一种水轮机导叶状态反馈装置以及水轮机调速器的制作方法

本实用新型属于水轮机控制领域，具体是涉及到一种水轮机导叶状态反馈装置以及水轮机调速器。

背景技术：

水轮机调速器是水轮发电机组重要控制设备，通过调节水轮机导叶开度控制机组流量，使机组的转速(频率)控制在允许范围之内，并实现水轮机组的开、停机，频率跟踪调节，有功增减，甩负荷，紧急关机，分段关闭等自动/手动及远方操作功能。所以水轮机调速器性能及功能的好坏直接影响水轮发电机组的运行与发电的可靠性、安全性。

目前水轮机调速器均采用微机调速器，由两套plc调节器组成，两套互为备用。水轮机调速器主要由plc调节器和相关液压系统组成，实现调速器来电自启动、手动切换、故障自动切换、故障报警等功能。水轮机调速控制系统中一个重要的反馈控制信号就是取自水轮机当前导叶开度的反馈值。目前水电厂对于这一重要反馈信号的获取，主要通过在调速系统的接力器上安装两套或三套导叶反馈传感器，并将传感器反馈信号送入plc调节器进行闭环控制。参见图2，当采用两套导叶反馈传感器时，由于导叶反馈传感器信号1接入a套plc调节器，导叶反馈传感器信号2接入b套plc调节器，当某一个导叶反馈传感器故障时，该传感器对应的plc调节器需切换到另外一套plc调节器运行，使两套plc调节器互为备用的功能丧失。参见图3，当采用三套导叶反馈传感器时，三套反馈信号同时接入a/b两套plc调节器，在plc调节器中通过软件进行三选二投票制冗余判断。该技术方案一方面增加了软件冗余判断程序，使控制程序更加复杂，另一方面采用三套传感器，导致现场设备故障缺陷点增多，设备维护工作量增大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种水轮机导叶状态反馈装置以及水轮机调速器，以解决互为备用功能与控制程序复杂之间存在矛盾的现有技术问题。

本实用新型提供了一种水轮机导叶状态反馈装置，包括导叶反馈传感器、信号调理板和plc调节器，导叶反馈传感器包括第一导叶反馈传感器和第二导叶反馈传感器，信号调理板包括第一信号调理板和第二信号调理板，plc调节器包括第一plc调节器和第二plc调节器，水轮机导叶反馈装置还包括二极管，二极管包括第一二极管和第二二极管：

第一导叶反馈传感器，与第一信号调理板连接，用于采集导叶的开度并将信号发送至第一信号调理板；第二导叶反馈传感器，与第二信号调理板连接，用于采集导叶的开度并将信号发送至第二信号调理板；

第一信号调理板，还与第一二极管、第一plc调节器以及第二plc调节器连接，用于将第一导叶反馈传感器生成的电流信号转换为第一plc调节器和第二plc调节器所需的电压信号；第二信号调理板，与第二二极管、第一plc调节器以及第二plc调节器连接，用于将第二导叶反馈传感器生成的电流信号转换为第一plc调节器和第二plc调节器所需的电压信号；

第一二极管，还与第一plc调节器和第二plc调节器连接；第一二极管，还与第一plc调节器和第二plc调节器连接；第一二极管和第二二极管中电压高者导通；

第一plc调节器和第二plc调节器用于接收导通端的导叶开度信号并对导叶开度进行调节。

优选地，第一plc调节器和第二plc调节器连接。

优选地，第一二极管串联于第一信号调理板与第一plc调节器的电压正回路上以及串联于第一信号调理板与第二plc调节器的电压正回路上；第二二极管串联于第二信号调理板与第二plc调节器的电压正回路上以及串联于第二信号调理板与第一plc调节器的电压正回路上。

优选地，二极管还包括第三二极管和第四二极管，第三二极管与第一信号调理板、第一plc调节器和第二plc调节器连接；第四二极管与第二信号调理板、第一plc调节器和第二plc调节器连接。

优选地，第一二极管串联于第一信号调理板与第一plc调节器的电压正回路上，第三二极管串联于第一信号调理板与第一plc调节器的另一电压正回路上；第二二极管串联于第二信号调理板与第二plc调节器的电压正回路上，第四二极管串联于第二信号调理板与第二plc调节器的另一电压正回路上。

依托于上述导叶状态反馈装置，本实用新型还提出了一种水轮机调速器，调速器包括上述任一的水轮机导叶状态反馈装置。

本实用新型的有益效果包括：

1、本实用新型采用增加二极管的硬件冗余设计，在保证两套plc调节器互为备用作用的同时保持调速控制程序逻辑简洁化。

2、本实用新型采用两套导叶反馈传感器，不增加现场设备故障缺陷点。

3、本实用新型的水轮机导叶状态反馈装置实现自动接收导叶开度较大的反馈值，若当前导叶开度反馈值大于plc调节器输出的导叶开度控制值，调节系统自动关导叶开度，可以有效防止导叶开度过大导致机组过负荷事故。

附图说明

附图为本实用新型的结构示意图。

图1是本实用新型优选实施例的水轮机导叶状态反馈装置系统结构图；

图2是本实用新型背景技术中所述的采用两套导叶反馈传感器时的调速器结构图；

图3是本实用新型背景技术中所述的采用两套导叶反馈传感器时的调速器结构图；

图4是本实用新型优选实施例的另一水轮机导叶状态反馈装置系统结构图。

图中，1、导叶反馈传感器；2、信号调理板；3、plc调节器；4、二极管。

具体实施方式

实施例1：

参见图1，本实用新型提供了一种水轮机导叶状态反馈装置，包括导叶反馈传感器1、信号调理板2和plc调节器3，导叶反馈传感器1包括第一导叶反馈传感器和第二导叶反馈传感器，信号调理板2包括第一信号调理板和第二信号调理板，plc调节器3包括第一plc调节器和第二plc调节器，水轮机导叶反馈装置还包括二极管4，二极管4包括第一二极管和第二二极管：

