朱 彪

（廣東水電二局股份有限公司，廣州 511300）

修山水電站位于桃江縣境內(nèi)資水干流的下游，是資水干流倒數(shù)第二級(jí)，樞紐以發(fā)電為主，壩址以上控制流域面27000km2。電站為河床式廠房，安裝5臺(tái)13MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。水電站調(diào)速器的生產(chǎn)廠家為武漢長(zhǎng)江控制設(shè)備研究所。其主要由電氣控制部分、調(diào)速器油泵和壓油槽裝置等部分組成。1#—5#機(jī)組調(diào)速器壓力油槽在正常情況下，壓力罐上部充滿約2/3壓縮空氣，下部充滿約1/3透平油。壓油槽罐側(cè)壁上裝有多個(gè)機(jī)械壓力開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制2臺(tái)調(diào)速器油泵工作，維持壓油槽的正常工作壓力。機(jī)械壓力開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)是彈簧式，在日常運(yùn)行中易出現(xiàn)整定壓力值漂移現(xiàn)象，經(jīng)常需要維護(hù)人員現(xiàn)地調(diào)整校驗(yàn)。本文主要是通過(guò)研究并解決機(jī)械壓力開(kāi)關(guān)定值漂移的問(wèn)題，根據(jù)設(shè)計(jì)要求精準(zhǔn)控制調(diào)速器油泵的啟停，保證調(diào)速器系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

1 調(diào)速器油泵運(yùn)行原理

上述調(diào)速器主配直徑為150 mm，正常工作壓力為6.3 MPa。在正常情況下，壓油槽上面是壓縮空氣，下部是透平油。壓縮空氣的排放可通過(guò)補(bǔ)氣裝置手動(dòng)進(jìn)行，使油氣比例正常。壓油槽壁上裝有多個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制2臺(tái)調(diào)速器油泵的工作。當(dāng)調(diào)速器系統(tǒng)需要供油使壓力下降到額定壓力的下限值時(shí)，第一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)工作油泵向壓力油罐供油。當(dāng)油壓上升到正常壓力的上限值時(shí)，第二個(gè)壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作又發(fā)出信號(hào)，停止油泵工作。如果調(diào)速器系統(tǒng)耗油過(guò)大，1臺(tái)油泵工作時(shí)油壓仍繼續(xù)下降到備用泵啟動(dòng)值時(shí)，第三個(gè)壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)備用油泵，使之立即向壓力油罐供油。直至壓力升到正常壓力上限時(shí)，第四個(gè)壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，停止油泵運(yùn)行。假如壓力繼續(xù)下降時(shí)，第五個(gè)開(kāi)關(guān)就會(huì)發(fā)出低油壓報(bào)警信號(hào)，待降至最低許可運(yùn)行壓力下限時(shí)，第六個(gè)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)給機(jī)組控制系統(tǒng)，立即進(jìn)行低油壓事故緊急停機(jī)。

2 調(diào)速器油泵運(yùn)行中存在的問(wèn)題分析

調(diào)速器壓油槽運(yùn)行設(shè)計(jì)值為：?jiǎn)⒅饔糜捅?.6 MPa，啟備用油泵5.4 MPa，停油泵6.3 MPa，壓力高報(bào)警6.7 MPa，事故低油壓5.0 MPa。但在實(shí)際運(yùn)行中，中控室值班電腦不能實(shí)時(shí)監(jiān)控到調(diào)速器壓油槽實(shí)時(shí)壓力和壓油槽油位，如果調(diào)速器啟泵機(jī)械壓力開(kāi)關(guān)出現(xiàn)過(guò)大的漂移（定值下降），油泵不能正常啟動(dòng)打壓，壓油槽正常壓力將下降到5.6 Mpa以下，甚至下降到事故低油壓壓力值5.0 MPa，會(huì)導(dǎo)致事故低油壓引起機(jī)組緊急事故停機(jī)。如果壓力開(kāi)關(guān)出現(xiàn)過(guò)大的漂移（定值上升），會(huì)導(dǎo)致調(diào)速器油泵軟啟動(dòng)器因頻繁啟動(dòng)過(guò)熱燒壞，同時(shí)調(diào)速器油泵功率較大，在日積月累的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)大量消耗廠用電，上述情況已嚴(yán)重影響到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)效益。因此，需從調(diào)速器油泵控制方式入手，從根本上消除造成壓油槽壓力不穩(wěn)定的隱患，確保發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，為公司創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 調(diào)速器油泵控制方案研究

3.1 總體思路

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的隱患，參考其他同類(lèi)型電站調(diào)速器油泵運(yùn)行的情況，從設(shè)備的實(shí)際出發(fā)決定采用以下改造方案。

