一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置及方法，它包括液压泵站，所述液压泵站通过机械回路切换阀组以及液压管路与比例调节阀相连，所述比例调节阀的出油口通过油管分别与两个导叶接力器的其中一个腔体相连，两个所述导叶接力器的另一个腔体分别与机械回路切换阀组相连，所述液压换向阀组上连接有回油箱，所述导叶接力器上安装有导叶位置传感器，所述导叶位置传感器与PLC控制器相连，所述比例调节阀与PLC控制器相连，所述导叶接力器与接力环相连，并控制器开启和关闭动作。

An Adaptive Control Device and Method for Segmental Closing of Governor Relay

The invention discloses a self-adaptive control device and method for the sectional closure of governor relay, which comprises a hydraulic pump station, the hydraulic pump station is connected with a proportional control valve through a mechanical circuit switching valve group and a hydraulic pipeline, the oil outlet of the proportional control valve is connected with one of the two guide vane relays through an oil pipe, and the other of the two guide vane relays. The chamber is respectively connected with the mechanical circuit switching valve group, the hydraulic reversing valve group is connected with the return tank, the guide vane relay is equipped with the guide vane position sensor, the guide vane position sensor is connected with the PLC controller, the proportional control valve is connected with the PLC controller, the guide vane relay is connected with the relay ring, and the controller opens and closes.

【技术实现步骤摘要】
一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置及方法
本专利技术涉及一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置及方法，属于水轮发电机组自适应调速

技术介绍
水轮发电机组调速器通常采用分段关闭装置实现导叶关闭速度的分段控制，以满足水轮机调保计算的要求。分段关闭装置通常为机械可调式节流阀，采用行程换向阀驱动其分段动作。此种分段关闭装置实际应用存在以下不足和缺陷：1、导叶关闭速度的调整需要人工多次反复调整分段关闭装置的控制螺杆位置，并通过多次反复试验校核是否调整到位，调整过程繁琐。2、导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度的调整需要人工多次反复调整行程换向阀触点位置，并通过多次反复试验校核是否调整到位，调整过程繁琐。3、分段关闭装置稳定性差，调整后运行若干长时间后，分段关闭装置关闭规律会有一定变化，需重新校核。4、分段关闭装置阀体复杂，一般与导叶行程换向阀距离远，控制管路长，占用空间大，安装维护检修不便。即使存在少数使用导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线进行调速器接力器分段关闭控制的水电发电机组，运行过程中，导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线通常只是按照主机设备参数综合计算得出的理论数据，往往与真机实际运行的情况不符，现场设置的导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线也不能根据实际运行情况实时自修正自适应。若设置的导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线失真，则会导致机组分段关闭动作时，导叶关闭速度与设定值不符，影响机组安全稳定运行。现有的水轮发电机组调速器分段关闭装置不具备根据历史经验数据自学习自适应功能，只能根据人工设定值进行控制，而人工设定值不是最优值，不能采用智能优化算法自动找到最合适的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度，实现导叶关闭速度最快和引水管道水锤效应影响最小。
技术实现思路
本专利技术提供一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置及方法，目的是解决现有的调速器分段关闭装置，在实际应用中存在安装、维护、检修以及调整不便、功能稳定性差以及智能化低、不能自我学习自动修正等问题和不足，提供一种全新的基于比例节流阀的调速器分段关闭自适应控制装置及方法，其通过控制器PLC采集导叶开度模拟量信号，按照人工设定的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度，根据可进行实时自修正自适应的导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线，实时计算并输出比例节流阀模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀通过的回油流量，从而分段控制导叶关闭速度，且其可根据历史经验数据自学习自适应，采用智能优化算法找到最合适的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度，实现导叶关闭速度快且引水管道水锤效应影响小。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置，它包括液压泵站，所述液压泵站通过机械回路切换阀组以及液压管路与比例调节阀相连，所述比例调节阀的出油口通过油管分别与两个导叶接力器的其中一个腔体相连，两个所述导叶接力器的另一个腔体分别与机械回路切换阀组相连，所述液压换向阀组上连接有回油箱，所述导叶接力器上安装有导叶位置传感器，所述导叶位置传感器与PLC控制器相连，所述比例调节阀与PLC控制器相连，所述导叶接力器与接力环相连，并控制器开启和关闭动作。所述PLC控制器上连接有触摸屏，所述触摸屏上可人工设定导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度参数，并实时将数据传输给PLC控制器。所述导叶位置传感器和比例调节阀通过电气回路与PLC控制器相连。任意一项所述调速器接力器分段关闭自适应控制装置的自适应控制方法，由人工人通过人机交互装置触摸屏可设定导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度参数，触摸屏通过通讯方式，实时将此数据传输给PLC控制器，PLC控制器实时采集导叶位置传感器上传送的导叶接力器的位移模拟量信号，并将其转化为导叶位置信号，并按照人工设定的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度参数，根据导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线，实时计算并输出比例节流阀模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀的流量，按比例控制机械管路过流量，从而分段控制导叶关闭速度。所述分段控制导叶关闭速度的具体步骤为：第一步：系统初始化；第二步：读取触摸屏人工设定的分段关闭拐点和导叶分段关闭速度参数，采集导叶开度；第三步：检测导叶开度是否大于分段关闭拐点；若是，查导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线表，计算第一段关闭速度对应的比例节流阀驱动信号大小；若否，查导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线表，计算第二段关闭速度对应的比例节流阀驱动信号大小；第四步：输出比例节流阀驱动信号，返回第二步。导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线实时自修正自适应功能实现方法步骤：第一步：按照计算的理论数据设置导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线原始数据；V1V2V3…Vi-1Vi…Vn-1VnY1Y2Y3…Yi-1Yi…Yn-1Yn式中：n、i都为正整数，1＜i≤n，Yi为导叶关闭速度，Vi对应的比例节流阀驱动信号；第二步：系统初始化，读取触摸屏(1)上设置的导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线原始数据；第三步：检测机组是否处于导叶关闭过程，若是，进入下一步；第四步：计算导叶实际关闭速度V实际；第五步：比较导叶实际关闭速度V实际和当前导叶开度对应的人工设定的导叶关闭速度V，若︱V实际-V︱>ε，则进入下一步；否则，返回第三步；式中：ε为允许的速度偏差且ε>0；第六步：对导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线表进行实时修正，修正步骤如下：①计算导叶实际关闭速度V实际和当前导叶开度对应的人工设定的导叶关闭速度V差值；△V＝V实际-V；②修正导叶关闭速度与比例节流阀驱动信号协联曲线表，若Vi-1≤V≤Vi，则表中Vi-1和Vi两个导叶关闭速度都增加△V；Vi＝Vi+△V；Vi-1＝Vi-1+△V；③返回第三步。所述装置能够根据历史经验数据自学习自适应，找到最合适的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度，实现导叶关闭速度最快和引水管道水锤效应影响最小，实现方法步骤如下：第一步，在某一具体情况Cn下，根据导叶全关时间T、引水管压力最大值Pmax、引水管压力最小值Pmin这三个指标，对一组确定的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度控制参数G，定义单一情况目标函数为：其中，ki为各个指标加权系数，i＝1，2，3，4；函数p(，)为压力差；G为导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度Y拐、拐点前导叶关闭速度V前、拐点后导叶关闭速度V后构成的向量，G＝(Y拐，V前，V后)；t表示时间；第二步，在多种情况Cn(n＝1,2,3…N)下，定义多种情况综合目标函数为：第三步，确定优化目标为：采用穷举法或智能优化算法，由初始设定值G0开始，不断更新G，重复第一步和第二步，找到最优解G*，使综合目标函数值最小，即：本专利技术有如下有益效果：1、采用本专利技术的装置及方法，可以直接通过触摸屏装置设定初始导叶分段关闭拐点和速度等参数，轻松简单，无需像机械可调式节流阀机械分段关闭装置那样，需要通过繁琐的人工作业调整校核。2、采用本专利技术的装置及方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置，其特征其在于：它包括液压泵站(10)，所述液压泵站(10)通过机械回路切换阀组(8)以及液压管路(6)与比例调节阀(3)相连，所述比例调节阀(3)的出油口通过油管分别与两个导叶接力器(4)的其中一个腔体相连，两个所述导叶接力器(4)的另一个腔体分别与机械回路切换阀组(8)相连，所述液压换向阀组(8)上连接有回油箱(9)，所述导叶接力器(4)上安装有导叶位置传感器(5)，所述导叶位置传感器(5)与PLC控制器(2)相连，所述比例调节阀(3)与PLC控制器(2)相连，所述导叶接力器(4)与接力环(11)相连，并控制器开启和关闭动作。

