ATS48系列軟啟動(dòng)器在糯扎渡水電站的應(yīng)用

廖華杰，裴紅洲

(1. 華能西藏發(fā)電有限公司藏木水電廠；2. 華能瀾滄江水電有限公司糯扎渡水電廠,西藏 800000)

ATS48系列軟啟動(dòng)器在糯扎渡水電站的應(yīng)用

廖華杰1，裴紅洲2

(1. 華能西藏發(fā)電有限公司藏木水電廠；2. 華能瀾滄江水電有限公司糯扎渡水電廠,西藏 800000)

ATS48系列ATS48C21Q軟啟動(dòng)器啟動(dòng)110 kW交流異步電機(jī)在我國工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的使用十分廣泛，其良好的性能使電機(jī)控制避免機(jī)械損傷和水錘，并提供完善的電機(jī)和機(jī)械保護(hù)，該裝置的正常工作對(duì)安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。文中通過對(duì)該軟啟動(dòng)器的分析，結(jié)合其在糯扎渡水電站筒閥油壓裝置系統(tǒng)使用過程中出現(xiàn)的故障，提出了在使用該軟啟動(dòng)器的優(yōu)化方法，提高了水輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行系數(shù)。

水電站；軟啟動(dòng)器；筒閥油壓裝置

0 引 言

糯扎渡水電站機(jī)組額定運(yùn)行水頭為187 m，最高水頭為215 m，根據(jù)規(guī)程要求，水輪機(jī)停機(jī)后必須立即關(guān)閉進(jìn)口閥，如果不設(shè)進(jìn)口閥或不關(guān)進(jìn)口閥，在導(dǎo)葉的立面間隙和端面間隙處不可避免的存在高速水流，使導(dǎo)葉上下抗磨板甚至轉(zhuǎn)輪葉片的進(jìn)口易發(fā)生氣蝕，對(duì)于高水頭或多泥沙河流尤為嚴(yán)重。筒閥作為一種斷開閥，安裝在水輪機(jī)固定導(dǎo)葉和活動(dòng)導(dǎo)葉之間，很好的解決了這個(gè)問題。筒閥關(guān)閉時(shí)，起到止水閥的作用，阻止水流通過，以防導(dǎo)葉由于泥沙磨損而漏水過大；筒閥開啟時(shí)，整個(gè)筒體縮緊水輪機(jī)支撐環(huán)和頂蓋之間的腔室內(nèi)，對(duì)過機(jī)水流不造成干擾。此外，筒閥還具有在水輪機(jī)飛逸時(shí)起到事故關(guān)閉的功能。

筒閥油壓裝置由回油箱、壓力油罐、油泵及出口閥組、油過濾器及檢測(cè)自動(dòng)化元件等組成，其中油泵及出口閥組安裝在回油箱本體上。筒閥油壓裝置為筒閥液壓同步控制系統(tǒng)提供安全可靠的操作油源。正常運(yùn)行時(shí)，由液壓油泵向壓力油罐中打油保持其壓力。在糯扎渡水電站機(jī)組運(yùn)行過程中，曾多次出現(xiàn)因軟啟動(dòng)器故障導(dǎo)致壓力油罐壓力無法保持。因此，提高該軟啟動(dòng)器的可靠性刻不容緩。

1 設(shè)備介紹

1.1筒閥油壓裝置系統(tǒng)

糯扎渡水電站共配置9套筒閥油壓裝置系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組1套，每套設(shè)有2臺(tái)油泵、1個(gè)壓力油罐、1個(gè)回油箱(含有靜電液壓過濾系統(tǒng))、1個(gè)漏油箱、一套手動(dòng)、自動(dòng)補(bǔ)氣裝置。筒閥油壓裝置控制系統(tǒng)設(shè)有1塊控制盤和1塊啟動(dòng)盤，#1—#6機(jī)組筒閥油壓裝置系統(tǒng)使用ATS48系列ATS48C21Q軟啟動(dòng)器作為電機(jī)啟動(dòng)的核心元件。筒閥油壓裝置控制系統(tǒng)每套包括保護(hù)裝置、啟動(dòng)器和其它控制回路。每臺(tái)油泵的保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、啟動(dòng)器狀態(tài)信號(hào)、電機(jī)運(yùn)行及故障信號(hào)、裝置故障信號(hào)、電源監(jiān)視信號(hào)、遠(yuǎn)方/現(xiàn)地狀態(tài)等，除提供現(xiàn)地顯示用的接點(diǎn)外，尚分別提供兩對(duì)接點(diǎn)至電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

