水導油泵控制回路自動開機受阻的改進

王雨生

（龍灘水力發電廠，廣西 天峨547300）

1 概述

龍灘水電站位于廣西天峨縣境內，是國家西部大開發的十大標志性工程。目前電站裝機為7×700MW的水輪發電機。

龍灘水電廠水輪機采用立式半傘結構，作為水輪機的關健部件之一——水導軸承，其作用是承受機組轉動部分的徑向機械不平衡力和電磁不平衡力，維持機組軸線位置，使機組軸線在規定數值范圍內定心運行。水導瓦溫是保證水導軸承及機組運行的重要前提之一，而水導冷卻系統又是溫度保障的關鍵部件，本文對龍灘1號機水導外循環控制系統的控制回路在黑啟動試驗過程中遇到的問題及其解決方法進行介紹。

2 龍灘水導外循環系統簡介

2.1 水導冷卻系統介紹

龍灘水導軸承采用稀油潤滑巴氏合金軸承。水導軸承冷卻采用外加油泵外循環冷卻方式，其缺點是水導油泵運行的可靠性將直接影響機組的運行可靠性。水輪機導軸承外循環系統由2臺油泵電機、冷卻器、管路、自動化元件等組成。

2.2 水導控制系統原理

水導控制系統由上海希科公司供貨，水導外循環控制系統布置在水輪機輔助設備控制柜內，2臺水導油泵電機電源分別取自機組自用電的兩段母線（如圖1）。油泵的動力電源引入水輪機輔助設備柜后通過空氣開關、接觸器和熱偶繼電器再接至電機。油泵可通過PLC自動控制、觸摸屏人為控制和柜內控制把手人為控制。

圖1 水導外循環控制回路圖

當采用“現地、自動”方式時，2臺油泵互相備用，PLC接收到監控系統開出的開機脈沖后將開機令自動保持，按照順控流程啟動1臺油泵，當油泵出現建壓或油流故障或運行達到規定周期后自動切換至備用泵，此種方式下監控不能單點開出啟動指定的某1臺油泵。

當采用“遠方、自動”方式時，2臺油泵互相備用，PLC接收監控系統開出的單點啟動和停止的命令啟停對應的油泵，不對油泵進行切換。

將柜內對應油泵的控制把手切至“啟泵”位，該方式下不通過PLC而直接通過二次接線接通接觸器勵磁線圈，從而啟動油泵。

2.3 開機流程邏輯判據

從圖2中可以看出，當左側判決條件不滿足時，右側“油循環系統”將不滿足條件，從而閉鎖開機流程執行，導致開機流程退出，避免機組非正常開機情況的發生。

圖2 水輪機輔助設備控制柜開機流程判斷條件

3 工作過程中存在的問題及原因分析

3.1 存在問題

在進行黑啟動驗證試驗過程中，當機組自用電僅由400V II段電源供電時，發現監控上開機條件不滿足，機組不能由監控系統下令開機，即400V 1號機組自用電II段有壓，I段 無壓情況下，1號機開機條件不滿足。

3.2 原因分析

（1）間接原因（見圖 3）：監控顯示，“油循環系統OK”條件不滿足，油循環系統中報“水輪機輔助設備控制柜動力電源消失”信號。

（2）具體原因：1號水導油泵進線開關上端3JJ繼電器失壓（電源取自400V 1號機組自用電I段，見圖1），導致3JJ常閉接點閉合（見圖4），向監控系統報“動力電源消失”信號。

根據黑啟動條件要求，此機組自用電單段供電時，不應導致機組不能正常開機，因400V 1號機組自用電II段有壓，2號水導油泵和2號頂蓋泵仍可正常工作。

4 水導控制回路改進意見

上述原因分析指明，水輪機輔助設備控制柜在設計上存在缺陷，導致在只有機組自用電II段帶電情況下，發電機監控系統因判斷“水輪機輔助控制柜動力電源消失”（見圖3），向監控系統報“油循環系統不正常”，使得監控系統認為發電機開機條件不滿足，因而不能啟動開機流程。

圖3 故障間接原因邏輯

圖4 水導外循環控制輸出回路

發現上述設計缺陷后，我們設計3種控制回路修改方案：

方案一：新增4JJ繼電器監視2號水導油泵電源，將4JJ繼電器接點串聯接入3JJ至PLC控制回路，實現功能為：當3JJ和4JJ同時動作，PLC方可報“水輪機輔助設備控制柜動力電源消失”，用于閉鎖開機流程。

圖6 方案一輸出回路改造圖

方案二：保持3JJ繼電器原有報警功能不變，在3JJ下部新增并聯關系的1，2號水導油泵電壓監視繼電器，新增繼電器任一動作，均可使3JJ繼電器動作，從而滿足開機條件。

圖8 方案二輸出信號回路圖

方案三：新增4JJ繼電器監視2號水導油泵電源，修改PLC程序，當3JJ和4JJ全部失壓動作后，方可閉鎖開機條件，將3JJ報警內容改為 “1號水導油泵失電”，4JJ報警內容改為“2號水導油泵失電”。

各方案總結和改造建議：

圖10 方案三輸出信號回路圖

（1）方案一：需新增一個電壓監視繼電器，接線方式較為簡單，輸出信號回路串入新增繼電器常閉接點，輸出報警內容描述在PLC和監控數據庫中不需修改，可以實現2臺油泵全部失壓才閉鎖開機功能的邏輯。

（2）方案二：需新增2個電壓監視繼電器，接線方式采用并聯方式，輸出信號回路無需修改，輸出報警內容描述在PLC和監控數據庫中不需修改，可以實現2臺油泵全部失壓才閉鎖開機功能的邏輯。

（3）方案三：需新增一個電壓監視繼電器，接線方式上與方案一一致，但是通過將輸出信號回路改為并聯新增繼電器常閉接點，配合修改PLC報警邏輯及監控測點描述和邏輯，可以實現各臺油泵失壓報警和2臺油泵全部失壓才閉鎖開機功能的邏輯。

上述三個改造方案均需新增電壓監視繼電器，但通過新增電壓繼電器接線位置不同和輸出回路節點接線方式不同，可以解決開機流程受阻的問題，還能進一步精準描述故障類型，建議在結合本廠設備實際情況的基礎上，合理選擇改進方式。

龍灘水力發電廠采用方案三對水導外循環控制回路進行優化后，通過測試控制回路能夠很好地實現設計目的，提高了設備可靠性。

5 結束語

水導外循環系統常用于一些大型水輪發電機組之中，龍灘1號機水導外循環控制回路只是諸多此類系統控制系統中的一例，在對其試驗過程中通過對現場情況的了解，補充和完善了原控制回路的不足之處，優化了油泵控制系統對開機流程的監視和閉鎖作用，滿足了現場機組穩定運行的要求。