李建新，邵輝杰

（湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司皂市水電站，湖南 常德 415311）

湖南渫水皂市水利樞紐位于湖南省石門縣皂市鎮(zhèn)境內(nèi)，距石門縣城18 km。工程位于洞庭湖水系澧水流域一級(jí)支流渫水下游，任務(wù)以防洪為主，兼顧發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等綜合利用。水庫(kù)正常蓄水位140 m，總庫(kù)容14.39 億m3，防洪庫(kù)容7.83 億m3，電站裝機(jī)容量120 MW，工程總投資近38 億元。2004 年10 月主體工程開工，2007 年10 月下閘蓄水，2008 年4 月至5 月兩臺(tái)機(jī)組相繼并網(wǎng)發(fā)電，2009 年12 月工程完工[1]。澧水公司皂市水電站負(fù)責(zé)湖南渫水皂市水利樞紐運(yùn)行管理。

1 自動(dòng)補(bǔ)氣裝置的作用

水電站壓油罐是調(diào)速器系統(tǒng)的重要組成部分，是液壓操作的能量來(lái)源。為保證和維持調(diào)速器操作所需要的工作壓力，壓油罐內(nèi)壓縮空氣和透平油的比例要基本保持為2∶1。自動(dòng)補(bǔ)氣裝置的可靠開啟與關(guān)閉可有效維持壓油罐內(nèi)油位保持在合理高度[2]。

2 原自動(dòng)補(bǔ)氣裝置的工作原理

皂市水電站原自動(dòng)補(bǔ)氣裝置采用的是型號(hào)為B302-2 產(chǎn)品，其工作原理如下：自動(dòng)補(bǔ)氣裝置正常工作時(shí)，高壓截止閥1Q101、高壓球閥1Q102、1Q103、高壓針閥1Q106 為常開閥。自動(dòng)補(bǔ)氣條件滿足或電手動(dòng)補(bǔ)氣時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)氣電磁閥D4 動(dòng)作接通氣源、D5 關(guān)閉。補(bǔ)氣結(jié)束時(shí)D4 復(fù)位關(guān)閉氣源，D5 接通排出逆止閥至D4 之間的氣體。手動(dòng)補(bǔ)氣時(shí)，關(guān)閉常開閥1Q102、1Q103，打開常閉閥1Q104，實(shí)現(xiàn)壓油罐手動(dòng)補(bǔ)氣。壓油罐需要消壓排氣時(shí)，關(guān)閉常開閥1Q101或1Q102，打開排氣閥1Q105,可將壓油罐消壓[3，5]。

該自動(dòng)補(bǔ)氣裝置主要存在電磁閥D4 長(zhǎng)期通電電磁閥線圈易損壞，電磁閥開啟和關(guān)閉無(wú)遠(yuǎn)傳信號(hào)，人員無(wú)法掌握自動(dòng)補(bǔ)氣裝置的狀態(tài)缺陷。因此電站長(zhǎng)期一直沿用人員定期手動(dòng)補(bǔ)氣方式維持壓油罐油位。

圖1 原自動(dòng)補(bǔ)氣裝置原理圖

3 自動(dòng)補(bǔ)氣裝置的改造研究

3.1 設(shè)計(jì)思路

咨詢、選擇、采購(gòu)滿足自動(dòng)補(bǔ)氣功能，電磁閥動(dòng)作不用長(zhǎng)期帶電且自動(dòng)補(bǔ)氣裝置動(dòng)作到位時(shí)具備遠(yuǎn)傳信號(hào)輸出的產(chǎn)品。經(jīng)比較分析及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)后，決定選用由西安江河電站技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的QZB 球閥型自動(dòng)補(bǔ)氣裝置，其集成了二位三通球閥、過(guò)濾器、安全閥、單向閥、消音器、高壓球閥等，現(xiàn)場(chǎng)只需將補(bǔ)氣管路進(jìn)行適當(dāng)改動(dòng)后并重新編制控制程序即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣功能。

3.2 工作原理

正常工作時(shí)，常開高壓截止閥1Q101、高壓球閥1Q104 打開，當(dāng)補(bǔ)氣條件滿足自動(dòng)補(bǔ)氣時(shí)，電動(dòng)球閥打開，實(shí)現(xiàn)壓油罐自動(dòng)補(bǔ)氣；當(dāng)需要手動(dòng)補(bǔ)氣時(shí)，將電動(dòng)球閥的控制方式切至“0”位，打開常閉高壓球閥1Q102 實(shí)現(xiàn)手動(dòng)補(bǔ)氣；當(dāng)壓油罐需要消壓排氣時(shí)，將電動(dòng)球閥的控制方式切至“0”位，關(guān)閉常開高壓截止閥1Q101，打開常閉高壓球閥1Q103,壓油罐中氣體通過(guò)消音器實(shí)現(xiàn)排氣[4，6]。

圖2 改造后自動(dòng)補(bǔ)氣裝置原理圖

3.3 電氣接線圖

自動(dòng)補(bǔ)氣裝置安裝到位后，對(duì)原電氣接線圖重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，更改后電氣圖如圖3。

圖3 改造后自動(dòng)補(bǔ)氣裝置電氣圖

3.4 PLC 程序改進(jìn)

皂市水電站油壓裝置系統(tǒng)控制部分采用三菱FX1S-30MT 系列PLC，在原自動(dòng)補(bǔ)氣程序上根據(jù)油壓裝置具備的功能重新編制控制程序，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)補(bǔ)氣裝置控制功能，研究更改后的控制主程序如圖4。

圖4 改造后自動(dòng)補(bǔ)氣裝置控制主程序

自動(dòng)補(bǔ)氣裝置自動(dòng)開始補(bǔ)氣條件需同時(shí)滿足以下條件：補(bǔ)氣閥處于自動(dòng)控制方式；壓油罐油位高于補(bǔ)氣油位；兩臺(tái)油泵均未啟動(dòng)且無(wú)停泵信號(hào)。

自動(dòng)補(bǔ)氣裝置自動(dòng)停止補(bǔ)氣只需滿足以下某一條件：油壓下降到主油泵啟動(dòng)值；油壓下降至備泵啟動(dòng)值；油位低于補(bǔ)氣油位；停泵信號(hào)出現(xiàn)；補(bǔ)氣時(shí)長(zhǎng)達(dá)到20 min。

更換為電動(dòng)球閥型式的自動(dòng)補(bǔ)氣裝置后，將球閥的位置接點(diǎn)送入PLC 內(nèi)，確保球閥開關(guān)到位后切斷裝置電源。同時(shí)通過(guò)完善控制程序，增加PLC 開出信號(hào)，將此信號(hào)送往監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人員掌握自動(dòng)補(bǔ)氣裝置實(shí)況功能。該自動(dòng)補(bǔ)氣裝置改造的成功應(yīng)用，解決了水電站壓油罐補(bǔ)氣自動(dòng)補(bǔ)氣功能，具有良好的推廣價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

皂市水電站壓油罐雖已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣功能，但由于受油壓裝置控制設(shè)備硬件所限，PLC 無(wú)模擬量輸入模塊，控制功能中未能增加油壓判斷條件。另外由于電站AGC 投入運(yùn)行后負(fù)荷指令多，油泵啟停間隔時(shí)間較短，在滿足自動(dòng)補(bǔ)氣條件下自動(dòng)補(bǔ)氣裝置動(dòng)作也比較頻繁。在條件合適的情況下可適時(shí)對(duì)自動(dòng)補(bǔ)氣裝置控制功能進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，同時(shí)也為日后油壓裝置改造硬件升級(jí)指明了方向并打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。