搜索
油控柜原理及高油压调速器荣红国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司2009.7一、油源控制柜部分1、油压装置介绍2、油压装置开关量、模拟量信号3、油控柜的电气原理4、程序设计二、高油压调速器1、外观图2、特点3、液压系统原理图4、电气原理图5、计算设计（选择）1、油压装置油压装置的功能是为各种设备提供压力能源，目前广泛应用于水轮机调速系统和机组控制系统，大型水泵站以及进水阀门等。一般水电厂油压装置可分为组合式，HYZ；分离式，YZ。比如：YZ-8.0-6.3，代表的意思是：分离式，压力罐容积为8立方米，额定压力为6.3兆帕。主要部分包括压力罐，回油箱，油泵（齿轮泵和螺杆泵常见，叶片泵少见），电机，组合阀，补气装置，各种阀门等1、油压装置1、油压装置2，油压装置开关量、模拟量信号：（1）油压信号。一般包括5个开关量信号：高油压，额定油压，起主泵油压，起备泵油压，事故低油压。1个模拟量：4-20mA信号。具体设备的实现：开关量信号一般是压力开关和电接点压力表。模拟量是压力变送器（一般还可以现地数码显示压力）。现在用的比较多的还有麦克表，一个装置，有5对开关接点和模拟量输出，又可现地显示压力，功能非常强大，相对比较便宜，安装简单，调试方便。但缺点是一旦失电或者损坏，油压信号全部丢失，如果采用麦克表配置一般还有加上电接点压力表就比较完善。还有一个常规机械的压力表，显示油压。（2）油位信号:压力罐磁翻板液位计。主要有三部分组成：液位传感器和位置接点及腔体本身。液位传感器一般是模拟量4-20mA信号，送给油控柜显示或控制，或送到监控显示；液位传感器是磁翻板液位计最贵的部分。4个液位开关，包括：高油位，停补气油位，低油位和过低油位。腔体本身里的磁柱可以形象的显示油位。回油箱上的装置类似，压力等级没有压力罐的高，所以便宜。里面的信号一般也不做控制，只作为报警。（3）组合阀的卸载阀（加载阀）。受控制。一般是个单线圈的电磁阀，在电机刚启动时，油控柜控制使得线圈得电（一般是交流220伏），得电时间长短，因装置不同而不同。柜子有软起，电机启动即得电，软起判断电机启动完成后，旁路闭合，线圈即失电，加载。如果是热继，接触器回路，通过程序，在接触器闭合时（接触器线圈得电），电机启动开始，通过计时器，延长6-10秒使卸载阀得电，卸载，6-10秒后，失电加载。2，油压装置开关量、模拟量信号：（4）组合阀上滤芯，开关量，报警用。（5）油混水信号器，开关量，报警用。（6）回油箱测温电阻，铂热电阻，模拟量，显示、报警用。（7）自动补气装置，2个电磁阀线圈，一个信号控制。动作或停止。互为闭锁。3、油源控制柜电气原理及设计型号表示:HC-4.0.代表意思：HC油源控制装置，4.0，压力罐额定压力4兆帕。3、油源控制柜电气原理及设计型号表示:HC-4.0.代表意思：HC油源控制装置，4.0，压力罐额定压力4兆帕。（1）、配置。一台油控柜（假设控制两台电机），主要包括开关电源，PLC（PCC），空开，快熔，软起（软启），接触器，继电器。开关电源一般是给PLC，继电器供电。空开是分断主回路用的，有的还配一个接点和线圈。接点用来判断空开的位置，线圈用力自动跳空开，保护用。快熔是一种保护，软启动器的作用：实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。3、油源控制柜电气原理及设计软起主要有下列功能：①过载保护功能：软起动器引进了电流控制环，因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。