江口水電站調(diào)速器油壓裝置控制系統(tǒng)的改造

趙勤平，伍盛金，羅遠(yuǎn)福

（1.中國(guó)電力投資集團(tuán)公司重慶分公司，重慶 401122；2.重慶江口水電有限責(zé)任公司，重慶 408506；3.重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053）

江口水電站調(diào)速器油壓裝置控制系統(tǒng)的改造

趙勤平1，伍盛金2，羅遠(yuǎn)福3

（1.中國(guó)電力投資集團(tuán)公司重慶分公司，重慶 401122；2.重慶江口水電有限責(zé)任公司，重慶 408506；3.重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053）

針對(duì)江口水電站調(diào)速器原油壓裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些缺陷及運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的一些故障，將油壓裝置控制系統(tǒng)由原來(lái)的單機(jī)控制改為兩套既相互獨(dú)立又互為備用的控制系統(tǒng)，大大提高了設(shè)備的可靠性，保證了機(jī)組安全運(yùn)行。

油壓裝置；控制系統(tǒng)；改造

1 概述

重慶江口水電站裝機(jī)3×100 MW，位于重慶市武隆縣江口鎮(zhèn)，是芙蓉江梯級(jí)開發(fā)的最后一級(jí)電站。江口水電站原調(diào)速器油壓裝置為YZ-2.5-4型，額定壓力4 MPa，回油箱容積4 m3，重量6噸，介質(zhì)為空氣及汽輪機(jī)油，壓油箱容積類別為Ⅱ、容積2.5 m3，設(shè)計(jì)溫度50 ℃，設(shè)計(jì)壓力4.6 MPa，最高工作壓力4 MPa，耐壓試驗(yàn)壓力為5.8 MPa。

2 改造前油壓裝置控制系統(tǒng)弊端及常見故障

江口水電站原油壓裝置控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)近7年的運(yùn)行，存在以下弊端和常見故障：油壓裝置為單一PLC控制，若PLC故障，自動(dòng)系統(tǒng)即癱瘓，且其運(yùn)行后期PLC經(jīng)常死機(jī)；控制系統(tǒng)無(wú)法顯示補(bǔ)氣閥是否動(dòng)作，無(wú)法電動(dòng)和手動(dòng)補(bǔ)氣；檢修期間，若斷開油壓裝置系統(tǒng)電源，漏油泵將不能啟動(dòng)，常常造成漏油泵油箱油滿溢出；主控制室監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)視油壓裝置控制系統(tǒng)動(dòng)作情況。

3 改造后的油壓裝置控制系統(tǒng)

3.1 控制系統(tǒng)控制對(duì)象及檢測(cè)元件

控制對(duì)象：壓油泵2臺(tái)，漏油泵1臺(tái)，卸載閥組2套，壓力油罐自動(dòng)補(bǔ)氣閥組1套。

檢測(cè)元件：壓力油罐壓力（模擬量1路）、壓力油罐油位（模擬量1路）、壓力油罐壓力開關(guān)（4對(duì)）、回油箱油位報(bào)警開關(guān)（開關(guān)量2對(duì)）、漏油箱油位（模擬量1路）。

3.2 控制系統(tǒng)主要功能

控制系統(tǒng)的主要功能有以下幾點(diǎn)。（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)各壓油泵的自動(dòng)啟停及補(bǔ)氣閥的自動(dòng)補(bǔ)氣，維持壓油罐壓力和油位在正常的工作范圍內(nèi)。當(dāng)漏油箱油位到達(dá)起泵、停泵條件時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)、停止漏油泵。（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力油罐、回油箱、漏油箱油位。油位異常時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（3）實(shí)時(shí)監(jiān)控被控設(shè)備運(yùn)行情況，并實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。（4）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)自身運(yùn)行情況，并實(shí)現(xiàn)報(bào)警及切換功能。

3.3 控制系統(tǒng)的配置及特點(diǎn)

針對(duì)原系統(tǒng)單一PLC故障即導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的問(wèn)題，改造后的調(diào)速器油壓裝置現(xiàn)地LCU控制裝置配置兩套獨(dú)立而又互為備用的Premium PLC，其中央處理器集成以太網(wǎng)接口；每套PLC配置控制壓油裝置所需的輸入/輸出模塊；配置一套現(xiàn)地人機(jī)交換平臺(tái)，采用帶以太網(wǎng)接口的觸摸屏；還配置有一套8端口的工業(yè)級(jí)交換機(jī)。PLC的以太網(wǎng)通訊模塊、帶以太網(wǎng)接口的觸摸屏與8端口的交換機(jī)連接，通過(guò)8端口的交換機(jī)再與全廠的以太網(wǎng)連接至后臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，如圖1所示。

控制屏設(shè)置2臺(tái)壓油泵、2臺(tái)卸載閥組、1臺(tái)漏油泵和1臺(tái)補(bǔ)氣閥組的“自動(dòng)/切除/手動(dòng)”運(yùn)行方式切換開關(guān)。設(shè)置為“自動(dòng)”時(shí)，系統(tǒng)按自動(dòng)控制流程進(jìn)行控制?！笆謩?dòng)”方式獨(dú)立于PLC控制回路，當(dāng)PLC失電或故障時(shí)，現(xiàn)地將操作開關(guān)切至“手動(dòng)”以實(shí)現(xiàn)各被控設(shè)備的啟停?？刂破吝€設(shè)置電源指示燈、事故低油壓指示燈、各被控設(shè)備運(yùn)行/故障指示燈。各信號(hào)均由通訊上傳至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，有效解決了無(wú)法在控制室監(jiān)視油壓裝置運(yùn)行情況的問(wèn)題。

