本發(fā)明屬于機(jī)組檢修及排水控制，涉及一種基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：

1、在進(jìn)入水電機(jī)組流道、蝸殼、尾水管檢修作業(yè)前需要打開型閥，將內(nèi)部積水排至檢修集水井，檢修排水系統(tǒng)控制深井泵將水排至下游尾水?，F(xiàn)有檢修排水控制系統(tǒng)與盤型閥液壓泵站相互獨(dú)立運(yùn)行。機(jī)組需要排水時(shí)，維護(hù)人員手動(dòng)操作液壓泵站來控制盤型閥的開度，開度過大，檢修集水井水位上漲過快，有水淹廠房的風(fēng)險(xiǎn)。開度過小，深井泵頻繁啟停，易造成深井泵損壞，且排水效率低下。

2、維護(hù)人員手動(dòng)操作液壓泵站開啟盤型閥，觀察集水井水位情況，如果主用泵及備用泵均投入運(yùn)行的情況下，水位依然上漲，則減小盤型閥開度，直至水位保持不變或緩慢下降。隨著流道及蝸殼內(nèi)水壓下降，若要保持排水效率不變需要有人值守多次操作盤型閥開度來維持深井泵運(yùn)行。

3、現(xiàn)有檢修排水控制系統(tǒng)與盤型閥液壓泵站相互獨(dú)立運(yùn)行。若要維持排水效率不變需要有人值守，多次操作盤型閥的開度。步驟繁瑣，效率低下，不能實(shí)現(xiàn)無人值守，自動(dòng)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，解決檢修排水控制系統(tǒng)與盤型閥液壓泵站相互獨(dú)立運(yùn)行以及盤型閥開度控制需要有人值守的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，控制系統(tǒng)包括集水井內(nèi)的深井泵，多個(gè)深井泵電性連接的水位傳感器、盤型閥電性連接的開度傳感器、比例閥電性連接的比例傳感器；比例閥與油泵和盤型閥連接；深井泵、盤型閥、比例閥、水位傳感器、開度傳感器和比例傳感器皆與控制器電性連接；深井泵包括主啟用泵和備用泵；

3、其控制方法包括如下步驟：

4、s1，機(jī)組不排水時(shí)，盤型閥關(guān)閉，油泵停止運(yùn)行，系統(tǒng)工作在滲漏排水模式；此時(shí)，集水井內(nèi)匯集水源主要為墻體滲水、機(jī)組漏水；

5、s2，水位上升至啟主用泵水位時(shí)，啟主用泵；水位上升至啟備用泵水位時(shí)，啟備用泵；水位下降至停備用泵水位時(shí)，停備用泵；水位下降至停主用泵水位時(shí)，停主用泵；

6、s3，機(jī)組需要排水時(shí)，系統(tǒng)工作在檢修排水模式。

7、在s3中，檢修排水模式啟動(dòng)后，水位控制給定值首先設(shè)定為啟主用泵水位；主用泵啟動(dòng)后，水位控制給定值設(shè)定為啟備用泵水位，維持所有深井泵啟動(dòng)排水；隨著蝸殼及流道內(nèi)的壓力下降，盤型閥開度逐漸增大，當(dāng)達(dá)到開度上限值后，且水位持續(xù)下降至停備用泵水位后，退出檢修排水模式，恢復(fù)滲漏排水模式運(yùn)行直至所有深井泵停止運(yùn)行。

8、當(dāng)盤型閥開啟一定開度且主用泵及備用泵全部啟動(dòng)排水后，若盤型閥排水入井流量 qin與深井泵排水出井流量 qout相同時(shí)，集水井水位保持穩(wěn)定不變。

9、查詢集水井水位穩(wěn)定不變時(shí)的尾水管壓力、盤型閥開度等歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立水位動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的尾水管壓力p、盤型閥開度y的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)組。

10、當(dāng)系統(tǒng)工作在檢修排水模式時(shí)，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)組，通過分段線性差值的方式計(jì)算出在當(dāng)前尾水管壓力 p下，維持集水井水位動(dòng)態(tài)平衡的盤型閥開度，作為前饋控制量；首先確定壓力 p所在的分段區(qū)間，即滿足時(shí)對(duì)應(yīng)的，則，其中為對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)組中的元素。

11、控制器實(shí)時(shí)采集集水井水位，與水位控制給定值做差，即=；為了避免系統(tǒng)頻繁調(diào)節(jié)，設(shè)置水位控制死區(qū)；當(dāng)≤時(shí)，pid控制輸入值，當(dāng)＞時(shí)，，當(dāng)＜時(shí)，；差值經(jīng)過并聯(lián)pid輸出與前饋控制量疊加，作為盤型閥開度給定值；式中：為pid模塊的比例系數(shù)；為pid模塊的積分系數(shù)；為pid模塊的微分系數(shù)。

12、開度傳感器和比例傳感器之間設(shè)置信號(hào)放大器，將作為盤型閥開度給定值與盤型閥開度值的差值，該差值經(jīng)放大后作為比例閥控制給定值，并與比例閥反饋值作為小閉環(huán)控制壓力油的流向，當(dāng)壓力油經(jīng)過比例閥進(jìn)入盤型閥接力器的下油腔則增加盤型閥開度，進(jìn)入上油腔則減小盤型閥開度，油路封閉，則維持當(dāng)前開度不變。

