一种得电自启动的热备空压机组控制系统及方法与流程

1.本发明涉及水电站空压机组控制技术领域，具体涉及一种得电自启动的热备空压机组控制系统及方法。


背景技术：

2.水电站中空压机组控制系统是水电站辅助设备的重要组成部分，目的是为水电调速器油压装置提供压力气源，保证调速器压力油的压力，空压机组的正常运行时保证电站调速器乃至水轮机和发电机正常运行的前提条件。
3.目前传统的空压机组自动控制系统技术已经相当成熟，对于故障分辨能力与处理能力也很高，但是如何做到在热备冗余及断电后空压机的自启动，没有较好的解决办法，进而影响整个水电站的正常发电；同时在断电后不能和全厂监控系统实现空压机系统控制电源及市电电源信号的监控，已经不能满足当前水电站稳定运行的需要。


技术实现要素：

4.本发明的目的提供一种得电自启动的热备空压机组控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种得电自启动的热备空压机组控制系统，包括：
7.空压机组，所述空压机组包括通过管道与储气罐连接的主用空压机和备用空压机，且所述主用空压机和备用空压机均设置有单机控制模块；以及
8.综合控制单元，所述综合控制单元包括微控制器以及与所述微控制器连接的第一通讯模块、开关量模块、以太网模块以及后备电源模块，所述第一通讯模块分别与主用空压机和备用空压机的单机控制模块连接，所述开关量模块连接有用于监视电源信号的主用空压机监视器、备用空压机监视器以及市电监视器。
9.进一步地，所述单机控制器连接有输入模块、输出模块以及第二通讯模块，所述输入模块分别与急停按钮、主机温度监测器、压力变送器以及压力开关相连接，所述输出模块与加载阀和冷区风机连接，所述第二通讯模块连接有控制空压机运行功率的变频器。
10.优选地，所述微控制器设置有能够对空压机组的故障进行报警的蜂鸣器。
11.优选地，所述单机控制器还连接有显示模块。
12.一种得电自启动的热备空压机组控制方法，是基于上述所述的得电自启动的热备空压机组控制系统实现的，具体包括以下步骤：
13.步骤一、设置空压机组的压力限值，使主用空压机的压力限值处于备用空压机压力限值的范围内；
14.步骤二、通过单机控制器控制变频器从0hz的运行功率加速至频率下限值后持续运行，直到与空压机组连通的储气罐内建立内压；
15.步骤三、通过单机控制器控制加载阀打开，持续加载运行，同时通过压力变送器监
测加载压力值，并根据pid算法调节空压机运行频率的限值；
16.步骤四、空压机组持续工作一段时间后，备用空压机休眠，主用空压机恒压运行；
17.步骤五、实时监测管道压力，当主用空压机出现异常、管道压力逐渐降低至休眠唤醒的压力值时，自动唤醒备用空压机启动供气。
18.由以上技术方案可知，本发明通过微控制器与主用空压机和备用空压机的单机控制器进行通讯，实现空压机在热备冗余及断电后的自启动，同时能够联通全厂监控系统，在市电消失后可保持对空压机组系统控制电源及市电电源信号进行实时监视，整体结构简单、易于维护，减少了故障的发生，有效保证了水电站的正常运行。
附图说明
19.图1为本发明的综合控制单元的结构示意图；
20.图2为本发明空压机单机控制器的结构示意图；
21.图3为本发明控制方法的步骤流程示意图；
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的一种优选实施方式做详细的说明。
23.如图1所示的一种得电自启动的热备空压机组控制系统，包括空压机组以及综合控制单元，所述空压机组包括通过管道与储气罐连接的主用空压机和备用空压机，且所述主用空压机和备用空压机均设置有单机控制模块；所述综合控制单元包括微控制器以及与所述微控制器连接的第一通讯模块、开关量模块、以太网模块以及后备电源模块，所述第一通讯模块分别与主用空压机和备用空压机的单机控制模块连接，所述开关量模块连接有用于监视电源信号的主用空压机监视器、备用空压机监视器以及市电监视器。
24.具体的，如图2所示，所述单机控制器连接有输入模块、输出模块以及第二通讯模块，所述输入模块分别与急停按钮、主机温度监测器、压力变送器以及压力开关相连接，所述输出模块与加载阀和冷区风机连接，所述第二通讯模块连接有控制空压机运行功率的变频器；在具体的使用中，所述空压机组的动力回路由空气断路器、变频器、空压机电机组成，变频器能够对空压机进行变频改造，使供气压力稳定；所述冷却风机动力回路由空气断路器、接触器、冷却风机组成。
25.同时本优选实施例所述的微控制器设置有能够对空压机组的故障进行报警的蜂鸣器，从而使工作人员能够快速应对，保证水电站的正常运行；所述单机控制器还连接有显示模块，同归可视化的界面方便共工作人员操作和查询信息。
26.如图3所示的一种得电自启动的热备空压机组控制方法，是基于上述所述的得电自启动的热备空压机组控制系统实现的，具体包括以下步骤：
