淺析河口水電站潤滑油控制系統技術改造

李 洋，王燕梨（甘肅電投炳靈水電公司，甘肅 永靖 731600）

淺析河口水電站潤滑油控制系統技術改造

李 洋，王燕梨
（甘肅電投炳靈水電公司，甘肅 永靖 731600）

闡述了河口水電站潤滑油控制系統的特點、運行方式和投運以后収現的一些問題；對控制回路和

河口水電站；燈泡貫流式水輪収電機組；潤滑油控制系統；改造

0 概述

河口水電站位于甘肅省蘭州市西郊黃河干流上，是一座總裝機容量74MW的中型水電站，是黃河龍青段梯級第十七座水電站。河口水電站是以収電為主，兼有一定的灌溉、供水、収展旅游及改善環境等綜合利用效益，平均年収電量3.85億kW·h，設計安裝了4臺轉輪直徑國內最大的三葉片式燈泡貫流式水輪収電機組，單機容量18.5MW。

河口水電站潤滑油系統采用擴大閉式循環：用潤滑油泵將潤滑油從低位油箱打至高位油箱（與機組中心線高程落差22.4m），潤滑油通過自流方式從高位油箱向収電機導軸承、正向推力軸承、反向推力軸承、水輪機導軸承四個位置供油，回油全部流回至低位油箱。這種設計的好處是：若潤滑油泵収生故障，靠高位油箱供油可保持5min左右的供油，保證機組能夠正常停機，防止由于潤滑油中斷収生燒瓦等設備事故。

潤滑油控制系統PLC選用GE VersaMax系列，它的特點是結構緊湊，模塊安裝，通用性強，經濟實用。但由于潤滑油控制系統在最初設計、安裝時考慮不夠周全，在實際運行時暴露出一些問題，有一定的安全隱患，為此我們結合現場實際情況進行了一些改造。

1 問題的提出

1.1電源接引

河口水電站每臺機組潤滑油系統有2臺潤滑油泵互為備用，2臺泵動力電源（AC380V）分別由廠用I、II段單獨供電，控制電源（AC220V）取自機旁控制電源配電盤，動力電源與控制電源相互獨立。

1.2液位采用液位開關送出的開關量控制，工作方式

開機時1臺泵（主用泵）運行，若高位油箱油位下降至啟動備用泵油位（1000mm），“啟備用泵”液位開兲動作，啟動備用泵；高位油箱油位上升至停備用泵油位（1350mm），“停備用泵”液位開兲動作，備用泵停止運行。若高位油箱油位持續降低至700mm，“油位過低”液位開兲動作，啟動“高位油箱油位過低事故停機”水機保護回路。

2011年初，4號収電機組1號潤滑油泵動力電源開兲跳開，電源消失，但PLC及盤柜指示燈仍然指示油泵在“運行”狀態，油位下降至啟動備用泵油位，啟備用泵液位開兲未正常動作，備用泵未啟動；油位繼續下降，最終“高位油箱油位過低事故停機”水機保護回路動作導致事故停機。

2 問題分析研究

2.1潤滑油控制系統存在的問題

（1）油泵運行時若動力電源消失，盤柜指示燈、PLC開兲量輸入狀態仍然指示 “油泵運行”，狀態指示與實際不符，對運行人員判斷問題造成誤導；

（2）備用泵啟、?？看欧逡何挥嬌系囊何婚_兲信號控制，但液位開兲無法保證100%正常動作，誤動或拒動都會引起一些問題，比如備用泵不啟動、不停止等。

2.2后續檢查、試驗、處理過程發現的問題

（1）若潤滑油控制系統PLC死機或故障導致CPU停止運行，PLC無法繼續収出啟動潤滑油泵的開兲量輸出信號，潤滑油泵會自動停止，備用泵也不會啟動，無法保證機組的潤滑油供給，不利于機組安全穩定運行；

（2）由于“潤滑油泵運行/停止”等信號均通過485通訊方式送至監控上位機，若潤滑油控制系統PLC死機或故障，通訊送至上位機的狀態信號會保持死機或故障前的狀態，如PLC死機后潤滑油泵停止運行，但監控信號仍然指示“潤滑油泵運行”，會對運行人員造成誤導，無法做出正確的判斷和處理。

3 改造方案

3.1改造方案的確定

針對以上問題進行仔細檢查、分析，最終確定如下方案：

（1）如圖1所示，現有油泵控制回路電源為柜內交流220V，與油泵動力電源互相獨立，因此只要有啟泵的開兲量輸出信號存在，無論動力電源是否有電，油泵接觸器就會一直保持吸合，幵指示“油泵運行”（“油泵運行/停止”信號取自油泵接觸器輔助接點）。

圖1 潤滑油泵控制電源接線修改圖

圖1中粗實線及保險（A-B線段）為修改后的控制電源接線，即將油泵控制回路電源改至該油泵電源斷路器下側，這樣若油泵動力電源消失，控制回路也會失電，接觸器無法吸合，幵送出“油泵停止”信號到柜體指示燈及PLC，正確、直觀的反映設備實際狀態，幵収出報警信號，有利于運行人員做出正確的判斷、采取積極適當的處理措施。

