适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法与流程

1.本发明属于长距离隧洞检测技术领域，特别是涉及适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法。


背景技术：

2.水轮发电机组的压油装置，是向机组液压执行机构提供相对恒定的巨大操作力的能源系统。为了使其稳定运行，压油装置同时保持油压和气压，利用压缩空气的伸缩性，源源不断地向液压执行机构提供压力油，这就要求压油罐内油、气始终保持一定比例；随着水轮机导水机构的频繁操作，压缩空气会渐渐损耗，需要进行不定时的进行补气操作。
3.自动补气功能是水轮发电机组调速器液压系统压油装置的重要功能之一。尤其是对于包含多个油罐、多个气罐和多台压油泵的液压系统，完善的自动补气功能可以使系统内油气比稳定在理想的状态下，保证调速液压系统的安稳运行。而当前，大多数机组在实际补气过程中往往容易存在补气电磁阀发卡、阀体关闭不严、油系统监测量异常、液压系统异常用油、补气电磁阀操作电源消失等影响自动补气功能稳定运行的安全隐患。若单次补气过少，会引起补气电磁阀频繁动作，增加电磁阀损坏的几率；若单次补气过多，可能会造成油位过低、油管进气等严重事故，严重危害水轮发电机组的安全稳定运行。


技术实现要素：

4.为解决以上技术问题，本发明提供适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法，采用了对压油装置监测量有效性判断、补气电磁阀正常开启控制、补气电磁阀正常关闭控制、补气电磁阀异常关闭控制、补气异常报警等方法，实现对压油装置补气工况实时监控、自动控制和异常报警功能，保证调速液压系统的安稳运行。
5.为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤1，压油装置采集模拟量信号：步骤2，对压油装置采集的模拟量信号进行有效性判断，提高自动开启、关闭补气电磁阀的判断条件的数据可靠性；步骤3，根据压油装置采集的油罐油位和压力信号、压油泵把手位置信号、补气气源信号，在正常开补气逻辑中设计充分的、严谨的允许补气电磁阀开启的判断条件，当条件全部都满足时，方可自动开启补气电磁阀；步骤4，根据压油装置采集的油罐油位和压力信号、油泵运行状态信号、补气气源信号、补气时长信号，在正常关补气逻辑中加入所有的应当触发补气电磁阀关闭的判断条件，当任何一个条件满足时，均自动关闭补气电磁阀；步骤5，根据压油装置采集的监测量，在紧急关补气逻辑中加入补气阀门状态及补气命令异常时触发补气电磁阀关闭的判断条件，当任何一个条件满足时，均下发关闭补气电磁阀控制命令；
步骤6，根据对补气电磁阀开启或关闭执行情况、补气电磁阀运行状态、开启时间和补气气体流量相结合分析，分别在压油装置plc及监控系统上位机做出补气是否异常的判断。
6.所述步骤1中采集模拟量信号包括1#罐压力a1、1#罐油位a2、2#罐压力a3、2#罐油位a4、集油槽油位a5和补气流量a6；采集开关量信号：1~3#油泵运行状态信号分别为d1、d2、d3，1~3#油泵控制把手信号分别为d4、d5、d6，压油装置油压过低、较低、低、高、过高信号分别为d7、d8、d9、d10、d11，补气气源压力正常和异常信号分别为d12、d13，1#罐油位过低、过高信号分别为d14、d15，2#罐油位过低、过高信号分别为d16、d17，集油槽油位异常信号d18，自动补气电磁阀全开、全关位置信号分别为d19、d20。
7.自动补气启动条件包括：（1）压油罐油压p＜补气启动油压p1；（2）压油罐油位l＞补气启动油位l1；（3）中压气源压力q＞正常气源气压q1；（4）1#压油泵未启动，即d1≠1；（5）2#压油泵未启动，即d2≠1；（6）3#压油泵未启动，即d3≠1；当所有自动补气启动条件都满足时，才会启动自动补气。
8.自动停补气条件包括：（1）压油罐油压p＞压油装置油压高限p2；（2）压油罐油压p＞压油装置油压高高限p3；（3）压油罐油位l＜补气停止油位l2；（4）压油罐油位越低限接点动作，即d14=1或d16=1；（5）中压气源压力q＜异常气源压力q2；（6）1#压油泵启动，即d1=1；（7）2#压油泵启动，即d2=1；（8）3#压油泵启动，即d3=1；（9）补气阀动作时长t超过15分钟；其中，当满足任意一个自动停补气条件时，就自动停补气。
9.本发明有如下有益效果：1、本发明专利基于压油装置控制系统现有的数据采集量来实现自动补气开启、关闭和告警，实现简便，方法可靠。
10.2、本发明既适用于单个油罐的调速器液压系统，也适用于多个油罐和多台油泵的调速器液压系统，适用性强。
11.3、本发明中自动补气控制逻辑严谨、完备，满足所有工况下的控制要求，通过分析油罐油压、油位、油泵状态以及中压气源压力情况，自动判定是否满足补气开启、关闭条件，无需人工干预，自动化程度高。
