特克斯河山口水電站調速器漏油箱技術改造

陳福建

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設管理局，新疆 伊犁 835000）

0 引言

特克斯河山口水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁哈薩克自治州特克斯河干流上，共裝設3臺單機額定容量為47 MW的水輪發(fā)電機組，1臺發(fā)電機與變壓器采用發(fā)電機-變壓器單元接線，另2臺發(fā)電機與變壓器采用擴大單元接線。裝設1臺63 MVA和1臺120 MVA的220 kV雙卷主變壓器。220 kV側為單母線接線，出線2回，并已于2006年4月開工，2009年內完工。電站采用全計算機監(jiān)控，按“無人值班（少人值守）”設計，首臺機于2010年投運，水輪發(fā)電機組調速器使用武漢長控所生產(chǎn)的型調速器，調速器回油箱控制系統(tǒng)由水輪機發(fā)電機組安裝施工單位安裝。

1 現(xiàn)階段設備存在的問題

1）機組調速器漏油泵將控制方式切至“自動”時，漏油泵在正常油位下持續(xù)開啟，無法自動停泵。上送機組LCU“漏油箱油位高”信號異常，漏油箱油位模擬量監(jiān)控顯示不準確。

2）由于施工單位在施工中沒有按照相關規(guī)定進行施工，所以三臺機組漏油箱磁翻板液位計安裝位置不同、量程不同（G1、G3機組漏油箱磁翻轉液位計量程現(xiàn)為150 mm，G2機組量程為 350 mm）。

3）三臺機組漏油泵高、低液位磁性開關串接在AC 220V交流回路中，對其接點動作可靠性造成干擾，安全性較低。

2 改造指標要求

G1、G2、G3機組漏油箱油位過高時，當控制方式為“自動”應能自動啟動油泵，將液壓油抽回調速器回油箱，油位處于正常油位時油泵自動停止。當控制方式為“手動”應能手動啟停油泵，任意時刻均能停止油泵且油位處于正常油位時油泵自動停止。

上送監(jiān)控系統(tǒng)LCU漏油箱液位測值準確，“油泵自動”“油泵手動”“控制電源消失”“油泵啟動”“漏油箱油位高”“漏油箱油混水”等信號上送正常，能夠滿足水電站“無人值班（少人值守）”的設計理念。

3 改造方案

3.1 方案一

在原控制回路加裝2個DC 24V繼電器，更換相應測量范圍（350 mm～400 mm）磁翻轉液位計，以實現(xiàn)自動控制功能。

現(xiàn)地機組漏油泵“手動”控制回路正常，“自動”控制回路接線正確，人為模擬高、低油位時，能實現(xiàn)自動啟停功能。按原安裝工藝購買更換相應測量范圍磁翻轉液位計（350 mm～400 mm），現(xiàn)磁翻轉液位計測量范圍（150 mm）。用高、低液位磁性開關分別控制兩個DC 24V繼電器，有效將高低電壓隔離，避免擴展繼電器繼電器線圈誤動作。

機組漏油泵無“漏油箱油位高”信號接線，應分別從中間擴展繼電器常開接點端子接線至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)定義開關量輸入報警信號。

優(yōu)點：用高、低液位磁性開關分別控制兩個DC 24V繼電器，有效將高低電壓隔離，增加了設備的可靠性、安全性，無需較大改動二次回路即可實現(xiàn)漏油泵的自動啟停。

缺點：由于磁感應傳感器對磁性的要求較高，長期運行后可靠性降低，G1、G3機組漏箱更換磁翻轉液位時，需重新打孔安裝。

3.2 方案二

從機組監(jiān)控系統(tǒng)LCU A3柜接四芯電纜至漏油泵控制箱（加裝2個DC 24V繼電器），利用原有漏油箱上送的4 mA～20 mA液位信號判斷高低油位，從而實現(xiàn)自動控制功能。

機組主控制器140 CPU67160對漏油泵控制系統(tǒng)上傳的液位信號加以判斷，當高液位時開出信號至漏油箱高油位結點，當漏油箱液位正常時開出信號至漏油箱低油位結點。

在機組主控制器140 CPU67160子程序段AI_REAL_INIT中添加以下語句：

AIN.REAL_LOW[11]:=0.0；

AIN.REAL_HIGH[11]:=150.0；

對漏油箱液位進行高低量程定義，以實現(xiàn)工程碼值與測量值轉換。其中150為上位機監(jiān)控系統(tǒng)對漏油箱液位高量程的定義（具體數(shù)值應更具現(xiàn)場設備設定）。

在機組主控制器140 CPU67160子程序段DUMMYIO中添加寫入以下語句，對漏油箱液位進行高低液位判斷，以實現(xiàn)漏油泵控制信號輸出。

G1、G2、G3機組監(jiān)控系統(tǒng)LCU開出量17、19號點均為備用，上述程序中分別引用DO[17]、DO[19]作為漏油泵高液位與低液位控制信號。假設漏油泵高液位為100 mm，正常液位為10 mm（高低液位需根據(jù)現(xiàn)場實際進行取值），當AI[11]＞100.0時，DO[17]開出至漏油泵控制箱以實現(xiàn)高液位自動啟泵。當AI[11]＜10.0，DO[19]開出至漏油泵控制箱以實現(xiàn)低液位停泵。

