一种水电机组智能吸油雾装置的制作方法

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1.本发明涉及一种水电机组智能吸油雾装置，用于始终维持油盆微负压运行，防止油雾外溢。

背景技术：

2.水电机组采用立轴布置方式，其中巨型机组油盆布置多采用上导、下导、推力、水导4个油盆布置方式，中小型机组油盆布置多采用上导、下导、水导3个油盆布置方式。导轴承油盆内多采用自循环冷却系统、也有采用外循环系统，油液在油盆内部出现由于离心力作用自热油盆自流至冷油盆，因油液流动产生油雾形成局部正压等，在一般机组在油盆处常常设置吸油雾进行油雾吸出，维持油盆内部微负压运行。在生产过程中由于油盆梳齿密封磨损、油盆内因机组过渡过程离心力变化等因素，常常出现油雾外溢，随着发电机转子冷却风四处逃逸，污染发电机转子、定子线圈、定子铁心、油位计、空冷器等部件和自动化元件。一些在役机组因吸油雾装置设置或配置过大，造成油盆负压过大，甚至将油液吸出油盆；负压过大会造成风洞悬浮物随空气经过油盆间隙进入油盆内，污染油盆油液；将油液吸出油盆则会减少油盆油位对机组安全运行造成危害。
3.油雾在发电机风洞转子和定子线圈内扩散后，并在强磁场下产生电化学腐蚀，降低发电机绝缘，严重威胁发电机安全。

技术实现要素：

4.针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种水电机组油盆吸油雾智能装置，彻底解决油雾外溢和油雾外溢造成的危害，为水电机组安全长周期稳定运行提供保证。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种水电机组智能吸油雾装置，包括负压调节单元，负压控制单元，以及负压监视及报警单元；
7.负压调节单元，用于根据负压控制单元指令进行油盆负压调节；
8.负压控制单元，用于根据负压监视及报警单元负压信号和负压调节单元反馈信号发出闭环指令；
9.负压监视及报警单元，用于接受现地测压元件信号和集油箱油液位置信号，开出指令负压控制单元和远方lcu单元并发出负压高低报警信号和油液油位高低报警信号。
10.本发明进一步的改进在于，负压调节单元包括防爆型离心风机、u型排油管、集油箱、吸排油雾管道、排油污乏气至大气排空管和u型管；
11.吸排油雾管道的一端连接至油盆盖取样孔，另一端连接至防爆型离心风机的进口，防爆型离心风机的乏气出口连接至排油污乏气至大气排空管的进口，防爆型离心风机的油液出口连接至u型管的进口，u型管的出口通过u型排油管连接至集油箱的进口。
12.本发明进一步的改进在于，吸排油雾管道上设置有电动调节阀、电动截止阀和手
动调节阀。
13.本发明进一步的改进在于，u型管的底部设置有u型管排污阀。
14.本发明进一步的改进在于，集油箱上设置有排油箱自动呼吸阀和集油箱液位计。
15.本发明进一步的改进在于，油盆盖取样孔处设置有油盆压力传感器和压力取样管截止阀。
16.本发明进一步的改进在于，负压控制单元根据油盆负压进行调门开度闭环调节，并将调节结果告知运行维护人员，包括电源模块、输入信号、输出信号、控制器、继电器和开入开出动作逻辑；
17.开入开出动作逻辑包括：风机启动：把手自动位&无故障&机组开辅机指令&延时t1；风机停止：把手自动&机组停辅机指令&延时t1；调门开向指令：把手自动位&无故障&风机运行中&油盆压力高；调门关向指令：把手自动位&无故障&风机运行中&油盆压力低；电动截止门关闭指令：把手自动位&无故障&无风机运行中&压力测值有效or机组停辅机指令&延时t2；电动截止门开启指令：把手自动位&无故障&无风机运行中&压力测值有效or机组启辅机指令&延时t2；油盆压力测值有效判断逻辑：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s，否则无测值无效；
18.电源模块用于给控制器和现地元件提供电源，包括电动调节阀、电动截止阀、风机电源、控制器和继电器；
19.输入信号有：油盆油压高报警、油盆油压低报警、集油箱液位高报警、开辅机指令和停辅机指令；
20.输入继电器：kc31至kc36；
