論述調(diào)速器油壓裝置的工作原理要點(diǎn)

沙沱發(fā)電廠

摘要：隨著我國(guó)水電廠監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，調(diào)速器油壓裝置的自動(dòng)控制水平也在不斷提高。在油壓電氣元件的性能日趨強(qiáng)大和可靠的形勢(shì)下，調(diào)速器油壓裝置日常運(yùn)行的自動(dòng)化技術(shù)也越來(lái)越成熟。而近年來(lái)光纖接入的以太網(wǎng)在水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的大量采用，也使調(diào)速器油壓裝置的自動(dòng)化監(jiān)控更為可靠、穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”（少人值守）的目標(biāo)提供了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水電廠；調(diào)速器油壓裝置；主要控制；工作原理

隨著水電廠自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步和控制觀念的更新，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多水電廠現(xiàn)地控制單元（LCU）采用可編程邏輯控制器（PLC），對(duì)調(diào)速器油壓裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)控制及事故報(bào)警功能。對(duì)調(diào)速器油壓裝置的控制，根據(jù)各電廠的具體情況和設(shè)計(jì)布局，既可以作為機(jī)組LCU的PLU程序的組成部分進(jìn)行控制，也可以設(shè)置獨(dú)立的輔機(jī)LCU，給調(diào)速器油壓控制配備專門的PLC和相應(yīng)的輔助設(shè)施。

一、油壓裝置機(jī)組LCU控制方式

調(diào)速器油壓裝置的機(jī)組LCU控制方式在水電廠的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，這種控制方式主要采集表示油壓裝置狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)和模擬量信號(hào)，并在機(jī)組LCU的PLC程序中根據(jù)流程圖實(shí)施相應(yīng)控制。其主要優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約設(shè)備成本，控制簡(jiǎn)單可靠。

（一）主要控制原理

作為重要的輔機(jī)設(shè)備，油壓裝置在發(fā)電過(guò)程中必須保持正常運(yùn)行，同時(shí)滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)報(bào)警、事故快速動(dòng)作的要求，所以必須依靠在PLC主程序中循環(huán)掃描油壓裝置控制子程序的方式來(lái)縮短PLC對(duì)油壓裝置的監(jiān)控周期，同時(shí)，油壓裝置的故障與事故信息應(yīng)作為重要的事件順序記錄（SOE）量，放在定時(shí)中斷子程序中以毫秒級(jí)的分辨率給予處理。

（二）控制中需注意的要點(diǎn)

在PLC控制過(guò)程中，依據(jù)PLC本身的邏輯特性和油壓裝置自身的運(yùn)行特點(diǎn)，為了使控制系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）在子程序中使用的寄存器和定時(shí)器，必須在初始化和控制過(guò)程結(jié)束之后按照要求清零或者置相應(yīng)的值；同時(shí)，這些內(nèi)部地址不得在PLC程序的其他地方重復(fù)使用，以免導(dǎo)致不可預(yù)料的控制結(jié)果。例如：假設(shè)當(dāng)油壓降低到油泵啟動(dòng)油壓a值時(shí)油泵開(kāi)始補(bǔ)油，如果持續(xù)補(bǔ)油t時(shí)間后油壓已正常，但信號(hào)依然沒(méi)有反饋，那么程序應(yīng)當(dāng)自動(dòng)停止補(bǔ)油以免發(fā)生意外；此時(shí)如果計(jì)時(shí)t所用寄存器被程序其他地方調(diào)用，在t時(shí)間內(nèi)被清零，那么就無(wú)法停止補(bǔ)油，可能會(huì)造成嚴(yán)重事故。

