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      水輪機接力器計算機檢漏系統(tǒng)的研究

      2019-10-14 00:50:57張西克楊磊劉紀新宋慶軍
      山東工業(yè)技術(shù) 2019年4期
      關(guān)鍵詞:計算機

      張西克 楊磊 劉紀新 宋慶軍

      摘 要:在水利發(fā)電中,水輪機接力器的主要作用是將油壓力轉(zhuǎn)化成調(diào)節(jié)桿的推拉力,將軸向移動轉(zhuǎn)化成葉片繞樞軸的轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)葉片安放角度改變的目的。由于水輪機接力器存在著漏油等缺點,在帶動葉片調(diào)角,容易造成水輪機組的接力器無法同步。因此,利用計算機技術(shù),實現(xiàn)對水輪機接力器的泄漏檢測,是保證水輪機接力器的重要的措施和保證水輪機健康穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)。

      關(guān)鍵詞:接力器;計算機;泄漏檢測

      DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.157

      1 引言

      在水利發(fā)電中,液壓接力器將工作液壓站的液壓油壓力轉(zhuǎn)化成調(diào)節(jié)桿的推拉力,帶動連桿—轉(zhuǎn)臂機構(gòu)將軸向移動轉(zhuǎn)化成葉片繞樞軸的轉(zhuǎn)動。由于接力器在一定工作年限后,會發(fā)生漏油故障,造成單個接力器無法動作,無法實現(xiàn)葉片調(diào)角,影響水輪機組的22個接力器無法同步,造成設備停機。

      因此,利用先進的計算機技術(shù)手段,對接力器的工作油介質(zhì)的壓力和溫度及接力器位移和振動等參數(shù)進行檢測和故障分析,實現(xiàn)接力器漏油檢測、特別是活塞在任意上接力器的檢漏,對接力器運行狀態(tài)進行故障信息監(jiān)測,是保證水輪機健康穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)。

      2 計算機檢漏系統(tǒng)設計

      考慮到檢測裝置的可行性和操作簡易型,水輪機液壓接力器的計算機檢漏系統(tǒng)包括液壓加載系統(tǒng)、檢測傳感器、采集卡、PCL、工業(yè)一體式計算機及上位機故障診斷系統(tǒng)幾部分組成。系統(tǒng)設計方案如圖1所示。

      2.1 硬件設計

      (1)加壓液壓站設計。加壓液壓站為整個系統(tǒng)提供液壓動力源,并通過快速連接裝置實現(xiàn)與液壓接力器的快速連接。加壓液壓站共設計4路液壓加壓管路,每次測量可實現(xiàn)4個液壓接力器的計算機檢測。每路管路與液壓接力器的連接通過在活塞缸兩邊附加的三通閥連接,液壓接力器工作時,三通閥旁路關(guān)閉,實現(xiàn)接力器的正常作業(yè);檢測時三通閥旁路打開,斷開原工作管路,實現(xiàn)計算機檢測。

      (2) PLC控制系統(tǒng)選型設計。PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)計算機檢測中的液壓站的控制??刂葡到y(tǒng)硬件包括電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、A/D 模塊。電源模塊將AC220V的交流電壓轉(zhuǎn)換成24 V直流電,為其它模塊供電。CPU模塊用于控制總線上模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸,并執(zhí)行用戶程序。選擇德國西門子1200系列PLC,主CPU選擇1214。數(shù)字量輸入模塊用于將控制系統(tǒng)送來的外部數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成S7-1200內(nèi)部信號電平, 選擇1塊16點輸入的SM1221。輸出模塊用于將S7-1200內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)所要求的外部信號電平,選擇1塊16點輸出的SM1222。

      (3)檢測傳感器選型。4路檢測管路中,每路需要檢測進出口液壓壓力,液壓站的工作壓力最大為10MPa,最大工作壓力16Mpa,因此選擇量程為0-16 MPa的壓力傳感器,變送輸出信號為4-20mA。液壓接力器的位移檢測選擇軸編碼器共需8路模擬量口,接力器位移檢測采用光電軸編碼器實現(xiàn)。因此選擇選擇2000脈沖的NPN開路集電極輸出的增量式光電軸編碼器。

      (4)采集卡。采集卡用于實現(xiàn)液壓接力器在計算機檢測中的壓力和位移信號,并通過計算機的PCI槽與檢測計算機相連。采集卡選擇研華的PCI1516卡即可滿足需求。

      (5)計算機選型。計算機用于實現(xiàn)PLC的組態(tài)控制,控制液壓站對被檢測的接力器加壓,并將壓力及位移信號通過采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。為了現(xiàn)場操作方面,本系統(tǒng)選擇Triple Saver型號的一體式工業(yè)控制計算機。

      2.2 軟件設計

      利用采集的壓力和位移信號對液壓接力器的泄露故障進行檢測,需對采集的壓力等信號進行時頻分析,采用Matlab語言編寫和特征提取的程序,用Visual C++完成上位機組態(tài)監(jiān)控界面設計,實現(xiàn)接力器泄漏的故障診斷。

      在時頻分析時,利用希爾伯特黃變換對接力器狀態(tài)參數(shù)進行EMD能量熵的分解,并獲取每一個分量的內(nèi)并模態(tài)函數(shù)(IMF),利用獲得的每個IMF條件分量的特征值利用進行故障識別,其故障識別算法流程為圖2 所示。

      上位機監(jiān)控采用Visual C++完成,實現(xiàn)故障信息監(jiān)測,如圖3所示。

      3 結(jié)束語

      論文采用上位機、數(shù)據(jù)采集卡、PLC、液壓站及壓力和位移傳感器,實現(xiàn)了接力器的計算機泄露檢測及故障診斷,該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用在泰山抽水蓄能電站,目前應用效果良好,為該電站的接力器故障診斷提供了有力的保障。

      參考文獻:

      [1]于洪波.水輪機接力器壓緊行程試驗與調(diào)整[J].防爆電機,2014

      ,49(179):51-52.

      [2]付坤.鳳灘水電廠接力器全行程不同步性分析及處理[J].低碳世界,2015(04):66-67.

      [3]張璽琛.溧陽球閥接力器開啟時間過長問題研究與試驗[J].黑龍江水利科技,2015,43(12):11-13.

      [4]周強,查輝,田維平.錦屏二級水電站接力器試驗及竄油處理措施[J].四川水利發(fā)電,2015,34(增2):30-34.

      作者簡介:張西克(1982-),男,山東泰安人,工程碩士,副高級工程師,從事技術(shù)管理與機械狀態(tài)檢測及機械故障診斷等科研工作。

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