何 國(guó) 珍， 程 夢(mèng) 竹

(中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)圣達(dá)水電有限公司，四川 樂(lè)山 614013)

安谷水電站位于四川省樂(lè)山市市中區(qū)安谷鎮(zhèn)與沙灣區(qū)嘉農(nóng)鎮(zhèn)接壤的大渡河干流上，為大渡河干流梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的最后一級(jí)。壩址距上游沙灣水電站約35 km，下游距樂(lè)山市區(qū)15 km。電站采用一級(jí)混合式(河床式廠(chǎng)房加長(zhǎng)尾水渠)開(kāi)發(fā)，電站正常蓄水位高程398 m，屬?lài)?guó)家大(一)型規(guī)模電站。安裝4臺(tái)單機(jī)容量190 MW和1臺(tái)單機(jī)容量12 MW的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組。

電站首臺(tái)機(jī)組于2014年12月8日并網(wǎng)，至2015年8月第5臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，1年內(nèi)5臺(tái)機(jī)組全部建成投產(chǎn)。

1 機(jī)組油壓裝置配置情況及原設(shè)計(jì)控制邏輯出現(xiàn)的故障

1.1 油壓裝置配置情況

安谷水電站190 MW機(jī)組每套油壓裝置主配套3臺(tái)11 L/s螺桿泵(大油泵)、2臺(tái)2.1 L/s螺桿泵(小油泵)， 并配置了1個(gè)事故壓力罐和2個(gè)工作壓力罐(工作油罐和工作氣罐)。

主要的自動(dòng)化元件有：工作油罐設(shè)置了8個(gè)壓力開(kāi)關(guān)、1個(gè)壓力變送器和1個(gè)磁翻板液位計(jì)；工作氣罐設(shè)置了1只補(bǔ)氣電磁閥；事故油罐設(shè)置了4個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，1個(gè)壓力變送器、1個(gè)磁翻板液位計(jì)和1只補(bǔ)氣電磁閥。

工作壓力罐壓力定值：停泵壓力為6.3 MPa、啟小泵壓力為6.15 MPa、補(bǔ)氣壓力為6.1 MPa、啟主泵壓力為6 MPa、啟備1泵壓力為5.7 MPa、啟備2泵壓力為5.5 MPa、事故低油壓壓力為5.1 MPa、事故油源切換壓力為4.8 MPa。

事故壓力罐壓力定值:停泵壓力為6.3 MPa、補(bǔ)氣壓力為6.1 MPa、啟主泵壓力為5.9 MPa、啟備1泵壓力為5.6 MPa。油壓裝置系統(tǒng)原理見(jiàn)圖1。

1.2 工作過(guò)程

壓力達(dá)到6.3 MPa時(shí)，所有油泵停止打油，自動(dòng)補(bǔ)氣裝置停止補(bǔ)氣；

當(dāng)工作油罐油壓下降到6.15 MPa時(shí)，每次只啟動(dòng)一臺(tái)小油泵，兩臺(tái)小油泵輪換啟動(dòng)；

當(dāng)工作油罐油壓下降到6 MPa或事故油罐油壓下降到5.9 MPa時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)大油主泵，3臺(tái)大油泵(主油泵，備1油泵，備2油泵)輪換啟動(dòng)。

當(dāng)工作油罐油壓下降到5.7 MPa或事故油罐油壓下降到5.6 MPa時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)大油主泵，再啟動(dòng)一臺(tái)大備1泵，兩臺(tái)大油泵打油；

當(dāng)工作油罐油壓下降到5.5 MPa時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)大油主泵，一臺(tái)大備1泵，一臺(tái)大備2泵，3臺(tái)泵打油。

油泵打油時(shí)，一邊給工作油泵補(bǔ)油，如事故壓力罐油壓偏低時(shí)也同時(shí)給事故壓力罐補(bǔ)油；機(jī)組正常運(yùn)行情況下，單向切換裝置為工作油罐提供油壓油源。當(dāng)工作油罐油壓下降到4.8 MPa時(shí)，油壓裝置控制屏控制單向切換裝置電磁閥，將調(diào)速系統(tǒng)操作油源切換至事故壓力罐。

