論述調(diào)速器油壓裝置的工作原理要點

沙沱發(fā)電廠

摘要：隨著我國水電廠監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的不斷進步，調(diào)速器油壓裝置的自動控制水平也在不斷提高。在油壓電氣元件的性能日趨強大和可靠的形勢下，調(diào)速器油壓裝置日常運行的自動化技術(shù)也越來越成熟。而近年來光纖接入的以太網(wǎng)在水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的大量采用，也使調(diào)速器油壓裝置的自動化監(jiān)控更為可靠、穩(wěn)定，為實現(xiàn)“無人值班”（少人值守）的目標(biāo)提供了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水電廠；調(diào)速器油壓裝置；主要控制；工作原理

隨著水電廠自動化技術(shù)的進步和控制觀念的更新，國內(nèi)越來越多水電廠現(xiàn)地控制單元（LCU）采用可編程邏輯控制器（PLC），對調(diào)速器油壓裝置進行數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)狀態(tài)控制及事故報警功能。對調(diào)速器油壓裝置的控制，根據(jù)各電廠的具體情況和設(shè)計布局，既可以作為機組LCU的PLU程序的組成部分進行控制，也可以設(shè)置獨立的輔機LCU，給調(diào)速器油壓控制配備專門的PLC和相應(yīng)的輔助設(shè)施。

一、油壓裝置機組LCU控制方式

調(diào)速器油壓裝置的機組LCU控制方式在水電廠的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，這種控制方式主要采集表示油壓裝置狀態(tài)的開關(guān)量信號和模擬量信號，并在機組LCU的PLC程序中根據(jù)流程圖實施相應(yīng)控制。其主要優(yōu)點在于節(jié)約設(shè)備成本，控制簡單可靠。

（一）主要控制原理

作為重要的輔機設(shè)備，油壓裝置在發(fā)電過程中必須保持正常運行，同時滿足實時監(jiān)控、實時報警、事故快速動作的要求，所以必須依靠在PLC主程序中循環(huán)掃描油壓裝置控制子程序的方式來縮短PLC對油壓裝置的監(jiān)控周期，同時，油壓裝置的故障與事故信息應(yīng)作為重要的事件順序記錄（SOE）量，放在定時中斷子程序中以毫秒級的分辨率給予處理。

（二）控制中需注意的要點

在PLC控制過程中，依據(jù)PLC本身的邏輯特性和油壓裝置自身的運行特點，為了使控制系統(tǒng)安全可靠運行，需要注意以下幾點：

（1）在子程序中使用的寄存器和定時器，必須在初始化和控制過程結(jié)束之后按照要求清零或者置相應(yīng)的值；同時，這些內(nèi)部地址不得在PLC程序的其他地方重復(fù)使用，以免導(dǎo)致不可預(yù)料的控制結(jié)果。例如：假設(shè)當(dāng)油壓降低到油泵啟動油壓a值時油泵開始補油，如果持續(xù)補油t時間后油壓已正常，但信號依然沒有反饋，那么程序應(yīng)當(dāng)自動停止補油以免發(fā)生意外；此時如果計時t所用寄存器被程序其他地方調(diào)用，在t時間內(nèi)被清零，那么就無法停止補油，可能會造成嚴(yán)重事故。

（2）由于開出繼電器、限位開關(guān)、壓力變送器、補油閥等元器件本身的問題會導(dǎo)致控制失效和信號誤動作的情況出現(xiàn)，因此必須在PLC程序中對此進行容錯性編程，即在控制命令發(fā)出后必須以反饋信號出現(xiàn)為執(zhí)行下一個控制步驟的前提條件，并且在每個控制環(huán)節(jié)都設(shè)置控制失敗后跳出并報錯的功能，以免造成程序死循環(huán)的情況。

（3）確定油壓裝置控制子程序的運行優(yōu)先級和投退條件。雖然在PLC程序循環(huán)運行過程中需要周期性掃描油壓控制程序以保證控制的實時性，但必須有充分必要的條件判斷作為執(zhí)行控制前的閉鎖條件。比如當(dāng)控制啟動信號出現(xiàn)時，必須檢查各種事故信號是否已復(fù)歸，是否沒有異常情況，確認(rèn)無誤后再執(zhí)行相應(yīng)的控制流程；同時，在執(zhí)行流程的過程中如果出現(xiàn)緊急停機或者事故停機信號，應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的程序強行退出，保證盡量快速、安全地進入緊急停機或事故停機流程。

（三）常見問題和解決方法

（1）依靠調(diào)速器油壓模擬量進行啟泵、停泵等控制時，要有合理的模擬量設(shè)定值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。在實際調(diào)試過程中，由于缺乏經(jīng)驗或者其他因素造成不合理的設(shè)定值，會引起油泵頻繁動作等，對于電子元器件和電廠安全運行將產(chǎn)生不利影響。因此，應(yīng)選擇合適的、動作準(zhǔn)確的壓力控制器，其動作應(yīng)按油壓裝置生產(chǎn)廠的規(guī)定進行整定。

