李 勇，張 帆，溫佩佩，劉旭陽(yáng)，張 甜

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

0 引言

河北張河灣抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“張河灣電站”）位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，距石家莊市直線距離53 km，公路里程77 km，靠近負(fù)荷中心。電站裝機(jī)容量為100萬(wàn)kW，安裝4臺(tái)25萬(wàn)kW單級(jí)混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，以單回500 kV線路接入廉州500 kV變電站，在電網(wǎng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等任務(wù)。

1 改造背景

張河灣電站調(diào)速器油壓系統(tǒng)由3臺(tái)螺桿泵及各種功能電磁閥組成，安裝在集油箱上，工作壓力6.4 MPa，互為主備用。油泵進(jìn)口設(shè)置過(guò)濾器，出口設(shè)置空載閥、卸載閥和安全閥組。3臺(tái)泵出口接入調(diào)速器壓力油主供油管，向壓力油罐和接力器等設(shè)備供油。油罐壓力低于6.1 MPa，油泵處于負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，向壓力油罐及操作油管路中供油；油罐壓力高于6.4 MPa，油泵處于空載運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)速器油泵將壓力油打入集油箱中，油泵空負(fù)載轉(zhuǎn)換由相應(yīng)油泵的空負(fù)載轉(zhuǎn)換電磁閥控制。由于機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，隨著水頭的變化，機(jī)組導(dǎo)葉開(kāi)度隨之變化，油泵經(jīng)常處于空負(fù)載轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電磁閥線圈易損壞且預(yù)防較困難。

隨著抽水蓄能電站機(jī)組大負(fù)荷運(yùn)行以后，機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)明顯增多，隨著水頭的變化，機(jī)組導(dǎo)葉開(kāi)度隨之變化，油泵經(jīng)常處于空負(fù)載轉(zhuǎn)換過(guò)程中，張河灣電廠及系統(tǒng)內(nèi)多家單位均多次出現(xiàn)油泵空負(fù)載控制電磁閥，無(wú)法轉(zhuǎn)空載故障，最終導(dǎo)致壓力油罐安全閥動(dòng)作，機(jī)組跳機(jī)缺陷。油泵安全閥動(dòng)作聲響恐怖、極具有安全隱患。張河灣公司針對(duì)油泵空負(fù)載控制電磁閥無(wú)法轉(zhuǎn)空載故障，制定了針對(duì)性的措施：①水機(jī)層現(xiàn)地切除油泵；②自用盤(pán)斷開(kāi)3臺(tái)油泵400 V開(kāi)關(guān)。但是由于油壓上升迅速，中控室距現(xiàn)地較遠(yuǎn)，無(wú)法到達(dá)既定地點(diǎn)，壓力油罐安全閥已經(jīng)動(dòng)作。

值守期間，本人凌晨曾親身經(jīng)歷過(guò)2次壓力油罐安全閥動(dòng)作情況，遂希望通過(guò)自身學(xué)習(xí)研究，徹底解決油泵無(wú)法轉(zhuǎn)空載現(xiàn)象。圖1即為油泵無(wú)法轉(zhuǎn)空載前后油罐壓力上升情況。

圖1 油泵無(wú)法轉(zhuǎn)空載前后油罐壓力上升情況

2 項(xiàng)目策劃分析

2.1 改造目的

（1）壓力油罐安全閥為防止壓力油罐油壓持續(xù)升高的機(jī)械保護(hù)，此次改造采取裝設(shè)自動(dòng)監(jiān)視控制壓力油罐油壓二次元件，減輕值守人員壓力，達(dá)到油壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

（2）在保證原有油壓系統(tǒng)控制柜功能不變的原則下，盡可能采取改動(dòng)較小，硬布線的形式，避免油泵持續(xù)負(fù)載，導(dǎo)致壓力油罐安全閥動(dòng)作。

（3）改造后的系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境更加安全、爭(zhēng)取能夠從源頭上解決所有導(dǎo)致“壓力油罐油壓持續(xù)升高”的不安全因素。