电机过载时，内部会有一个继电器闭合开出报警。②缺相保护功能：工作时，软起动器随时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。③其它功能：通过电子电路的组合，还可在系统中实现其它种种联锁保护。3、油源控制柜电气原理及设计（2）、电气原理图（以荣丁电站实际设计讲解）电源回路3、油源控制柜电气原理及设计主回路图（1号泵）3，油源控制柜电气原理及设计主回路图（2号泵）3，油源控制柜电气原理及设计开入信号3、油源控制柜电气原理及设计开入信号3、油源控制柜电气原理及设计模入信号3、油源控制柜电气原理及设计开出到监控3、油源控制柜电气原理及设计PLC开出3、油源控制柜电气原理及设计PLC开出控制3、油源控制柜电气原理及设计PLC开出3、油源控制柜电气原理及设计程序设计设计思路，控制对象是两台电机的启停。主要是根据油压，油压低于起主泵油压就要起1台电机，如果低于起备泵油压，起2台电机。且2台泵作为主泵可以相互轮换，轮换次数可以修改。2台电机可以根据回路的故障或人为的选择可以自动相互切换。可以实现自动补气的功能，自动补气主要是根据油压和油位两个量进行控制，高油位低油压补气，额定油压或者到停补气油位停止补气。(见外接线图CAD)。自动补气液压原理图：3、油源控制柜电气原理及设计程序设计Y0——油罐压力异常C0——公共端Y1——油罐油位异常Y2——2#泵故障Y3——1#泵故障·Y4——备用C1——公共端Y5——1#泵投入控制Y6——2#泵投入控制Y7——1#泵加载阀控制Y10——02#泵加载阀控制C2——公共端Y11——补气阀投入控制Y12——PLC报警Y13——备用·3、油源控制柜电气原理及设计程序设计Y14——备用C3——公共端Y15——备用Y16——备用Y17——备用二、高油压调速器1、外观图（勐嘎河五级电站）二、高油压调速器1、外观图（勐嘎河五级电站）二、高油压调速器1、外观图（海南渠首）二、高油压调速器1、外观图（海南渠首）二、高油压调速器2、特点（1）、概述：大家知道，水轮机电液调速器的技术基础是电子技术和液压技术。随着电子电气技术进步，调速器电调部分已经很完善。然而，电调的机械液压部分却发展缓慢，工作油压仍维持在2.5Mpa或4.0Mpa的水平上，与现代液压技术存在着巨大差距。（2）、工作油压在液压系统设计中，确定合理的工作油压是影响全局的问题，它对油泵、液压阀及液压附件的选择有直接影响。在传统的水轮机调速器及油压装置中，沿用2.5MPa以下的工作油压长达百年之久,只是在近十多年来,4MPa、6.3MPa（长洲，桥巩，洪口）的液压系统才得到少量的应用。与此相应，其油泵采用价格很高的大流量螺杆泵；液压阀及液压附件则采用小批量甚至单件生产的专用液压件，功率重量比小，用油量大。因而在水轮机调节装置中应用现代液压技术，首要任务是较大幅度的提高工作油压。但工作油压超过20MPa时，要采用价格昂贵且对油质要求很高的柱塞泵，同时也增加了囊式蓄能器的补气难度。综合考虑技术、经济因素，应以16MPa为额定工作油压、20MPa为最高工作油压较为适宜。二、高油压调速器（3）、油泵在各类油泵中，齿轮泵价格最低、抗油污能力最强。特别近十余年来，齿轮泵技术有了长足的进步，20MPa甚至25MPa的高压齿轮泵已有成熟的系列产品。由于传统观点认为：与螺杆泵相比，齿轮泵流量、压力脉动大，噪声也大。因而在水轮机调节装置中并未得到推广应用。事实上，在水轮机调节装置中，有着容积较大的压力油罐或蓄能器，任何流量、压力脉动均将被其消除，不会对系统的工作产生任何影响；其噪声在水电站的运行环境中亦不明显。