在自動(dòng)控制方式下油泵電動(dòng)機(jī)按自動(dòng)控制流程進(jìn)行控制，主備油泵電動(dòng)機(jī)采用輪換工作制，并能接受電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的命令實(shí)現(xiàn)主、備油泵的啟/停操作。在自動(dòng)方式退出的情況下能手動(dòng)操作。系統(tǒng)能對(duì)每臺(tái)油泵的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)。

1.2ATS48軟啟動(dòng)器

ATS48是一種完整的軟起動(dòng)器產(chǎn)品系列，從 18A到1200A，具有旁路之后仍能提供所有完善的保護(hù), 更有效降低壓力波動(dòng)和閥門沖擊。具備熱電子式熱保護(hù)、PTC電機(jī)直接熱保護(hù) 、過載保護(hù)(電流)、欠載保護(hù)(轉(zhuǎn)矩)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)(穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài))、缺相保護(hù)、頻繁起動(dòng)保護(hù)(再起動(dòng)時(shí)間可設(shè))、旋轉(zhuǎn)方向監(jiān)控、外部故障保護(hù)、電機(jī)預(yù)熱保護(hù)等多種保護(hù)功能。其原理圖如圖1所示。

圖1 電氣控制原理圖

2 主要控制要求及聯(lián)鎖功能

2.1油泵自動(dòng)

根據(jù)壓力油罐本體上壓力信號(hào)自動(dòng)控制兩臺(tái)油泵啟停動(dòng)作。

2.2油泵手動(dòng)

操作人員人為控制#1、#2油泵啟停。

2.3#1、#2油泵主用判斷

切換把手“#1油泵/自動(dòng)/#2油泵”在“自動(dòng)”位時(shí)，用于自動(dòng)選擇主備油泵，在運(yùn)行中，若主備油泵運(yùn)行時(shí)間相差超過5 小時(shí)，主備油泵將自動(dòng)切換；在“#1油泵”或“#2油泵”位時(shí)，手動(dòng)控制選擇啟動(dòng)油泵號(hào)。若選擇#1油泵(#2油泵)，在自動(dòng)控制時(shí)#1油泵(#2油泵)為主泵，#2油泵(#1油泵)為備泵。運(yùn)行過程中，主備泵油不會(huì)自動(dòng)切換。

2.4閉鎖油泵啟動(dòng)

壓力油罐壓力達(dá)6.44 MPa時(shí)，油泵急停并閉鎖油泵啟泵信號(hào)，無論油泵控制方式在自動(dòng)還是手動(dòng)，油泵都無法啟動(dòng)。

2.5安全保護(hù)

液壓油泵出口安全閥6.67 MPa動(dòng)作，6.82 MPa 安全閥全開；壓油罐安全閥7.2 MPa時(shí)動(dòng)作。

2.6油壓裝置控制參數(shù)

油壓裝置控制參數(shù)見表1。

表1 油壓裝置控制參數(shù)

2.7重要控制邏輯

(1)啟動(dòng)主用泵

當(dāng)油系統(tǒng)壓力降低時(shí)，壓力開關(guān)接點(diǎn)接通，油泵啟動(dòng)向貯油罐供油，當(dāng)系統(tǒng)壓力升至正常壓力時(shí)，油泵停機(jī)。

(2)啟動(dòng)備用油泵

當(dāng)油系統(tǒng)壓力繼續(xù)降低至備用油泵啟動(dòng)油壓時(shí)，壓力開關(guān)接點(diǎn)接通，備用油泵啟動(dòng)向貯油罐供油并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)壓力回升至正常壓力時(shí)，備用油泵停機(jī)。

(3)事故低油壓

壓力繼續(xù)下降至事故低油壓時(shí)，壓力開關(guān)接點(diǎn)接通，發(fā)出事故低油壓信號(hào)，快速關(guān)閉筒形閥，并發(fā)信號(hào)至電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

3 ATS48C21Q軟啟動(dòng)器出現(xiàn)的問題及處理

3.1故障前筒閥油壓裝置油泵運(yùn)行方式

切換把手“#1泵/自動(dòng)/#2泵”在“自動(dòng)”位，#1 油泵主用，#1、#2油泵控制方式均在“自動(dòng)”位，壓力油罐壓力6.28 MPa。

3.2故障現(xiàn)象

(1)現(xiàn)場(chǎng)筒閥油壓裝置壓油罐壓力降至6.0 MPa，PLC程序判斷滿啟動(dòng)#1油泵條件，K19繼電器帶電閉合，進(jìn)而軟啟前置接觸器KM01閉合；接觸器輔助觸點(diǎn)啟動(dòng)軟啟，軟啟LED顯示屏顯示“PHF”故障代碼(電源缺相)。