13、本發(fā)明的主要有益效果在于：

14、基于歷史數(shù)據(jù)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立前饋控制環(huán)節(jié)，根據(jù)尾水管壓力擾動(dòng)的測(cè)量值，計(jì)算出盤型閥開度補(bǔ)償，直接加到pid控制器的輸出上，減小了并聯(lián)pid控制器的介入，降低pid參數(shù)辨識(shí)確認(rèn)的難度，進(jìn)而快速、精準(zhǔn)、穩(wěn)定地調(diào)節(jié)盤型閥開度，實(shí)現(xiàn)集水井流入與流出的動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)無人值守的目的，極大地提高了排水效率，節(jié)約人力資源成本，縮短機(jī)組檢修工期，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

15、通過前饋補(bǔ)償+雙閉環(huán)負(fù)反饋完成盤型閥開度自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制集水井的水位維持主用泵及備用泵均啟動(dòng)排水，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無人值守，提高排水效率，減少人為操作，提高工作效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是：控制系統(tǒng)包括集水井內(nèi)的深井泵（1），多個(gè)深井泵（1）電性連接的水位傳感器（11）、盤型閥（2）電性連接的開度傳感器（21）、比例閥（3）電性連接的比例傳感器（31）；比例閥（3）與油泵（4）和盤型閥（2）連接；深井泵（1）、盤型閥（2）、比例閥（3）、水位傳感器（11）、開度傳感器（21）和比例傳感器（31）皆與控制器電性連接；深井泵（1）包括主啟用泵和備用泵；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是：在s3中，檢修排水模式啟動(dòng)后，水位控制給定值首先設(shè)定為啟主用泵水位；主用泵啟動(dòng)后，水位控制給定值設(shè)定為啟備用泵水位，維持所有深井泵（1）啟動(dòng)排水；隨著蝸殼及流道內(nèi)的壓力下降，盤型閥開度逐漸增大，當(dāng)達(dá)到開度上限值后，且水位持續(xù)下降至停備用泵水位后，退出檢修排水模式，恢復(fù)滲漏排水模式運(yùn)行直至所有深井泵（1）停止運(yùn)行。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是：當(dāng)盤型閥（2）開啟一定開度且主用泵及備用泵全部啟動(dòng)排水后，若盤型閥（2）排水入井流量qin與深井泵排水出井流量qout相同時(shí)，集水井水位保持穩(wěn)定不變。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是：查詢集水井水位穩(wěn)定不變時(shí)的尾水管壓力、盤型閥（2）開度等歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立水位動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的尾水管壓力p、盤型閥開度y的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)組。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是：當(dāng)系統(tǒng)工作在檢修排水模式時(shí)，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)組，通過分段線性差值的方式計(jì)算出在當(dāng)前尾水管壓力p下，維持集水井水位動(dòng)態(tài)平衡的盤型閥開度，作為前饋控制量；首先確定壓力p所在的分段區(qū)間，即滿足時(shí)對(duì)應(yīng)的，則，其中為對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)組中的元素。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是：控制器實(shí)時(shí)采集集水井水位，與水位控制給定值做差，即=；為了避免系統(tǒng)頻繁調(diào)節(jié)，設(shè)置水位控制死區(qū)；當(dāng)≤時(shí)，pid控制輸入值，當(dāng)＞時(shí)，，當(dāng)＜時(shí)，；差值經(jīng)過并聯(lián)pid輸出與前饋控制量疊加，作為盤型閥開度給定值；式中：為pid模塊的比例系數(shù)；為pid模塊的積分系數(shù)；為pid模塊的微分系數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是：開度傳感器（21）和比例傳感器（31）之間設(shè)置信號(hào)放大器，將作為盤型閥開度給定值與盤型閥開度值的差值，該差值經(jīng)放大后作為比例閥控制給定值，并與比例閥反饋值作為小閉環(huán)控制壓力油的流向，當(dāng)壓力油經(jīng)過比例閥進(jìn)入盤型閥接力器的下油腔則增加盤型閥開度，進(jìn)入上油腔則減小盤型閥開度，油路封閉，則維持當(dāng)前開度不變。

技術(shù)總結(jié)
一種基于前饋控制的無人值守水電機(jī)組檢修排水控制系統(tǒng)的控制方法，機(jī)組不排水時(shí)，盤型閥關(guān)閉，油泵停止運(yùn)行，系統(tǒng)工作在滲漏排水模式；此時(shí)，集水井內(nèi)匯集水源主要為墻體滲水、機(jī)組漏水；水位上升至啟主用泵水位時(shí)，啟主用泵；水位上升至啟備用泵水位時(shí)，啟備用泵；水位下降至停備用泵水位時(shí)，停備用泵；水位下降至停主用泵水位時(shí)，停主用泵；機(jī)組需要排水時(shí)，系統(tǒng)工作在檢修排水模式。通過前饋補(bǔ)償+雙閉環(huán)負(fù)反饋完成盤型閥開度自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制集水井的水位維持主用泵及備用泵均啟動(dòng)排水，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無人值守，提高排水效率，減少人為操作，提高工作效率。

技術(shù)研發(fā)人員：徐長(zhǎng)明,王騰,冉鄂渝,毛茜,郭穗,張文韜,嚴(yán)玉明,張鵬,翟玉杰,劉松林,艾遠(yuǎn)高
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17