水電站球閥壓油系統(tǒng)的改造

毛學(xué)明，湯春生，朱躍亮

(浙能華光潭水力發(fā)電有限公司，浙江 杭州 311322)

浙能華光潭水電發(fā)電有限公司一級電站裝機容量為2×30 MW，2005年投入運行。改造前球閥壓油裝置型號為HYZ-2.5-4，通過4個壓力開關(guān)輸出的開關(guān)量控制2臺壓油泵(額定功率22.5 kW)自動啟停，控制系統(tǒng)采用常規(guī)繼電器控制，壓油泵直接啟動。投入運行以來，故障日益增多，對電廠的安全運行造成一定的影響。

1 原球閥壓油系統(tǒng)的主要缺陷

(1) 壓力開關(guān)(型號CAS-147)回差大，主壓油泵(3.6 MPa)和備壓油泵(3.4 MPa)動作值很難調(diào)整，會出現(xiàn)2臺泵同時啟動(主、備用壓油泵動作值接近)的情況。

(2) 壓油泵啟動沖擊大，致使出口的安全閥運行不穩(wěn)定，運行一段時間后整定值會漂移，使安全閥的整定值比壓油泵停止值低，出現(xiàn)壓油泵循環(huán)打泵現(xiàn)象。

(3) 壓油泵直接啟動，電機震動較大，影響了安全閥的正常運行。

2 改造方案

針對華光潭水電站的具體情況，采用深圳克拉克公司的PSY系列壓油裝置。該裝置是全新的智能工業(yè)控制監(jiān)控設(shè)備，系統(tǒng)選用回差小的壓力開關(guān)(PSP11-05)，采用模擬量和開關(guān)量同時控制的PLC控制系統(tǒng)，通過ABB公司的PST44軟啟動器啟動壓油泵，在壓油泵出口則采用更為先進(jìn)的安全閥和卸荷閥為一體的組合閥(TZHF系列)，保證油泵在啟動初期處于卸荷狀態(tài)，同時也保證了壓油罐的安全。

該改造項目現(xiàn)已完成，其設(shè)備功能齊全，調(diào)試正常，能滿足設(shè)計及改造要求。裝置硬件、軟件配置合理，運行穩(wěn)定，維護(hù)方便，符合安全生產(chǎn)的要求。球閥壓油系統(tǒng)改造后的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 工作原理

壓油控制系統(tǒng)通過壓力變送器以及磁翻板液位變送器把4～20 mA模擬量信號通過A/D模塊送入PLC。PLC控制器通過對傳入信號的分析、比較、處理，根據(jù)實際要求來實施自動啟停控制。PLC以RS485通訊方式把數(shù)據(jù)傳送到上位機，并同時輸出重要報警硬接點到公用LCU。系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)如圖2所示。

在自動工況下，油泵的控制按自動控制流程進(jìn)行控制，可實現(xiàn)無人值班。當(dāng)自動控制不能達(dá)到要求時，還可采用現(xiàn)場手動控制。正常時，1臺油泵工作，1臺備用，油泵主備用自動輪換。當(dāng)油系統(tǒng)壓力降低至工作油泵啟動壓力時，主用泵啟動。油泵先通過軟啟動器降壓啟動，以保證電機平緩運行，同時低壓啟動閥(卸載閥)使油泵啟動時處于卸荷狀態(tài)。在一定時間內(nèi)逐漸帶上負(fù)載，并在電動機轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，油泵輸出額定工作壓力和流量的壓力油，隨后油泵全電壓帶負(fù)荷啟動。當(dāng)油泵系統(tǒng)壓力下降至備用泵啟動壓力時，備用泵啟動。當(dāng)油壓正常時，2臺泵停運。如油壓繼續(xù)上升，則安全閥動作，油壓過高時則報警。PLC通過RS485把模擬量、開關(guān)量、智能報警信號上送上位機。

圖1 球閥壓油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

圖2 壓油裝置控制系統(tǒng)示意

4 球閥壓油系統(tǒng)的主要特點及功能

4.1 主要特點

(1) 采用西門子S7-200PLC作為核心控制單元。PLC用模擬量作為主控、開關(guān)量作為備用控制來控制油泵的啟停，提高了球閥壓油控制系統(tǒng)的自動化程度。硬件線路設(shè)計上采用供電、電氣隔離方式，提高了抗干擾能力。

(2) 控制柜上裝有帶觸摸功能的液晶屏，具有友好的HMI(人機界面)，由觸摸屏顯示實時狀態(tài)。油壓及油位信息均傳入PLC，并通過觸摸屏顯示控制，工作人員可通過觸摸屏直接進(jìn)行標(biāo)定。可現(xiàn)場通過觸摸屏對模擬量參數(shù)、變送器參數(shù)、報警參數(shù)等進(jìn)行修改、整定，工作人員也可現(xiàn)場查看設(shè)備故障及其狀態(tài)。

(3) 球閥壓油泵啟動控制回路設(shè)備選用性能良好、動作可靠的進(jìn)口元件，保證了壓油系統(tǒng)控制回路的可靠與穩(wěn)定。

(4) 保證油泵啟動平穩(wěn)、無沖擊，解決了原先油泵啟動時震動較大的問題。軟啟動器具有良好的用戶界面，操作簡單，整定方便，并具有電機過載、缺相、漏電、欠壓、短路保護(hù)等功能和故障顯示功能。

(5) 油泵出口采用更為先進(jìn)的安全和卸荷為一體的組合安全閥，解決了先前安全閥動作不穩(wěn)定、噪聲大及油泵啟動沖擊大等問題，工作時無噪音、無震動、運行平穩(wěn)。組合閥能保證油泵啟動前期卸荷啟動，使油泵平緩啟動，既保證了組合安全閥自身的安全，又保證了壓油罐的安全。

(6) 屏柜具有良好的防塵、防潮、防鼠及防蟲害功能，具有良好的抗電磁干擾能力，還采用了良好的通風(fēng)措施及照明設(shè)施(門開關(guān)控制)，以及實現(xiàn)故障自診斷的功能。

4.2 主要功能

(1) 現(xiàn)場手動控制方式。

(2) 自動控制方式。

(3) 球閥壓油系統(tǒng)的油壓油位的基準(zhǔn)值和報警動作參數(shù)可現(xiàn)場通過觸摸屏修改。

(4) 油泵故障監(jiān)視。

(5) PLC故障監(jiān)視。

(6) 軟啟動器故障監(jiān)視。

(7) 低油壓啟動和高壓卸荷功能。

(8) RS485串行通信功能。

RS485接口具有良好的抗噪聲干擾性、長距離傳輸和多站能力等優(yōu)點，所以選其為串行接口。

5 結(jié)束語

現(xiàn)場調(diào)試和運行實踐表明，改造后的壓油系統(tǒng)設(shè)備功能齊全，滿足設(shè)計、改造要求。裝置硬件、軟件配置合理，符合改造要求。裝置運行穩(wěn)定，維護(hù)方便，符合安全生產(chǎn)要求，滿足今后無人值班的要求，解決了原先存在的問題，且優(yōu)于原壓油系統(tǒng)。

1 邱公偉．可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2000.

2 羅耀東，徐義亨．控制系統(tǒng)的抗噪聲技術(shù)[J]．石油化工自動化，2001(02).

3 華中工學(xué)院，武漢水利電力學(xué)院．水電站自動化[M]．北京：電力工業(yè)出版社，1982.