水輪機(jī)筒閥由法國NEYRPIC公司于1962年用于真機(jī)以來，通過一些中小水輪機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐，逐步得到了完善。到1979年加拿大當(dāng)時(shí)最大的水電站LG-2，16臺出力為338.5MW的大型混流式水輪機(jī)采用了圓筒閥之后，它的應(yīng)用開始引起各國的注意，許多優(yōu)點(diǎn)得到公認(rèn)。因此，被越來越多的水電站采用。它的主要優(yōu)點(diǎn)有：

1、安裝在固定導(dǎo)水葉與活動(dòng)導(dǎo)水葉之間，同安裝在蝸殼前的球閥、蝶閥相比，縮短了整個(gè)廠房的縱向長度，降低了工程造價(jià)；

2、密封性更好，能有效抑制了導(dǎo)葉漏水對導(dǎo)葉的磨損。

3、開啟、關(guān)閉時(shí)間短，能更好地適應(yīng)電力系統(tǒng)對水電廠快速開機(jī)的要求并能有效地防止事故情況下的機(jī)組過速。

4、能消除機(jī)前閥門進(jìn)出口處的收縮和擴(kuò)散段伸縮節(jié)的附加水力損失。

5、圓筒閥啟閉為直線運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉時(shí)可根據(jù)水壓上升率調(diào)整關(guān)閉速度。而在圓筒閥的應(yīng)用實(shí)踐中如何保證多只接力器的同步成為筒閥控制的關(guān)鍵技術(shù)問題。下面就這一問題闡述應(yīng)用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)同步的原理和方法。

三菱PLC-FX2N系列在筒閥同步控制中的運(yùn)用是采用PLC輸出控制比例閥液壓隨動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步

此方案采用接力器直接驅(qū)動(dòng)筒閥并控制其同步，滾動(dòng)螺旋副和鏈傳動(dòng)的同步機(jī)構(gòu)可以取消或作為輔助同步手段和保護(hù)措施。另外，接力器本身不需再設(shè)緩沖裝置，緩沖功能由PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)。采用本方案與傳統(tǒng)的同步控制系統(tǒng)相比有如下特點(diǎn)：

1）、可以靈活地改變（修改控制程序）閥門關(guān)閉開啟的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使之更符合機(jī)組運(yùn)行之需要。例如：當(dāng)事故緊急停機(jī)調(diào)速器主配拒動(dòng)而需快速關(guān)閉筒閥是時(shí)，為了即快速又不致使蝸殼及壓力鋼管水壓上升率過高可采用分段關(guān)閉的控制規(guī)律。

2）、可以取消機(jī)械同步機(jī)構(gòu)，大大簡化控制操作機(jī)構(gòu)從而精簡筒閥的整體結(jié)構(gòu)，節(jié)省機(jī)坑內(nèi)空間，改善運(yùn)行維護(hù)條件。

3）、減少操作執(zhí)行組件數(shù)量，降低工程造價(jià)。

4）、利用計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方監(jiān)控提供堅(jiān)實(shí)的現(xiàn)場控制和數(shù)據(jù)采集單元

 

控制系統(tǒng)基本原理：

該系統(tǒng)主要由硬件和控制軟件兩部分組成，其中硬件部分包含可編程控制器（本方案PLC選用三菱公司的FX2N-80MT）及其配套的A/D模塊、通訊模塊、接力器行程測量組件（選用磁感應(yīng)高精度、高速脈沖輸出）、信號功率放大板、液壓比例閥、電源、操作開關(guān)、按鈕以及信號燈等組成；其系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖一所示。軟件由三菱公司配套可在WINDOWS下編程的FXGP-WIN-C開發(fā)而得。系統(tǒng)的基本控制策略如下：整個(gè)系統(tǒng)可視為以位移量偏差為負(fù)反饋的閉環(huán)電液隨動(dòng)系統(tǒng)，在多只接力器不同步的情況下，以其中一只為基準(zhǔn)，在給定的啟、閉規(guī)律基礎(chǔ)上按經(jīng)典PI控制算法，產(chǎn)生控制量作用到液壓比例閥上，液壓比例閥控制油流量大小校正發(fā)生的不同步的偏差以保證各油缸的同步運(yùn)行。

操作顯示終端

本系統(tǒng)選用三菱的GOT940觸摸操作顯示終端，其畫面可通過配套的GT-DESIGE軟件制作并通過專用通訊電纜AC30R-9SS與PC機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送及調(diào)試。安裝此顯示終端可豐富人機(jī)界面，同時(shí)監(jiān)視多個(gè)參數(shù)，對即時(shí)分析筒閥開啟、關(guān)閉的運(yùn)行狀態(tài)提供方便。

PLC控制技術(shù)運(yùn)用于筒閥的控制，有效地解決了筒閥多只油缸的同步問題，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了油缸數(shù)量，節(jié)省了投資，充分發(fā)揮了筒閥在水輪機(jī)運(yùn)用上的多方面優(yōu)勢，而且實(shí)現(xiàn)了與計(jì)算機(jī)的通訊，為計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方監(jiān)控提供了功能完善的現(xiàn)場單元。