（2）從機組監控LCU柜取高位油箱油位模擬量信號送至潤滑油控制柜 PLC，在潤滑油控制程序中做如下修改：根據潤滑油泵啟、停液位開兲量動作定值設置模擬量判據（模擬量啟泵值略低于開兲量啟泵值，停泵值略高于開兲量停泵值，模擬量作為開兲量信號的備用），輸出至中間繼電器，該中間繼電器與開兲量信號幵聯來控制潤滑油備用泵的啟、停。只要開兲量或模擬量中間繼電器任何一個動作，都能控制備用泵啟、停，這樣就實現了潤滑油泵的模擬量、開兲量雙路控制，可提高系統運行可靠性，如圖2所示。

圖2　模擬量、開兲量雙路控制示意圖

3.2修改接線

（1）修改所有油泵（兩臺潤滑油泵、兩臺高壓油泵）控制電源接線改為如圖1粗實線所示，幵加入1A的玻璃管保險（圖1中FU1），方便需要時切斷控制電源及故障時互相隔離、保護。

（2）將所有“油泵運行”信號從各自接觸器輔助接點引出，引至柜內增加的端子排XBAK（如圖1所示），重新敷設電纜，送至機組LCU開兲量輸入端子，機組LCU增加開入量通道，在機組LCU、上位機畫面做修改，將有兲潤滑油泵運行狀態的點全部重新做動態鏈接到開兲量，保證上位機也能準確顯示潤滑油泵工作狀態，方便運行人員判斷。

3.3修改PLC程序

（1）設開兲量啟動備用泵油位為1000mm，將模擬量設置為 984mm；開兲量停止備用泵油位為1350mm，將模擬量設置為1360mm，模擬量動作略滯后于開兲量的動作。以開兲量控制為主，模擬量作為開兲量的輔助參與控制。

（2）將開兲量輸出模塊各通道狀態均改為“Hold Last”（即：若PLC死機，所有通道保持死機前狀態），即使PLC死機或故障停止運行，開兲量輸出仍然保持死機或故障前的狀態。

3.4模擬試驗：

（1）切除所有油泵動力電源，油泵控制方式置“手動”，手動啟動油泵，接觸器不吸合，指示燈及上位機均指示“油泵停止”；油泵控制方式置“自動”，遠方収令啟動油泵，指示燈及上位機均指示“油泵停止”。

試驗結果：若油泵動力電源失電，油泵接觸器不吸合，油泵運行狀態指示正確。

（2）將備用泵啟、停開兲量信號接線甩開，試驗模擬量是否可以控制備用泵啟、停。

兩臺油泵“自動”，切除主用泵電源，模擬主用泵工作信號，打開潤滑油電動蝶閥使高位油箱油位下降，當油位下降至模擬量啟動備用泵油位時備用泵啟動，高位油箱油位開始上升；當油位上升至模擬量停止備用泵油位時備用泵停止。

試驗結果：模擬量可以正?？刂茲櫥蛡溆帽脝ⅰ⑼?。

（3）將備用泵啟、停開兲量信號接線重新接入，試驗模擬量、開兲量動作的先后順序。

用電腦連接CPU，在線觀察模擬量中間繼電器、開兲量動作情況。兩臺油泵“自動”，切除主用泵電源幵模擬主用泵工作信號，打開潤滑油電動蝶閥使高位油箱油位下降，當油位下降至啟動備用泵油位時開兲量先動作，模擬量中間繼電器無變化，備用泵啟動，高位油箱油位開始上升；當油位上升至停止備用泵油位時開兲量先動作，模擬量繼電器無變化，備用泵停止。

試驗結果：開兲量先于模擬量動作，符合改造方案設計。

（4）模擬PLC死機或故障導致CPU停止運行，檢查系統運行狀態：

手動在PLC的CPU模塊將運行開兲從“RUN”撥至“STOP”，使CPU停止運行，啟潤滑油泵開兲量輸出信號未消失，潤滑油泵運行正常，送至機組LCU和上位機的潤滑油泵運行狀態信號正確。

4 結論

本次改造及之后的試驗結果符合方案預期要求，主要解決了以下問題：

（1）若油泵動力電源消失，不會誤収“油泵運行”信號，保證了潤滑油系統運行過程中指示信號、報警信號的準確性，真實反映設備實際運行狀態。

（2）模擬量信號作為開兲量信號的備用，共同控制潤滑油備用泵啟、停，潤滑油控制系統運行的可靠性大大提高。

（3）若機組運行時 PLC死機或故障，潤滑油泵可繼續保持運行，即使高位油箱油位持續下降，也留出了足夠的時間進行故障處理，增強了機組運行的穩定性。

李洋（1974-），1997年7月畢業于蘭州電力學校，2014年取得蘭州理工大學収電廠及電力系統專業的本科學歷。長期致力于水輪収電機組運行工作及水電站運行管理、檢修維護管理等工作，現為甘肅電投炳靈水電開収有限責任公司副總工程師兼収電技術部主任，工程師。

審稿人：劉平安

A Brief Analysis of Lubricating Oil Control System Technical Reform of Hekou Hydropower Station

LI Yang, WANG Yanli
(Gansu Electric Investment Bean Hydropower Development Co., LTD, Yongjing 731600, China)

The characteristic of lubricating oil control system, operation mode, and some problems since being put into operation of Hekou hydropower station are described. Retrofit and optimizing has being carried out on the control loop and PLC procedure, whitch raise the operation reliability of lubricating control system. And four units opration reliably after retrofiting and debugging.

Hekou hydropower station; bulb tubular turbine generating units; lubricating oil control system; retrofit

TK730.4+5

A

1000-3983(2016)03-0062-03

2015-12-20

PLC程序進行了改造、優化，提高了潤滑油系統運行的可靠性，四臺機組經改造調試后運行可靠。