“PLC+軟啟動(dòng)器”在水電廠輔機(jī)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

前言

水電廠輔機(jī)控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電廠的安全生產(chǎn)，其主要包括油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)等各單元的控制。各單元布置分散，一般具有以下共性：

● 大部分采用泵進(jìn)行控制。如油壓系統(tǒng)采用油泵維持油壓和油位，排水系統(tǒng)采用水泵控制水位。

● 均需可靠的自動(dòng)控制。由于這些單元的運(yùn)行工況時(shí)刻在變，為保證電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少運(yùn)行值班人員的工作強(qiáng)度，所有單元必須采取可靠的自動(dòng)控制。

● 運(yùn)行環(huán)境較為惡劣。

1、問(wèn)題的提出

由于技術(shù)限制及重視程度等原因，早期建成的許多水電廠輔機(jī)控制系統(tǒng)普遍采用“接觸器+繼電器+傳感器”回路，該回路存在許多缺點(diǎn)：電機(jī)啟動(dòng)沖擊電流大；接觸器易燒毀；接點(diǎn)易粘連、燒結(jié)、拒動(dòng)；保護(hù)功能不完善；接線復(fù)雜，維護(hù)工作量大；無(wú)法實(shí)現(xiàn)與全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊等。

柘林水電廠老廠裝機(jī)容量4×45MW，1975年全部投產(chǎn)發(fā)電。所有輔機(jī)控制系統(tǒng)也是采取上述回路，壓油裝置系統(tǒng)就因接觸器接點(diǎn)粘連等原因，曾多次燒毀油泵，給安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的隱患，也成為實(shí)現(xiàn)全廠綜合自動(dòng)化，進(jìn)一步提高電廠自動(dòng)化水平的突出問(wèn)題。

2、解決方案

柘林水電廠擴(kuò)建工程（以下簡(jiǎn)稱新廠）共安裝兩臺(tái)120MW水輪發(fā)電機(jī)組，其輔機(jī)控制系統(tǒng)主要包括排水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、主送排風(fēng)系統(tǒng)、主變冷卻器控制系統(tǒng)、廠用電自動(dòng)投入系統(tǒng)等單元。新廠輔機(jī)控制系統(tǒng)采用高可靠性的可編程控制器（PLC）為核心組件，配以一系列專用模塊，以軟啟動(dòng)器為電機(jī)啟動(dòng)元件，較好地克服了老廠所出現(xiàn)的問(wèn)題。下面以新廠油壓裝置控制系統(tǒng)為例作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

2.1 控制對(duì)象

● 壓油泵 2臺(tái)電機(jī)功率75KW

● 壓油罐 壓力變送器1個(gè) 壓力開(kāi)關(guān)5個(gè) 液位變送器1個(gè)

液位開(kāi)關(guān)1個(gè) 自動(dòng)補(bǔ)氣裝置1個(gè)

● 回油箱 液位變送器1個(gè) 液位信號(hào)器1個(gè) 油混水信號(hào)器1個(gè)

2.2 PLC模塊配置及I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

油壓裝置控制系統(tǒng)選用美國(guó)Modixon公司生產(chǎn)的TSX Quantum系列PLC，它具有高可靠性、軟硬件的兼容性、安裝和組態(tài)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境。根據(jù)實(shí)際需要的I/O點(diǎn)數(shù)及考慮日后擴(kuò)展所需裕量，模塊配置如下：

2.3 電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備

由于油泵電機(jī)功率較大，如采用常規(guī)啟動(dòng)元件，啟動(dòng)電流非常大，對(duì)廠用電會(huì)產(chǎn)生較大沖擊。因此，本單元控制系統(tǒng)選用法國(guó)施耐德公司生產(chǎn)的軟啟動(dòng)器及配套元件作為電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備。軟啟動(dòng)器是一種先進(jìn)的智能設(shè)備，具有許多優(yōu)點(diǎn)：

● 控制電機(jī)平滑啟動(dòng)，減小啟動(dòng)電流，避免沖擊廠用電

● 保證電機(jī)以最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，避免電機(jī)過(guò)熱

● 具備較完善的電機(jī)保護(hù)功能

● 啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)

2.4 控制功能

本單元的控制方式設(shè)置：2臺(tái)壓油泵共設(shè)一個(gè)總的“自動(dòng)、切除、手動(dòng)”工作切換開(kāi)關(guān)。

● 自動(dòng)工作方式——壓油泵的啟停由PLC根據(jù)控制流程自動(dòng)控制并根據(jù)工作順序選擇開(kāi)關(guān)確定主用泵和備用泵。順序選擇有3檔：即系統(tǒng)方式1、系統(tǒng)方式2、自動(dòng)輪換。

系統(tǒng)方式1——1號(hào)泵主用/2號(hào)泵備用

系統(tǒng)方式2——2號(hào)泵主用/1號(hào)泵備用

自動(dòng)輪換方式——PLC根據(jù)運(yùn)行時(shí)間或啟動(dòng)次數(shù)自動(dòng)確定主用泵與備用泵

● 手動(dòng)工作方式——獨(dú)立于PLC，由操作人員手動(dòng)在控制柜上操作手動(dòng)按鈕控制油泵的啟停。

● 切除工作方式——閉鎖任何操作命令，只有沒(méi)該設(shè)備處于檢修狀態(tài)下，才采用此方式。

2.5 通信

TSX Quanum PLC具有MODBUS PLUS接口和MODBUS接口。通過(guò)MODBUS PLUS接口與全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組LCU通信，將各設(shè)備狀態(tài)信號(hào)、故障信號(hào)等送往中控室，值班人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。MODBUS PLUS（MB+）網(wǎng)是一種先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它采用對(duì)等通訊，通訊速率為1Mbps，標(biāo)準(zhǔn)通訊距離為450米，通過(guò)專用路由器或網(wǎng)橋可擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)數(shù)與通訊距離。另外，通過(guò)PLC的MODBUS接口可連接PC機(jī)，可非常方便地進(jìn)行PLC控制程序裝載、設(shè)置、修改及在線調(diào)試。

3、結(jié)束語(yǔ)

“PLC+軟啟器”在水電廠輔機(jī)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用，減小了電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中大電流對(duì)廠用電的沖擊，各單元的運(yùn)行方式更加靈活，系統(tǒng)更加安全可靠，控制過(guò)程完全程序化，極大的減少了維護(hù)工作量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。此外，由于實(shí)現(xiàn)了與全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信，全廠綜合自動(dòng)化水平邁上了新高度，為最終實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班，少人值守”打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介：姓名 何兵清 職稱：工程師 國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師 注冊(cè)一級(jí)建造師 單位：江西省電力公司柘林水電廠。一直從事電力系統(tǒng)的檢修和技術(shù)管理工作。