27.s1、设置空压机组的压力限值，使主用空压机的压力限值处于备用空压机压力限值的范围内；
28.具体的，设置主用空压机的压力上限设定值低于备用空压机上限设定值，主用空压机的压力下限设定值高于备用空压机压力下限设定值。
29.s2、通过单机控制器控制变频器从0hz的运行功率加速至频率下限值后持续运行，直到与空压机组连通的储气罐内建立内压；
30.s3、通过单机控制器控制加载阀打开，持续加载运行，同时通过压力变送器监测加载压力值，并根据pid算法调节空压机运行频率的限值；
31.在具体的使用中，当加载压力持续高于卸载压力时，系统将控制空压机休眠，直至加载压力低于休眠唤醒压力后，空压机被唤醒，继续运行；
32.s4、空压机组持续工作一段时间后，备用空压机休眠，主用空压机恒压运行；
33.s5、实时监测管道压力，当主用空压机出现异常、管道压力逐渐降低至休眠唤醒的压力值时，备用空压机自动唤醒启动供气。
34.本优选实施例采用微控制器与主用空压机和备用空压机的单机控制器进行通讯，若出现市电断电的情况，由于微控制器自带后备电源模块有储电功能，所以在市电消失后可保持对空压机组系统控制电源及市电电源信号进行监视，保持通讯关系，记录并分析，市电恢复之后微控制根矩分析结果判断前次停机的故障类型，若只是由于市电消失引起的，可自动启动主用空压机，从而保证了水电站气系统的正常供给以及水电站的正常运行。
35.以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种得电自启动的热备空压机组控制系统，其特征在于，包括：空压机组，所述空压机组包括通过管道与储气罐连接的主用空压机和备用空压机，且所述主用空压机和备用空压机均设置有单机控制模块；以及综合控制单元，所述综合控制单元包括微控制器以及与所述微控制器连接的第一通讯模块、开关量模块、以太网模块以及后备电源模块，所述第一通讯模块分别与主用空压机和备用空压机的单机控制模块连接，所述开关量模块连接有用于监视电源信号的主用空压机监视器、备用空压机监视器以及市电监视器，所述以太网模块与全厂监控网互联。2.根据权利要求1所述的得电自启动的热备空压机组控制系统，其特征在于，所述单机控制器连接有输入模块、输出模块以及第二通讯模块，所述输入模块分别与急停按钮、主机温度监测器、压力变送器以及压力开关相连接，所述输出模块与加载阀和冷区风机连接，所述第二通讯模块连接有控制空压机运行功率的变频器。3.根据权利要求1所述的得电自启动的热备空压机组控制系统，其特征在于，所述微控制器设置有能够对空压机组的故障进行报警的蜂鸣器。4.根据权利要求1所述的得电自启动的热备空压机组控制系统，其特征在于，所述单机控制器还连接有显示模块。5.一种得电自启动的热备空压机组控制方法，是基于上述权利要求1
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4任一所述的得电自启动的热备空压机组控制系统实现的，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一、设置空压机组的压力限值，使主用空压机的压力限值处于备用空压机压力限值的范围内；步骤二、通过单机控制器控制变频器从0hz的运行功率加速至频率下限值后持续运行，直到与空压机组连通的储气罐内建立内压；步骤三、通过单机控制器控制加载阀打开，持续加载运行，同时通过压力变送器监测加载压力值，并根据pid算法调节空压机运行频率的限值；步骤四、空压机组持续工作一段时间后，备用空压机休眠，主用空压机恒压运行；步骤五、实时监测管道压力，当主用空压机出现异常、管道压力逐渐降低至休眠唤醒的压力值时，自动唤醒备用空压机启动供气。

技术总结
本发明提供一种得电自启动的热备空压机组控制系统及方法，包括空压机组以及综合控制单元，所述空压机组包括通过管道与储气罐连接的主用空压机和备用空压机，且所述主用空压机和备用空压机均设置有单机控制模块；所述综合控制单元包括微控制器以及与所述微控制器连接的第一通讯模块、开关量模块、以太网模块以及后备电源模块，所述第一通讯模块与空压机组的单机控制模块连接，所述开关量模块连接有用于监视电源信号的主用空压机监视器、备用空压机监视器以及市电监视器。本发明通过微控制器与主用空压机和备用空压机的单机控制器进行通讯，实现空压机在热备冗余及断电后的自启动，同时能够联通全厂监控系统，在市电消失后可保持对空压机组系统控制电源及市电电源信号进行实时监视，整体结构简单、易于维护，减少了故障的发生，有效保证了水电站的正常运行。有效保证了水电站的正常运行。有效保证了水电站的正常运行。


技术研发人员：刘超 褚小强 杨庚生 陆兵 陈志 陈磊 沈洋洋
受保护的技术使用者：中水三立数据技术股份有限公司
技术研发日：2021.09.27
技术公布日：2021/12/16