水電廠發(fā)電機(jī)油壓裝置控制系統(tǒng)改造

王慶忠，達(dá) 艷

(大唐碧口水力發(fā)電廠，甘肅 隴南 746412)

1 概況

油壓裝置是水電廠不可缺少的重要輔助設(shè)備，它產(chǎn)生并貯存高壓油，為機(jī)組啟動、停機(jī)、調(diào)整負(fù)荷等操作提供能源，對保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著非常重要的作用。

碧口水電廠總裝機(jī)3×100 MW，機(jī)組型式為混流式。機(jī)組及其油壓裝置基本參數(shù)如下：水輪機(jī)型號HLA835d-LJ-419，發(fā)電機(jī)型號TS854/210-40，額定容量117 650 kVA，設(shè)計(jì)水頭73 m，機(jī)組設(shè)計(jì)水頭下額定出力113 300 kW，額定轉(zhuǎn)速150 r/min；油壓裝置的壓油罐采用YS-4型油壓設(shè)備，最大工作壓力2.5 MPa；壓油泵采用LY-5.8型壓油泵，最大工作壓力2.5 MPa，輸油量5.8 L/s，電動機(jī)功率30 kW。

2 油壓裝置的組成和作用

機(jī)組油壓裝置由1個(gè)壓力油罐、1個(gè)集油箱(又稱回油箱)、2臺油泵電動機(jī)組及其附件（閥組）組成。壓力油罐內(nèi)充滿了1/3的透平油，2/3的壓縮空氣。其中，透平油用于操作接力器，通過油泵從集油箱打入壓力油罐內(nèi)，油面保持在額定范圍；壓縮空氣由中壓機(jī)供給，用以保持壓力油罐內(nèi)透平油的額定壓力與壓縮空氣的平衡。集油箱用于收集調(diào)速器和其他用油設(shè)備的回油和漏油。閥組是對安全閥、減載閥和逆止閥的總稱。安全閥用于保證壓力油罐內(nèi)油壓不超過允許值，防止油泵與壓力油罐過載。減載閥用于保證油泵電動機(jī)在低負(fù)載下啟動，縮短啟動時(shí)間，減小啟動電流。逆止閥用于防止壓力油罐內(nèi)的壓力油在油泵停止運(yùn)行時(shí)倒流。此外，壓力油罐上安裝了4個(gè)PS-PD-A型壓油泵壓力控制開關(guān)，編號為41YJ～44YJ，根據(jù)壓力油罐內(nèi)油壓的變化，實(shí)現(xiàn)壓油泵的自動啟停、手動啟停、備用和停止功能。集油箱上安裝1個(gè)LS-MH磁翻板液位計(jì)，用于顯示集油箱內(nèi)的油位。

3 壓油泵的控制原理

在正常運(yùn)行方式下，油壓裝置中的2臺壓油泵一臺為工作泵、一臺為備用泵。壓油泵具有自動、手動、備用和停止4種操作控制形式。

壓力油罐上安裝4個(gè)PS-PD-A型壓油泵壓力控制開關(guān)，編號為41YJ～44YJ。其中41YJ為油泵自動啟動開關(guān)，當(dāng)壓力油罐內(nèi)的透平油壓力達(dá)到2.2～2.5 MPa時(shí)啟動油泵；42YJ為油泵自動停泵開關(guān)，當(dāng)壓力油罐內(nèi)的透平油壓力達(dá)到2.44～2.46 MPa時(shí)停止油泵；43YJ為事故低油壓開關(guān)，當(dāng)壓力油罐內(nèi)的透平油壓力達(dá)到1.69～1.70 MPa時(shí)向SJ-500監(jiān)控裝置發(fā)事故低油壓信號，同時(shí)迫使機(jī)組事故停機(jī)；44YJ為備用泵啟動開關(guān)，當(dāng)壓力油罐內(nèi)的透平油壓力達(dá)到2.05～2.06 MPa時(shí)啟動油泵。

4 壓油泵運(yùn)行中存在的問題

碧口水電廠油壓裝置的控制部分為上世紀(jì)60年代初期的產(chǎn)品，自機(jī)組1976年投運(yùn)以來一直未進(jìn)行過改造。在實(shí)際運(yùn)行中，電廠壓油裝置暴露出很多缺陷與問題。

