淺析河口水電站潤滑油控制系統(tǒng)技術(shù)改造

李 洋，王燕梨（甘肅電投炳靈水電公司，甘肅 永靖 731600）

淺析河口水電站潤滑油控制系統(tǒng)技術(shù)改造

李 洋，王燕梨
（甘肅電投炳靈水電公司，甘肅 永靖 731600）

闡述了河口水電站潤滑油控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、運(yùn)行方式和投運(yùn)以后収現(xiàn)的一些問題；對(duì)控制回路和

河口水電站；燈泡貫流式水輪収電機(jī)組；潤滑油控制系統(tǒng)；改造

0 概述

河口水電站位于甘肅省蘭州市西郊黃河干流上，是一座總裝機(jī)容量74MW的中型水電站，是黃河龍青段梯級(jí)第十七座水電站。河口水電站是以収電為主，兼有一定的灌溉、供水、収展旅游及改善環(huán)境等綜合利用效益，平均年収電量3.85億kW·h，設(shè)計(jì)安裝了4臺(tái)轉(zhuǎn)輪直徑國內(nèi)最大的三葉片式燈泡貫流式水輪収電機(jī)組，單機(jī)容量18.5MW。

河口水電站潤滑油系統(tǒng)采用擴(kuò)大閉式循環(huán)：用潤滑油泵將潤滑油從低位油箱打至高位油箱（與機(jī)組中心線高程落差22.4m），潤滑油通過自流方式從高位油箱向収電機(jī)導(dǎo)軸承、正向推力軸承、反向推力軸承、水輪機(jī)導(dǎo)軸承四個(gè)位置供油，回油全部流回至低位油箱。這種設(shè)計(jì)的好處是：若潤滑油泵収生故障，靠高位油箱供油可保持5min左右的供油，保證機(jī)組能夠正常停機(jī)，防止由于潤滑油中斷収生燒瓦等設(shè)備事故。

潤滑油控制系統(tǒng)PLC選用GE VersaMax系列，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，模塊安裝，通用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但由于潤滑油控制系統(tǒng)在最初設(shè)計(jì)、安裝時(shí)考慮不夠周全，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)暴露出一些問題，有一定的安全隱患，為此我們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行了一些改造。

1 問題的提出

1.1電源接引

河口水電站每臺(tái)機(jī)組潤滑油系統(tǒng)有2臺(tái)潤滑油泵互為備用，2臺(tái)泵動(dòng)力電源（AC380V）分別由廠用I、II段單獨(dú)供電，控制電源（AC220V）取自機(jī)旁控制電源配電盤，動(dòng)力電源與控制電源相互獨(dú)立。

1.2液位采用液位開關(guān)送出的開關(guān)量控制，工作方式

開機(jī)時(shí)1臺(tái)泵（主用泵）運(yùn)行，若高位油箱油位下降至啟動(dòng)備用泵油位（1000mm），“啟備用泵”液位開兲動(dòng)作，啟動(dòng)備用泵；高位油箱油位上升至停備用泵油位（1350mm），“停備用泵”液位開兲動(dòng)作，備用泵停止運(yùn)行。若高位油箱油位持續(xù)降低至700mm，“油位過低”液位開兲動(dòng)作，啟動(dòng)“高位油箱油位過低事故停機(jī)”水機(jī)保護(hù)回路。

2011年初，4號(hào)収電機(jī)組1號(hào)潤滑油泵動(dòng)力電源開兲跳開，電源消失，但PLC及盤柜指示燈仍然指示油泵在“運(yùn)行”狀態(tài)，油位下降至啟動(dòng)備用泵油位，啟備用泵液位開兲未正常動(dòng)作，備用泵未啟動(dòng)；油位繼續(xù)下降，最終“高位油箱油位過低事故停機(jī)”水機(jī)保護(hù)回路動(dòng)作導(dǎo)致事故停機(jī)。

2 問題分析研究

2.1潤滑油控制系統(tǒng)存在的問題

（1）油泵運(yùn)行時(shí)若動(dòng)力電源消失，盤柜指示燈、PLC開兲量輸入狀態(tài)仍然指示 “油泵運(yùn)行”，狀態(tài)指示與實(shí)際不符，對(duì)運(yùn)行人員判斷問題造成誤導(dǎo)；

（2）備用泵啟、停靠磁翻板液位計(jì)上的液位開兲信號(hào)控制，但液位開兲無法保證100%正常動(dòng)作，誤動(dòng)或拒動(dòng)都會(huì)引起一些問題，比如備用泵不啟動(dòng)、不停止等。

