节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统的制作方法
【专利摘要】一种节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其中冷风控制部分和水泵控制部分分别连接在PLC上，通过PLC控制冷风控制部分和水泵控制部分工作，冷风控制部分包的热风温度传感器输出热风温度信号给PLC，PLC输出控制信号给冷风继电器，外接电源通过冷风继电器给冷风变频器供电，冷风变频器驱动冷风风机运动，水泵控制部分中的冷风温度传感器输出冷风温度信号给PLC，PLC输出控制信号给主水泵继电器和备用水泵继电器，主水泵变频器和备用水泵变频器并联设置，外接电源通过主水泵继电器给主水泵变频器供电，外接电源通过备用水泵继电器给备用水泵变频器供电，主水泵变频器驱动主水泵工作，备用水泵变频器驱动备用水泵工作。
【专利说明】节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型公开一种冷却控制系统，特别是一种节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统。
【背景技术】
[0002]由于灯泡贯流式水轮发电机组在利用低水头资源时，具有效率高、过流能力强的优点，目前在我国水力发电行业应用越来越普遍的是发电机组一般采用空气冷却器和定子贴壁结构的密封循环、强迫通风的冷却方式:即发电机机堂内的热风通过冷却水泵送入空冷器的冷水将热量带走，冷却后冷风通过轴流冷却风机吹入机堂内进行循环，进而控制发电机的温升。冷却风机台数和功率一般根据机组的容量大小配置2台或4台，冷却水泵按一主一备用方式配置，单机容量在10MW以上的机组冷却系统工作时的负荷均在100KW以上。但是，发电机的发热量与机组所带负荷的大小、环境温度等有很大关系，机组冷却效果与冷却水的压力与流量、冷却水进水温度有很大关联。目前灯泡贯流式水轮发电机冷却系统控制方式为:不管机组负荷为多少，冷却水进水温度多高，不管环境温度如何变化，只要机组运行，冷却风机和冷却水泵均满负荷运行。风机、水泵利用现组现地控制单元的PLC进行控制，当热风、冷风温度过高时执行停机程序。这就造成发电机即使在同样负荷情况下，特别是在冬冷夏热地区不同季节发电机的温度变化范围很大，如:单机功率为13MW的电站夏季满负荷运行时平均温度在80°C左右，而冬季满负荷运行时平均温度在40°C左右，春秋季满负荷运行时平均温度在50°C左右，并且机组温度在输出小于额定功率的情况下，温度在不同季节变化更大，造成不必要的浪费。
【发明内容】
[0003]针对上述提到的现有技术中的发电机冷却系统存在不能满负荷运行，造成能源浪费的缺点，本实用新型提供一种节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其通过检测出风的温度来智能调节风机和水泵的工作功率，可使其达到满负荷运行。
[0004]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:一种节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，冷却控制系统包括PLC、冷风控制部分和水泵控制部分，冷风控制部分和水泵控制部分分别连接在PLC上，通过PLC控制冷风控制部分和水泵控制部分工作，所述的冷风控制部分包括冷风变频器、冷风继电器、冷风风机和热风温度传感器，热风温度传感器输出热风温度信号给PLC，PLC输出控制信号给冷风继电器，外接电源通过冷风继电器给冷风变频器供电，冷风变频器驱动冷风风机运动，所述的水泵控制部分包括主水泵变频器、主水泵继电器、备用水泵变频器、备用水泵继电器、主水泵、备用水泵和冷风温度传感器，冷风温度传感器输出冷风温度信号给PLC，PLC输出控制信号给主水泵继电器和备用水泵继电器，主水泵变频器和备用水泵变频器并联设置，外接电源通过主水泵继电器给主水泵变频器供电，外接电源通过备用水泵继电器给备用水泵变频器供电，主水泵变频器驱动主水泵工作，备用水泵变频器驱动备用水泵工作。
[0005]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括:
[0006]所述的冷却控制系统还包括冷风旁路接触器，冷风旁路接触器与冷风变频器并联连接。
[0007]与所述的冷风旁路接触器串联连接有冷风状态指示灯。
[0008]所述的冷却控制系统还包括热风温度显控仪，热风温度传感器连接在热风温度显控仪上，热风温度显控仪将采集到的热风温度输出给PLC。
[0009]所述的每个冷风变频器上连接有两个以上的冷风风机。
[0010]所述的冷却控制系统还包括水泵旁路接触器，水泵旁路接触器与主水泵变频器和备用水泵变频器并联连接。
[0011]与所述的水泵旁路接触器串联连接有水泵状态指示灯。
[0012]所述的冷却控制系统还包括冷风温度显控仪，冷风温度传感器连接在冷风温度显控仪上，冷风温度显控仪将采集到的冷风温度输出给PLC。