4.1 傷害電機(jī)絕緣，降低電機(jī)使用壽命

油壓裝置的控制核心部件為交流接觸器，結(jié)構(gòu)簡單；但由于電機(jī)采用全壓啟動時(shí)沖擊電流大，經(jīng)常熔斷保險(xiǎn)，使接點(diǎn)粘連，致使壓油泵由于控制回路故障而不能啟動，嚴(yán)重減少了電機(jī)設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，控制系統(tǒng)采用的電機(jī)保護(hù)裝置為熱繼電器，可靠性差，經(jīng)常發(fā)生電機(jī)絕緣降低，甚至電機(jī)燒毀的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 需要運(yùn)行值班人員進(jìn)行定期切換

由于2臺壓油泵中作為工作泵的那臺壓油泵需經(jīng)常啟動，容易使保險(xiǎn)熔斷，熱繼電器元件損壞，電機(jī)使用壽命縮短。為了避免這種情況的發(fā)生，需要運(yùn)行值班人員對2臺壓油泵定期進(jìn)行切換。

5 對油壓裝置的改造

(1) 壓油泵控制回路改為軟啟動器啟動方式。將原壓油泵控制回路改為由ABB公司生產(chǎn)的PST85型軟啟動器(配備軟啟動器專用熔斷器)的啟動方式。由于PST85型軟啟動器具有電機(jī)啟動電流減小、啟動時(shí)間縮短等特點(diǎn)，這樣就使控制回路保險(xiǎn)熔斷、接點(diǎn)粘連、熱繼電器動作、開關(guān)跳閘等情況得以改善，也保護(hù)了電機(jī)的絕緣，延長了電機(jī)設(shè)備的使用壽命，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2) 壓油泵運(yùn)行方式改為輪次進(jìn)行工備自轉(zhuǎn)啟停。采用歐姆龍CP1H-XA40DR-A型可編程控制器對壓油泵原運(yùn)行方式的啟停進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

壓油泵正常運(yùn)行時(shí)，其控制方式把手放“自動”位置；油壓下降后，壓力控制器開關(guān)量通過PLC程序控制2臺油泵，按照輪次進(jìn)行工備自轉(zhuǎn)啟停來維持壓油槽壓力。第1次工作壓油泵啟動時(shí)，將啟動信號發(fā)給1號壓油泵啟動，2號壓油泵處于備用狀態(tài)，至壓力正常后1號壓油泵停止運(yùn)行。第2次工作壓油泵啟動時(shí)，將啟動信號發(fā)給2號壓油泵啟動，1號壓油泵處于備用狀態(tài)，至壓力正常后2號壓油泵停止運(yùn)行。工作壓油泵運(yùn)行過程中如出現(xiàn)故障，則另一臺壓油泵立刻工作，而故障壓油泵自動轉(zhuǎn)為備用。改造后壓油泵控制回路原理如圖1所示。

改造后，1號壓油泵與2號壓油泵PLC、軟啟動器、壓力開關(guān)、信號回路和開出繼電器控制電源取自動力電源B相→空氣開關(guān)→隔離變壓器→24 V電源模塊。這樣，壓油泵的電源更加可靠，保證了油壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，在原壓油泵信號回路增加了24 V電源監(jiān)視，1、2號壓油泵軟啟動故障信號，送入機(jī)組LCU，并在SJ-500監(jiān)控裝置與上位機(jī)增加信號點(diǎn)。這樣，在壓油泵運(yùn)行過程中出現(xiàn)1、2號壓油泵軟啟動故障信號與24 V電源監(jiān)視信號時(shí)，機(jī)組LCU與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)就會有相應(yīng)的信號顯示，運(yùn)行值班人員即可根據(jù)故障信號作出相應(yīng)的判斷與處理，從而使壓油泵維持壓力油槽內(nèi)的壓力穩(wěn)定。

圖1 壓油泵控制回路原理

6 油壓裝置改造后的效果

油壓裝置控制回路改造為軟啟動器啟動方式后，再也沒有出現(xiàn)過因電機(jī)啟動電流過大而造成的電機(jī)絕緣損壞，并使壓油泵不能啟動的故障。改造后，油壓裝置一直運(yùn)行穩(wěn)定。

壓油泵運(yùn)行方式改為輪次進(jìn)行工備自轉(zhuǎn)啟停以后，工作泵與備用泵不需手動進(jìn)行定期切換，減少了運(yùn)維人員的工作量，提高了油壓裝置工作的可靠性、穩(wěn)定性，也為電廠早日實(shí)現(xiàn)“無人值班，少人值守”的運(yùn)行管理模式奠定了基礎(chǔ)。

碧口水電廠1號機(jī)油壓裝置自2010年10月份改造以來，經(jīng)過1年多時(shí)間的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，至今油壓裝置未再發(fā)生過改造前的故障，證明此次油壓裝置控制回路的改造是成功的。