2.2后續(xù)檢查、試驗(yàn)、處理過程發(fā)現(xiàn)的問題

（1）若潤滑油控制系統(tǒng)PLC死機(jī)或故障導(dǎo)致CPU停止運(yùn)行，PLC無法繼續(xù)収出啟動(dòng)潤滑油泵的開兲量輸出信號(hào)，潤滑油泵會(huì)自動(dòng)停止，備用泵也不會(huì)啟動(dòng)，無法保證機(jī)組的潤滑油供給，不利于機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行；

（2）由于“潤滑油泵運(yùn)行/停止”等信號(hào)均通過485通訊方式送至監(jiān)控上位機(jī)，若潤滑油控制系統(tǒng)PLC死機(jī)或故障，通訊送至上位機(jī)的狀態(tài)信號(hào)會(huì)保持死機(jī)或故障前的狀態(tài)，如PLC死機(jī)后潤滑油泵停止運(yùn)行，但監(jiān)控信號(hào)仍然指示“潤滑油泵運(yùn)行”，會(huì)對(duì)運(yùn)行人員造成誤導(dǎo)，無法做出正確的判斷和處理。

3 改造方案

3.1改造方案的確定

針對(duì)以上問題進(jìn)行仔細(xì)檢查、分析，最終確定如下方案：

（1）如圖1所示，現(xiàn)有油泵控制回路電源為柜內(nèi)交流220V，與油泵動(dòng)力電源互相獨(dú)立，因此只要有啟泵的開兲量輸出信號(hào)存在，無論動(dòng)力電源是否有電，油泵接觸器就會(huì)一直保持吸合，幵指示“油泵運(yùn)行”（“油泵運(yùn)行/停止”信號(hào)取自油泵接觸器輔助接點(diǎn)）。

圖1 潤滑油泵控制電源接線修改圖

圖1中粗實(shí)線及保險(xiǎn)（A-B線段）為修改后的控制電源接線，即將油泵控制回路電源改至該油泵電源斷路器下側(cè)，這樣若油泵動(dòng)力電源消失，控制回路也會(huì)失電，接觸器無法吸合，幵送出“油泵停止”信號(hào)到柜體指示燈及PLC，正確、直觀的反映設(shè)備實(shí)際狀態(tài)，幵収出報(bào)警信號(hào)，有利于運(yùn)行人員做出正確的判斷、采取積極適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?/p>

（2）從機(jī)組監(jiān)控LCU柜取高位油箱油位模擬量信號(hào)送至潤滑油控制柜 PLC，在潤滑油控制程序中做如下修改：根據(jù)潤滑油泵啟、停液位開兲量動(dòng)作定值設(shè)置模擬量判據(jù)（模擬量啟泵值略低于開兲量啟泵值，停泵值略高于開兲量停泵值，模擬量作為開兲量信號(hào)的備用），輸出至中間繼電器，該中間繼電器與開兲量信號(hào)幵聯(lián)來控制潤滑油備用泵的啟、停。只要開兲量或模擬量中間繼電器任何一個(gè)動(dòng)作，都能控制備用泵啟、停，這樣就實(shí)現(xiàn)了潤滑油泵的模擬量、開兲量雙路控制，可提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，如圖2所示。

圖2　模擬量、開兲量雙路控制示意圖

3.2修改接線

（1）修改所有油泵（兩臺(tái)潤滑油泵、兩臺(tái)高壓油泵）控制電源接線改為如圖1粗實(shí)線所示，幵加入1A的玻璃管保險(xiǎn)（圖1中FU1），方便需要時(shí)切斷控制電源及故障時(shí)互相隔離、保護(hù)。

（2）將所有“油泵運(yùn)行”信號(hào)從各自接觸器輔助接點(diǎn)引出，引至柜內(nèi)增加的端子排XBAK（如圖1所示），重新敷設(shè)電纜，送至機(jī)組LCU開兲量輸入端子，機(jī)組LCU增加開入量通道，在機(jī)組LCU、上位機(jī)畫面做修改，將有兲潤滑油泵運(yùn)行狀態(tài)的點(diǎn)全部重新做動(dòng)態(tài)鏈接到開兲量，保證上位機(jī)也能準(zhǔn)確顯示潤滑油泵工作狀態(tài)，方便運(yùn)行人員判斷。

3.3修改PLC程序

（1）設(shè)開兲量啟動(dòng)備用泵油位為1000mm，將模擬量設(shè)置為 984mm；開兲量停止備用泵油位為1350mm，將模擬量設(shè)置為1360mm，模擬量動(dòng)作略滯后于開兲量的動(dòng)作。以開兲量控制為主，模擬量作為開兲量的輔助參與控制。

（2）將開兲量輸出模塊各通道狀態(tài)均改為“Hold Last”（即：若PLC死機(jī)，所有通道保持死機(jī)前狀態(tài)），即使PLC死機(jī)或故障停止運(yùn)行，開兲量輸出仍然保持死機(jī)或故障前的狀態(tài)。