選取壓力控制變送器控制調(diào)速器油泵的啟停，該壓力變送器量程0～10 MPa，是集測(cè)量、顯示、控制和變送于一體，具有防躍變、失電閉鎖防誤動(dòng)功能。采用帶隔離膜充油芯片壓力傳感器，具有高精度測(cè)量及低漂等特性，適用于油介質(zhì)，壓力表具有5組控制接點(diǎn)，同時(shí)具有4～20 mA模擬量輸出方式。經(jīng)過(guò)對(duì)調(diào)速器油泵控制原理圖紙的認(rèn)真分析和PLC（可編程邏輯控制器）控制程序的詳細(xì)掌握，制定出相應(yīng)的方案，可實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速器油泵的精準(zhǔn)控制，本次機(jī)組調(diào)速器油泵控制方式研究與應(yīng)用要達(dá)到以下要求。

（1）要求代替設(shè)備在壓油槽壓力長(zhǎng)期來(lái)回變化的情況下，設(shè)定的啟停泵壓力值不能出現(xiàn)漂移的情況，能夠真實(shí)地反映出壓油槽實(shí)際壓力。

（2）控制設(shè)備改造完后，不能影響調(diào)速器油泵的正常運(yùn)行，在達(dá)到啟停泵壓力時(shí)應(yīng)迅速進(jìn)行可靠動(dòng)作。

（3）將調(diào)速器壓油槽的實(shí)時(shí)壓力及壓油槽油位接入上位機(jī)，供值班人員監(jiān)盤(pán)，讓其了解設(shè)備運(yùn)行狀況，減少監(jiān)控盲區(qū)，能夠進(jìn)一步提高設(shè)備的自動(dòng)化程度。

3.2 實(shí)施方案

3.2.1 安裝壓力變送器，調(diào)整參數(shù)，現(xiàn)地對(duì)信號(hào)線，接入壓力控制變送器

（1）正確選型。壓油槽正常運(yùn)行壓力6.3 MPa，選擇0～10 MPa的壓力表。

（2）校驗(yàn)壓力表。在標(biāo)準(zhǔn)的校驗(yàn)壓力臺(tái)上校驗(yàn)，由0 MPa依次上升至10 MPa，壓力表測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)表誤差不超過(guò)0.01 MPa。設(shè)置壓力表參數(shù)，將5個(gè)控制接點(diǎn)的定值設(shè)置好，分別是啟主用油泵5.6 MPa，啟備用油泵5.4 MPa，停油泵6.3 MPa，壓力高報(bào)警6.7 MPa，事故低油壓5.0 MPa。在壓力臺(tái)上調(diào)整壓力，到達(dá)整定值壓力時(shí)應(yīng)進(jìn)行可靠動(dòng)作，與標(biāo)準(zhǔn)表壓力誤差應(yīng)不超過(guò)0.01 MPa。

（3）在機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下，安裝壓力變送器。在壓油槽壁上安裝好壓力變送器，前面安裝截止閥，便于檢修，安裝壓力表接頭時(shí)應(yīng)無(wú)滲油現(xiàn)象。

（4）拆除機(jī)械壓力表上的信號(hào)控制線，重新校對(duì)好，依次接入壓力變送控制器，并套上號(hào)碼管進(jìn)行標(biāo)記。

（5）試運(yùn)行。將調(diào)速器壓油槽泄壓，觀察在不同壓力值動(dòng)作接點(diǎn)是否可靠輸出。

（6）試驗(yàn)正常，投入正常運(yùn)行。

3.2.2 將壓力變送器上監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)壓力送至現(xiàn)地PLC控制單元，再送至上位機(jī)監(jiān)控電腦，供值班人員監(jiān)控

（1）將壓力變送器上的4～20 mA信號(hào)，布線至調(diào)速器壓油槽PLC，如圖1所示，信號(hào)線可靠接地，防止信號(hào)干擾。

圖1 調(diào)速器壓油槽PLC

（2）調(diào)整壓力變送器內(nèi)的變送參數(shù)，修改調(diào)速器壓油槽PLC內(nèi)模擬量程與壓力變送器一致。

（3）將調(diào)速器壓油槽PLC內(nèi)模擬量程序進(jìn)行修改，讀取壓力變送器內(nèi)實(shí)時(shí)壓力值。

（4）將調(diào)速器壓油槽PLC與相應(yīng)機(jī)組PLC用RS485通信協(xié)議進(jìn)行通信，機(jī)組PLC單元讀取壓油槽實(shí)時(shí)壓力。圖2為調(diào)速器壓油槽PLC通信配置。

圖2 調(diào)速器壓油槽PLC通信配置

（5）機(jī)組PLC再將采集數(shù)據(jù)上送至上位機(jī)監(jiān)控電腦，實(shí)時(shí)監(jiān)控各機(jī)組壓油槽壓力。圖3為調(diào)速器壓油槽PLC壓力采集程序。

