基于PLC控制的調速器油泵啟停程序優化

楊鎮閣，李劍鋒，馬錦彪

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300）

1 引言

近年來，隨著新能源產業的不斷深入推廣，抽水蓄能電站憑借其優良的調峰調頻能力，開始進入建設發展的快車道。調速器油泵是其壓油系統控制設備中的重要部件，可以穩定、安全、可靠地為調速器系統提供操作動力。壓油系統一般在特定壓力區間內工作，油壓過高或過低都會嚴重影響整個機組運行，因此對油泵的可靠運行提出了更高的要求。

羅海龍[1]對油泵頻繁啟動問題進行了多角度分析；李雨通等[2]通過結合實際情況調整定值來優化壓油系統的控制邏輯，李承龍等[3]對油壓裝置控制邏輯進行了系統性介紹；本文通過在原有邏輯中增加啟動閉鎖，增加停泵條件，改變觸點形式，提升了調速器油泵的啟停可靠性。

2 調速器油泵

調速器油泵能夠為調速器系統和其他用油設備提供穩定的壓力油源，一般配備兩套油泵，互為主備，進行輪換使用。隨著壓力油的不斷使用，壓力油罐內的壓力逐漸降低，此時需要將油經過油泵升壓后從回油箱補充至壓力罐內。對于壓力油有以下要求：通常有兩臺有感應電動機驅動的油泵，每臺油泵1 min的流量為1~2倍的水輪機接力器總容積，或者每臺油泵1 min的流量能使油壓在1 min內從最小工作壓力升到最大工作壓力。因此可以理解為，壓力油的品質在運行中主要看流量和壓力這兩個關鍵因素，流量具體體現在對油罐內油位的監控，壓力具體體現在油罐內油壓的監控，通過對油泵的啟停控制，能夠很快地調節壓力油的品質。

某廠壓油系統由國外設計，配備兩套油泵，因國內外設計理念差異，該廠油泵啟動依靠油位進行判斷，并按照油壓進行輔助判斷。油罐通過補氣閥向內補氣，通過油泵向內補油，保證油罐內的油氣比維持在2∶1左右，其壓油系統如圖1所示。

圖1 壓油系統圖

3 程序設計與優化

3.1 程序設計

油泵的啟停主要邏輯預設有：啟備泵油位，啟主泵油位，停泵油位，并輔以油壓控制，具體邏輯參數參見表1。

表1 油泵控制邏輯參數表

啟主泵程序為：在自動控制條件下，總動力電源條件滿足，達到正常起泵油位1 500 mm時起主泵。啟備泵程序為：在自動控制條件下，總動力電源條件滿足，達到正常起備泵油位855 mm時起備泵。

停泵程序均使用上升沿觸點，當以下任一條件觸發時：高油位報警2 200 mm；停泵油位1 800 mm；油壓報警5.2 MPa。正轉換感應觸點接通一次，調用一次停泵流程后復歸，不影響后續其他條件觸發時調用停泵流程。

其梯形圖如圖2所示。

圖2 原油泵控制邏輯

為方便理解，將本文涉及到的符號注釋列入表2。

表2 油泵啟停梯形圖符號注釋表

3.2 存在問題

在程序檢查中發現，當油罐內因外界原因上升到一定壓力，滿足“高油壓報警”或“油壓高二級報警”時，油泵存在無法停泵的隱患，同時，油泵和備用泵甚至可能存在起泵情況，因此，需要對油泵的控制邏輯進行優化，消除隱患，提高油泵啟停可靠性，保證壓油系統的安全性。

3.3 程序優化

在“啟主泵”及“啟備泵”程序中加入“高油壓報警”和“油壓高二級報警”兩個條件閉鎖，當“高油壓報警”和“油壓高二級報警”兩個條件都不存在時，主備用油泵方可啟動。

在停泵程序中，在原有停泵條件“高油位報警”、“停泵油位”、“油壓報警”中并入“油壓高二級報警”條件，將原來的常閉觸點改變為負轉換感應觸點，當油壓繼續上升至5.4 MPa，PLC將再次發一下停泵指令，提高停泵的可靠性。當停泵的任一條件觸發時，正/負轉換感應觸點接通一次，調用一次停泵流程后復歸，不影響后續其他條件觸發時調用停泵流程。需要指出的是，使用負轉換感應觸點的原因是原觸點是閉接點，反之，開接點則應對應使用正轉換感應觸點。

新PLC程序如圖3所示。

圖3 油泵啟停程序優化梯形圖

4 檢查試驗

為了對新設計的油泵啟停控制程序進行檢驗，需要對其進行傳動試驗。選取某日檢修期間，機組處于檢修態，做好相關安全措施后，進行試驗，需要指出的是，由于主備泵的啟動控制邏輯是在自動方式下進行，且邏輯判斷條件較多，因此需要部分模擬真實狀態，排油閥和排氣閥需要現地專人看守，并注意油位和油壓的狀態。

（1）現地操作，通過進氣閥向油罐內加壓，使壓力先后達到“高油壓報警”和“油壓高二級報警”，滿足“正常起泵油位”，觀察主泵啟動情況；

（2）現地操作，使壓力先后達到“高油壓報警”和“油壓高二級報警”，滿足“低油位報警”，觀察備泵啟動情況；

（3）現地操作，依次滿足“高油位報警”、“停泵油位”、“油壓報警”、“油壓高二級報警”條件，查看油泵的停泵情況。

試驗表明，優化后的油泵啟停控制邏輯，實現了油壓過高時閉鎖起泵，并且能夠在壓力持續升高的情況下，先后發出停泵指令，滿足升級改造目的。

5 結語

本文通過對PLC控制邏輯進行優化，達到了油泵啟停兼顧油位和油壓的目的，實現了壓油系統油泵啟停程序的可靠性提升，在沒有對現有壓油裝置進行改造的情況下，充分利用了現有條件，大大節省了改造成本，對于壓油系統的可靠性提升做出了一種嘗試，特別是對于通過油位判斷油泵啟停的壓油系統優化具有一定的參考價值。