[0013]本实用新型的有益效果是:本实用新型中机组冷却系统可根据机组发热量和冷却介质的温度实时控制冷却系统热交换的速度，将发电机温度控制在一个恒定的温度范围内，特别在冬冷夏热四季明显的地区，或在调节范围较大的大功率发电机组节能效果十分明显。通过完善、可靠程序控制确保机组冷却系统能可靠工作，提高机组运行的安全性。
[0014]下面将结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型电路方框图。
[0016]图2为本实用新型冷却风机部分电路原理图。
[0017]图3为本实用新型冷却水泵部分电路原理图。
[0018]图4为本实用新型水轮发电机控制PLC部分电路原理图。
[0019]图5为本实用新型机组冷却风机控制流程图。
[0020]图6为本实用新型机组冷却水泵控制流程图。
[0021]图7为本实用新型冷却水泵定时轮换流程图。
[0022]图8为本实用新型冷却水泵PLC控制轮换流程图。
【具体实施方式】
[0023]本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。
[0024]本实用新型主要为一种节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其主要原理为通过发电机的热风温度控制冷却风机的风量；通过发电机的冷风温度控制冷却水泵的压力(流量)。由于发电机线圈一般采用F级绝缘，80°C的线圈温度对绝缘影响较小，冷却系统的节能潜力很大！如果在不同工况下将发电机温度控制在80°C以下，全年平均节能率可达30%以上！
[0025]请参看发图1，本实用新型主要包括PLC(作为本实用新型的控制元件)、冷风控制部分和水泵控制部分，本实施例中，冷风控制部分包括冷风变频器、冷风继电器、冷风旁路接触器、冷风风机和热风温度传感器，本实施例中，热风温度传感器用于检测冷风风机吹出的热风的温度，热风温度传感器连接在热风温度显控仪上，热风温度显控仪将采集到的热风温度输出给PLC，即热风温度传感器与热风温度显控仪连接，热风温度显控仪与PLC连接，PLC输出控制信号给冷风继电器，外接电源通过冷风继电器给冷风变频器供电，冷风变频器驱动冷风风机运动，即冷风继电器的控制端连接在PLC上，外接电源和冷风变频器分别连接在冷风继电器的触点上，风机分别连接在冷风变频器上，本实施例中，由于机组需均匀散热，故采用一拖二或一拖N的方式，即一个冷风变频器驱动两个以上的冷风风机。本实施例中，与冷风变频器并联连接有冷风旁路接触器，通过冷风旁路接触器可对变频器进行短路，使冷风风机在工频下运行。本实施例中，与冷风旁路接触器串联连接有冷风状态指示灯，用于指示冷风风机的工作状态(即手动状态或自动状态)。本实施例中，冷风变频器上自带有故障检测功能，或者可在冷风变频器上连接有故障检测模块，将冷风变频器的故障情况反馈给PLC。
[0026]本实施例中，水泵控制部分包括主水泵变频器、主水泵继电器、备用水泵变频器、备用水泵继电器、水泵旁路接触器、主水泵、备用水泵和冷风温度传感器，本实施例中，冷风温度传感器用于检测冷风风机吹入的冷风的温度(即经过水冷冷却后的空气的温度)，冷风温度传感器连接在冷风温度显控仪上，冷风温度显控仪将采集到的冷风温度输出给PLC，即冷风温度传感器连接在冷风温度显控仪上，冷风温度显控仪连接在PLC上，PLC输出控制信号给主水泵继电器(或备用水泵继电器)，外接电源通过主水泵继电器给主水泵变频器供电(外接电源通过备用水泵继电器给备用水泵变频器供电)，主水泵变频器驱动主水泵工作(备用水泵变频器驱动备用水泵工作)，即主水泵继电器的控制端连接在PLC上，外接电源和主水泵变频器分别连接在主水泵继电器的触点上，主水泵连接在主水泵变频器上，备用水泵的连接方式相同，此处不再赘述。本实施例中，与水泵变频器(包括主水泵变频器和备用水泵变频器，其中主水泵变频器和备用水泵变频器并联连接)并联连接有水泵旁路接触器，通过水泵旁路接触器可对水泵变频器进行短路，使水泵(主水泵或备用水泵)在工频下运行。本实施例中，与水泵旁路接触器串联连接有水泵状态指示灯，用于指示水泵风机的工作状态(即手动状态或自动状态)。本实施例中，水泵变频器(包括主水泵变频器和备用水泵变频器)上自带有故障检测功能，或者可在水泵变频器上连接有故障检测模块，将水泵变频器的故障情况反馈给PLC。
[0027]请参看附图5，本实用新型中冷却风机控制原理为:由于机组需均匀散热，故采用一拖二或一拖N的方式，冷却风机控制电路图“节能冷控-01”、“节能冷控-03”、“节能冷控-04”所示，变频器带有旁路接触器，操作方式有手动和自动方式，在手动控制方式下，变频器被旁路接触器旁路，电机工频转速运行，在自动控制方式下，由机组现地控制单元的PLC程序控制。
[0028]冷却风机自动控制方式如下:当机组控制PLC接到开冷风机令后，如判断冷却风机在自动控制方式，驱动冷却风机变频器运行的输出继电器K2，变频器启动，变频器根据发电机空冷器热风温度显控仪采集到的热风温度模拟量自动进行转速控制，在自动控制过程中，PLC如收到停机停冷却风机令后，驱动冷却风机停止输出继电器K1，使变频器停止工作，PLC如收到“冷却风机变频器故障或空冷器热风温度偏高”信号时，PLC程序驱动冷却风机停止输出继电器K1，使变频器停止工作，同时驱动冷却风机变频器旁路运行输出继电器K3，使冷却风机在工频转速状态下运行，确保机组的散热。
