本實用新型涉及一種水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機組頂蓋排水控制系統(tǒng)，屬于水輪機裝置領域。

背景技術：

水輪發(fā)電機組在運行過程中，水流會通過轉輪上止漏環(huán)進入水輪機頂蓋，同時對于大型水輪機往往設置有工作水封，工作水封排水也會流至水輪機頂蓋。水輪機頂蓋排水方式一般有水輪機導葉自流排水、頂蓋排水泵排水等，其中頂蓋排水泵排水是主要排水方式。頂蓋排水系統(tǒng)的運行好壞直接涉及到水力發(fā)電廠的運行安全，近年來隨著自動化控制的發(fā)展，不少廠家已采用以可編程邏輯控制器（PLC）為主要控制，但是在實際運行中還存在諸多不足。且常規(guī)頂蓋排水系統(tǒng)僅設置排水泵，當動力電源消失或控制系統(tǒng)故障后無法工作，將導致頂蓋水位失控。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機組頂蓋排水控制系統(tǒng)，它能很好的解決現(xiàn)有水輪發(fā)電機組頂蓋排水系統(tǒng)失電后無法工作及PLC控制邏輯中存在的缺陷，以提升頂蓋排水系統(tǒng)可靠性，確保水輪發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行。

為了解決上述技術問題，本實用新型提出以下技術方案：一種水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機組頂蓋排水控制系統(tǒng)，它包括第一排水泵、第二排水泵和第三排水泵，所述三臺排水泵都通過逆止閥和蝶閥與排水泵排水管相連通，所述排水泵排水管之后并聯(lián)有兩條支路，所述第一條支路上安裝有蝶閥和射流泵控制閥，所述第二條支路上安裝有逆止閥，所述兩條支路都與射流泵相連，所述射流泵的出水口安裝有逆止閥和蝶閥，頂蓋內部安裝有第一水位傳感器和第二水位傳感器；所述第一水位傳感器和第二水位傳感器分別與現(xiàn)場控制柜PLC和監(jiān)控系統(tǒng)LCU相連。

所述射流泵控制閥具有電動和手動開啟功能。

所述第一水位傳感器包含第一模擬量傳感器和第一開關量傳感器；所述第二水位傳感器包括第二模擬量傳感器和第二開關量傳感器。

所述第一排水泵、第二排水泵和第三排水泵中設置其中一臺排水泵為主泵，另兩臺泵為備用泵，分別為備一泵和備二泵。

所述第一模擬量傳感器和第二模擬量傳感器信號中設置有頂蓋水位停泵水位、啟主泵水位、啟備一泵水位、啟備二泵水位、啟射流泵水位和報警水位。

所述第一開關量傳感器和第二開關量傳感器都安裝有五個液位開關，分別定義為：頂蓋水位停泵水位、啟主泵水位、啟備一泵水位、啟備二泵水位和啟射流泵水位。

本實用新型有如下有益效果：

1、本頂蓋排水系統(tǒng)設置射流泵，當頂蓋排水系統(tǒng)失電情況下，通過手動開啟射流泵，實現(xiàn)快速排水，以增強可靠性。

2、現(xiàn)地PLC和監(jiān)控LCU利用頂蓋水位傳感器，實時檢測頂蓋水位，且模擬量信號和開關量信號冗余設置，當水位傳感器正常時，以模擬量判斷控制為主，當水位傳感器故障時，自動屏蔽模擬量的判斷，這時以水位開關量信號參與自動控制。

3、現(xiàn)地PLC設置主用控制邏輯，監(jiān)控LCU設置備用控制邏輯，兩者互為熱備冗余控制，現(xiàn)地PLC控制啟泵定值略底于監(jiān)控LCU，停泵定值略高于監(jiān)控LCU，從而解決了兩者爭搶控制權及頂蓋泵啟停紊亂的現(xiàn)象。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1 為本實用新型的結構示意圖；

圖2 為本實用新型的水位模擬量信號故障判斷邏輯圖；

圖3 為本實用新型的現(xiàn)地控制PLC主用控制邏輯圖；

圖4 為本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)LCU后備控制邏輯圖。

圖中：第一排水泵1、第二排水泵2、第三排水泵3、射流泵4、排水泵排水管5、蝶閥6、逆止閥7、射流泵控制閥8、第一水位傳感器9、第二水位傳感器10、第一模擬量傳感器11、第一開關量傳感器12、第二模擬量傳感器13、第二開關量傳感器14。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。

如圖1-4，一種水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機組頂蓋排水控制系統(tǒng)，它包括第一排水泵1、第二排水泵2和第三排水泵3，所述三臺排水泵都通過逆止閥7和蝶閥6與排水泵排水管5相連通，所述排水泵排水管5之后并聯(lián)有兩條支路，所述第一條支路上安裝有蝶閥6和射流泵控制閥8，所述第二條支路上安裝有逆止閥7，所述兩條支路都與射流泵4相連，所述射流泵4的出水口安裝有逆止閥7和蝶閥6，頂蓋內部安裝有第一水位傳感器9和第二水位傳感器10；所述第一水位傳感器9和第二水位傳感器10分別與現(xiàn)場控制柜PLC15和監(jiān)控系統(tǒng)LCU16相連。