12.4、本发明专利除了正常控制自动补气外还充分考量设备在补气过程中可能会出现的异常情况，出现异常工况时控制流程会立即自动关闭补气电磁阀，从而保证调速油系
统的安全运行，具有较强的安全性。
13.5、本发明中自动补气控制程序结构清晰，便于维修人员阅读；程序功能模块化、接口无特异性，在其他机组推广使用时可直接移植该模块，可移植性强。
14.6、本发明中自动补气报警功能全面、完善，当出现补气电磁阀状态异常、油压或油位异常时均能发出告警信息并自动发出关闭补气电磁阀命令，提醒运维人员及时进行检查、处理。
15.7、本发明中补气最大时长、补气压力和油位等自动补气控制参数可根据实际应用情况随时进行调整、设置，应用灵活。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
17.图1 为模拟量有效性判断流程图。
18.图2 为正常开启自动补气流程图。
19.图3 为正常关闭自动补气流程图。
20.图4 为自动补气开启异常和关闭异常判断流程图。
21.图5 为补气流量异常判断流程图。
22.图6 为补气电磁阀状态异常判断流程图。
23.图7 为紧急关闭自动补气流程图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
25.以含2各油罐和3台压油泵的压油装置液压系统为例，方法如下。
26.参见图1-7，适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤1，压油装置采集模拟量信号：步骤2，对压油装置采集的模拟量信号进行有效性判断，提高自动开启、关闭补气电磁阀的判断条件的数据可靠性；步骤3，根据压油装置采集的油罐油位和压力信号、压油泵把手位置信号、补气气源信号，在正常开补气逻辑中设计充分的、严谨的允许补气电磁阀开启的判断条件，当条件全部都满足时，方可自动开启补气电磁阀；步骤4，根据压油装置采集的油罐油位和压力信号、油泵运行状态信号、补气气源信号、补气时长信号，在正常关补气逻辑中加入所有的应当触发补气电磁阀关闭的判断条件，当任何一个条件满足时，均自动关闭补气电磁阀；步骤5，根据压油装置采集的监测量，在紧急关补气逻辑中加入补气阀门状态及补气命令异常时触发补气电磁阀关闭的判断条件，当任何一个条件满足时，均下发关闭补气电磁阀控制命令；步骤6，根据对补气电磁阀开启或关闭执行情况、补气电磁阀运行状态、开启时间和补气气体流量相结合分析，分别在压油装置plc及监控系统上位机做出补气是否异常的判断。
27.实施例2：所述步骤1中采集模拟量信号包括1#罐压力a1、1#罐油位a2、2#罐压力a3、2#罐油位a4、集油槽油位a5和补气流量a6；采集开关量信号：1~3#油泵运行状态信号分别为d1、d2、d3，1~3#油泵控制把手信号分别为d4、d5、d6，压油装置油压过低、较低、低、高、过高信号分别为d7、d8、d9、d10、d11，补气气源压力正常和异常信号分别为d12、d13，1#罐油位过低、过高信号分别为d14、d15，2#罐油位过低、过高信号分别为d16、d17，集油槽油位异常信号d18，自动补气电磁阀全开、全关位置信号分别为d19、d20。
28.进一步的，自动补气启动条件包括：（1）压油罐油压p＜补气启动油压p1；其中，不同机组调速油系统定值不相同，一般额定压力为4.0mpa的调速油系统，部分机组p1为3.85mpa，部分为3.9mpa；（2）压油罐油位l＞补气启动油位l1；其中，不同机组调速油系统定值不相同，一般额定压力为4.0mpa的调速油系统，部分机组l1为1580mm，部分为1450mm（3）中压气源压力q＞正常气源气压q1；其中，一般额定压力为4.0mpa的调速油系统，q1一般为4.2mpa（4）1#压油泵未启动（d1≠1）；（5）2#压油泵未启动（d2≠1）；（6）3#压油泵未启动（d3≠1）；当所有自动补气启动条件都满足时，才会启动自动补气。
29.进一步的，自动停补气条件包括：（1）压油罐油压p＞压油装置油压高限p2；其中，一般额定压力为4.0mpa的调速油系统，p2为3.95mpa。
30.（2）压油罐油压p＞压油装置油压高高限p3；其中，一般额定压力为4.0mpa的调速油系统，p3为4.2mpa。
31.（3）压油罐油位l＜补气停止油位l2；其中，一般额定压力为4.0mpa的调速油系统，部分机组l2为1500mm，部分为1350mm。
32.（4）压油罐油位越低限接点动作（d14=1或d16=1）；（5）中压气源压力q＜异常气源压力q2；其中，一般额定压力为4.0mpa的调速油系统，q2一般为3.9mpa。
33.（6）1#压油泵启动（d1=1）；（7）2#压油泵启动（d2=1）；（8）3#压油泵启动（d3=1）；（9）补气阀动作时长t超过15分钟；可在触摸屏上设值。
34.其中，当满足任意一个自动停补气条件时，就自动停补气。

