安谷水電站油壓裝置自動補氣控制邏輯分析

張 小 東， 程 夢 竹

(中國水電建設集團圣達水電有限公司，四川 樂山 6140130)

1 概 述

安谷水電站安裝4臺單機容量為190 MW和1臺單機容量為12 MW的水輪發電機組，油壓裝置由武漢長江控制設備研究所供貨，工作油罐由一個14 m3的油罐和一個14 m3的氣罐組成，型號為YZ-28/2-6.3，事故油罐為1個14 m3的油罐,型號為YZ-14-6.3。正常運行時由工作油罐提供壓力油源，事故(全廠失電即油泵動力電源消失)造成工作油罐壓力≤4.8 MPa時油源切換閥動作關閉、工作油罐壓力油換為事故油罐供油以保證導葉可靠關閉。

油壓裝置由2臺22 kW(小)油泵和3臺110 kW(大)油泵供油。壓力降至6.15 MPa時啟動一臺小油泵，兩臺小油泵互為備用；3臺大油泵組成主泵、備泵1、備泵2，啟動壓力分別為6 MPa、5.7 MPa、5.5 MPa。停泵壓力為6.3 MPa。

2 補氣閥動作條件及邏輯分析

2.1 自動補氣閥動作條件

開啟自動補氣閥條件：工作油罐油位達到高油位(2 000 mm)且油壓低至6.1 MPa。

關閉補氣閥條件：油壓達到6.3 MPa或工作油罐油位降到低油位(1 000 mm)時關閉自動補氣閥。

2.2 動作邏輯分析

(1)補氣閥開啟條件(工作油罐油位達到高油位且油壓低至6.1 MPa)分析：由于油罐存在漏氣的可能以及壓縮空氣溶入油中，油罐中的氣體會逐漸減少、油位逐漸上升，當油位達到高油位時就需要向油罐補入適量的壓縮空氣。根據目前補氣閥開啟條件進行分析得知：當油罐出現高油位后機組帶負荷正常運行，此時不會出現大量用油的情況，調速器用油量少、油泵(小)能及時補充，不會出現低于6.1 MPa的情況，故正常運行時補氣閥不會開啟；當油罐出現高油位后機組在停機狀態，此時調速器用油量更少，油泵(小)能及時補充，壓力也不會出現降到6.1 MPa的情況，故機組在停機態補氣閥也不會開啟；只有在機組開停機和進行大負荷調整時用油量較大，此時小油泵補充的油不足以維持用油壓力而會低于6.1 MPa，故補氣閥在機組開停機或大負荷調整時才會動作。

表1 油壓裝置油泵、補氣閥、油源切換閥動作值表

(2)補氣時間：補氣閥開啟后至油壓達到6.3 MPa時關閉，補氣時間近似為工作油泵啟動至停泵時間約為1～3 min(實測停機時主泵啟停時間為100 s，接力器全行程動作一次主泵啟停時間為180 s)，與手動補氣(手動補氣時間較自動補氣快)時間10～15 min對比，可見補氣時間短、補氣量不足，達不到自動補氣的目的。

3 目前邏輯可能出現的現象

由于補氣閥只有在開停機和大負荷調整時才會開啟，并且開啟后至關閉的時間短，因此，工作油罐會長期運行在高油位甚至會出現在壓力油溢至工作氣罐的可能。油壓裝置的工作氣罐在設計上沒有考慮排油管，故壓力油溢至工作氣罐后會減少壓縮空氣的占比而造成工作油罐運行在高油位卻不能被發現。

4 改進辦法

手動補氣操作方法：(1)打開手動補氣閥；(2)打開油罐排油閥，將壓力降至略高于啟泵壓力；(3)手動補氣期間油泵可能會啟動，重復步驟(2)，最終使油位在正常油位附近時油罐的壓力為6.3 MPa；(4)待工作油罐油位在正常油位附近時壓力在額定壓力后關閉補氣閥。

根據手動補氣的步驟，我們將補氣閥的動作條件更改為：

(1)補氣閥開啟條件：高油位開啟補氣閥，停泵條件增加高油位停泵；

(2)補氣閥關閉條件：壓力達到6.3 MPa或工作油罐油位降到1 300 mm油位(原設計沒有)或補氣時間達到15 min。

高油位停泵能保證油罐油位不超過2 000 mm，避免出現油位過高溢至氣罐的可能；改變補氣閥開啟條件后能有效增加補氣時間，實測調速器在靜態時工作油罐從6.3 MPa降至6.15 MPa需21 min，油泵啟停時間為1～3 min，故補氣時間為22～24 min完全能夠滿足補氣量要求；引入補氣閥開啟時間達到15 min(可根據手動補氣時間調整)關閥能避免補氣閥開啟時間長、經常補氣到低油位的情況出現。

對比更改前后的控制邏輯：更改前，補氣閥開啟條件難以滿足，既使開啟，補氣時間短也滿足不了補氣要求；更改后，補氣閥開啟條件容易實現，補氣時間充足，完全滿足補氣要求。只有在開停機和大負荷調整時補氣閥開啟時間短，約為5～6 min，但不影響自動運行，下一次出現高油位后會再次補氣。

5 結 語

油壓裝置自動補氣是困擾許多電站的一個問題，往往也被很多電站忽視，進而降低了水電站自動化程度。安谷水電站#1機組油壓裝置仍采用原來的控制邏輯，觀察設備運行情況，符合分析結果，出現了油位過高的情況。我們在接下來投運的#2機組油壓裝置上采用了改進的控制邏輯進行試驗，試驗結果滿足運行要求。