天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣系統(tǒng)改造

高尚政

（天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠，貴州 興義 562400）

天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣系統(tǒng)改造

高尚政

（天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠，貴州 興義 562400）

天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠油壓裝置技術(shù)改造，在原有自動(dòng)補(bǔ)油功能基礎(chǔ)上，通過完善硬件配置及重新進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)補(bǔ)氣功能，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，合理整定定值，有效地維持了油壓裝置的油、氣平衡。設(shè)備改造后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果好。

水電站；油壓裝置；自動(dòng)補(bǔ)氣；定值整定

水電廠油壓裝置利用壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)生并儲(chǔ)存高壓油，是水力發(fā)電機(jī)組開機(jī)、停機(jī)、調(diào)整負(fù)荷以及液壓配壓閥和大型主閥等的操作動(dòng)力能源。油壓裝置中油和壓縮空氣的比例通常要控制在合理范圍。當(dāng)油多氣少時(shí)，在機(jī)組調(diào)節(jié)過程中，油壓下降快，壓力油泵必然會(huì)頻繁啟動(dòng)。如果油過多而空氣過少，則有可能不能完成最不利情況下的緊急停機(jī)操作。而若油少氣多，在機(jī)組調(diào)節(jié)頻繁需大量用油時(shí)，空氣有可能進(jìn)入調(diào)速器系統(tǒng)內(nèi)部，造成主配壓閥振動(dòng)、接力器振蕩，引起事故。可見，維持油壓裝置的油、氣平衡，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

設(shè)備改造前，天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠油壓裝置僅具備自動(dòng)補(bǔ)油功能，補(bǔ)氣操作需由人工手動(dòng)完成。一方面，增加了運(yùn)行值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面因?qū)ρa(bǔ)氣閥門操作頻繁，易造成系統(tǒng)漏氣等情況發(fā)生。而保持油壓裝置的油、氣平衡過于依賴人員經(jīng)驗(yàn)判斷，不利于設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。因此，實(shí)現(xiàn)油壓裝置的自動(dòng)補(bǔ)氣功能很有必要。

1 油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣系統(tǒng)改造

為滿足油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣功能要求，需配置如下自動(dòng)化元件：

（1）壓力油罐液位信號(hào)裝置選型為可雷可（clake）BNA21-900磁翻板液位計(jì)。配置4對(duì)磁記憶液位開關(guān)（提供開始補(bǔ)氣油位、停止補(bǔ)氣油位、油位過低、油位過高接點(diǎn)信號(hào)）和1個(gè)兩線制液位變送器，供流程控制及油位顯示使用；

（2）采用西安江河生產(chǎn)的3KH-V自動(dòng)補(bǔ)氣裝置。由一個(gè)DC24V供電的二位三通電動(dòng)球閥，兩個(gè)手動(dòng)球閥，單向閥，安全閥等組成。具有自動(dòng)補(bǔ)氣、手動(dòng)補(bǔ)氣兩種補(bǔ)氣方式；

（3）配置壓力油罐壓力信號(hào)裝置，分別為5個(gè)美國(guó)FOLOLO壓力開關(guān)（原油泵控制使用）及1個(gè)威卡（WIKA）PGT23.100壓力表計(jì)，供流程控制及壓力顯示使用。威卡（WIKA）PGT23.100壓力表計(jì)兼有現(xiàn)場(chǎng)壓力指針指示和模擬量輸出功能，不僅滿足了斷電情況下讀取現(xiàn)場(chǎng)壓力值的要求，又避免了因指針表和數(shù)顯表冗余配置致使管路接頭過多的問題。

油壓裝置控制系統(tǒng)采用西門子S7-300作為核心控制元件。人機(jī)接口（HMI）采用西門子10.4寸KTP1 000 DP觸摸屏。觸摸屏設(shè)有系統(tǒng)拓?fù)滹@示、開關(guān)量輸入（DI）測(cè)點(diǎn)一覽、模擬量輸入（AI）測(cè)點(diǎn)一覽、參數(shù)設(shè)置、故障記錄、事件記錄等畫面。既滿足了運(yùn)行監(jiān)視與人機(jī)交互需求，又具備了事件追憶及故障分析功能。

軟件設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)機(jī)組運(yùn)行對(duì)油壓裝置油、氣比例的要求，設(shè)置開始補(bǔ)氣油位、停止補(bǔ)氣油位、告警（最低/最高）油位；綜合考慮油泵啟動(dòng)條件，設(shè)置開始補(bǔ)氣油壓、停止補(bǔ)氣油壓值。由油位及油壓值的配合，實(shí)現(xiàn)壓油裝置的自動(dòng)補(bǔ)氣功能，維持壓力油罐的油、氣平衡。