技术特征：
1.适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤1，压油装置采集模拟量信号：步骤2，对压油装置采集的模拟量信号进行有效性判断，提高自动开启、关闭补气电磁阀的判断条件的数据可靠性；步骤3，根据压油装置采集的油罐油位和压力信号、压油泵把手位置信号、补气气源信号，在正常开补气逻辑中设计充分的、严谨的允许补气电磁阀开启的判断条件，当条件全部都满足时，方可自动开启补气电磁阀；步骤4，根据压油装置采集的油罐油位和压力信号、油泵运行状态信号、补气气源信号、补气时长信号，在正常关补气逻辑中加入所有的应当触发补气电磁阀关闭的判断条件，当任何一个条件满足时，均自动关闭补气电磁阀；步骤5，根据压油装置采集的监测量，在紧急关补气逻辑中加入补气阀门状态及补气命令异常时触发补气电磁阀关闭的判断条件，当任何一个条件满足时，均下发关闭补气电磁阀控制命令；步骤6，根据对补气电磁阀开启或关闭执行情况、补气电磁阀运行状态、开启时间和补气气体流量相结合分析，分别在压油装置plc及监控系统上位机做出补气是否异常的判断。2.根据权利要求1所述适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法，其特征在于：所述步骤1中采集模拟量信号包括1#罐压力a1、1#罐油位a2、2#罐压力a3、2#罐油位a4、集油槽油位a5和补气流量a6；采集开关量信号：1~3#油泵运行状态信号分别为d1、d2、d3，1~3#油泵控制把手信号分别为d4、d5、d6，压油装置油压过低、较低、低、高、过高信号分别为d7、d8、d9、d10、d11，补气气源压力正常和异常信号分别为d12、d13，1#罐油位过低、过高信号分别为d14、d15，2#罐油位过低、过高信号分别为d16、d17，集油槽油位异常信号d18，自动补气电磁阀全开、全关位置信号分别为d19、d20。3.根据权利要求2所述适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法，其特征在于，自动补气启动条件包括：（1）压油罐油压p＜补气启动油压p1；（2）压油罐油位l＞补气启动油位l1；（3）中压气源压力q＞正常气源气压q1；（4）1#压油泵未启动，即d1≠1；（5）2#压油泵未启动，即d2≠1；（6）3#压油泵未启动，即d3≠1；当所有自动补气启动条件都满足时，才会启动自动补气。4.根据权利要求2所述适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法，其特征在于，自动停补气条件包括：（1）压油罐油压p＞压油装置油压高限p2；（2）压油罐油压p＞压油装置油压高高限p3；（3）压油罐油位l＜补气停止油位l2；（4）压油罐油位越低限接点动作，即d14=1或d16=1；
（5）中压气源压力q＜异常气源压力q2；（6）1#压油泵启动，即d1=1；（7）2#压油泵启动，即d2=1；（8）3#压油泵启动，即d3=1；（9）补气阀动作时长t超过15分钟；其中，当满足任意一个自动停补气条件时，就自动停补气。

技术总结
本发明提供了适用于多油罐的液压系统补气自动控制及故障报警方法，通过此方法能够保障自动补气电磁阀正确开启和关闭，并在补气异常时及时发出告警信息，提高对液压系统补气工况实时监控、自动控制和异常报警功能，保证调速液压系统的安稳运行。速液压系统的安稳运行。速液压系统的安稳运行。


技术研发人员：雷凤玲 宋香杰 唐国平 高晓明 张超 陈博川 刘伟 陈佳科
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：2023.06.27
技术公布日：2023/10/15