【技术特征摘要】
1.一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置，其特征其在于：它包括液压泵站(10)，所述液压泵站(10)通过机械回路切换阀组(8)以及液压管路(6)与比例调节阀(3)相连，所述比例调节阀(3)的出油口通过油管分别与两个导叶接力器(4)的其中一个腔体相连，两个所述导叶接力器(4)的另一个腔体分别与机械回路切换阀组(8)相连，所述液压换向阀组(8)上连接有回油箱(9)，所述导叶接力器(4)上安装有导叶位置传感器(5)，所述导叶位置传感器(5)与PLC控制器(2)相连，所述比例调节阀(3)与PLC控制器(2)相连，所述导叶接力器(4)与接力环(11)相连，并控制器开启和关闭动作。2.根据权利要求1所述的一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置，其特征在于：所述PLC控制器(2)上连接有触摸屏(1)，所述触摸屏(1)上可人工设定导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度参数，并实时将数据传输给PLC控制器(2)。3.根据权利要求1所述的一种调速器接力器分段关闭自适应控制装置，其特征在于：所述导叶位置传感器(5)和比例调节阀(3)通过电气回路(7)与PLC控制器(2)相连。4.采用权利要求1-3任意一项所述调速器接力器分段关闭自适应控制装置的自适应控制方法，其特征在于，由人工人通过人机交互装置触摸屏(1)可设定导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度参数，触摸屏(1)通过通讯方式，实时将此数据传输给PLC控制器(2)，PLC控制器(2)实时采集导叶位置传感器(5)上传送的导叶接力器(4)的位移模拟量信号，并将其转化为导叶位置信号，并按照人工设定的导叶分段关闭拐点所对应的导叶开度和导叶分段关闭速度参数，根据导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线，实时计算并输出比例节流阀(3)模拟量驱动信号，自动控制比例节流阀(3)的流量，按比例控制机械管路(6)过流量，从而分段控制导叶关闭速度。5.根据权利要求4所述的调速器接力器分段关闭自适应控制装置的自适应控制方法，其特征在于，所述分段控制导叶关闭速度的具体步骤为：第一步：系统初始化；第二步：读取触摸屏人工设定的分段关闭拐点和导叶分段关闭速度参数，采集导叶开度；第三步：检测导叶开度是否大于分段关闭拐点；若是，查导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线表，计算第一段关闭速度对应的比例节流阀驱动信号大小；若否，查导叶关闭速度与比例节流阀模拟量驱动信号协联曲线表，计算第二段关闭速度对应的比例节流阀驱动信号大小...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂勇，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42