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(jí)電站裝機(jī)容量為2×30 MW，2005年投入運(yùn)行。改造前球閥壓油裝置型號(hào)為HYZ-2.5-4，通過(guò)4個(gè)壓力開(kāi)關(guān)輸出的開(kāi)關(guān)量控制2臺(tái)壓油泵(額定功率22.5 kW)自動(dòng)啟停，控制系統(tǒng)采用常規(guī)繼電器控制，壓油泵直接啟動(dòng)。投入運(yùn)行以來(lái)，故障日益增多，對(duì)電廠的安全運(yùn)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(kāi)關(guān)(型號(hào)CAS-147)回差大，主壓油泵(3.6 MPa)和備壓油泵(3.4 MPa)動(dòng)作值很難調(diào)整，會(huì)出現(xiàn)2臺(tái)泵同時(shí)啟動(dòng)(主、備用壓油泵動(dòng)作值接近)的情況。

(2) 壓油泵啟動(dòng)沖擊大，致使出口的安全閥運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行一段時(shí)間后整定值會(huì)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(dòng)，電機(jī)震動(dòng)較大，影響了安全閥的正常運(yùn)行。

2 改造方案

針對(duì)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(kāi)關(guān)(PSP11-05)，采用模擬量和開(kāi)關(guān)量同時(shí)控制的PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)ABB公司的PST44軟啟動(dòng)器啟動(dòng)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(dòng)初期處于卸荷狀態(tài)，同時(shí)也保證了壓油罐的安全。

該改造項(xiàng)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(jì)及改造要求。裝置硬件、軟件配置合理，運(yùn)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(guò)壓力變送器以及磁翻板液位變送器把4～20 mA模擬量信號(hào)通過(guò)A/D模塊送入PLC。PLC控制器通過(guò)對(duì)傳入信號(hào)的分析、比較、處理，根據(jù)實(shí)際要求來(lái)實(shí)施自動(dòng)啟停控制。PLC以RS485通訊方式把數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，并同時(shí)輸出重要報(bào)警硬接點(diǎn)到公用LCU。系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)如圖2所示。

在自動(dòng)工況下，油泵的控制按自動(dòng)控制流程進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班。當(dāng)自動(dòng)控制不能達(dá)到要求時(shí)，還可采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。正常時(shí)，1臺(tái)油泵工作，1臺(tái)備用，油泵主備用自動(dòng)輪換。當(dāng)油系統(tǒng)壓力降低至工作油泵啟動(dòng)壓力時(shí)，主用泵啟動(dòng)。油泵先通過(guò)軟啟動(dòng)器降壓?jiǎn)?dòng)，以保證電機(jī)平緩運(yùn)行，同時(shí)低壓?jiǎn)?dòng)閥(卸載閥)使油泵啟動(dòng)時(shí)處于卸荷狀態(tài)。在一定時(shí)間內(nèi)逐漸帶上負(fù)載，并在電動(dòng)機(jī)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(dòng)。當(dāng)油泵系統(tǒng)壓力下降至備用泵啟動(dòng)壓力時(shí)，備用泵啟動(dòng)。當(dāng)油壓正常時(shí)，2臺(tái)泵停運(yùn)。如油壓繼續(xù)上升，則安全閥動(dòng)作，油壓過(guò)高時(shí)則報(bào)警。PLC通過(guò)RS485把模擬量、開(kāi)關(guān)量、智能報(bào)警信號(hào)上送上位機(jī)。

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(diǎn)及功能

4.1 主要特點(diǎn)

(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(kāi)關(guān)量作為備用控制來(lái)控制油泵的啟停，提高了球閥壓油控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。硬件線路設(shè)計(jì)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(jī)界面)，由觸摸屏顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。油壓及油位信息均傳入PLC，并通過(guò)觸摸屏顯示控制，工作人員可通過(guò)觸摸屏直接進(jìn)行標(biāo)定。可現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)觸摸屏對(duì)模擬量參數(shù)、變送器參數(shù)、報(bào)警參數(shù)等進(jìn)行修改、整定，工作人員也可現(xiàn)場(chǎng)查看設(shè)備故障及其狀態(tài)。

(3) 球閥壓油泵啟動(dòng)控制回路設(shè)備選用性能良好、動(dòng)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(dòng)平穩(wěn)、無(wú)沖擊，解決了原先油泵啟動(dòng)時(shí)震動(dòng)較大的問(wèn)題。軟啟動(dòng)器具有良好的用戶界面，操作簡(jiǎn)單，整定方便，并具有電機(jī)過(guò)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(dòng)作不穩(wěn)定、噪聲大及油泵啟動(dòng)沖擊大等問(wèn)題，工作時(shí)無(wú)噪音、無(wú)震動(dòng)、運(yùn)行平穩(wěn)。組合閥能保證油泵啟動(dòng)前期卸荷啟動(dòng)，使油泵平緩啟動(dòng)，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(chóng)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(kāi)關(guān)控制)，以及實(shí)現(xiàn)故障自診斷的功能。

4.2 主要功能

(1) 現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制方式。

(2) 自動(dòng)控制方式。

(3) 球閥壓油系統(tǒng)的油壓油位的基準(zhǔn)值和報(bào)警動(dòng)作參數(shù)可現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)觸摸屏修改。

(4) 油泵故障監(jiān)視。

(5) PLC故障監(jiān)視。

(6) 軟啟動(dòng)器故障監(jiān)視。

(7) 低油壓?jiǎn)?dòng)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(zhǎng)距離傳輸和多站能力等優(yōu)點(diǎn)，所以選其為串行接口。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行實(shí)踐表明，改造后的壓油系統(tǒng)設(shè)備功能齊全，滿足設(shè)計(jì)、改造要求。裝置硬件、軟件配置合理，符合改造要求。裝置運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)方便，符合安全生產(chǎn)要求，滿足今后無(wú)人值班的要求，解決了原先存在的問(wèn)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(dòng)化，2001(02).

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