（2）由于調(diào)速器油壓裝置啟停比較頻繁，所以應(yīng)在日常運行中注意定期檢查負(fù)責(zé)開出的繼電器是否正常，并及時更換損壞的繼電器。避免因為控制命令無法順利到達油壓裝置而造成事故。

（3）為了延長調(diào)速器油壓裝置的正常使用時間，應(yīng)建立定時或者按次油泵主備切換機制，并能在主泵故障的情況下自動啟動備泵。

二、輔機LCU控制方式要點

輔機LCU控制調(diào)速器油壓裝置自動運行方式的突出優(yōu)點是：可靠性高、控制功能較強，可以適應(yīng)對調(diào)速器油壓裝置比較復(fù)雜的控制要求。用獨立的PLC采集和處理調(diào)速器油壓裝置的有關(guān)數(shù)據(jù)（包括數(shù)字輸入輸出量、模擬量等），通過獨立的通信方式直接上送給上位機，可以監(jiān)控更多的數(shù)據(jù)信息，完成更多的控制功能，從而提高整個電廠的自動化程度。

（一）主要控制原理

輔機LCU由于具有獨立的供電裝置、PLC和各種開關(guān)（必要時還可以配合軟啟動等輔助設(shè)備），形成了一套采集數(shù)據(jù)量大、可靠性高且控制功能復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。一般，獨立的輔機LCU對調(diào)速器油壓裝置的控制主要具備以下功能：按照客戶的要求進行手動/自動、主泵/備泵的自動切換，自動補油（補氣），自動執(zhí)行啟泵流程，自動執(zhí)行停泵（事故停泵）流程。

（二）輔機LCU控制要點和常見問題

（1）獨立輔機LCU控制的調(diào)速器油壓裝置一般具有相對完整的控制要求，并且考慮到程序的可靠性和容錯性，必須增加許多閉鎖條件控制，因此，中間變量的使用十分必要。例如：程序使用N1個開入量狀態(tài)通過一定的“與”、“或”邏輯判斷，確定中間變量M1的狀態(tài)；使用N2個開入量狀態(tài)通過一定的“與”、“或”邏輯判斷，確定中間變量M2的狀態(tài)；同時，M1和M2之間須互為閉鎖或者通過一定的邏輯方式控制LCU的開出動作，因而形成了較復(fù)雜的PLC邏輯控制。

（2）獨立輔機LCU一般配有較多的狀態(tài)指示燈，以方便日常運行人員的現(xiàn)地監(jiān)控，比如油位過高/過低、油壓過高/過低、油泵運行、油泵故障等信號指示燈。同時，輔機LCU還可以配備空氣開關(guān)、接觸器、熱繼電器及軟啟動器等一系列設(shè)備，增加LCU對調(diào)速器油壓裝置的控制可靠性和控制質(zhì)量。

（3）獨立的輔機LCU由于控制獨立、采集信號數(shù)量多、控制性能穩(wěn)定，在整個電廠的監(jiān)控系統(tǒng)中扮演著重要的角色，因此其通信方式也值得注意，一般有二種方式：①以RS-485方式（RS-485串行接口的電氣標(biāo) 準(zhǔn)實際上是RS-422的變型，它屬于7層開放系統(tǒng)互連（OSI）模型物理層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，由于性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)容易而得到廣泛應(yīng)用）與機組LCU通信，并設(shè)為從機，數(shù)據(jù)的讀寫都通過機組PLC到達上位機；②直接與上位機通信，并設(shè)為從機，由于當(dāng)前水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本采用以太網(wǎng)通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此為了實現(xiàn)與上位機通信的功能，必須給輔機LCU的PLC添加以太網(wǎng)接口模塊，以及光纖轉(zhuǎn)換器等配套設(shè)備。第1種方式的優(yōu)點在于降低成本，然而由于RS-485串口通信在通信距離、帶寬和抗電磁干擾能力方面的局限性，建議輔機臺數(shù)較多但控制內(nèi)容較簡單的電廠采用；第2種方式成本較高，但以太網(wǎng)光纖通信的可靠性、及時性也高，其缺點在于無法將一些重要信息傳送給機組LCU，增加了機組LCU的監(jiān)控難度，建議輔機控制流程相對復(fù)雜、獨立（不需要與LCU交換重要的控制信息）的電廠采用。

三、結(jié)語

調(diào)速器油壓裝置是水電廠重要的輔助設(shè)備之一，水電廠一般采用可編程邏輯控制器（PLC）對其進行數(shù)據(jù)采集和控制。文章從控制原理、主要功能、運行模式等方面介紹了當(dāng)前較為典型和普遍的二種PLC控制方式：一種是節(jié)約成本、控制內(nèi)容簡單的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）直接控制模式；另一種是控制內(nèi)容復(fù)雜、可靠性高的輔機LCU控制模 式。