2.2 控制回路梳理

圖2 油壓系統(tǒng)電磁閥控制圖

圖3 油壓系統(tǒng)油泵空負(fù)載原理圖

圖4 調(diào)速器球閥油泵控制柜原理圖

2.3 壓力油罐油壓持續(xù)上升原因分析

（1）油泵空負(fù)載控制電磁閥控制回路“熔斷器”熔斷，造成開(kāi)路。

（2）油泵空負(fù)載控制電磁閥線圈燒毀，造成開(kāi)路。

（3）油泵空負(fù)載控制電磁閥轉(zhuǎn)負(fù)載過(guò)程中發(fā)生卡澀，停滯在負(fù)載位置。

3 改造方案及應(yīng)用

針對(duì)上述原因分析，做出以下改造方案：

（1）為了解決上述3個(gè)原因，從源頭上解決壓力油罐油壓持續(xù)上升問(wèn)題，油壓持續(xù)升高時(shí)，直接停油泵。

（2）在原有壓力油罐測(cè)量油壓的壓力表處安裝可調(diào)整的“壓力開(kāi)關(guān)”，設(shè)定壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作值為6.7 MPa，當(dāng)油罐壓力達(dá)到6.7 MPa，壓力開(kāi)關(guān)常開(kāi)節(jié)點(diǎn)閉合。

（3）在油壓控制柜上安裝DC220 V繼電器，命名R119，電源取自本柜內(nèi)DC220 V直流電流排，其常閉節(jié)點(diǎn)分別串入低液位停泵節(jié)點(diǎn)。

（4）壓力開(kāi)關(guān)常開(kāi)節(jié)點(diǎn)串入繼電器R119電源回路，只有當(dāng)壓力高于6.7 MPa時(shí)，該回路閉合，繼電器勵(lì)磁，其常閉節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)，3臺(tái)油泵電機(jī)均停止運(yùn)行。

（5）油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，安全閥未動(dòng)作，現(xiàn)地進(jìn)行排油泄壓工作后，壓力低于6.7 MPa后，繼電器失磁，油泵均具備啟動(dòng)條件。

3.1 改造圖及元器件

根據(jù)勵(lì)磁變壓器運(yùn)行規(guī)律要求，同時(shí)考慮其運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性等因素，設(shè)計(jì)如下：

（1）改造原理圖：

圖5 新加壓力開(kāi)關(guān)及繼電器R119作用原理圖

圖6 調(diào)速器球閥油泵控制柜改造原理圖

（2）元器件配置（見(jiàn)表 1）

表1 壓力油罐安全閥參數(shù)

3.2 主要步驟

（1）在原有壓力油罐油壓轉(zhuǎn)換接頭上安裝一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，命名為CP003，型號(hào)JU FENGPRESSURE TECHOL AC250 V-3 A SERJCS-02 H。

（2）將壓力開(kāi)關(guān)CP003設(shè)定值設(shè)為6.7 MPa。

（3）在調(diào)速器油壓控制柜上安裝繼電器，型號(hào)RELECO DC220 V，其電源取自直流電流排，電源回路串入壓力開(kāi)關(guān)的1、3常開(kāi)節(jié)點(diǎn)。

（4）按照上述圖紙進(jìn)行接線，將繼電器第一對(duì)（1、3）、第二對(duì)（4、6）、第三對(duì)（7、9）常閉節(jié)點(diǎn)傳入油泵啟動(dòng)箱底油位停泵回路中。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

（1）改造后邏輯

無(wú)論什么原因?qū)е掠凸抻蛪焊哂?.7 MPa，3臺(tái)調(diào)速器油泵全停。

（2）改造后測(cè)試

將油泵空負(fù)載控制電磁閥切至負(fù)載方向，手動(dòng)啟動(dòng)油泵即油泵持續(xù)負(fù)載運(yùn)行，油壓高于6.7 MPa，3臺(tái)油泵均停止運(yùn)行。

4 改造結(jié)果

（1）改造加裝壓力開(kāi)關(guān)，施工方法簡(jiǎn)單，項(xiàng)目成本小，且未改變?cè)杏蛪合到y(tǒng)的PLC內(nèi)部邏輯，硬布線簡(jiǎn)單可靠。

（2）大大降低了油壓過(guò)高，安全閥動(dòng)作造成的現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生刺耳聲響、高壓氣噴出的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）改造后的油壓系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境更加安全、能夠從源頭上解決導(dǎo)致“壓力油罐油壓持續(xù)升高”的不安全因素。

5 結(jié)束語(yǔ)

水電站油壓系統(tǒng)是水輪機(jī)導(dǎo)葉動(dòng)力機(jī)構(gòu)，各種液壓閥的控制機(jī)構(gòu)，對(duì)電站自動(dòng)化控制起到關(guān)鍵作用。壓力油罐加裝壓力開(kāi)關(guān)改造后，可以從源頭上解決油壓持續(xù)升高故障，為后續(xù)電站穩(wěn)定運(yùn)行提供了借鑒作用，確保了張河灣電站機(jī)組安全運(yùn)行。