陳福建

（新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)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(shè)3臺(tái)單機(jī)額定容量為47 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，1臺(tái)發(fā)電機(jī)與變壓器采用發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線，另2臺(tái)發(fā)電機(jī)與變壓器采用擴(kuò)大單元接線。裝設(shè)1臺(tái)63 MVA和1臺(tái)120 MVA的220 kV雙卷主變壓器。220 kV側(cè)為單母線接線，出線2回，并已于2006年4月開(kāi)工，2009年內(nèi)完工。電站采用全計(jì)算機(jī)監(jiān)控，按“無(wú)人值班（少人值守）”設(shè)計(jì)，首臺(tái)機(jī)于2010年投運(yùn)，水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器使用武漢長(zhǎng)控所生產(chǎn)的型調(diào)速器，調(diào)速器回油箱控制系統(tǒng)由水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組安裝施工單位安裝。

1 現(xiàn)階段設(shè)備存在的問(wèn)題

1）機(jī)組調(diào)速器漏油泵將控制方式切至“自動(dòng)”時(shí)，漏油泵在正常油位下持續(xù)開(kāi)啟，無(wú)法自動(dòng)停泵。上送機(jī)組LCU“漏油箱油位高”信號(hào)異常，漏油箱油位模擬量監(jiān)控顯示不準(zhǔn)確。

2）由于施工單位在施工中沒(méi)有按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工，所以三臺(tái)機(jī)組漏油箱磁翻板液位計(jì)安裝位置不同、量程不同（G1、G3機(jī)組漏油箱磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)量程現(xiàn)為150 mm，G2機(jī)組量程為 350 mm）。

3）三臺(tái)機(jī)組漏油泵高、低液位磁性開(kāi)關(guān)串接在AC 220V交流回路中，對(duì)其接點(diǎn)動(dòng)作可靠性造成干擾，安全性較低。

2 改造指標(biāo)要求

G1、G2、G3機(jī)組漏油箱油位過(guò)高時(shí)，當(dāng)控制方式為“自動(dòng)”應(yīng)能自動(dòng)啟動(dòng)油泵，將液壓油抽回調(diào)速器回油箱，油位處于正常油位時(shí)油泵自動(dòng)停止。當(dāng)控制方式為“手動(dòng)”應(yīng)能手動(dòng)啟停油泵，任意時(shí)刻均能停止油泵且油位處于正常油位時(shí)油泵自動(dòng)停止。

上送監(jiān)控系統(tǒng)LCU漏油箱液位測(cè)值準(zhǔn)確，“油泵自動(dòng)”“油泵手動(dòng)”“控制電源消失”“油泵啟動(dòng)”“漏油箱油位高”“漏油箱油混水”等信號(hào)上送正常，能夠滿足水電站“無(wú)人值班（少人值守）”的設(shè)計(jì)理念。

3 改造方案

3.1 方案一

在原控制回路加裝2個(gè)DC 24V繼電器，更換相應(yīng)測(cè)量范圍（350 mm～400 mm）磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。

現(xiàn)地機(jī)組漏油泵“手動(dòng)”控制回路正常，“自動(dòng)”控制回路接線正確，人為模擬高、低油位時(shí)，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停功能。按原安裝工藝購(gòu)買更換相應(yīng)測(cè)量范圍磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)（350 mm～400 mm），現(xiàn)磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)測(cè)量范圍（150 mm）。用高、低液位磁性開(kāi)關(guān)分別控制兩個(gè)DC 24V繼電器，有效將高低電壓隔離，避免擴(kuò)展繼電器繼電器線圈誤動(dòng)作。

機(jī)組漏油泵無(wú)“漏油箱油位高”信號(hào)接線，應(yīng)分別從中間擴(kuò)展繼電器常開(kāi)接點(diǎn)端子接線至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)定義開(kāi)關(guān)量輸入報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)點(diǎn)：用高、低液位磁性開(kāi)關(guān)分別控制兩個(gè)DC 24V繼電器，有效將高低電壓隔離，增加了設(shè)備的可靠性、安全性，無(wú)需較大改動(dòng)二次回路即可實(shí)現(xiàn)漏油泵的自動(dòng)啟停。

缺點(diǎn)：由于磁感應(yīng)傳感器對(duì)磁性的要求較高，長(zhǎng)期運(yùn)行后可靠性降低，G1、G3機(jī)組漏箱更換磁翻轉(zhuǎn)液位時(shí)，需重新打孔安裝。

3.2 方案二

從機(jī)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(gè)DC 24V繼電器），利用原有漏油箱上送的4 mA～20 mA液位信號(hào)判斷高低油位，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。

機(jī)組主控制器140 CPU67160對(duì)漏油泵控制系統(tǒng)上傳的液位信號(hào)加以判斷，當(dāng)高液位時(shí)開(kāi)出信號(hào)至漏油箱高油位結(jié)點(diǎn)，當(dāng)漏油箱液位正常時(shí)開(kāi)出信號(hào)至漏油箱低油位結(jié)點(diǎn)。

在機(jī)組主控制器140 CPU67160子程序段AI_REAL_INIT中添加以下語(yǔ)句：

AIN.REAL_LOW[11]:=0.0；

AIN.REAL_HIGH[11]:=150.0；

對(duì)漏油箱液位進(jìn)行高低量程定義，以實(shí)現(xiàn)工程碼值與測(cè)量值轉(zhuǎn)換。其中150為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)漏油箱液位高量程的定義（具體數(shù)值應(yīng)更具現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)定）。