（2）由于開(kāi)出繼電器、限位開(kāi)關(guān)、壓力變送器、補(bǔ)油閥等元器件本身的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致控制失效和信號(hào)誤動(dòng)作的情況出現(xiàn)，因此必須在PLC程序中對(duì)此進(jìn)行容錯(cuò)性編程，即在控制命令發(fā)出后必須以反饋信號(hào)出現(xiàn)為執(zhí)行下一個(gè)控制步驟的前提條件，并且在每個(gè)控制環(huán)節(jié)都設(shè)置控制失敗后跳出并報(bào)錯(cuò)的功能，以免造成程序死循環(huán)的情況。

（3）確定油壓裝置控制子程序的運(yùn)行優(yōu)先級(jí)和投退條件。雖然在PLC程序循環(huán)運(yùn)行過(guò)程中需要周期性掃描油壓控制程序以保證控制的實(shí)時(shí)性，但必須有充分必要的條件判斷作為執(zhí)行控制前的閉鎖條件。比如當(dāng)控制啟動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，必須檢查各種事故信號(hào)是否已復(fù)歸，是否沒(méi)有異常情況，確認(rèn)無(wú)誤后再執(zhí)行相應(yīng)的控制流程；同時(shí)，在執(zhí)行流程的過(guò)程中如果出現(xiàn)緊急停機(jī)或者事故停機(jī)信號(hào)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的程序強(qiáng)行退出，保證盡量快速、安全地進(jìn)入緊急停機(jī)或事故停機(jī)流程。

（三）常見(jiàn)問(wèn)題和解決方法

（1）依靠調(diào)速器油壓模擬量進(jìn)行啟泵、停泵等控制時(shí)，要有合理的模擬量設(shè)定值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)或者其他因素造成不合理的設(shè)定值，會(huì)引起油泵頻繁動(dòng)作等，對(duì)于電子元器件和電廠安全運(yùn)行將產(chǎn)生不利影響。因此，應(yīng)選擇合適的、動(dòng)作準(zhǔn)確的壓力控制器，其動(dòng)作應(yīng)按油壓裝置生產(chǎn)廠的規(guī)定進(jìn)行整定。

（2）由于調(diào)速器油壓裝置啟停比較頻繁，所以應(yīng)在日常運(yùn)行中注意定期檢查負(fù)責(zé)開(kāi)出的繼電器是否正常，并及時(shí)更換損壞的繼電器。避免因?yàn)榭刂泼顭o(wú)法順利到達(dá)油壓裝置而造成事故。

（3）為了延長(zhǎng)調(diào)速器油壓裝置的正常使用時(shí)間，應(yīng)建立定時(shí)或者按次油泵主備切換機(jī)制，并能在主泵故障的情況下自動(dòng)啟動(dòng)備泵。

二、輔機(jī)LCU控制方式要點(diǎn)

輔機(jī)LCU控制調(diào)速器油壓裝置自動(dòng)運(yùn)行方式的突出優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高、控制功能較強(qiáng)，可以適應(yīng)對(duì)調(diào)速器油壓裝置比較復(fù)雜的控制要求。用獨(dú)立的PLC采集和處理調(diào)速器油壓裝置的有關(guān)數(shù)據(jù)（包括數(shù)字輸入輸出量、模擬量等），通過(guò)獨(dú)立的通信方式直接上送給上位機(jī)，可以監(jiān)控更多的數(shù)據(jù)信息，完成更多的控制功能，從而提高整個(gè)電廠的自動(dòng)化程度。

（一）主要控制原理

輔機(jī)LCU由于具有獨(dú)立的供電裝置、PLC和各種開(kāi)關(guān)（必要時(shí)還可以配合軟啟動(dòng)等輔助設(shè)備），形成了一套采集數(shù)據(jù)量大、可靠性高且控制功能復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。一般，獨(dú)立的輔機(jī)LCU對(duì)調(diào)速器油壓裝置的控制主要具備以下功能：按照客戶的要求進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)、主泵/備泵的自動(dòng)切換，自動(dòng)補(bǔ)油（補(bǔ)氣），自動(dòng)執(zhí)行啟泵流程，自動(dòng)執(zhí)行停泵（事故停泵）流程。

