某抽蓄電站補氣裝置控制邏輯優化

楊鎮閣，李劍鋒，劉佳明

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300）

1 引言

補氣裝置是調速器液壓系統中的重要組成部分，可協同油泵使油罐中液壓油在合適的壓力區間。隨著抽蓄電站向“無人值守，少人值守”的趨勢邁進，補氣工作開始從人工手動補氣逐漸轉變為自動控制補氣，因而對補氣裝置的控制邏輯研究顯得尤為重要。

張紹武等[1]通過對電氣回路和控制流程進行更改，實現了壓油罐的自動補氣功能；周羲[2]通過優化控制程序解決了超額補氣的問題；陳楠等[3]優化了補氣與補油的邏輯關系，提高了油壓裝置工作的可靠性。文中結合液壓系統的實際運行，通過在原有邏輯中增設延時觸點，改變補氣定值，解決了液壓系統在充油充壓過程中補氣裝置動作頻繁的問題，提升了補氣裝置的可靠性。

2 補氣裝置

對于液壓系統油罐內的壓力油通常要求其具備一定的壓力和流量，以滿足在極端條件下可以回關導葉的功能，避免事故擴大。因此，油罐內的油位和壓力常被視為關鍵因素，補氣裝置的控制邏輯也主要以二者作為判斷條件。

某抽蓄電站液壓系統示意圖如圖1所示，主要由壓油罐，補氣裝置，油泵，液位開關和壓力開關組成。采用B301-2A型補氣裝置，由兩個二位電磁閥、1個控制器、1個過濾器及其相關閥門管路組成，電磁閥受自動回路控制，由較小的功率控制一個較高的壓力氣管路的通斷，實現自動補氣功能，以維持液壓系統油罐內一定的氣液比例。

圖1 壓油系統圖

3 程序設計與優化

3.1 程序設計

補氣裝置控制系統正常運行時，通過油位和油壓作為邏輯判斷條件。補氣裝置的啟停主要邏輯預設有：啟泵油位，油壓高于4.6 MPa，補氣壓力，停氣壓力。需要指出，油泵啟動后會快速向油罐內充油，會帶動油壓快速上升，所以油泵啟動和補氣停止共用一個油位為判斷條件，避免油泵和補氣裝置同時啟動，具體邏輯參數參見表1。

表1 油泵控制邏輯參數表

補氣裝置的啟動必須滿足4個條件：①控制方式為自動控制；②電磁閥回路電源正常；③未達到補氣油位；④達到補氣壓力值。只有這4個條件同時滿足，才能促發補氣裝置的自啟動流程，其PLC梯形圖2所示。

圖2 補氣裝置啟動控制梯形圖

為方便理解，將文中梯形圖涉及的符號注釋列入表2。

表2 補氣裝置梯形圖符號注釋表

補氣裝置停止邏輯可由3個條件控制：①達到啟泵油位，此時油泵啟動，會快速充油，所以補氣停止；②達到停氣壓力；③油壓過高超過4.6 MPa時，停止補氣，避免停氣壓力的壓力開關失效時，依然可以自動停止補氣，相當于多加了一道防護。當以上3個條件任意一個滿足時，補氣裝置都會自動停止補氣。其PLC梯形圖3所示。

圖3 補氣裝置停止控制梯形圖

3.2 存在問題

實際運行時發現，當達到補氣壓力4.35 MPa時，這時油位接近1 500 mm，但油位在1 500 mm以上，補氣裝置開始自動啟動，隨著氣量的增加，油位繼續下降。當油位達到1 500 mm時，補氣裝置停止，此時油泵啟動，油位開始快速上升，油位超過1 500 mm時，補氣裝置又繼續自動啟動，在補油和補氣的同時作用下，油壓很快達到停氣壓力，補氣裝置停止。所以，液壓系統在充油充壓的過程中補氣裝置共啟動2次，停止2次。啟停頻繁容易加速元器件老化，降低補氣裝置的可靠性。

3.3 程序優化

為降低補氣裝置的啟停次數，對控制部分做出以下更改。

首先，更改補氣定值，現將補氣定值壓力由4.35 MPa降低為4.2 MPa，避過起泵油位1 500 mm這個臨界點。

然后，增設補氣裝置啟動的動作延時，將補氣啟動判斷的油位信號DI[35]延時15 s，避開油泵啟動時，油位快速變化的這段區間，避免補氣裝置頻繁起停。使用DI[35]節點延時觸發M00[10]線圈，通過延時線圈M00[10]促發補氣指令和停氣指令，降低補氣裝置控制條件的靈敏度，避免油泵的啟停在整個補氣過程中對補氣裝置的干擾。

優化后的補氣裝置啟動，停止PLC梯形圖分別如圖4、圖5所示，改動部分用方框標出。

4 檢查試驗

為了對新設計的補氣裝置啟停控制程序進行檢驗，需要對其進行傳動試驗。

圖4 優化后的補氣裝置啟動控制梯形圖

圖5 優化后的補氣裝置停止控制梯形圖

現地操作，打開油泵的排油閥，使油位下降到1 550 mm，觀察補氣裝置未啟動，繼續緩慢排油至1 500 mm，補氣裝置未啟動。多次動作試驗，補氣裝置只在達到補氣壓力的情況下啟動，動作明顯減少。需要指出，由于整個系統存在氣損失，所以油位與油壓不是一一對應關系。

試驗表明，優化后的補氣裝置啟停控制邏輯，在整個液壓系統充油充壓的過程中，啟停次數大大降低，達到了預期目的。

5 結語

補氣裝置是液壓系統中的重要元器件，其運行狀態直接影響壓力油的品質。文章對補氣裝置的控制進行了針對性研究，將控制邏輯同實際運行相結合，發現了補氣裝置在液壓系統充油充壓過程中動作過多的問題，通過用更改動作定值和增加延時控制邏輯的方式，對補氣裝置的啟停程序進行優化，對補氣裝置動作頻繁的問題，提供了一種解決思路。