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摘 要： 我国水能蕴藏量丰富, 中小型水电项目分布很广, 为了实现中小型水电厂无人值班, 少人职守的要求, 本文选择水电站辅助设备计算机辅助设计中系统自动构造与系统图自动生成的一种方式对中小水电站辅助设备进行控制, 对水电站辅助设备的改造具有一定的现实意义。
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关键词 辅助设备系统 计算机辅助设计水电站
计算机的普及与AU TO CAD 的应用, 改变了水电站辅助设备系统设计中人工计算与手工绘图的旧方式,使一些计算与绘图工作可以借助计算机来完成,但大多是利用计算机的绘图功能,把计算机仅仅作为一种绘图工具来使用, 谈不上真正意义上的CAD。其原因是系统自动构造与系统图自动生成的关键问题没有得到解决。针对这些关键问题进行了一些初步的探讨, 提出了系统自动构造与系统自动生成的一种方式, 并以水电站油系统的设计为例,对其中的关键之处与难点进行具体说明。
1、水电站辅助系统CAD 的设计思想
较先进的CAD 系统应具有一定智能性,并最大限度地接近自动设计系统,在无人为干预或较少干预的情况下完成整个设计过程, 按这样的要求, 可把水电站油系统设计过程分成3个层次: 油系统设备选型计算油系统构造设计油系统图生成与绘制。3 个层次3个独立程序模块完成, 各模块之间数据自动传递。油系统设计原理的框图如图 1所示。
图1油系统设计总框图
2、 系统设备选型与数据处理
水电站辅助设备系统设计由技术资料信息处理、 设备选型计算与结果处理3 大环节构成。
2. 1 技术资料信息处理
水电站油系统设计要用到大量的技术资料,仅油量计算就要用到水轮发电机组的各导轴承、 推力轴承、 变压器、 断路器、 主阀、 接力器、 受油器等一系列设备的参数, 因而对技术资料信息进行处理是非常必要的。处理有二个要点, 其一是建立完备的资料库,将与系统设计有关的所有资料(参数、 图表、 曲线等)以便于索引与引用的方式存储;其二是数据共
享与资料的有效利用。为此, 选型计算模块中含有一个专用的资料分析程序。例如在数据文件中, 用一个字符串变量T P$ = ZZ560- LH- 1020 表示水轮机型号, 水轮机型号中的各参数在油系统设计中要多处被引用, 水轮机型式( ZZ, HL, CJ) 与绝缘油系统模式的选择有关, 水轮机的布置型式( 立式、 卧式)则影响到系统图与油量计算,水轮机的直径则是导叶接力器直径计算与接力器油量计算的依据。水轮机型号分析程序则依次从字符串TP$ 中取出不同的字符进行分析判断, 将有关信息参数引用到不同的计算过程中去。变压器、 油泵等技术资料也按同样的原理处理,这样可以从较少的数据中获取大量的信息量。
2. 2系统设备选型计算
系统设备选型包括组成系统的多种设备的选择计算。在程序设计中,一种设备的计算为一个过程,以绝缘油系统为例, 整个模块由油量计算过程、 油槽计算过程、 滤油机计算过程、 油泵计算过程、 管路计算过程共五部分所组成。各部分之间通过全局变量或调子程序的方式进行数据自动传递, 从而使计算过程自动进行, 仅在自动判断难以进行的情况下( 例如既可以设主阀,又可以不设主阀的情况)插入人机对话,由设计者进行决策。
2. 3 选型计算结果的处理
系统设备选型计算的结果有两个用途,其一、 作为系统图生成的依据;其二、 打印系统设备清单。绝缘油系统的计算结果生成的两个文件为: 系统设备构成文件 TPYSB. dat 与系统设备清单 文件T PYJG. dat。系统设备构成文件实际是一个字符串, 由代表电站类型、 水轮机型式、 绝缘油系统各种设备的代码所组成,在逻辑分析模块中专门有一程序对此字符串进行分析解释, 并以此为依据构成油系统。而设备清单文件同是详细地记录各种设备的参数, 供显示与打印输出。
3 、系统构造及系统图的生成
系统构造与系统图的生成是水电站辅助设备系统设计的关键问题。采用三个步骤来实现系统构造与系统图的生成,即系统模式选择 系统设备组合设备与系统管网连接。
3. 1 系统模式确定
绝缘油系统的基本模式与水电站的容量、 机组型式有关,基本模式有: 无固定干管的管网系统、 两干管的管网系统及四干管的管网系统。不同类型的水轮机,其管路系统也不一样,因此, 在管网模式中,又设计了3 种适合于不同类型机组的用户管网与油系统管网相配合。