最初的邏輯設(shè)計(jì)其工作油罐上的壓力開(kāi)關(guān)、壓力傳感器和事故壓力罐的壓力開(kāi)關(guān)、壓力傳感器均參與控制。

1.3 原設(shè)計(jì)控制邏輯出現(xiàn)的故障

原設(shè)計(jì)邏輯在調(diào)試、運(yùn)行過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題：

(1) 油泵啟動(dòng)頻繁，短時(shí)間內(nèi)油泵多次啟動(dòng)；

(2)工作油罐壓力已降至啟小油泵壓力6.15MPa以下，但油泵仍無(wú)法啟動(dòng)；

圖1 油壓裝置系統(tǒng)原理圖

(3)油泵的啟停、補(bǔ)氣裝置的啟動(dòng)和停止動(dòng)作壓力不準(zhǔn)確。

2 故障產(chǎn)生的原因分析

(1)由于油泵打油時(shí)可同時(shí)給工作油罐和事故壓力罐補(bǔ)油，而給事故壓力罐補(bǔ)油時(shí)必須先頂開(kāi)事故壓力罐進(jìn)油管前端的單向閥，所以，實(shí)際油泵停止打油時(shí)工作油罐的壓力比事故油罐壓力高0.3～0.5 MPa，而控制邏輯中啟小泵和啟大泵則由工作油罐和事故油罐壓力共同控制。當(dāng)出現(xiàn)事故罐油壓低于5.9 MPa、而工作油罐壓力接近6.3 MPa時(shí)，大油泵就會(huì)啟動(dòng)至工作油罐壓力為6.3 MPa時(shí)停止，而此時(shí)的事故油罐壓力仍低于5.9 MPa；當(dāng)工作油罐壓力降至6.3 MPa以下時(shí)，大油泵再次啟動(dòng)，如此循環(huán)，從而造成大油泵頻繁啟動(dòng)。

(2)由于原設(shè)計(jì)中事故壓力罐的停止壓力也作用于停泵和停止補(bǔ)氣，正常運(yùn)行時(shí)，事故壓力油罐達(dá)不到6.3 MPa而不起作用，當(dāng)自動(dòng)或手動(dòng)將事故壓力油罐的壓力壓力補(bǔ)至6.3 MPa后，由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)僅由工作油罐提供壓力油源，事故油罐壓力會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持在6.3MPa而作用于停泵，此時(shí)無(wú)論工作罐壓力下降到多少，油泵均不能啟動(dòng)。

(3)由于壓力傳感器和壓力開(kāi)關(guān)同時(shí)作用，因校驗(yàn)整定原因及壓力開(kāi)關(guān)本身的特性問(wèn)題，兩者之間總會(huì)存在誤差，進(jìn)而造成很多時(shí)候動(dòng)作值不一致。

3 控制邏輯的改進(jìn)

針對(duì)以上幾種故障產(chǎn)生的原因，我們對(duì)原控制邏輯進(jìn)行了以下修改：

(1)取消油泵啟動(dòng)邏輯回路中的事故壓力油罐啟泵壓力節(jié)點(diǎn)(含壓力傳感器和壓力開(kāi)關(guān))；

(2)取消油泵停止回路和工作壓力罐停止補(bǔ)氣回路中的事故壓力油罐停泵節(jié)點(diǎn)(含壓力傳感器和壓力開(kāi)關(guān))；

(3)除事故低油壓信號(hào)由模擬量或開(kāi)關(guān)量判斷外，其它的控制壓力定值均以模擬量為主用，壓力開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量為備用，模擬量故障時(shí)方采用開(kāi)關(guān)量參與控制。

通過(guò)以上控制邏輯的改進(jìn)，安谷水電站的油壓裝置運(yùn)行已滿(mǎn)足設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求。