楊鎮(zhèn)閣，李劍鋒，劉佳明

（國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300）

1 引言

補(bǔ)氣裝置是調(diào)速器液壓系統(tǒng)中的重要組成部分，可協(xié)同油泵使油罐中液壓油在合適的壓力區(qū)間。隨著抽蓄電站向“無(wú)人值守，少人值守”的趨勢(shì)邁進(jìn)，補(bǔ)氣工作開(kāi)始從人工手動(dòng)補(bǔ)氣逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)控制補(bǔ)氣，因而對(duì)補(bǔ)氣裝置的控制邏輯研究顯得尤為重要。

張紹武等[1]通過(guò)對(duì)電氣回路和控制流程進(jìn)行更改，實(shí)現(xiàn)了壓油罐的自動(dòng)補(bǔ)氣功能；周羲[2]通過(guò)優(yōu)化控制程序解決了超額補(bǔ)氣的問(wèn)題；陳楠等[3]優(yōu)化了補(bǔ)氣與補(bǔ)油的邏輯關(guān)系，提高了油壓裝置工作的可靠性。文中結(jié)合液壓系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行，通過(guò)在原有邏輯中增設(shè)延時(shí)觸點(diǎn)，改變補(bǔ)氣定值，解決了液壓系統(tǒng)在充油充壓過(guò)程中補(bǔ)氣裝置動(dòng)作頻繁的問(wèn)題，提升了補(bǔ)氣裝置的可靠性。

2 補(bǔ)氣裝置

對(duì)于液壓系統(tǒng)油罐內(nèi)的壓力油通常要求其具備一定的壓力和流量，以滿(mǎn)足在極端條件下可以回關(guān)導(dǎo)葉的功能，避免事故擴(kuò)大。因此，油罐內(nèi)的油位和壓力常被視為關(guān)鍵因素，補(bǔ)氣裝置的控制邏輯也主要以二者作為判斷條件。

某抽蓄電站液壓系統(tǒng)示意圖如圖1所示，主要由壓油罐，補(bǔ)氣裝置，油泵，液位開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)組成。采用B301-2A型補(bǔ)氣裝置，由兩個(gè)二位電磁閥、1個(gè)控制器、1個(gè)過(guò)濾器及其相關(guān)閥門(mén)管路組成，電磁閥受自動(dòng)回路控制，由較小的功率控制一個(gè)較高的壓力氣管路的通斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣功能，以維持液壓系統(tǒng)油罐內(nèi)一定的氣液比例。

圖1 壓油系統(tǒng)圖

3 程序設(shè)計(jì)與優(yōu)化

3.1 程序設(shè)計(jì)

補(bǔ)氣裝置控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)油位和油壓作為邏輯判斷條件。補(bǔ)氣裝置的啟停主要邏輯預(yù)設(shè)有：?jiǎn)⒈糜臀?，油壓高?.6 MPa，補(bǔ)氣壓力，停氣壓力。需要指出，油泵啟動(dòng)后會(huì)快速向油罐內(nèi)充油，會(huì)帶動(dòng)油壓快速上升，所以油泵啟動(dòng)和補(bǔ)氣停止共用一個(gè)油位為判斷條件，避免油泵和補(bǔ)氣裝置同時(shí)啟動(dòng)，具體邏輯參數(shù)參見(jiàn)表1。

表1 油泵控制邏輯參數(shù)表

補(bǔ)氣裝置的啟動(dòng)必須滿(mǎn)足4個(gè)條件：①控制方式為自動(dòng)控制；②電磁閥回路電源正常；③未達(dá)到補(bǔ)氣油位；④達(dá)到補(bǔ)氣壓力值。只有這4個(gè)條件同時(shí)滿(mǎn)足，才能促發(fā)補(bǔ)氣裝置的自啟動(dòng)流程，其PLC梯形圖2所示。

圖2 補(bǔ)氣裝置啟動(dòng)控制梯形圖

為方便理解，將文中梯形圖涉及的符號(hào)注釋列入表2。

表2 補(bǔ)氣裝置梯形圖符號(hào)注釋表

補(bǔ)氣裝置停止邏輯可由3個(gè)條件控制：①達(dá)到啟泵油位，此時(shí)油泵啟動(dòng)，會(huì)快速充油，所以補(bǔ)氣停止；②達(dá)到停氣壓力；③油壓過(guò)高超過(guò)4.6 MPa時(shí)，停止補(bǔ)氣，避免停氣壓力的壓力開(kāi)關(guān)失效時(shí)，依然可以自動(dòng)停止補(bǔ)氣，相當(dāng)于多加了一道防護(hù)。當(dāng)以上3個(gè)條件任意一個(gè)滿(mǎn)足時(shí)，補(bǔ)氣裝置都會(huì)自動(dòng)停止補(bǔ)氣。其PLC梯形圖3所示。