在系统设备文件TPYSB. dat 中,首先是表示电站容量级别的字符D(大型)、 M(中型)、 X(小型) ,然后是表示水轮机类型的字符U( 轴流转桨式)、 V(混流式)、 C(切击式)、 E(立式机组)、 F( 卧式机组) 。在确定绝缘油系统模式时, 通过调用系统逻辑分析模块对文件中的前3 位字符的分析, 可确定电站容量级别与机组型式, 并由此选择油系统模式。
3. 2 系统设备的确定
系统设备是构成系统的主要部分。设备选型结果记录在文件TPYSB. dat 中,从文件中的第4位字符开始,是依次代表各种油槽、 滤油机、 油泵的代码: J(净油槽)、 N( 运行油槽)、 T ( 添油槽)、 Y( 压力滤油机)、 Z(真空滤油机)、 L(离心滤油机)、 B(油泵)、 C(齿轮泵)。例如,某水电站系统设计结果文件 TPYSB.dat 中的字符为DVEJNNTYZBB,其意义为:
D ― 大型水电站;V ― 混流式机组;
E ―立式机组;J ― 1 个净油槽;
NN―2 个运行油槽; T ― 1 个添油槽;
BB―2 台螺杆泵;Y ―1 台压力滤油机;
Z ―1 台真空滤油机。
调逻辑分析模块, 对TPYSB. dat 文件中的字符串进行分析,可确定系统主要设备的名称及数目,这是构造系统的主体。
3. 3 系统逻辑关系的确定
各种设备在系统中的逻辑关系一般是固定的。在绝缘油系统中, 油槽、油处理设备及用户均通过管路、阀门以一定逻辑关系与系统管网联接。此外,同类设备均按同一种逻辑关系与系统联接。在系统设备中,把同一类设备以及与之相关的管路、阀门系统作为一个逻辑单元。因此,绝缘油系统分为油槽单元、滤油机单元、油泵单元、用户单元。
通过调用逻辑分析模块,选择适合的管网系统,并将所选择的各类设备按逻辑单元与管网相联接,就构造了整个系统的逻辑关系。
3. 4系统图的生成与绘制
上面所构造的系统虽然包括了系统设备及其逻辑关系,但只是一种逻辑框图, 还不是真正的系统图。系统图生成的方法是通过绘图模块调用一系列绘图过程,将管网与设备的图形单元组合,将系统图显示在计算机屏幕上。以透平油系统为例, 设计一系列绘图过程供绘图模块调用, 每个过程完成一种部件的绘图,主要的绘图过程包括:
ZF―主阀过程;
LXLYJ― 离心滤油机过程;
YLLYJ― 压力滤油机过程;
ZKLYJ― 真空滤油机过程;
HYKG― 水平阀门过程;
VYKG― 垂直阀门过程;
SWXHQ ―液位信号器过程;
STQ― 调速器过程;
JT ―管接头过程;
WT ―弯头过程;
LLJ ―流量计过程;
YC― 油槽过程;
YB― 油泵过程;
YX― 油箱过程;
GWL0 ―无干管管网过程;
GWL2 ―2干管管网过程;
GWL4― 4干管管网过程;
HLTB― 混流机组油系统;
ZZTB― 轴流转浆机组油系统。
这些绘图过程也形成一个图库, 可供修改系统图时调用。系统图生成中, 为了使图形部件与系统的正确联接并使图面合理布置, 必须确定各图形部件与系统的联接点,一个图形部件与系统只设一个联接点,调用各绘图过程时,这个联接点的坐标将随过程一起被调用,这样可以保证设备与系统的正确联接。
4 、实例
以绝缘油系统图的绘制为例, 先输入原始参数:
装机容量: 30 万kW
主变台数: 3
油断路器台数: 10
主变型号: SFPL1- 120000/ 220
油断路器型号: SW6- 220
是否设置事故油池( Y/ N) : N。
通过一系列对原始参数进行处理的程序,自动完成设备的选型计算, 得到绝缘油系统的各种数据。再根据设计结果调用各绘图过程, 从而形成一张完整的绝缘油系统图。整个系统图生成的框图如图2所示:
图2绝缘油系统图生成原理图
5、 结语
水电站监控中选择计算机辅助系统会是今后发展的方向。基于计算机辅助系统在水电站辅助设备控制系统,能够提高水电站的自动化管理水平, 实现监控系统网络结构简化。系统易于扩展, 便于集中监控管理, 为企业管理信息化打下基础。同时降低运行人员的劳动强度, 节省管理维护费用,提高水电厂的整体效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。2390 |
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发表于 2018-7-16 20:54:37