21.输出信号有：综合故障、控制系统电源监视、负压监视及报警故障、开电动调节阀、关电动调节阀、电动调节阀故障、启防爆型轴流风机、停防爆型轴流风机、防暴轴流风机故障、液位异常报警、开电动截止阀、关电动截止阀和电动截止阀故障：
22.输出继电器：kc1至kc8和kc21至kc28。
23.本发明进一步的改进在于，负压监视及报警单元包括：压力测量元件、油位测量元件、液位开关量测量元件、压力测点取样孔、取样管表阀、继电器和报警逻辑；
24.压力测量元件带有模拟量和开关两个输出功能，油位测量元件能够输出模拟量，用于监视回油箱液位；液位开关量测量元件能够输出开关量，用于集油箱液位高报警监视；压力测点取样孔距离吸油雾出口旋转方向上游0.15周长距离，直径为φ10mm取样孔；取样管表阀是隔离传感器和油盆取样孔表阀，直径为φ10mm；压力高报警：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s&油盆油压大于p1&延时t3；压力低报警：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s&油盆油压小于p2&延时t3；
25.输出继电器有kc41至kc45，输入信号有油盆压力传感器输出信号和液位过高报警信号及液位计超低报警。
26.本发明至少具有如下有益的技术效果：
27.本发明提供的一种水电机组智能吸油雾装置，该装置集监视油盆负压、控制油盆负压、油污收集于一体，可实现发电机油盆油雾逃逸，进而避免污染发电机转子，减小检修费用和污染后清理的人工成本。根据现有项目发电机转子和定子污染后的清理工时预估，每次可为大修机组减少或节约5万元以上成本，并该装置的发明可为有效防止发电机内部
电化学污染和自动化元件的损坏。
附图说明
28.图1为油盆压力控制系统图。
29.图2中(a)和(b)分别为油盆压力取样孔图。
30.图3为压力调节控制原理图一。
31.图4为压力调节控制原理图二。
32.图5为压力调节控制原理图三。
33.图6为压力监视及报警原理图一。
34.图7为压力监视及报警原理图二。
35.图8为压力调节控制和压力监视及报警关系图。
36.附图标记说明：
37.1-1为电动调节阀；1-2为电动截止阀；1-3为手动调节阀；1-4为防爆型离心风机；1-5为u型排油管；1-6为u型管排污阀；1-7为集油箱；1-10为吸排油雾管道；1-11为排油污乏气至大气排空管；1-12为u型管；4-3为排油箱自动呼吸阀；4-4为集油箱液位计模拟量；4-8为液位计过高报警；4-7为液位计高报警；4-6为液位计低报警；4-5为液位计超低报警；
38.1-21为油盆压力传感器；1-22为压力取样管截止阀；1-23为油盆盖取样孔；
39.10-1为第一控制器；10-1-1为故障报警；10-1-2为本体电源监视；10-1-3为负压监视及报警控制器故障报警；10-1-4为开电动调节阀；10-1-5为关电动调节阀；10-1-6为电动调节阀故障；10-1-7为启动防爆型离心风机；20-1-8为停防爆型离心风机；
40.10-2为第二控制器；10-2-1为防爆型离心风机故障；10-2-2为集油箱液位故障报警；10-2-3为开启电动截止门；10-2-4为关闭电动截止门；10-2-5为电动截止门故障；10-2-6集油箱液位异常；10-2-7为油盆负压异常；
41.10-3为第三控制器；10-3-1为油盆压力高报警；10-3-2为油盆压力低报警；10-3-3为集油箱液位高报警；10-3-4为启辅机指令；10-3-5为停辅机指令；
42.10-4为第四控制器；10-4-1为油盆压力高报警；10-4-2油盆压力低报警；10-4-3集油箱液位高报警；10-4-4集油箱液位低报警；
43.10-5为第五控制器；10-5-1为压力变送器1-21至第五控制器的压力高报警；10-5-2压力变送器至第五控制器的压力低报警；10-5-3液位计节点至第五控制器的液位高报警；10-5-4液位计节点至第五控制器的液位低报警；10-5-5压力变送器至第五控制器的压力模拟量；10-5-6为集油箱液位计至第五控制器的液位模拟量。
具体实施方式