圖1 控制系統(tǒng)的配置

系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)、故障信息等均可通過(guò)觸摸屏顯示，并可通過(guò)觸摸屏對(duì)泵啟停參數(shù)、油壓及油位報(bào)警參數(shù)、傳感器參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)置。

2臺(tái)壓油泵采用ATS48系列軟啟動(dòng)器啟動(dòng)方式，以減少電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，減少對(duì)某些敏感電子元件的干擾，減少電動(dòng)機(jī)對(duì)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載泵的沖擊，延長(zhǎng)泵的使用壽命。

各電動(dòng)機(jī)控制回路電源即動(dòng)力電源、PLC電源、I/ O電源、開出回路電源等相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)了壓油裝置檢修斷開壓油泵電源后，PLC能正常工作，漏油泵能正常運(yùn)行。各電源回路均設(shè)置電源監(jiān)視指示燈，方便監(jiān)視，并通過(guò)電源監(jiān)視繼電器將供電情況引入PLC。

壓力油罐油壓和油位信號(hào)、漏油箱油位信號(hào)（4～20 mA）分別通過(guò)一入二出信號(hào)隔離器進(jìn)入兩套PLC的AI通道；全部開關(guān)量輸入信號(hào)同時(shí)進(jìn)入兩套PLC的開關(guān)量輸入（DI）通道。

每套PLC控制輸出經(jīng)“X套PLC主用”閉鎖，即只有主用PLC才輸出控制實(shí)際設(shè)備，油泵控制動(dòng)作邏輯如圖2所示。程序優(yōu)先使用模擬量進(jìn)行啟停泵控制。當(dāng)程序判斷為壓力傳感器故障且壓力開關(guān)正常后，使用壓力開關(guān)進(jìn)行啟停泵控制。當(dāng)需要啟泵時(shí)，經(jīng)泵輪換邏輯判斷，以確定需要啟動(dòng)哪臺(tái)泵打油。啟泵后，當(dāng)達(dá)到停泵條件或泵不正常或卸載閥故障，均會(huì)停泵，可以看出，當(dāng)兩套PLC均故障時(shí)，不會(huì)啟動(dòng)壓油泵打油。

圖2 油泵控制動(dòng)作邏輯圖

兩套PLC的主備切換原理是利用心跳線來(lái)判斷主PLC是否還能正常工作。硬件接線上，A套心跳開出連接至B套心跳開入，B套心跳開出連接至A套心跳開入。%S5為PLC系統(tǒng)位，它是由一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器調(diào)控該位的狀態(tài)變化，時(shí)基為100 ms，該位對(duì)于PLC循環(huán)而言是異步的。一旦主PLC不能正常工作，而備用PLC可以正常工作，則備用PLC變?yōu)橹鱌LC，原主PLC變?yōu)閭溆肞LC；當(dāng)備用套PLC也不能正常工作時(shí)，主PLC繼續(xù)運(yùn)行，不做切換處理，此時(shí)給出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，切換原理如圖3所示。

圖3 PLC切換邏輯圖

針對(duì)原系統(tǒng)補(bǔ)氣閥組問(wèn)題，新系統(tǒng)將補(bǔ)氣閥組全開、全關(guān)位置信號(hào)擴(kuò)展后送至兩套PLC及點(diǎn)亮控制屏補(bǔ)氣閥位置指示燈，以方便地監(jiān)視補(bǔ)氣閥組位置，在對(duì)控制回路進(jìn)行更改后，可在油壓裝置控制屏上進(jìn)行電、手動(dòng)補(bǔ)氣。

4 結(jié)束語(yǔ)

調(diào)速器油壓裝置控制系統(tǒng)于2010年改造后至今運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)操作方便，并且改進(jìn)了原控制系統(tǒng)的弊端，確保了機(jī)組安全可靠運(yùn)行。

［1］ 詹恩權(quán).鳳凰水電廠調(diào)速器的技術(shù)改造［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（13）：75-76.

［2］ 陳芬環(huán)，李軍.藺河口水電站1號(hào)機(jī)組調(diào)速器技術(shù)改造［J］.水電站機(jī)電技術(shù)，2011（3）：94，101.

［3］ 李輝.油壓裝置的改造［J］.廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報(bào)，2007（4）：62-63.

［4］ 張桂新.水電機(jī)組油壓裝置電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.湖南電力，2002（4）：7-8.

［5］ 楊建明.鳳灘水電廠油壓裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用［J］.水電站機(jī)電技術(shù)， 2012（3）：102-103 .

A Study on the Renovation of the Control System of the Oil Pressure Device of the Governor in Jiangkou Hydropower Station

ZHAO Qin-ping1，WU Sheng-jin2，LUO Yuan-fu3
（1．Chongqing Branch of SPIC，Chongqing 401122，China；2．Chongqing Jiangkou Hydropower Co., Ltd.，Wulong Chongqing 408506，China；3．Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053，China）

Due to the drawbacks in the design of the control system of the oil pressure device of the governor in Jiangkou hydropower station together with the faults in its operation，this article puts forward a solution of replacing the original singlemachine control system with two sets of mutually independent and standby systems which can greatly increase the reliability of the device and ensure the safe operation of the unit．

oil pressure device；control system；renovation

TM312

A

1008-8032（2015）06-0017-03

2014-04-07

趙勤平（1973-），電力工程師，主要從事水電站運(yùn)行、維護(hù)及生產(chǎn)管理工作。