進一步的，所述射流泵控制閥8具有電動和手動開啟功能。

進一步的，所述第一水位傳感器9包含第一模擬量傳感器11和第一開關量傳感器12；所述第二水位傳感器10包括第二模擬量傳感器13和第二開關量傳感器14。

進一步的，所述第一排水泵1、第二排水泵2和第三排水泵3中設置其中一臺排水泵為主泵，另兩臺泵為備用泵，分別為備一泵和備二泵。

進一步的，所述第一模擬量傳感器11和第二模擬量傳感器13信號中設置有頂蓋水位停泵水位、啟主泵水位、啟備一泵水位、啟備二泵水位、啟射流泵水位和報警水位。

進一步的，所述第一開關量傳感器12和第二開關量傳感器14都安裝有五個液位開關，分別定義為：頂蓋水位停泵水位、啟主泵水位、啟備一泵水位、啟備二泵水位和啟射流泵水位。

進一步的，所述現(xiàn)地控制PLC 15和監(jiān)控系統(tǒng)LCU 16根據(jù)水位傳感器信號對排水泵和射流泵進行啟?？刂?，當模擬量信號正常時，采用模擬量信號進控制，當模擬量信號故障時，采用開關量信號進控制，當模擬量信號故障消除后，自動恢復至模擬量信號控制。

進一步的，所述現(xiàn)地控制PLC 15和監(jiān)控系統(tǒng)LCU 16可對模擬量信號故障進行判斷，所述模擬量信號故障分為“模擬量信號越限故障”、“模擬量信號突變故障”、“模擬量信號緩變故障”。

本實用新型的工作過程和工作原理為：

如圖2所示，所述模擬量信號故障判斷條件為：

a)當頂蓋水位模擬量電流測量值大于20mA或小于4mA時，觸發(fā)模擬量信號越限故障；

b)當頂蓋水位模擬量電流測量值在10秒變化大于200mm（該門檻值可根據(jù)實際情況進行整定）時，觸發(fā)模擬量信號突變故障；

c)當頂蓋水位模擬量測量值在1分鐘內變化量小于5mm（該門檻值可根據(jù)實際情況進行整定）與停泵水位開關量動作復歸或啟備一泵水位開關量動作或啟備二泵水位開關量動作時，觸發(fā)模擬量信號緩變故障；

d)上述3個故障條件為“或”邏輯，當任意一個或幾個條件都滿足時，觸發(fā)模擬量信號故障；當3個故障條件都不滿足且延時12秒，自動復歸模擬量信號故障。

如圖3所示，所述現(xiàn)地控制PLC 15主用控制邏輯為：

a）啟動一臺排水泵：當頂蓋水位模擬量測量值滿足啟動主泵條件后發(fā)令啟動主泵；

b）啟動兩臺排水泵：

i.當主泵和備一泵接點都接通時；

ii.當模擬量故障和備二泵接點接通時；

iii.當模擬量正常，水位模擬量測量值滿足啟備一泵條件時。

c）啟動三臺排水泵：

i.當備一泵和備二泵接點都接通時；

ii.當主泵和備二泵接點都接通時；

iii.當模擬量故障和備二接點接通時；

iv.當模擬量正常 , 水位模擬量測量值滿足啟備二泵條件時。

d）當現(xiàn)地PLC檢測到頂蓋水位達到射流泵啟動水位時，發(fā)令開啟射流泵。

f）當現(xiàn)地PLC檢測到頂蓋水位達到其設定的停泵水位時，發(fā)停泵令，停止頂蓋泵運行，停泵令為2秒脈寬的脈沖信號。

如圖4所示，所述計算機監(jiān)控系統(tǒng)LCU 16備用控制邏輯為：

a）監(jiān)控LCU作為現(xiàn)地PLC后備直接啟動三臺頂蓋泵，各臺泵之間啟泵延時為5秒：

i.當模擬量正常，水位模擬量測量值滿足啟備二泵條件時；

ii.當備一泵和備二泵接點都接通時；

iii.當主泵和備二泵接點都接通時；

iv.當模擬量故障和備二接點接通時；

b）當現(xiàn)地PLC檢測到頂蓋水位達到射流泵啟動水位時，發(fā)令開啟射流泵。

c）當監(jiān)控LCU檢測到頂蓋水位達到其設定的停泵水位（小于現(xiàn)地PLC停泵水位）時，發(fā)停泵令，停止頂蓋泵運行，停泵令為2秒脈寬的脈沖信號。

現(xiàn)地控制PLC主用控制邏輯和監(jiān)控系統(tǒng)LCU備用控制邏輯，兩者互為熱備冗余控制，現(xiàn)地控制PLC控制啟泵定值需略底于監(jiān)控系統(tǒng)LCU，停泵定值略需高于監(jiān)控系統(tǒng)LCU。

通過上述的說明內容，本領域技術人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改都在本實用新型的保護范圍之內。本實用新型的未盡事宜，屬于本領域技術人員的公知常識。