南江電站油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣系統(tǒng)改造

譚 軍

(重慶市豐都縣發(fā)電有限公司，重慶 豐都 408200)

0 引 言

2020年，重慶市豐都縣發(fā)電有限公司暨龍河發(fā)電廠對(duì)南江電站4號(hào)機(jī)組補(bǔ)氣裝置進(jìn)行改造，待設(shè)備試運(yùn)行1個(gè)月試驗(yàn)正常后，再對(duì)剩余機(jī)組的補(bǔ)氣裝置進(jìn)行改造。根據(jù)實(shí)際情況來看，設(shè)備改造后油壓裝置的油、氣平衡以及中壓氣罐的壓力值始終保持在額定范圍內(nèi)，保證了機(jī)組整體運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。自動(dòng)化水平程度提高，效果良好；既為今后實(shí)現(xiàn)無人值班、少人值守打下了良好的基礎(chǔ)，又大大減輕了人員操作負(fù)擔(dān)以及帶來的安全隱患。

1 油壓裝置概述

1.1 油壓裝置系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

南江電站的油壓裝置型號(hào)為HYZ—0.6/2.5，是由壓力油罐、回油箱、油泵電機(jī)、安全閥、壓力表、磁翻板液位計(jì)等附件所組成(見圖1)。壓力油罐內(nèi)存壓縮空氣(占油罐總?cè)莘e的2/3)和透平油(占油罐總?cè)莘e的1/3)，控制油氣比是為了利用壓縮氣體的體積變化對(duì)壓力的改變遠(yuǎn)小于壓縮液體的體積變化對(duì)壓力的改變這一特性，使油泵在供油間歇時(shí)，調(diào)速器或主閥耗用壓力油而造成油面下降一定高度后，油壓的波動(dòng)并不大。在罐的外側(cè)裝設(shè)有磁翻板液位計(jì)來反映罐內(nèi)油面高度。但由于油壓裝置在長時(shí)間運(yùn)行中因氣溫變化、密封件老化和閥門表計(jì)滲漏等因素造成油壓裝置油氣比例失調(diào)，油的比例過大，導(dǎo)致油壓波動(dòng)過大，就必須采取排油補(bǔ)氣措施恢復(fù)正常油氣比。

圖1 油壓裝置組成示意

1.2 油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣系統(tǒng)存在的主要問題

設(shè)備改造前，南江電站一共有4臺(tái)機(jī)組，1臺(tái)機(jī)組有調(diào)速器和主閥2個(gè)油壓裝置，并且只具備自動(dòng)補(bǔ)油功能。當(dāng)需要補(bǔ)氣時(shí)，現(xiàn)場運(yùn)行人員先是啟動(dòng)中壓氣機(jī)，使中壓氣罐的壓力維持在2.6～2.8 MPa，然后再手動(dòng)操作進(jìn)行補(bǔ)氣。 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，容易造成系統(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的經(jīng)驗(yàn)判斷，不利于設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。為了提升機(jī)組的自動(dòng)化程度，降低安全隱患，實(shí)現(xiàn)油壓裝置的自動(dòng)補(bǔ)氣功能很有必要。

2 油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣系統(tǒng)改造

2.1 自動(dòng)化元件配置

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

(1)壓力油罐磁翻板液位計(jì)配置3個(gè)磁記憶信號(hào)接點(diǎn)(即干簧管)提供油位低(排氣油位)、油位中(復(fù)位信號(hào))、油位高(補(bǔ)氣油位)信號(hào)，供PLC判斷油面所在位置時(shí)的油氣比例。

(2)配置壓力油罐壓力信號(hào)裝置，采用四川博爾自動(dòng)化控制工程有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為YYKZH3002智能壓力控制器，供流程控制及壓力顯示使用。

(3)采用福建南平華億機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為B303自動(dòng)補(bǔ)氣裝置(見圖2)。由2個(gè)電磁閥、安全閥、單向閥、手動(dòng)球閥及連接管件等組成，具有自動(dòng)補(bǔ)氣、手動(dòng)補(bǔ)氣兩種補(bǔ)氣方式。

圖2 自動(dòng)補(bǔ)氣裝置系統(tǒng)

2.2 自動(dòng)補(bǔ)氣裝置工作原理

(1)自動(dòng)補(bǔ)氣與停止

手動(dòng)補(bǔ)氣閥處于關(guān)閉位置，手動(dòng)排氣閥處于打開位置(非排氣位置)，電氣控制回路接通補(bǔ)氣電磁閥電源，補(bǔ)氣電磁閥打開。這時(shí)，高壓氣體經(jīng)補(bǔ)氣電磁閥、單向閥，沿管路進(jìn)入儲(chǔ)能器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣。當(dāng)電氣控制回路斷開補(bǔ)氣電磁閥電源后，補(bǔ)氣電磁閥關(guān)閉，補(bǔ)氣停止。