由于機組LCU主要完成水輪發(fā)電機組的啟停機操作，為了不影響機組的自動控制，即在啟停機組過程中，禁止漏油泵控制語句執(zhí)行，以防止對機組順控流程造成不必要的干擾。引用SC_BUSY機組順控執(zhí)行標志，當SC_BUSY=1時，即有順控流程執(zhí)行，禁止對漏油泵進行高低液位信號輸出。

為了避免機組LCU開出繼電器結點串接至AC 220V回路中，影響到機組開出模件的安全，需在漏油箱控制回路中加裝2個DC 24V繼電器，有效將高低壓回路隔離。

為上送“漏油箱油位高”信號至監(jiān)控系統(tǒng)LCU，需從中間擴展繼電器t引一組常開結點至漏油泵控制箱端子排，其中中間擴展繼電器t21接箱內端子排A：27,中間擴展繼電器t24接箱內端子排A：28。

優(yōu)點：利用原有機組主控制器140CPU67160進行判斷與輸出，準確性高、工作性能穩(wěn)定，受外界干攏小。

缺點：當機組主控制器140CPU67160故障或LCU切“調試”態(tài)時，漏油泵無“自動”功能，需切為“手動”運行。

3.3 方案三

利用單片機對模擬量4 mA～20 mA液位信號進行判斷，同時輸出高、低油位開關信號，以實現(xiàn)自動控制功能。

可利用STC系列或AT89系列單片機，通過A/D模數(shù)轉換芯片對漏油箱液位傳感器信號（4 mA～20 mA電流）進行判斷，同時輸出高低液位信號分別驅動兩個繼電器，以實現(xiàn)漏油箱油泵的自動啟停。

優(yōu)點：利用單片機進行判斷與輸出，準確性高、工作性能穩(wěn)定。

缺點：對漏油泵二次回路要進行大量改動，需搭建單片機控制系統(tǒng)，液位計的精確度受限于A/D模數(shù)轉換芯片的精度。需購買元件較多，設計相對繁雜。

3.4 方案必選

三個改造方案都能夠實現(xiàn)調速器漏油箱自動排油功能，通過對三個方案的優(yōu)、缺點進行對比，最后確定使用第一個方案。

4 實施過程

首先按照方案一繪制原理圖，基本原理圖見圖1。

圖1 基本原理圖

采購所需設備6個24 V直流繼電器、6個接觸器、3個帶磁記憶開關的磁翻轉液位計。機組漏油泵控制箱內，加裝2個24 V直流繼電器，即2 kA(油位高繼電器)、3 kA(油位正常繼電器)，與控制回路中交流接觸器KM1、6WX-2(油位高磁開關)、6WX-1(油位正常磁開關)共同完成漏油泵控制功能。直流繼電器2 kA、3 kA工作電源，取自G2機組漏油泵控制箱原有直流24 V電源，其端子排A：39為正極，A：40為負極。將2 kA、3 kA繼電器線圈正極（13點）共同接至漏油箱端子排A：39，2 kA、3 kA繼電器線圈負極（14點）分別接至磁開關6WX-2、6WX-1公共端。按原二次控制回路設計，需引用磁開關6WX-2常開結點（非保持），6WX-1常閉結點（非保持），并將二者共同接至漏油箱端子排A：40。通過磁開關的吸合，控制直流繼電器觸點的通斷，無需磁開關直接導通交流220 V電源；由磁開關6WX-2、直流繼電器2 kA、交流接觸器，共同組成漏油泵啟泵信號回路。直流繼電器2 kA引用常開觸點（2 kA：9、2 kA：5），其中2 kA：9接漏油箱端子排A：5（交流220V零線），2 kA：5接交流接觸器KM1線圈A1，交流接觸器KM1線圈A2接漏油箱端子排A：9（交流220V火線）。交流接觸器KM1分引用兩對常開觸點（11、14）與（21、24），發(fā)出啟泵信號、油位高信號，上送至監(jiān)控系統(tǒng)。

由磁開關6WX-1與直流繼電器3 kA組成漏油泵停止信號回路。直流繼電器3 kA引用常開觸點（3 kA:9、3 kA:5），其中3 kA:9接漏油箱端子排A:15，3 kA:5接漏油箱端子排A:16，當油位低于磁開關定值時拍油泵停止工作。

5 結論

本文對特克斯河山口水電站的技術改造方案進行比選，最終確定方案一為最優(yōu)方案，實現(xiàn)了漏油箱排油系統(tǒng)的自動啟停功能，可為即將接入集控中心運行提供了可靠技術保證。