圖3 調(diào)速器壓油槽PLC壓力采集程序

（6）選擇量程為1 m的液位變送器加裝在磁翻板液位計(jì)處，引信號(hào)線接入機(jī)組PLC模擬量模塊，配置好相應(yīng)量程。經(jīng)過(guò)歸一化處理，送至上位機(jī)顯示實(shí)時(shí)液位。

（7）現(xiàn)地壓油槽泄壓，模擬壓力和液位變化。上位機(jī)顯示壓力與現(xiàn)地壓力變送器顯示壓力實(shí)時(shí)進(jìn)行比較，上位機(jī)顯示液位與現(xiàn)地液位，實(shí)時(shí)變化準(zhǔn)確則投入運(yùn)行。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 技術(shù)效果

（1）在通過(guò)調(diào)速器油泵控制方式研究后，機(jī)組檢修期間將5臺(tái)機(jī)組調(diào)速器壓油槽電子控制壓力表拆下，拿到標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行校驗(yàn)對(duì)比分析。檢查發(fā)現(xiàn)5臺(tái)機(jī)組的電子控制壓力表測(cè)量準(zhǔn)確，各節(jié)點(diǎn)均能進(jìn)行可靠動(dòng)作，模擬各個(gè)壓力值都能準(zhǔn)確顯示。進(jìn)行壓油槽上泄壓試驗(yàn)，控制啟主泵，啟備用泵，停泵，壓力高報(bào)警，壓力低停機(jī)接點(diǎn)均能進(jìn)行可靠動(dòng)作。圖4為1#發(fā)電機(jī)組壓油槽實(shí)時(shí)壓力（6.27 MPa）。

圖4 1#發(fā)電機(jī)組壓油槽實(shí)時(shí)壓力

（2）在上位機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，觀察上位監(jiān)控畫(huà)面中實(shí)時(shí)顯示的每臺(tái)機(jī)組壓油槽的壓力及油位。在檢修當(dāng)中，壓油槽現(xiàn)地泄壓、壓油和油位均會(huì)下降，現(xiàn)地動(dòng)作人員與上位機(jī)值班人員聯(lián)系，比較現(xiàn)地報(bào)油位及油壓與上位機(jī)顯示的數(shù)值，均沒(méi)有較大誤差，而且變化非常及時(shí)，無(wú)延時(shí)的情況。圖5為上位機(jī)1#—5#機(jī)組壓油槽油位油壓監(jiān)控畫(huà)面。

圖5 上位機(jī)1#—5#機(jī)組壓油槽油位油壓監(jiān)控畫(huà)面

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

本次研究應(yīng)用后，壓油槽相關(guān)定值沒(méi)有出現(xiàn)漂移的現(xiàn)象，減少了調(diào)速器油泵及軟啟動(dòng)器啟動(dòng)次數(shù)，提高了發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性，節(jié)約了人力資源，同時(shí)也降低了修山水電站廠用電率。修山水電站調(diào)速器油泵的單臺(tái)功率為55 kW，壓油槽建壓時(shí)間約為2 min，活動(dòng)前調(diào)速器油泵每天啟動(dòng)次數(shù)為60次，活動(dòng)后調(diào)速器油泵每天啟動(dòng)次數(shù)為40次，即每天可減少20次，按修山水電站現(xiàn)階段出售電價(jià)0.32元/kWh計(jì)算，每年可節(jié)省費(fèi)用4 283元。當(dāng)1#—5#機(jī)組改造完成后，每年將給電站節(jié)省4 283元×5=21 415元的投入成本。此次調(diào)速器油泵控制方式研究與應(yīng)用保證了發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)價(jià)值非?？陀^。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)調(diào)速器壓油槽機(jī)械是控制開(kāi)關(guān)定值漂移導(dǎo)致壓油槽壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題，通過(guò)用電子式控制壓力表替代機(jī)械式壓力開(kāi)關(guān)，將壓油槽油位、壓力表接入上位機(jī)，提高設(shè)備自動(dòng)化水平，為其他電廠類(lèi)似技術(shù)改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同樣樹(shù)立了創(chuàng)新管理模式和創(chuàng)新管理理念的信心，為進(jìn)一步做好水電站運(yùn)營(yíng)管理提供強(qiáng)大的動(dòng)力支持。

此次方案不僅解決了發(fā)電機(jī)組嚴(yán)重的安全隱患，為公司創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也提高了廣大生產(chǎn)員工的創(chuàng)新思維，對(duì)實(shí)現(xiàn)公司打造一流運(yùn)維團(tuán)隊(duì)具有積極作用。