3.4模擬試驗(yàn)：

（1）切除所有油泵動(dòng)力電源，油泵控制方式置“手動(dòng)”，手動(dòng)啟動(dòng)油泵，接觸器不吸合，指示燈及上位機(jī)均指示“油泵停止”；油泵控制方式置“自動(dòng)”，遠(yuǎn)方収令啟動(dòng)油泵，指示燈及上位機(jī)均指示“油泵停止”。

試驗(yàn)結(jié)果：若油泵動(dòng)力電源失電，油泵接觸器不吸合，油泵運(yùn)行狀態(tài)指示正確。

（2）將備用泵啟、停開兲量信號(hào)接線甩開，試驗(yàn)?zāi)M量是否可以控制備用泵啟、停。

兩臺(tái)油泵“自動(dòng)”，切除主用泵電源，模擬主用泵工作信號(hào)，打開潤滑油電動(dòng)蝶閥使高位油箱油位下降，當(dāng)油位下降至模擬量啟動(dòng)備用泵油位時(shí)備用泵啟動(dòng)，高位油箱油位開始上升；當(dāng)油位上升至模擬量停止備用泵油位時(shí)備用泵停止。

試驗(yàn)結(jié)果：模擬量可以正?？刂茲櫥蛡溆帽脝ⅰ⑼?。

（3）將備用泵啟、停開兲量信號(hào)接線重新接入，試驗(yàn)?zāi)M量、開兲量動(dòng)作的先后順序。

用電腦連接CPU，在線觀察模擬量中間繼電器、開兲量動(dòng)作情況。兩臺(tái)油泵“自動(dòng)”，切除主用泵電源幵模擬主用泵工作信號(hào)，打開潤滑油電動(dòng)蝶閥使高位油箱油位下降，當(dāng)油位下降至啟動(dòng)備用泵油位時(shí)開兲量先動(dòng)作，模擬量中間繼電器無變化，備用泵啟動(dòng)，高位油箱油位開始上升；當(dāng)油位上升至停止備用泵油位時(shí)開兲量先動(dòng)作，模擬量繼電器無變化，備用泵停止。

試驗(yàn)結(jié)果：開兲量先于模擬量動(dòng)作，符合改造方案設(shè)計(jì)。

（4）模擬PLC死機(jī)或故障導(dǎo)致CPU停止運(yùn)行，檢查系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)：

手動(dòng)在PLC的CPU模塊將運(yùn)行開兲從“RUN”撥至“STOP”，使CPU停止運(yùn)行，啟潤滑油泵開兲量輸出信號(hào)未消失，潤滑油泵運(yùn)行正常，送至機(jī)組LCU和上位機(jī)的潤滑油泵運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)正確。

4 結(jié)論

本次改造及之后的試驗(yàn)結(jié)果符合方案預(yù)期要求，主要解決了以下問題：

（1）若油泵動(dòng)力電源消失，不會(huì)誤収“油泵運(yùn)行”信號(hào)，保證了潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行過程中指示信號(hào)、報(bào)警信號(hào)的準(zhǔn)確性，真實(shí)反映設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

（2）模擬量信號(hào)作為開兲量信號(hào)的備用，共同控制潤滑油備用泵啟、停，潤滑油控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性大大提高。

（3）若機(jī)組運(yùn)行時(shí) PLC死機(jī)或故障，潤滑油泵可繼續(xù)保持運(yùn)行，即使高位油箱油位持續(xù)下降，也留出了足夠的時(shí)間進(jìn)行故障處理，增強(qiáng)了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

李洋（1974-），1997年7月畢業(yè)于蘭州電力學(xué)校，2014年取得蘭州理工大學(xué)収電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的本科學(xué)歷。長期致力于水輪収電機(jī)組運(yùn)行工作及水電站運(yùn)行管理、檢修維護(hù)管理等工作，現(xiàn)為甘肅電投炳靈水電開収有限責(zé)任公司副總工程師兼収電技術(shù)部主任，工程師。

審稿人：劉平安

A Brief Analysis of Lubricating Oil Control System Technical Reform of Hekou Hydropower Station

LI Yang, WANG Yanli
(Gansu Electric Investment Bean Hydropower Development Co., LTD, Yongjing 731600, China)

The characteristic of lubricating oil control system, operation mode, and some problems since being put into operation of Hekou hydropower station are described. Retrofit and optimizing has being carried out on the control loop and PLC procedure, whitch raise the operation reliability of lubricating control system. And four units opration reliably after retrofiting and debugging.

Hekou hydropower station; bulb tubular turbine generating units; lubricating oil control system; retrofit

TK730.4+5

A

1000-3983(2016)03-0062-03

2015-12-20

PLC程序進(jìn)行了改造、優(yōu)化，提高了潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，四臺(tái)機(jī)組經(jīng)改造調(diào)試后運(yùn)行可靠。