[0029]请参看附图6，本实用新型中冷却水泵采用一拖一的控制方式，采用主备用运行方式。冷却风机控制电路图如图“节能冷控-02”、“节能冷控-03”、“节能冷控-05”、“节能冷控-06”所示，变频器带有旁路接触器，操作方式有手动和自动方式，在手动控制方式下，变频器被旁路接触器旁路，水泵电机工频转速运行，在自动控制方式下，由机组现地控制单元的PLC程序控制。
[0030]而冷却水泵自动控制如下:发电机开机时，当PLC程序执行到投冷却水泵令时，如果主用水泵在自动控制位，驱动启动主用冷却水泵输出继电器K5或K8(水泵主、备用运行方式由冷却水泵定时轮换程序决定)，如不在自动控制位，报警提示。变频器在Κ5或Κ8驱动下根据空冷器冷风温度显控仪采集到的发电机冷风温度模拟量对水泵转速进行实时调节控制。在运行过程中，当机组PLC收到停机停冷却水泵令时，程序驱动冷却水泵变频器停止输出继电器Κ4和Κ7，两台水泵变频器停止工作。PLC如收到主用冷却水泵变频器故障信号，驱动主用冷却水泵变频器停止输出继电器，同时驱动备用冷却水泵运行输出继电器，使备用变频器投入工作，并报主用冷却水泵变频器故障信号。如果在正常运行过程中，PLC接收到空冷器冷风温度偏高信号时，同时驱动备用冷却水泵运行输出继电器，使备用变频器投入工作，并报“空冷器冷风温度过高，投入备用变频器”故障信号。如果空冷器冷风温度偏高信号自动复位，延时驱动备用冷却水泵变频器停止输出继电器，使备用变频器退出运行。
[0031]当机组PLC收到两台水泵变频器故障信号时，则驱动主用水泵旁路运行输出继电器，主用水泵工频转速运行，如延时未收到主用水泵旁路运行状态信息或收到主用水泵热保护动作信息时，程序就驱动备用水泵旁路运行输出继电器。如此循环执行PLC控制程序。
[0032]本实用新型中机组冷却系统可根据机组发热量和冷却介质的温度实时控制冷却系统热交换的速度，将发电机温度控制在一个恒定的温度范围内，特别在冬冷夏热四季明显的地区，或在调节范围较大的大功率发电机组节能效果十分明显。通过完善、可靠程序控制确保机组冷却系统能可靠工作，提高机组运行的安全性。
【权利要求】
1.一种节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其特征是:所述的冷却控制系统包括PLC、冷风控制部分和水泵控制部分，冷风控制部分和水泵控制部分分别连接在PLC上，通过PLC控制冷风控制部分和水泵控制部分工作，所述的冷风控制部分包括冷风变频器、冷风继电器、冷风风机和热风温度传感器，热风温度传感器输出热风温度信号给PLC，PLC输出控制信号给冷风继电器，外接电源通过冷风继电器给冷风变频器供电，冷风变频器驱动冷风风机运动，所述的水泵控制部分包括主水泵变频器、主水泵继电器、备用水泵变频器、备用水泵继电器、主水泵、备用水泵和冷风温度传感器，冷风温度传感器输出冷风温度信号给PLC，PLC输出控制信号给主水泵继电器和备用水泵继电器，主水泵变频器和备用水泵变频器并联设置，外接电源通过主水泵继电器给主水泵变频器供电，外接电源通过备用水泵继电器给备用水泵变频器供电，主水泵变频器驱动主水泵工作，备用水泵变频器驱动备用水泵工作。
2.根据权利要求1所述的节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其特征是:所述的冷却控制系统还包括冷风旁路接触器，冷风旁路接触器与冷风变频器并联连接。
3.根据权利要求2所述的节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其特征是:与所述的冷风旁路接触器串联连接有冷风状态指示灯。
4.根据权利要求1或2或3所述的节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其特征是:所述的冷却控制系统还包括热风温度显控仪，热风温度传感器连接在热风温度显控仪上，热风温度显控仪将采集到的热风温度输出给PLC。
5.根据权利要求1或2或3所述的节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其特征是:所述的每个冷风变频器上连接有两个以上的冷风风机。
6.根据权利要求1或2或3所述的节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其特征是:所述的冷却控制系统还包括水泵旁路接触器，水泵旁路接触器与主水泵变频器和备用水泵变频器并联连接。
7.根据权利要求6所述的节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其特征是:与所述的水泵旁路接触器串联连接有水泵状态指示灯。
8.根据权利要求1或2或3所述的节能型灯泡贯流式水轮发电机冷却控制系统，其特征是:所述的冷却控制系统还包括冷风温度显控仪，冷风温度传感器连接在冷风温度显控仪上，冷风温度显控仪将采集到的冷风温度输出给PLC。
【文档编号】H02P5/74GK204231240SQ201420797727
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】张方庆 申请人:张方庆