(2)自動(dòng)排氣與停止

手動(dòng)補(bǔ)氣閥處于關(guān)閉位置，手動(dòng)排氣閥處于打開位置(非排氣位置)，電氣控制回路接通排氣電磁閥電源，排氣電磁閥打開。這時(shí)，高壓氣體經(jīng)排氣電磁閥排至大氣，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排氣。當(dāng)電氣控制回路斷開排氣電磁閥電源后，排氣電磁閥關(guān)閉，排氣停止。

(3)手動(dòng)補(bǔ)氣

當(dāng)打開手動(dòng)補(bǔ)氣閥時(shí)，進(jìn)行手動(dòng)補(bǔ)氣，這時(shí)手動(dòng)排氣閥應(yīng)處于打開位置(非排氣位置)，排氣電磁閥應(yīng)處于斷電狀態(tài)，排氣電磁閥的隔離閥關(guān)閉。

(4)手動(dòng)排氣

當(dāng)需要排氣時(shí)，將手動(dòng)排氣閥擰至排氣位置，高壓氣體經(jīng)排氣閥，排至大氣。

2.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路

(1)油壓裝置控制系統(tǒng)采用ABB AC800M作為核心控制元件，將油泵打油與補(bǔ)氣裝置補(bǔ)氣功能使用1套PLC控制實(shí)現(xiàn)，要求油泵打油與自動(dòng)補(bǔ)氣不能同時(shí)啟動(dòng)。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)置補(bǔ)氣油位(高油位)、停止補(bǔ)氣油位(中油位)；綜合考慮油泵啟動(dòng)條件，設(shè)置補(bǔ)氣壓力值和停止補(bǔ)氣壓力值。通過壓力值與油位的配合兩個(gè)方面來判定油泵與補(bǔ)氣裝置各自啟?？刂疲瑢?shí)現(xiàn)油壓裝置的自動(dòng)補(bǔ)氣功能，維持壓力油罐的油、氣平衡。

(2)中壓氣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)是在原來的手動(dòng)控制基礎(chǔ)上采用三菱PLC作為核心控制元件。軟件設(shè)計(jì)思路為：將控制分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式，手動(dòng)控制跟原來的不變也是通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切為手動(dòng)模式然后進(jìn)行操作；自動(dòng)控制則是通過PLC的AD模塊將模擬的電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再換算成壓力值，根據(jù)設(shè)定的壓力值來實(shí)現(xiàn)中壓氣機(jī)的自動(dòng)控制。

(3)油壓裝置及空壓機(jī)整定值分析

在原來油泵控制和中壓氣機(jī)手動(dòng)控制基礎(chǔ)上，如何利用新配置自動(dòng)化元件，合理設(shè)定系統(tǒng)數(shù)值，是此次改造成敗的關(guān)鍵。

南江電站油壓裝置額定工作壓力為2.5 MPa，油泵啟動(dòng)條件為壓力≤2.3 MPa；如果補(bǔ)氣裝置啟動(dòng)的壓力小于2.3 MPa，則油泵就打油了，所以補(bǔ)氣裝置啟動(dòng)的壓力應(yīng)高于2.3 MPa；并且根據(jù)壓力油罐油、氣比例，磁翻板液位位于高油位時(shí)(此時(shí)油多氣少)，補(bǔ)氣裝置的啟動(dòng)條件才算滿足。然而有時(shí)候一次補(bǔ)氣不能達(dá)到規(guī)定的油、氣比例要求，這就要將高油位信號(hào)設(shè)為置位狀態(tài)(就是將其設(shè)為1)，經(jīng)過多次補(bǔ)氣后到達(dá)中油位時(shí)(中油位就是正常的油、氣比例)，才復(fù)歸高油位信號(hào)(將其設(shè)為0)。

經(jīng)過現(xiàn)場人員反復(fù)試驗(yàn)，綜合考慮油壓裝置的油、氣平衡點(diǎn)后，將油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣整定值設(shè)定如下：

南江電站中壓氣罐額定工作壓力為2.8 MPa，因?yàn)橛蛪貉b置額定工作壓力為2.5 MPa，所以中壓氣罐壓力應(yīng)高于油壓裝置的壓力，否則無法進(jìn)行補(bǔ)氣。綜合考慮中壓氣機(jī)運(yùn)行情況后，將中壓氣機(jī)自動(dòng)控制整定值設(shè)定如下：

3 結(jié) 語

油壓裝置自動(dòng)補(bǔ)氣是困擾許多電站的一個(gè)問題，往往也被很多電站忽視，進(jìn)而降低了水電站自動(dòng)化程度。南江電站4臺(tái)機(jī)組在原自動(dòng)補(bǔ)油以及中壓氣機(jī)手動(dòng)控制基礎(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。通過合理設(shè)定整定值，既兼顧了原油泵自動(dòng)控制功能，又有效保證了自動(dòng)補(bǔ)氣功能的穩(wěn)定運(yùn)行，其改造經(jīng)驗(yàn)希望能夠給類似水力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)補(bǔ)氣系統(tǒng)改造帶來啟示和幫助。

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