2.5 MPa壓油罐自動補氣裝置技術改造

張紹武，于 琳

（潘家口水電廠，河北 遷西 064309）

2.5 MPa壓油罐自動補氣裝置技術改造

張紹武，于 琳

（潘家口水電廠，河北 遷西 064309）

主要對原2.5 MPa壓油罐補氣裝置的運行狀況進行了分析和研究，針對暴露出的問題，提出了新的設計方案，并選定QZB球閥型自動補氣裝置。通過對電氣回路和控制流程的修改，最終完美實現了2.5 MPa壓油罐的自動補氣功能。

壓油裝置；自動補氣；PLC；控制流程

1 概述

潘家口水電廠20世紀80年代初投產運行，裝機容量為1臺150 MW的立式混流式機組，是集供水、發電、防洪、灌溉于一體的綜合性工程。機組安裝1套2.5 MPa壓油裝置，一直未能實現自動補氣功能。本文通過對現有壓油補氣裝置的分析和研究，提出了改進措施，并通過現場設備技術改造和實驗驗證，實現了自動補氣功能，減輕了運行人員的勞動強度，提升了機組的自動化水平，降低了安全隱患。

2 壓油罐自動補氣裝置存在的問題

2.1 壓油裝置及自動補氣裝置的現狀

2.5MPa壓油裝置主要由壓油罐、集油槽和2臺壓油泵組成。自1998年監控系統改造以來，監控系統PLC完成對2臺油泵電機及自動補氣裝置的自動控制，實現2臺油泵電機的啟動和停止，維持壓力油罐壓力在正常工作范圍2.35～2.5 MPa。監控系統通過流程實現2臺油泵輪流啟動，互為備用，一直運行良好。自動補氣裝置為B302-2型補氣裝置，該裝置自投入運行以來，一直不能實現自動補氣功能。由于調速系統有滲漏現象，加上油壓裝置氣密性不良，造成壓油罐的油面頻繁升高，導致運行人員每值都要調整一次油面并進行手動補氣，且B302-2補氣裝置的管路太細，補氣時間長，大大增加了運行值班人員的勞動強度和誤操作的可能，不利于機組的安全自動運行。

2.2 自動補氣裝置存在的問題

壓油裝置自動補氣模塊的自動運行方式一直沒能投入使用，長期由運行人員手動調整油面，降低了電廠設備的自動化水平。針對這種情況，電廠的技術人員對其進行了分析和研究。B302-2型自動補氣裝置為早期產品，通過實際使用暴露出了諸多的問題：裝置設計復雜，集成度低；管徑太細，過氣流量小；閥門太多，易漏氣；補氣時間長，在補氣期間電磁閥一直帶電，易導致線圈過熱燒壞。另PLC內梯形圖及流程圖編制不完善，開啟自動補氣閥條件設置不當，導致補氣閥不能自動停止，電磁閥長時間通電而燒壞。

3 壓油罐自動補氣裝置方案設計和實施

為確保發電機組的安全穩定運行，提升設備的自動化水平，杜絕誤操作的發生，電廠的相關技術人員進行了認真研究討論，最終完成了壓油罐自動補氣裝置的方案設計和現場實施。

3.1 補氣裝置的選型設計和功能原理

經調研了解，將補氣裝置更新為QZB球閥型自動補氣裝置。該裝置采用球閥板式結構，設計合理，電磁閥開、關分別由兩路開出回路控制；能實現零差壓工作，過氣流量大，可大大縮短補氣時間；其核心部分采用進口驅動機構，密封性能好、集成化程度高、體積小；能實現現場機械手動切換，有閥位機械指示和閥位開關量信號輸出。

QZB采用了球閥結構，流阻小，補氣效率高，并極大降低了介質的潔凈度要求。該產品集成部件多，結構緊湊，具有自動補氣、手動補氣、手動排氣、安全閥警示、位置指示、位置接點輸出等功能結構（圖1）。

圖1 QZB結構原理圖

3.1.1 自動補氣方式

關閉手動排氣閥3、手動補氣閥10，當自動補氣條件滿足時，驅動機構得電帶動二位三通閥8閥芯轉動，閥芯轉到位后，壓縮空氣從氣源壓力腔P流過二位三通閥8，再經過單向閥11流向工作腔A，對壓油罐進行自動補氣。當要停止補氣時，驅動機構帶動閥芯轉動，工作腔A與排氣腔O接通，裝置內存氣由排氣腔排出。