2 油壓裝置定值整定分析

天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠油壓裝置額定壓力4.0MPa，原設(shè)計(jì)為5個(gè)壓力開關(guān)，用于油泵控制及油壓報(bào)警輸出。壓力開關(guān)定值設(shè)定為：工作油泵啟動(dòng)3.60MPa，備用油泵啟動(dòng)3.30MPa，油泵停機(jī)3.95MPa，油壓過高報(bào)警4.05MPa，事故低油壓2.80MPa。

在原油泵控制基礎(chǔ)上，如何利用新配置自動(dòng)化元件，合理整定系統(tǒng)定值，是此次改造成敗的關(guān)鍵?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和廠家人員經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，綜合考慮油壓裝置的油、氣平衡點(diǎn)，提出以下定值整定意見：

（1）在不改變?cè)凶詣?dòng)補(bǔ)油功能的前提下，增設(shè)一路油壓模擬量，和原有壓力開關(guān)冗余配置，用于自動(dòng)補(bǔ)油、自動(dòng)補(bǔ)氣控制及報(bào)警。考慮到模擬量易受環(huán)境電磁干擾，為機(jī)組安全起見，不開出事故低油壓接點(diǎn)；

（2）現(xiàn)場(chǎng)壓油裝置油位最高為900mm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，自動(dòng)補(bǔ)氣功能啟動(dòng)時(shí)，油位應(yīng)控制在合理范圍（400～600mm，模擬量）?？紤]到模擬量有斷線掉電的風(fēng)險(xiǎn)，油位過低（350mm，開關(guān)量）時(shí)也應(yīng)作用于停止補(bǔ)氣；

（3）油位在合理區(qū)間時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)氣功能應(yīng)先于自動(dòng)補(bǔ)油（3.6MPa）啟動(dòng)，整定為3.7MPa。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果，補(bǔ)氣停止壓力整定為3.90MPa。為防止因系統(tǒng)漏氣而長(zhǎng)時(shí)間補(bǔ)氣造成更大的風(fēng)險(xiǎn)，補(bǔ)氣時(shí)長(zhǎng)整定為25min。

綜合考慮上述意見，自動(dòng)補(bǔ)氣控制定值整定如下：

補(bǔ)氣裝置啟動(dòng)：壓力小于設(shè)定值（模擬量3.7MPa或開關(guān)量3.6MPa），且油位≥啟動(dòng)值（600mm）。

補(bǔ)氣裝置停止：壓力大于額定值（3.90MPa），或油位≤停止值（模擬量400mm或開關(guān)量350mm），或補(bǔ)氣時(shí)間＞25min（視機(jī)組實(shí)際情況確定）。

3 結(jié)語

2014年底天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠油壓裝置進(jìn)行了升級(jí)改造，在原自動(dòng)補(bǔ)油基礎(chǔ)上，通過完善硬件配置及重新進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)補(bǔ)氣功能。通過合理整定定值，既兼顧了原油泵控制信號(hào)的冗余配置，又有效保證了自動(dòng)補(bǔ)氣功能的穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)備改造后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行人員人為干預(yù)操作由每月一次下降到每年不到一次，大大減輕了人員操作負(fù)擔(dān)，效果良好。其改造經(jīng)驗(yàn)可供類似工程借鑒。

（責(zé)任編輯：周 群）

Upgrade of automatic air replenishment system for pressure oil supply unit of TianshengQiao-ⅠHydro-power Plant

GAO Shang-zheng
（TianshengQiao-Ⅰ Hydro-power Plant,Xingyi 562400,China）

The pressure oil supply units of TianshengQiao-I Hydro-power Plant were subject to a technical upgrade.On the basis of original automatic oil replenishment function,hardware was improved and new software was developed to realize automatic air replenishment.Settings were adjusted combined with field condition.The oil and air balance within pressure oil supply unit is effectively kept.The system operates well after the upgrade.

Hydropower plant;pressure oil supply unit;automatic air replenishment;settings

TV735

B

1003-1510（2016）04-0086-02

2016-04-19

高尚政（1972-），男，甘肅臨洮人，天生橋一級(jí)水力發(fā)電廠工程師，學(xué)士，從事水電廠生產(chǎn)管理工作。