在機(jī)組主控制器140 CPU67160子程序段DUMMYIO中添加寫(xiě)入以下語(yǔ)句，對(duì)漏油箱液位進(jìn)行高低液位判斷，以實(shí)現(xiàn)漏油泵控制信號(hào)輸出。

G1、G2、G3機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)LCU開(kāi)出量17、19號(hào)點(diǎn)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(hào)。假設(shè)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(chǎng)實(shí)際進(jìn)行取值），當(dāng)AI[11]＞100.0時(shí)，DO[17]開(kāi)出至漏油泵控制箱以實(shí)現(xiàn)高液位自動(dòng)啟泵。當(dāng)AI[11]＜10.0，DO[19]開(kāi)出至漏油泵控制箱以實(shí)現(xiàn)低液位停泵。

由于機(jī)組LCU主要完成水輪發(fā)電機(jī)組的啟停機(jī)操作，為了不影響機(jī)組的自動(dòng)控制，即在啟停機(jī)組過(guò)程中，禁止漏油泵控制語(yǔ)句執(zhí)行，以防止對(duì)機(jī)組順控流程造成不必要的干擾。引用SC_BUSY機(jī)組順控執(zhí)行標(biāo)志，當(dāng)SC_BUSY=1時(shí)，即有順控流程執(zhí)行，禁止對(duì)漏油泵進(jìn)行高低液位信號(hào)輸出。

為了避免機(jī)組LCU開(kāi)出繼電器結(jié)點(diǎn)串接至AC 220V回路中，影響到機(jī)組開(kāi)出模件的安全，需在漏油箱控制回路中加裝2個(gè)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(hào)至監(jiān)控系統(tǒng)LCU，需從中間擴(kuò)展繼電器t引一組常開(kāi)結(jié)點(diǎn)至漏油泵控制箱端子排，其中中間擴(kuò)展繼電器t21接箱內(nèi)端子排A：27,中間擴(kuò)展繼電器t24接箱內(nèi)端子排A：28。

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

缺點(diǎn)：當(dāng)機(jī)組主控制器140CPU67160故障或LCU切“調(diào)試”態(tài)時(shí)，漏油泵無(wú)“自動(dòng)”功能，需切為“手動(dòng)”運(yùn)行。

3.3 方案三

利用單片機(jī)對(duì)模擬量4 mA～20 mA液位信號(hào)進(jìn)行判斷，同時(shí)輸出高、低油位開(kāi)關(guān)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。

可利用STC系列或AT89系列單片機(jī)，通過(guò)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)漏油箱液位傳感器信號(hào)（4 mA～20 mA電流）進(jìn)行判斷，同時(shí)輸出高低液位信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)繼電器，以實(shí)現(xiàn)漏油箱油泵的自動(dòng)啟停。

優(yōu)點(diǎn)：利用單片機(jī)進(jìn)行判斷與輸出，準(zhǔn)確性高、工作性能穩(wěn)定。

缺點(diǎn)：對(duì)漏油泵二次回路要進(jìn)行大量改動(dòng)，需搭建單片機(jī)控制系統(tǒng)，液位計(jì)的精確度受限于A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的精度。需購(gòu)買元件較多，設(shè)計(jì)相對(duì)繁雜。

3.4 方案必選

三個(gè)改造方案都能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速器漏油箱自動(dòng)排油功能，通過(guò)對(duì)三個(gè)方案的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，最后確定使用第一個(gè)方案。

4 實(shí)施過(guò)程

首先按照方案一繪制原理圖，基本原理圖見(jiàn)圖1。

圖1 基本原理圖

采購(gòu)所需設(shè)備6個(gè)24 V直流繼電器、6個(gè)接觸器、3個(gè)帶磁記憶開(kāi)關(guān)的磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)。機(jī)組漏油泵控制箱內(nèi)，加裝2個(gè)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(kāi)關(guān))、6WX-1(油位正常磁開(kāi)關(guān))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(jī)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(fù)極。將2 kA、3 kA繼電器線圈正極（13點(diǎn)）共同接至漏油箱端子排A：39，2 kA、3 kA繼電器線圈負(fù)極（14點(diǎn)）分別接至磁開(kāi)關(guān)6WX-2、6WX-1公共端。按原二次控制回路設(shè)計(jì)，需引用磁開(kāi)關(guān)6WX-2常開(kāi)結(jié)點(diǎn)（非保持），6WX-1常閉結(jié)點(diǎn)（非保持），并將二者共同接至漏油箱端子排A：40。通過(guò)磁開(kāi)關(guān)的吸合，控制直流繼電器觸點(diǎn)的通斷，無(wú)需磁開(kāi)關(guān)直接導(dǎo)通交流220 V電源；由磁開(kāi)關(guān)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(hào)回路。直流繼電器2 kA引用常開(kāi)觸點(diǎn)（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(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)（11、14）與（21、24），發(fā)出啟泵信號(hào)、油位高信號(hào)，上送至監(jiān)控系統(tǒng)。

由磁開(kāi)關(guān)6WX-1與直流繼電器3 kA組成漏油泵停止信號(hào)回路。直流繼電器3 kA引用常開(kāi)觸點(diǎn)（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(dāng)油位低于磁開(kāi)關(guān)定值時(shí)拍油泵停止工作。

5 結(jié)論

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