(2)就地檢查發(fā)現(xiàn)#1油泵軟啟動(dòng)故障,故障代碼PHF,壓力油罐壓力降至5.9 MPa。檢查控制回路，未發(fā)現(xiàn)回路斷線及端子松動(dòng)，斷開軟啟控制電源并重新上電，故障復(fù)歸，手動(dòng)啟動(dòng)#1油泵電機(jī)，電機(jī)啟動(dòng)正常。

間隔10多小時(shí)后，#2油泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，#2油泵軟啟動(dòng)故障,故障代碼PHF。檢查控制回路，未發(fā)現(xiàn)回路斷線及端子松動(dòng)，采用斷電重啟方式，#2油泵電機(jī)啟動(dòng)正常。

3.3故障原因分析及處理

經(jīng)檢查ATS48C21Q軟啟動(dòng)工作原理圖，發(fā)現(xiàn)筒閥油壓裝置系統(tǒng)油泵軟啟帶有前置接觸器，且軟啟動(dòng)器啟動(dòng)指令來自前置接觸器輔助觸點(diǎn)。認(rèn)真查看該軟啟說明書，分析時(shí)序圖，推斷故障原因可能為：PLC開出啟泵令后，K19帶電，進(jìn)而使前置接觸器KM01帶電。由于前置接觸器KM01主觸頭并不是每次均先于其輔助觸點(diǎn)閉合，當(dāng)前置接觸器KM01輔助觸點(diǎn)先于主觸頭閉合時(shí)，該軟啟報(bào)PHF故障代碼，致使油泵電機(jī)無法啟動(dòng)，導(dǎo)致壓力油罐壓力無法保持。隨即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)證明推斷結(jié)論完全正確。

糯扎渡電廠經(jīng)過技術(shù)改造，使軟啟動(dòng)器啟動(dòng)令與前置接觸器閉合令來自不同的繼電器，使前置接觸器先閉合，經(jīng)一定延時(shí)后，發(fā)軟啟啟動(dòng)令。

ATS48系列軟啟動(dòng)器，在安裝有前置接觸器時(shí)，應(yīng)保持軟啟動(dòng)器主回路先帶電，然后發(fā)啟動(dòng)軟啟命令(禁止使用前置接觸器輔助觸點(diǎn)做為軟啟啟動(dòng)令)。

4 結(jié)束語

糯扎渡水電站#4-#6機(jī)組筒閥油壓裝置自2013年6月改造、調(diào)試完畢，正式投入使用至今，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生因軟啟報(bào)PHF故障導(dǎo)致#1、#2油泵啟動(dòng)失敗而影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的不安全事件。真正找到了導(dǎo)致該系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的根本原因，提高了水輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行系數(shù)。

[1] 馬新紅,李 濤,鐘光華. 小浪底電廠筒閥液壓控制系統(tǒng)[J]. 大電機(jī)技術(shù),2006(2).

[2] 魏守坤.水口水電廠壓油裝置及補(bǔ)氣控制系統(tǒng)PLC改造[J].福建電力與電工，2003(2).

[3] 李國厚,高淑萍.軟啟動(dòng)技術(shù)及其應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械,2006(7).

Application of ATS48 Series Soft Starter in Nuozhadu Hydropower Station

LIAO Hua-jie1, PEI Hong-zhou2

(1. Huaneng Tibet Power Generation Co., Ltd. 2. Huaneng Lancang River Hydropower Co., Ltd. Nuozadu Hydropower Plant,Xizang 800000,China)

The ATS48 series ATS48C21Q soft starter start 110KW AC asynchronous motor in the industrial field is widely used, the good performance of the motor control to avoid mechanical damage and water hammer, and provide perfect motor and mechanical protection, the normal work of the device are safe and stable transport is very important. In this Paper through the analysis of the soft starter, combined with its in Nuozhadu hydropower station valve cylinder hydraulic system faults using process, in the use of the optimization method of the soft starter and improve the hydro generators safe and stable operation of the coefficient has been put forward.

Hydropower station; Soft starter; Hydraulic cylinder valve device

2015-06-11

2015-06-28

廖華杰(1981-)，男，工學(xué)學(xué)士，工程師，華能西藏發(fā)電有限公司藏木水電廠。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.07.010

TM761.1

B

1009-3230(2015)07-0032-03