第一导叶反馈传感器，与第一信号调理板连接，用于采集导叶的开度并将信号发送至第一信号调理板；第二导叶反馈传感器，与第二信号调理板连接，用于采集导叶的开度并将信号发送至第二信号调理板；

第一信号调理板，还与第一二极管、第一plc调节器以及第二plc调节器连接，用于将第一导叶反馈传感器生成的电流信号转换为第一plc调节器和第二plc调节器所需的电压信号；第二信号调理板，与第二二极管、第一plc调节器以及第二plc调节器连接，用于将第二导叶反馈传感器生成的电流信号转换为第一plc调节器和第二plc调节器所需的电压信号；

第一二极管，还与第一plc调节器和第二plc调节器连接；第一二极管，还与第一plc调节器和第二plc调节器连接；第一二极管和第二二极管中电压高者导通；

第一plc调节器和第二plc调节器用于接收导通端的导叶开度信号并对导叶开度进行调节。

优选地，第一plc调节器和第二plc调节器连接。

优选地，第一二极管串联于第一信号调理板与第一plc调节器的电压正回路上以及串联于第一信号调理板与第二plc调节器的电压正回路上；第二二极管串联于第二信号调理板与第二plc调节器的电压正回路上以及串联于第二信号调理板与第一plc调节器的电压正回路上。

本实用新型以电流型导叶反馈传感器为例，分别将两套导叶反馈传感器1和导叶反馈传感器2输出的电流信号，分别通过信号调理板a和信号调理板b转换成0-10v电压信号，在电压正回路上串联一对二极管4，然后将两套导叶反馈信号同时接入a套plc调节器3和b套plc调节器3。每一套plc调节器3存在两组正向电压输入端，本实施例是将二极管4设置于两组正向电压输入端之前的公共正向电压输入端。

调速系统正常工作过程中，导叶反馈开度越大，输出电压越高。电压高者二极管4导通，两套plc调节器3自动接收二极管导通的导叶开度反馈信号。且plc调节器3自动接收导叶开度较大的反馈值，若当前导叶开度反馈值大于plc调节器3输出的导叶开度控制值，调节系统自动关导叶开度，可以有效防止导叶开度过大导致机组过负荷事故。

其中，plc调节器3的芯片型号为s7-300；信号调理板2的芯片信号为npgl-cm6，5d-(0-20ma)/(0-10v)；导叶反馈传感器1选用lvdt位移传感器(4-20ma)。lvdt位移传感器在输出导线上形成一个稳定输出的交流电压，该电压随铁芯距零位的距离而线性变化。npgl-cm6将该交流电压整流后得到直流的输出电压。npgl-cm6输出的直流电压信号进入s7-300的任意模拟量输入通道即可。

实施例2：

参见图4，本实用新型提供了还一种水轮机导叶状态反馈装置，包括导叶反馈传感器1、信号调理板2和plc调节器3，导叶反馈传感器1包括第一导叶反馈传感器和第二导叶反馈传感器，信号调理板2包括第一信号调理板和第二信号调理板，plc调节器3包括第一plc调节器和第二plc调节器，水轮机导叶反馈装置还包括二极管4，二极管4包括第一二极管和第二二极管：

第一导叶反馈传感器，与第一信号调理板连接，用于采集导叶的开度并将信号发送至第一信号调理板；第二导叶反馈传感器，与第二信号调理板连接，用于采集导叶的开度并将信号发送至第二信号调理板；

第一信号调理板，还与第一二极管、第一plc调节器以及第二plc调节器连接，用于将第一导叶反馈传感器生成的电流信号转换为第一plc调节器和第二plc调节器所需的电压信号；第二信号调理板，与第二二极管、第一plc调节器以及第二plc调节器连接，用于将第二导叶反馈传感器生成的电流信号转换为第一plc调节器和第二plc调节器所需的电压信号；

第一二极管，还与第一plc调节器和第二plc调节器连接；第一二极管，还与第一plc调节器和第二plc调节器连接；第一二极管和第二二极管中电压高者导通；

第一plc调节器和第二plc调节器用于接收导通端的导叶开度信号并对导叶开度进行调节。

优选地，第一plc调节器和第二plc调节器连接。

优选地，二极管还包括第三二极管和第四二极管，第三二极管与第一信号调理板、第一plc调节器和第二plc调节器连接；第四二极管与第二信号调理板、第一plc调节器和第二plc调节器连接。

优选地，第一二极管串联于第一信号调理板与第一plc调节器的电压正回路上，第三二极管串联于第一信号调理板与第一plc调节器的另一电压正回路上；第二二极管串联于第二信号调理板与第二plc调节器的电压正回路上，第四二极管串联于第二信号调理板与第二plc调节器的另一电压正回路上。

每一套plc调节器3存在两组正向电压输入端，本实施例是将二极管4分别设置于两组正向电压输入端。与实施例1相比增加了两个二极管4，两个二极管4设置于a套plc调节器3的正向电压输入端，另外两个二极管设置于b套plc调节器3的正向电压输入端。本实施例的种水轮机导叶状态反馈装置与实施例1实现方式相同，功能相同。

实施例3：

本实用新型还提供了一种水轮机调速器，调速器包括上述任一的实施例1或实施例2所述的水轮机导叶状态反馈装置。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。