可以肯定，齿轮泵不仅对高油压调速器十分适用，而且也将会在低油压水轮机调节装置中得到广泛采用。（4）、蓄能器传统油压装置的储能部分采用油气接触的压力油罐，运行时因压缩空气溶于油中而不断漏失。为此，使用大中型水轮机调节装置的电站，需设置专门的气系统及相应的副厂房，向压力油罐补充干燥的压缩空气；对于小型水轮机调速器，通常采用中间油罐和补气阀向压力油罐补充压缩空气。后者因补充了未经干燥的压缩空气而会加速油质劣化。当工作油压升至16MPa以上时，如仍采用油气接触的压力油罐，溶于油中的气体将会导致系统的振动和元件的气蚀。上述问题，在采用高压囊式蓄能器后均可得到很好的解决。0.4L，0.63L，1L，1.6L，2.5L，4L，20L，25L，40L，63L，80L，100L。二、高油压调速器（5）、电液转换部件低油压电液调速器的电液转换部件种类很多，常见的有电液转换器、电液伺服阀及各种控制电机带动的一些专用先导阀。他们各有优缺点，但均不能直接用于高压系统。对于高压系统，推荐采用电液比例阀。其主要优点是：与电液伺服阀，电磁操作力大，可靠性高；与电磁球阀相比，动作平稳、无振动，有较高的动态和静态指标，能较好地满足电液调速器的性能要求。此外，电液比例阀无静态耗油，这一点对蓄能器较小的中小型调速器尤为重要。此外，电液比例阀和电磁球阀也可用于中、低压系统作先导阀。（6）、主控阀在高压系统中，依据调速器操作功的不同，其主控阀（即主配压阀）可以直接采用电液比例阀，也可由电液比例阀和插装阀组共同构成。插装阀组具有可靠性高、密封性好、过流能力大、压力损失小等突出优点，在构成高压、大流量阀组方面有独特的优势和广阔的前景。当然，插装阀组也可构成中、低压的大流量阀组，但因其功率潜能未充分发挥，故经济性受到影响。二、高油压调速器（7）、油液的清洁度油液清洁度和液压元件的抗油污能力，是确保液压系统安全、可靠工作的两个关键因素。液压系统和元件选定之后，保持和提高油液的清洁度，就是确保液压系统安全、可靠工作最关键的因素了。高压系统对油液清洁度的要求通常比低压系统高。但高压系统总油量少，密闭性好，标准液压件自身的清洁度较易保证。因而，只要合理选择滤油器，在制造、运行和维护的各个环节，认真消除内、外污染因素，系统的油液清洁度是可以保证的。油液污染引起的堵塞、卡滞等故障，通常发生在投运初期。因而在设备组装时认真进行油箱、管道、液压件、液压集成块及液压缸的清洗；消除焊渣，锈迹等。设备安装并运转一段时间后及时更换清洁的新油等，是降低系统故障率的有效措施。二、高油压调速器综上所述，高油压调速器的应用具有如下技术经济优势：A、采用了电液比例阀、脉冲阀等现代电液控制技术，减少了液压放大环节，结构简单，工作可靠，具有优良的速动性及稳定性。B、液压件为大批量工业化生产，标准化、系列化、集成化程度高，质量可靠，性价比高。C、采用囊式蓄能器储能，胶囊内所充氮气与液压油不接触，油质不易劣化；胶囊密封可靠，长期运行亦不需补气。小型高油压调速器不须设自动补气阀和中间油罐；中型高油压调速器可省去高压气系统及相应的副厂房；运行人员省去了每个台班都要调压力罐油位的繁琐工作。D、工作油压高，因而体积小，重量轻，用油量少，电站布置方便、美观。二、高油压调速器3、液压系统原理图二、高油压调速器3、液压系统原理图二、高油压调速器4、电气原理图①、电源回路二、高油压调速器4、电气原理图②、开入开出二、高油压调速器4、电气原理图③、频率处理模块二、高油压调速器4、电气原理图④、摸入二，高油压调速器4、电气原理图⑤、模出二，高油压调速器4、电气原理图⑥、操作原理二、高油压调速器4、电气原理图⑦、操作原理图