（二）輔機(jī)LCU控制要點(diǎn)和常見(jiàn)問(wèn)題

（1）獨(dú)立輔機(jī)LCU控制的調(diào)速器油壓裝置一般具有相對(duì)完整的控制要求，并且考慮到程序的可靠性和容錯(cuò)性，必須增加許多閉鎖條件控制，因此，中間變量的使用十分必要。例如：程序使用N1個(gè)開(kāi)入量狀態(tài)通過(guò)一定的“與”、“或”邏輯判斷，確定中間變量M1的狀態(tài)；使用N2個(gè)開(kāi)入量狀態(tài)通過(guò)一定的“與”、“或”邏輯判斷，確定中間變量M2的狀態(tài)；同時(shí)，M1和M2之間須互為閉鎖或者通過(guò)一定的邏輯方式控制LCU的開(kāi)出動(dòng)作，因而形成了較復(fù)雜的PLC邏輯控制。

（2）獨(dú)立輔機(jī)LCU一般配有較多的狀態(tài)指示燈，以方便日常運(yùn)行人員的現(xiàn)地監(jiān)控，比如油位過(guò)高/過(guò)低、油壓過(guò)高/過(guò)低、油泵運(yùn)行、油泵故障等信號(hào)指示燈。同時(shí)，輔機(jī)LCU還可以配備空氣開(kāi)關(guān)、接觸器、熱繼電器及軟啟動(dòng)器等一系列設(shè)備，增加LCU對(duì)調(diào)速器油壓裝置的控制可靠性和控制質(zhì)量。

（3）獨(dú)立的輔機(jī)LCU由于控制獨(dú)立、采集信號(hào)數(shù)量多、控制性能穩(wěn)定，在整個(gè)電廠的監(jiān)控系統(tǒng)中扮演著重要的角色，因此其通信方式也值得注意，一般有二種方式：①以RS-485方式（RS-485串行接口的電氣標(biāo) 準(zhǔn)實(shí)際上是RS-422的變型，它屬于7層開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）模型物理層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，由于性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組網(wǎng)容易而得到廣泛應(yīng)用）與機(jī)組LCU通信，并設(shè)為從機(jī)，數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)都通過(guò)機(jī)組PLC到達(dá)上位機(jī)；②直接與上位機(jī)通信，并設(shè)為從機(jī)，由于當(dāng)前水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本采用以太網(wǎng)通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此為了實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信的功能，必須給輔機(jī)LCU的PLC添加以太網(wǎng)接口模塊，以及光纖轉(zhuǎn)換器等配套設(shè)備。第1種方式的優(yōu)點(diǎn)在于降低成本，然而由于RS-485串口通信在通信距離、帶寬和抗電磁干擾能力方面的局限性，建議輔機(jī)臺(tái)數(shù)較多但控制內(nèi)容較簡(jiǎn)單的電廠采用；第2種方式成本較高，但以太網(wǎng)光纖通信的可靠性、及時(shí)性也高，其缺點(diǎn)在于無(wú)法將一些重要信息傳送給機(jī)組LCU，增加了機(jī)組LCU的監(jiān)控難度，建議輔機(jī)控制流程相對(duì)復(fù)雜、獨(dú)立（不需要與LCU交換重要的控制信息）的電廠采用。

三、結(jié)語(yǔ)

調(diào)速器油壓裝置是水電廠重要的輔助設(shè)備之一，水電廠一般采用可編程邏輯控制器（PLC）對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。文章從控制原理、主要功能、運(yùn)行模式等方面介紹了當(dāng)前較為典型和普遍的二種PLC控制方式：一種是節(jié)約成本、控制內(nèi)容簡(jiǎn)單的機(jī)組現(xiàn)地控制單元（LCU）直接控制模式；另一種是控制內(nèi)容復(fù)雜、可靠性高的輔機(jī)LCU控制模 式。