44.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
45.负压调节单元、负压控制单元、负压监视及报警单元所涉及的继电器、传感器、调
节阀门、风机、液位开关、继电器具体连接关系如下：第一控制器10-1控制的设备有防爆型离心风机1-4，电动调节阀1-1，继电器kc1至kc8；第二控制器10-2控制的设备有电动截止门1-2，继电器kc21至kc28；第三控制器10-3主要接受防爆型离心风机10-4输出信号，为负压控制单元的逻辑控制提供基本参数，第四控制器10-4通过内部数据交换，采用第五控制器10-5信号作为控制输出依据，第五控制器10-5接受变送器1-21和液位计过高报警4-8、液位计高报警4-7、液位计低报警4-6和液位计超低报警4-5输出信号，如图8所示。
46.第一部负压调节单元如图1所涉及的吸油雾管道和阀门直径均为150mm，u型弯管为30mm，排污阀直径为10mm，排空管直接为80mm，水导油盆、下导油盆、上导油盆均按照图1布置方式布置。图1中截止流向为：经电动调节阀1-1至吸排油雾管道1-10、电动截止阀1-2、手动调节阀1-3进入防爆型离心风机1-4，经防爆型离心风机1-4出口乏气经排油污乏气至大气排空管1-11排至大气，油液经u型管1-12进入u型弯管自流至u型排油管1-5后进入集油箱1-7，集油箱1-7上安装集油箱液位计4-4，其中集油箱液位计4-4上安装4个液位开关节点分别为：液位过高报警4-8、液位高报警4-7、液位低报警4-6和液位计超低报警4-5。集油箱1-7上安装有排油箱自动呼吸阀4-3，用于破坏集油箱1-7内正/负压。u型管1-12安装u型管排污阀1-6，用于跟换维护u型管时的油污或者杂质排出。
47.第二部分：负压控制单元如图3、图4和图5所涉及的主要有：第一控制器10-1、第二控制器10-2和第三控制器10-3。
48.其中第一控制器10-1，包括两个输出模块即do1和do2，其对应具体功能10-1-1为故障报警，控制kc1继电器，利用kc1继电器节点2和3将信号送至机组lcu；10-1-2为本体电源监视，控制kc2继电器，利用kc2继电器节点2和3将信号送至机组lcu；10-1-3为负压监视及报警控制器故障报警，控制kc3继电器，利用kc3继电器节点5和6将信号送至机组lcu；10-1-4为开电动调节阀，控制kc4继电器，利用kc4继电器节点2和3将信号送至机组lcu，节点5和6控制电动调节阀1-1的开度；10-1-5为关电动调节阀，控制kc5继电器，利用kc5继电器节点2和3将信号送至机组lcu，节点5和6控制调门1-4的开度；10-1-6为电动调节阀故障，控制kc6继电器，利用kc6继电器节点2和3将信号送至机组lcu；10-1-7为启动防爆型离心风机，控制kc7继电器，利用kc7继电器节点5和6将信号送至机组lcu，节点2和3控制调防爆型离心风机1-4的启动；20-1-8为停防爆型离心风机，控制kc8继电器，利用kc8继电器节点2和3将信号送至机组lcu，节点5和6控制防爆型离心风机1-4的停止。
49.其中第二控制器10-2，包括两个输出模块即do1和do2，其对应具体功能10-2-1为防爆型离心风机故障，控制kc21继电器，利用kc21继电器节点2和3将信号送至机组lcu；10-2-2为集油箱液位故障报警，控制kc22继电器，利用kc22继电器节点2和3将信号送至机组lcu；10-2-3为开启电动截止门，控制kc23继电器，利用kc23继电器节点2和3将信号送至机组lcu，节点5和6控制电动截止阀的开启；10-2-4为关闭电动截止阀，控制kc24继电器，利用kc24继电器节点2和3将信号送至机组lcu，节点5和6控制电动调节阀1-2的关闭；10-2-5为电动截止门故障，控制kc25继电器，利用kc25继电器节点2和3将信号送至机组lcu；10-2-6集油箱液位异常，控制kc27继电器，利用kc27继电器节点2和3将信号送至机组lcu；10-2-7为油盆负压异常，控制kc28继电器，利用kc28继电器节点2和3将信号送至机组lcu。
