主配壓閥，進而使主配壓閥限位板按照調節指令移動；主配壓閥限位板上的位移傳感器支架和支架凸塊也隨著主配壓閥移動方向進行同步移動，位移傳感器連桿在導軌上滑動實時采集出主配壓閥動作的位移值，通過位置開關判斷主配壓閥限位板是否出現拒動故障；

當位移傳感器采集值與調節指令給定值之間的偏差值超過設定閾值時即可報主配壓閥跟隨故障；當位移傳感器采集到數據小于低限設定值或大于高限值時判斷為主配壓閥位移傳感器故障；

當主配壓閥限位板移動方向與調節指令給定方向不一致并超過位置開關設定位置值時即可報主配壓閥拒動故障信號；位移傳感器采集信號和位置開關信號分別通過導線接至隔離變送器，然后傳輸到電氣控制箱內PLC控制器的AI模塊和DI模塊，經過PLC控制器的CPU模塊運算和處理后送至PLC控制器的DO模塊、AO模塊、數顯表和指示燈，顯示調速器主配壓閥位置狀態信號、主配壓閥位移值和電源故障信號；工控機和現地控制單元（7）通過交換機讀取主配壓閥位移傳感器信號和位置開關信號，工控機顯示其采集值、事件記錄和故障信號；

當現地控制單元收到主用PLC控制器出現主配壓閥跟隨故障或主配壓閥位移傳感器故障或主配壓閥拒動信號時，隨之將調速器控制權限切換至調速器備用控制器；若調速器主控制器和備用控制器同時出現調速器嚴重故障，且在五秒內尚未切換至機手動狀態時，將觸發監控系統事故停機流程。