圖3 補(bǔ)氣裝置停止控制梯形圖

3.2 存在問(wèn)題

實(shí)際運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)達(dá)到補(bǔ)氣壓力4.35 MPa時(shí)，這時(shí)油位接近1 500 mm，但油位在1 500 mm以上，補(bǔ)氣裝置開(kāi)始自動(dòng)啟動(dòng)，隨著氣量的增加，油位繼續(xù)下降。當(dāng)油位達(dá)到1 500 mm時(shí)，補(bǔ)氣裝置停止，此時(shí)油泵啟動(dòng)，油位開(kāi)始快速上升，油位超過(guò)1 500 mm時(shí)，補(bǔ)氣裝置又繼續(xù)自動(dòng)啟動(dòng)，在補(bǔ)油和補(bǔ)氣的同時(shí)作用下，油壓很快達(dá)到停氣壓力，補(bǔ)氣裝置停止。所以，液壓系統(tǒng)在充油充壓的過(guò)程中補(bǔ)氣裝置共啟動(dòng)2次，停止2次。啟停頻繁容易加速元器件老化，降低補(bǔ)氣裝置的可靠性。

3.3 程序優(yōu)化

為降低補(bǔ)氣裝置的啟停次數(shù)，對(duì)控制部分做出以下更改。

首先，更改補(bǔ)氣定值，現(xiàn)將補(bǔ)氣定值壓力由4.35 MPa降低為4.2 MPa，避過(guò)起泵油位1 500 mm這個(gè)臨界點(diǎn)。

然后，增設(shè)補(bǔ)氣裝置啟動(dòng)的動(dòng)作延時(shí)，將補(bǔ)氣啟動(dòng)判斷的油位信號(hào)DI[35]延時(shí)15 s，避開(kāi)油泵啟動(dòng)時(shí)，油位快速變化的這段區(qū)間，避免補(bǔ)氣裝置頻繁起停。使用DI[35]節(jié)點(diǎn)延時(shí)觸發(fā)M00[10]線圈，通過(guò)延時(shí)線圈M00[10]促發(fā)補(bǔ)氣指令和停氣指令，降低補(bǔ)氣裝置控制條件的靈敏度，避免油泵的啟停在整個(gè)補(bǔ)氣過(guò)程中對(duì)補(bǔ)氣裝置的干擾。

優(yōu)化后的補(bǔ)氣裝置啟動(dòng)，停止PLC梯形圖分別如圖4、圖5所示，改動(dòng)部分用方框標(biāo)出。

4 檢查試驗(yàn)

為了對(duì)新設(shè)計(jì)的補(bǔ)氣裝置啟?？刂瞥绦蜻M(jìn)行檢驗(yàn)，需要對(duì)其進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)。

圖4 優(yōu)化后的補(bǔ)氣裝置啟動(dòng)控制梯形圖

圖5 優(yōu)化后的補(bǔ)氣裝置停止控制梯形圖

現(xiàn)地操作，打開(kāi)油泵的排油閥，使油位下降到1 550 mm，觀察補(bǔ)氣裝置未啟動(dòng)，繼續(xù)緩慢排油至1 500 mm，補(bǔ)氣裝置未啟動(dòng)。多次動(dòng)作試驗(yàn)，補(bǔ)氣裝置只在達(dá)到補(bǔ)氣壓力的情況下啟動(dòng)，動(dòng)作明顯減少。需要指出，由于整個(gè)系統(tǒng)存在氣損失，所以油位與油壓不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

試驗(yàn)表明，優(yōu)化后的補(bǔ)氣裝置啟?？刂七壿嫞谡麄€(gè)液壓系統(tǒng)充油充壓的過(guò)程中，啟停次數(shù)大大降低，達(dá)到了預(yù)期目的。

5 結(jié)語(yǔ)

補(bǔ)氣裝置是液壓系統(tǒng)中的重要元器件，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響壓力油的品質(zhì)。文章對(duì)補(bǔ)氣裝置的控制進(jìn)行了針對(duì)性研究，將控制邏輯同實(shí)際運(yùn)行相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)了補(bǔ)氣裝置在液壓系統(tǒng)充油充壓過(guò)程中動(dòng)作過(guò)多的問(wèn)題，通過(guò)用更改動(dòng)作定值和增加延時(shí)控制邏輯的方式，對(duì)補(bǔ)氣裝置的啟停程序進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)補(bǔ)氣裝置動(dòng)作頻繁的問(wèn)題，提供了一種解決思路。