50.其中第三控制器10-3，包括1个输入模块即di01，其对应具体功能10-3-1为油盆压力高报警，控制kc31继电器，利用kc31继电器节点2和3接受控制10-4信号；10-3-2为油盆压
力低报警，控制kc32继电器，利用kc32继电器节点2和3接受控制10-4信号；10-3-3集油箱液位高报警，控制kc33继电器，利用kc33继电器节点5和6接受控制10-4信号；10-3-4为启辅机指令，控制kc34继电器，利用kc34继电器节点2和3接受机组lcu指令；10-3-5为停辅机指令，控制kc35继电器，利用kc35继电器节点2和3接受机组lcu指令。
51.负压控制系统所涉及的逻辑为：风机启动：把手自动位&无故障&机组开辅机指令&延时t1；风机停止：把手自动&机组停辅机指令&延时t1；调门开向指令：把手自动位&无故障&风机运行中&油盆压力高；调门关向指令：把手自动位&无故障&风机运行中&油盆压力低；电动截止门关闭指令：把手自动位&无故障&无风机运行中&压力测值有效or机组停辅机指令&延时t2；电动截止门开启指令：把手自动位&无故障&无风机运行中&压力测值有效or机组启辅机指令&延时t2；油盆压力测值有效判断逻辑：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s，否则无测值无效。
52.第三部分为负压监视和报警单元，包括第四控制器10-4和第五控制器10-5和现在测量单元，其中第四控制器10-4为do输出模块，第五控制器10-5为di输入模块。
53.其中控制器10-4，包括1个输出模块即do2，其对应具体功能10-4-1为油盆压力高报警，控制kc41继电器，利用kc41继电器2和3节点输出信号至控制器10-3；10-4-2油盆压力低报警，控制kc42继电器，利用kc42继电器2和3节点输出信号至控制器10-3；10-4-3集油箱液位高报警，控制kc43继电器，利用kc43继电器2和3节点输出信号至控制器10-3；10-4-4集油箱液位低报警，控制kc44继电器，利用kc44继电器2和3节点输出信号至控制器10-3。
54.其中第五控制器10-5，包括1个输入模块即di01，其对应具体功能10-5-1为压力变送器至第五控制器的压力高报警；10-5-2为压力变送器至第五控制器的压力低报警；10-5-3为液位计节点至第五控制器的液位高报警；10-5-4为液位计节点至第五控制器的液位超低报警；10-5-5为压力变送器1-21至第五控制器的压力模拟量；10-5-6为液位计节点节点至第五控制器的液位模拟。
55.其中现地测量单元主要有油盆压力传感器1-21、压力取样管截止阀1-22和油盆盖取样孔1-23组成，取样管口均采用直径为φ10mm不锈钢管，油盆压力传感器1-21由第五控制器10-5供电并给第五控制器10-5传输数字量和模拟量信号，第四控制器10-4所涉及的液位开关均采用第五控制器10-5控制供电电源模块，并将信号传输给第五控制器10-5。
56.其中逻辑判断为：压力高报警：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s&油盆油压大于p1&延时t3；压力低报警：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s&油盆油压小于p2&延时t3。
57.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：

1.一种水电机组智能吸油雾装置，其特征在于，包括负压调节单元，负压控制单元，以及负压监视及报警单元；负压调节单元，用于根据负压控制单元指令进行油盆负压调节；负压控制单元，用于根据负压监视及报警单元负压信号和负压调节单元反馈信号发出闭环指令；负压监视及报警单元，用于接受现地测压元件信号和集油箱油液位置信号，开出指令负压控制单元和远方lcu单元并发出负压高低报警信号和油液油位高低报警信号。2.