安谷水電站機組油壓裝置控制邏輯的改進

何 國 珍， 程 夢 竹

(中國水電建設集團圣達水電有限公司，四川 樂山 614013)

安谷水電站位于四川省樂山市市中區安谷鎮與沙灣區嘉農鎮接壤的大渡河干流上，為大渡河干流梯級開發中的最后一級。壩址距上游沙灣水電站約35 km，下游距樂山市區15 km。電站采用一級混合式(河床式廠房加長尾水渠)開發，電站正常蓄水位高程398 m，屬國家大(一)型規模電站。安裝4臺單機容量190 MW和1臺單機容量12 MW的軸流轉槳式水輪發電機組。

電站首臺機組于2014年12月8日并網，至2015年8月第5臺機組并網發電，1年內5臺機組全部建成投產。

1 機組油壓裝置配置情況及原設計控制邏輯出現的故障

1.1 油壓裝置配置情況

安谷水電站190 MW機組每套油壓裝置主配套3臺11 L/s螺桿泵(大油泵)、2臺2.1 L/s螺桿泵(小油泵)， 并配置了1個事故壓力罐和2個工作壓力罐(工作油罐和工作氣罐)。

主要的自動化元件有：工作油罐設置了8個壓力開關、1個壓力變送器和1個磁翻板液位計；工作氣罐設置了1只補氣電磁閥；事故油罐設置了4個壓力開關，1個壓力變送器、1個磁翻板液位計和1只補氣電磁閥。

工作壓力罐壓力定值：停泵壓力為6.3 MPa、啟小泵壓力為6.15 MPa、補氣壓力為6.1 MPa、啟主泵壓力為6 MPa、啟備1泵壓力為5.7 MPa、啟備2泵壓力為5.5 MPa、事故低油壓壓力為5.1 MPa、事故油源切換壓力為4.8 MPa。

事故壓力罐壓力定值:停泵壓力為6.3 MPa、補氣壓力為6.1 MPa、啟主泵壓力為5.9 MPa、啟備1泵壓力為5.6 MPa。油壓裝置系統原理見圖1。

1.2 工作過程

壓力達到6.3 MPa時，所有油泵停止打油，自動補氣裝置停止補氣；

當工作油罐油壓下降到6.15 MPa時，每次只啟動一臺小油泵，兩臺小油泵輪換啟動；

當工作油罐油壓下降到6 MPa或事故油罐油壓下降到5.9 MPa時，啟動一臺大油主泵，3臺大油泵(主油泵，備1油泵，備2油泵)輪換啟動。

當工作油罐油壓下降到5.7 MPa或事故油罐油壓下降到5.6 MPa時，啟動一臺大油主泵，再啟動一臺大備1泵，兩臺大油泵打油；

當工作油罐油壓下降到5.5 MPa時，啟動一臺大油主泵，一臺大備1泵，一臺大備2泵，3臺泵打油。

油泵打油時，一邊給工作油泵補油，如事故壓力罐油壓偏低時也同時給事故壓力罐補油；機組正常運行情況下，單向切換裝置為工作油罐提供油壓油源。當工作油罐油壓下降到4.8 MPa時，油壓裝置控制屏控制單向切換裝置電磁閥，將調速系統操作油源切換至事故壓力罐。

最初的邏輯設計其工作油罐上的壓力開關、壓力傳感器和事故壓力罐的壓力開關、壓力傳感器均參與控制。

1.3 原設計控制邏輯出現的故障

原設計邏輯在調試、運行過程中主要存在以下問題：

(1) 油泵啟動頻繁，短時間內油泵多次啟動；

(2)工作油罐壓力已降至啟小油泵壓力6.15MPa以下，但油泵仍無法啟動；

圖1 油壓裝置系統原理圖

(3)油泵的啟停、補氣裝置的啟動和停止動作壓力不準確。

2 故障產生的原因分析

(1)由于油泵打油時可同時給工作油罐和事故壓力罐補油，而給事故壓力罐補油時必須先頂開事故壓力罐進油管前端的單向閥，所以，實際油泵停止打油時工作油罐的壓力比事故油罐壓力高0.3～0.5 MPa，而控制邏輯中啟小泵和啟大泵則由工作油罐和事故油罐壓力共同控制。當出現事故罐油壓低于5.9 MPa、而工作油罐壓力接近6.3 MPa時，大油泵就會啟動至工作油罐壓力為6.3 MPa時停止，而此時的事故油罐壓力仍低于5.9 MPa；當工作油罐壓力降至6.3 MPa以下時，大油泵再次啟動，如此循環，從而造成大油泵頻繁啟動。

(2)由于原設計中事故壓力罐的停止壓力也作用于停泵和停止補氣，正常運行時，事故壓力油罐達不到6.3 MPa而不起作用，當自動或手動將事故壓力油罐的壓力壓力補至6.3 MPa后，由于機組正常運行時僅由工作油罐提供壓力油源，事故油罐壓力會長時間保持在6.3MPa而作用于停泵，此時無論工作罐壓力下降到多少，油泵均不能啟動。

(3)由于壓力傳感器和壓力開關同時作用，因校驗整定原因及壓力開關本身的特性問題，兩者之間總會存在誤差，進而造成很多時候動作值不一致。

3 控制邏輯的改進

針對以上幾種故障產生的原因，我們對原控制邏輯進行了以下修改：

(1)取消油泵啟動邏輯回路中的事故壓力油罐啟泵壓力節點(含壓力傳感器和壓力開關)；

(2)取消油泵停止回路和工作壓力罐停止補氣回路中的事故壓力油罐停泵節點(含壓力傳感器和壓力開關)；

(3)除事故低油壓信號由模擬量或開關量判斷外，其它的控制壓力定值均以模擬量為主用，壓力開關節點的開關量為備用，模擬量故障時方采用開關量參與控制。

通過以上控制邏輯的改進，安谷水電站的油壓裝置運行已滿足設備現場運行要求。