水電廠發電機油壓裝置控制系統改造

王慶忠，達 艷

(大唐碧口水力發電廠，甘肅 隴南 746412)

1 概況

油壓裝置是水電廠不可缺少的重要輔助設備，它產生并貯存高壓油，為機組啟動、停機、調整負荷等操作提供能源，對保證機組的安全穩定運行起著非常重要的作用。

碧口水電廠總裝機3×100 MW，機組型式為混流式。機組及其油壓裝置基本參數如下：水輪機型號HLA835d-LJ-419，發電機型號TS854/210-40，額定容量117 650 kVA，設計水頭73 m，機組設計水頭下額定出力113 300 kW，額定轉速150 r/min；油壓裝置的壓油罐采用YS-4型油壓設備，最大工作壓力2.5 MPa；壓油泵采用LY-5.8型壓油泵，最大工作壓力2.5 MPa，輸油量5.8 L/s，電動機功率30 kW。

2 油壓裝置的組成和作用

機組油壓裝置由1個壓力油罐、1個集油箱(又稱回油箱)、2臺油泵電動機組及其附件（閥組）組成。壓力油罐內充滿了1/3的透平油，2/3的壓縮空氣。其中，透平油用于操作接力器，通過油泵從集油箱打入壓力油罐內，油面保持在額定范圍；壓縮空氣由中壓機供給，用以保持壓力油罐內透平油的額定壓力與壓縮空氣的平衡。集油箱用于收集調速器和其他用油設備的回油和漏油。閥組是對安全閥、減載閥和逆止閥的總稱。安全閥用于保證壓力油罐內油壓不超過允許值，防止油泵與壓力油罐過載。減載閥用于保證油泵電動機在低負載下啟動，縮短啟動時間，減小啟動電流。逆止閥用于防止壓力油罐內的壓力油在油泵停止運行時倒流。此外，壓力油罐上安裝了4個PS-PD-A型壓油泵壓力控制開關，編號為41YJ～44YJ，根據壓力油罐內油壓的變化，實現壓油泵的自動啟停、手動啟停、備用和停止功能。集油箱上安裝1個LS-MH磁翻板液位計，用于顯示集油箱內的油位。

3 壓油泵的控制原理

在正常運行方式下，油壓裝置中的2臺壓油泵一臺為工作泵、一臺為備用泵。壓油泵具有自動、手動、備用和停止4種操作控制形式。

壓力油罐上安裝4個PS-PD-A型壓油泵壓力控制開關，編號為41YJ～44YJ。其中41YJ為油泵自動啟動開關，當壓力油罐內的透平油壓力達到2.2～2.5 MPa時啟動油泵；42YJ為油泵自動停泵開關，當壓力油罐內的透平油壓力達到2.44～2.46 MPa時停止油泵；43YJ為事故低油壓開關，當壓力油罐內的透平油壓力達到1.69～1.70 MPa時向SJ-500監控裝置發事故低油壓信號，同時迫使機組事故停機；44YJ為備用泵啟動開關，當壓力油罐內的透平油壓力達到2.05～2.06 MPa時啟動油泵。

4 壓油泵運行中存在的問題

碧口水電廠油壓裝置的控制部分為上世紀60年代初期的產品，自機組1976年投運以來一直未進行過改造。在實際運行中，電廠壓油裝置暴露出很多缺陷與問題。

4.1 傷害電機絕緣，降低電機使用壽命

油壓裝置的控制核心部件為交流接觸器，結構簡單；但由于電機采用全壓啟動時沖擊電流大，經常熔斷保險，使接點粘連，致使壓油泵由于控制回路故障而不能啟動，嚴重減少了電機設備的使用壽命。同時，控制系統采用的電機保護裝置為熱繼電器，可靠性差，經常發生電機絕緣降低，甚至電機燒毀的現象，嚴重影響了機組的安全穩定運行。

4.2 需要運行值班人員進行定期切換

由于2臺壓油泵中作為工作泵的那臺壓油泵需經常啟動，容易使保險熔斷，熱繼電器元件損壞，電機使用壽命縮短。為了避免這種情況的發生，需要運行值班人員對2臺壓油泵定期進行切換。

5 對油壓裝置的改造

(1) 壓油泵控制回路改為軟啟動器啟動方式。將原壓油泵控制回路改為由ABB公司生產的PST85型軟啟動器(配備軟啟動器專用熔斷器)的啟動方式。由于PST85型軟啟動器具有電機啟動電流減小、啟動時間縮短等特點，這樣就使控制回路保險熔斷、接點粘連、熱繼電器動作、開關跳閘等情況得以改善，也保護了電機的絕緣，延長了電機設備的使用壽命，實現了機組的安全穩定運行。

(2) 壓油泵運行方式改為輪次進行工備自轉啟停。采用歐姆龍CP1H-XA40DR-A型可編程控制器對壓油泵原運行方式的啟停進行了重新設計。

壓油泵正常運行時，其控制方式把手放“自動”位置；油壓下降后，壓力控制器開關量通過PLC程序控制2臺油泵，按照輪次進行工備自轉啟停來維持壓油槽壓力。第1次工作壓油泵啟動時，將啟動信號發給1號壓油泵啟動，2號壓油泵處于備用狀態，至壓力正常后1號壓油泵停止運行。第2次工作壓油泵啟動時，將啟動信號發給2號壓油泵啟動，1號壓油泵處于備用狀態，至壓力正常后2號壓油泵停止運行。工作壓油泵運行過程中如出現故障，則另一臺壓油泵立刻工作，而故障壓油泵自動轉為備用。改造后壓油泵控制回路原理如圖1所示。

改造后，1號壓油泵與2號壓油泵PLC、軟啟動器、壓力開關、信號回路和開出繼電器控制電源取自動力電源B相→空氣開關→隔離變壓器→24 V電源模塊。這樣，壓油泵的電源更加可靠，保證了油壓系統安全穩定運行。同時，在原壓油泵信號回路增加了24 V電源監視，1、2號壓油泵軟啟動故障信號，送入機組LCU，并在SJ-500監控裝置與上位機增加信號點。這樣，在壓油泵運行過程中出現1、2號壓油泵軟啟動故障信號與24 V電源監視信號時，機組LCU與上位機監控系統就會有相應的信號顯示，運行值班人員即可根據故障信號作出相應的判斷與處理，從而使壓油泵維持壓力油槽內的壓力穩定。

圖1 壓油泵控制回路原理

6 油壓裝置改造后的效果

油壓裝置控制回路改造為軟啟動器啟動方式后，再也沒有出現過因電機啟動電流過大而造成的電機絕緣損壞，并使壓油泵不能啟動的故障。改造后，油壓裝置一直運行穩定。

壓油泵運行方式改為輪次進行工備自轉啟停以后，工作泵與備用泵不需手動進行定期切換，減少了運維人員的工作量，提高了油壓裝置工作的可靠性、穩定性，也為電廠早日實現“無人值班，少人值守”的運行管理模式奠定了基礎。

碧口水電廠1號機油壓裝置自2010年10月份改造以來，經過1年多時間的運行，設備運行可靠、穩定，至今油壓裝置未再發生過改造前的故障，證明此次油壓裝置控制回路的改造是成功的。