水轮机接力器计算机检漏系统的研究

2019-10-14张西克杨磊刘纪新宋庆军

山东工业技术 2019年4期

张西克杨磊刘纪新宋庆军

摘要：在水利发电中，水轮机接力器的主要作用是将油压力转化成调节杆的推拉力，将轴向移动转化成叶片绕枢轴的转动，实现叶片安放角度改变的目的。由于水轮机接力器存在着漏油等缺点，在带动叶片调角，容易造成水轮机组的接力器无法同步。因此，利用计算机技术，实现对水轮机接力器的泄漏检测，是保证水轮机接力器的重要的措施和保证水轮机健康稳定运行的重要环节。

关键词：接力器;计算机;泄漏检测

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

1 引言

在水利发电中，液压接力器将工作液压站的液压油压力转化成调节杆的推拉力，带动连杆—转臂机构将轴向移动转化成叶片绕枢轴的转动。由于接力器在一定工作年限后，会发生漏油故障，造成单个接力器无法动作，无法实现叶片调角，影响水轮机组的22个接力器无法同步，造成设备停机。

因此，利用先进的计算机技术手段，对接力器的工作油介质的压力和温度及接力器位移和振动等参数进行检测和故障分析，实现接力器漏油检测、特别是活塞在任意上接力器的检漏，对接力器运行状态进行故障信息监测，是保证水轮机健康稳定运行的重要环节。

2 计算机检漏系统设计

考虑到检测装置的可行性和操作简易型，水轮机液压接力器的计算机检漏系统包括液压加载系统、检测传感器、采集卡、PCL、工业一体式计算机及上位机故障诊断系统几部分组成。系统设计方案如图1所示。

2.1 硬件设计

（1）加压液压站设计。加压液压站为整个系统提供液压动力源，并通过快速连接装置实现与液压接力器的快速连接。加压液压站共设计4路液压加压管路，每次测量可实现4个液压接力器的计算机检测。每路管路与液压接力器的连接通过在活塞缸两边附加的三通阀连接，液压接力器工作时，三通阀旁路关闭，实现接力器的正常作业;检测时三通阀旁路打开，断开原工作管路，实现计算机检测。

（2） PLC控制系统选型设计。PLC控制系统实现计算机检测中的液压站的控制。控制系统硬件包括电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块、A/D 模块。电源模块将AC220V的交流电压转换成24 V直流电，为其它模块供电。CPU模块用于控制总线上模塊之间的数据传输，并执行用户程序。选择德国西门子1200系列PLC，主CPU选择1214。数字量输入模块用于将控制系统送来的外部数字信号电平转换成S7-1200内部信号电平，选择1块16点输入的SM1221。输出模块用于将S7-1200内部信号电平转换成控制系统所要求的外部信号电平，选择1块16点输出的SM1222。

（3）检测传感器选型。4路检测管路中，每路需要检测进出口液压压力，液压站的工作压力最大为10MPa，最大工作压力16Mpa，因此选择量程为0-16 MPa的压力传感器，变送输出信号为4-20mA。液压接力器的位移检测选择轴编码器共需8路模拟量口，接力器位移检测采用光电轴编码器实现。因此选择选择2000脉冲的NPN开路集电极输出的增量式光电轴编码器。

（4）采集卡。采集卡用于实现液压接力器在计算机检测中的压力和位移信号，并通过计算机的PCI槽与检测计算机相连。采集卡选择研华的PCI1516卡即可满足需求。

（5）计算机选型。计算机用于实现PLC的组态控制，控制液压站对被检测的接力器加压，并将压力及位移信号通过采集卡转化为数字信号。为了现场操作方面，本系统选择Triple Saver型号的一体式工业控制计算机。

2.2 软件设计

利用采集的压力和位移信号对液压接力器的泄露故障进行检测，需对采集的压力等信号进行时频分析，采用Matlab语言编写和特征提取的程序，用Visual C++完成上位机组态监控界面设计，实现接力器泄漏的故障诊断。

在时频分析时，利用希尔伯特黄变换对接力器状态参数进行EMD能量熵的分解，并获取每一个分量的内并模态函数（IMF），利用获得的每个IMF条件分量的特征值利用进行故障识别，其故障识别算法流程为图2 所示。

上位机监控采用Visual C++完成，实现故障信息监测，如图3所示。

3 结束语

论文采用上位机、数据采集卡、PLC、液压站及压力和位移传感器，实现了接力器的计算机泄露检测及故障诊断，该系统已经成功应用在泰山抽水蓄能电站，目前应用效果良好，为该电站的接力器故障诊断提供了有力的保障。

参考文献：

[1]于洪波.水轮机接力器压紧行程试验与调整[J].防爆电机，2014

，49（179）：51-52.

[2]付坤.凤滩水电厂接力器全行程不同步性分析及处理[J].低碳世界，2015（04）：66-67.