3.1.2 手動補（排）氣方式

手動補氣時，關閉球閥3、打開球閥10即進行補氣，當壓油裝置壓力上升到額定值時，關閉球閥10，停止補氣；手動排氣時，關閉球閥10、打開球閥3即進行排氣，當壓油裝置壓力下降到額定值時，關閉球閥3，停止排氣。

3.2 補氣裝置電控信號設計方案

原B302-2補氣裝置有兩個電磁閥，常閉電磁閥用來向罐內補氣，常開電磁閥用來排除閥體自身內的殘余氣體。補氣時常開閥與常閉閥同時帶電，常閉閥打開是為了補氣，常開閥關閉是為了限制閥體跑氣。一旦補氣完成，常開閥與常閉閥同時失電，常閉閥閉合后斷開氣源，常開閥打開后排掉閥體內的殘余氣體。

QZB球閥型自動補氣裝置只有一個兩位三通電磁閥，補氣條件滿足時控制系統發出補氣指令，電磁閥轉到開位后補氣；補氣完成后控制系統發出關氣指令，電磁閥轉到關位后斷掉氣源。

由于兩個電磁閥的補氣原理不同，因此更換后的電磁閥控制就不能像原先的B302-2補氣裝置那樣進行控制，需要由PLC控制系統分別發出補氣和停氣兩個開出信號進行控制。原始設計有兩個開出信號引到補氣裝置，但是由于B302-2的特點，只用了一路開出信號，另一路信號的導線作為備用芯放在行線槽中。經調整接線，將PLC控制系統的另一路開出信號接到QZB電磁閥。

3.3 自動補氣裝置的控制流程修改

原補氣裝置的PLC流程及梯形圖存在問題，設計不完善。由于自動補氣流程與壓油泵啟動流程是相互獨立的，當初設計自動補氣流程時沒考慮壓油泵的啟動、備用、停止壓力，只設置了油位條件，造成長時間補氣，電磁閥一直通電勵磁而燒壞。修改后的流程取消了開出使能，設置自動補氣啟動條件為壓油罐油壓大于等于2.38 MPa、小于2.42 MPa，并同時滿足壓油罐油位大于1 100 mm。設置壓力和油位兩個條件為并列關系，必須同時滿足才能啟動自動補氣流程，且壓油罐壓力還達不到啟動油泵的定值2.35 MPa，這樣就避免了自動補氣和壓油泵同時啟動；自動補氣停止條件設置為壓力大于等于2.5MPa，關閉自動補氣。

4 改造實施后的效果

經多次修改參數、調試流程、現地試驗：2.5 MPa壓油罐自動補氣流程啟動時，開出繼電器Q43開出脈沖保持15 s，QZB球閥全開；流程停止時開出繼電器Q44開出脈沖保持15 s，QZB球閥全關。QZB球閥型自動補氣裝置自2015年10月24日投入運行，壓油罐油位一直維持在設定油位，兩臺壓油泵按正常方式運行，壓力維持在正常范圍，與補氣流程互不影響，而且大大縮短了補氣時間，經監測每次自動補氣時間大概15 min左右，油罐壓力達到額定2.5 MPa，補氣裝置自動關閉。本次改造完美實現了2.5 MPa壓油罐自動補氣功能。

5 結束語

潘家口水電廠QZB球閥型自動補氣裝置改造后運行穩定，不僅提升了設備的自動化水平；降低了機組運行時手動操作補氣的風險；減輕了運行人員及檢修人員的勞動強度，而且調整接線方案、修改PLC梯形圖、編譯和調試流程均由電廠相關技術人員完成。為生產單位節約了資金，創造了經濟效益，達到了預期目標。

［1］李長燦，李 冬，王 輝.龍灘水電站壓油裝置自動補氣模塊技術改造與應用［J］.廣西電力，2012（05）.

2016-05-12

張紹武（1973-），男，工程師，從事水電廠技術管理工作。

TV735

B

1672-5387（2016）10-0072-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.10.022