根据权利要求1所述的一种水电机组智能吸油雾装置，其特征在于，负压调节单元包括防爆型离心风机(1-4)、u型排油管(1-5)、集油箱(1-7)、吸排油雾管道(1-10)、排油污乏气至大气排空管(1-11)和u型管(1-12)；吸排油雾管道(1-10)的一端连接至油盆盖取样孔(1-23)，另一端连接至防爆型离心风机(1-4)的进口，防爆型离心风机(1-4)的乏气出口连接至排油污乏气至大气排空管(1-11)的进口，防爆型离心风机(1-4)的油液出口连接至u型管(1-12)的进口，u型管(1-12)的出口通过u型排油管(1-5)连接至集油箱(1-7)的进口。3.根据权利要求2所述的一种水电机组智能吸油雾装置，其特征在于，吸排油雾管道(1-10)上设置有电动调节阀(1-1)、电动截止阀(1-2)和手动调节阀(1-3)。4.根据权利要求2所述的一种水电机组智能吸油雾装置，其特征在于，u型管(1-12)的底部设置有u型管排污阀(1-6)。5.根据权利要求2所述的一种水电机组智能吸油雾装置，其特征在于，集油箱(1-7)上设置有排油箱自动呼吸阀(4-3)和集油箱液位计(4-4)。6.根据权利要求2所述的一种水电机组智能吸油雾装置，其特征在于，油盆盖取样孔(1-23)处设置有油盆压力传感器(1-21)和压力取样管截止阀(1-22)。7.根据权利要求2所述的一种水电机组智能吸油雾装置，其特征在于，负压控制单元根据油盆负压进行调门开度闭环调节，并将调节结果告知运行维护人员，包括电源模块、输入信号、输出信号、控制器、继电器和开入开出动作逻辑；开入开出动作逻辑包括：风机启动：把手自动位&无故障&机组开辅机指令&延时t1；风机停止：把手自动&机组停辅机指令&延时t1；调门开向指令：把手自动位&无故障&风机运行中&油盆压力高；调门关向指令：把手自动位&无故障&风机运行中&油盆压力低；电动截止门关闭指令：把手自动位&无故障&无风机运行中&压力测值有效or机组停辅机指令&延时t2；电动截止门开启指令：把手自动位&无故障&无风机运行中&压力测值有效or机组启辅机指令&延时t2；油盆压力测值有效判断逻辑：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s，否则无测值无效；电源模块用于给控制器和现地元件提供电源，包括电动调节阀、电动截止阀、风机电源、控制器和继电器；输入信号有：油盆油压高报警、油盆油压低报警、集油箱液位高报警、开辅机指令和停辅机指令；输入继电器：kc31至kc36；输出信号有：综合故障、控制系统电源监视、负压监视及报警故障、开电动调节阀、关电动调节阀、电动调节阀故障、启防爆型轴流风机、停防爆型轴流风机、防暴轴流风机故障、液
位异常报警、开电动截止阀、关电动截止阀和电动截止阀故障：输出继电器：kc1至kc8和kc21至kc28。8.根据权利要求2所述的一种水电机组智能吸油雾装置，其特征在于，负压监视及报警单元包括：压力测量元件、油位测量元件、液位开关量测量元件、压力测点取样孔、取样管表阀、继电器和报警逻辑；压力测量元件带有模拟量和开关两个输出功能，油位测量元件能够输出模拟量，用于监视回油箱液位；液位开关量测量元件能够输出开关量，用于集油箱液位高报警监视；压力测点取样孔距离吸油雾出口旋转方向上游0.15周长距离，直径为φ10mm取样孔；取样管表阀是隔离传感器和油盆取样孔表阀，直径为φ10mm；压力高报警：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s&油盆油压大于p1&延时t3；压力低报警：油盆压力反馈值有效&压力变化小于0.5kpa/s&油盆油压小于p2&延时t3；输出继电器有kc41至kc45，输入信号有油盆压力传感器(1-21)输出信号和液位过高报警(4-8)信号及液位计超低报警(4-5)。

技术总结

本发明公开了一种水电机组智能吸油雾装置，包括负压调节单元，负压控制单元，以及负压监视及报警单元；负压调节单元，用于根据负压控制单元指令进行油盆负压调节；负压控制单元，用于根据负压监视及报警单元负压信号和负压调节单元反馈信号发出闭环指令；负压监视及报警单元，用于接受现地测压元件信号和集油箱油液位置信号，开出指令负压控制单元和远方LCU单元并发出负压高低报警信号和油液油位高低报警信号。本发明用于始终维持油盆微负压运行，防止油雾外溢。防止油雾外溢。防止油雾外溢。