水电站球阀压油系统的改造

毛学明，汤春生，朱跃亮

(浙能华光潭水力发电有限公司，浙江 杭州 311322)

浙能华光潭水电发电有限公司一级电站装机容量为2×30 MW，2005年投入运行。改造前球阀压油装置型号为HYZ-2.5-4，通过4个压力开关输出的开关量控制2台压油泵(额定功率22.5 kW)自动启停，控制系统采用常规继电器控制，压油泵直接启动。投入运行以来，故障日益增多，对电厂的安全运行造成一定的影响。

1 原球阀压油系统的主要缺陷

(1) 压力开关(型号CAS-147)回差大，主压油泵(3.6 MPa)和备压油泵(3.4 MPa)动作值很难调整，会出现2台泵同时启动(主、备用压油泵动作值接近)的情况。

(2) 压油泵启动冲击大，致使出口的安全阀运行不稳定，运行一段时间后整定值会漂移，使安全阀的整定值比压油泵停止值低，出现压油泵循环打泵现象。

(3) 压油泵直接启动，电机震动较大，影响了安全阀的正常运行。

2 改造方案

针对华光潭水电站的具体情况，采用深圳克拉克公司的PSY系列压油装置。该装置是全新的智能工业控制监控设备，系统选用回差小的压力开关(PSP11-05)，采用模拟量和开关量同时控制的PLC控制系统，通过ABB公司的PST44软启动器启动压油泵，在压油泵出口则采用更为先进的安全阀和卸荷阀为一体的组合阀(TZHF系列)，保证油泵在启动初期处于卸荷状态，同时也保证了压油罐的安全。

该改造项目现已完成，其设备功能齐全，调试正常，能满足设计及改造要求。装置硬件、软件配置合理，运行稳定，维护方便，符合安全生产的要求。球阀压油系统改造后的结构如图1所示。

3 工作原理

压油控制系统通过压力变送器以及磁翻板液位变送器把4～20 mA模拟量信号通过A/D模块送入PLC。PLC控制器通过对传入信号的分析、比较、处理，根据实际要求来实施自动启停控制。PLC以RS485通讯方式把数据传送到上位机，并同时输出重要报警硬接点到公用LCU。系统电气控制系统如图2所示。

在自动工况下，油泵的控制按自动控制流程进行控制，可实现无人值班。当自动控制不能达到要求时，还可采用现场手动控制。正常时，1台油泵工作，1台备用，油泵主备用自动轮换。当油系统压力降低至工作油泵启动压力时，主用泵启动。油泵先通过软启动器降压启动，以保证电机平缓运行，同时低压启动阀(卸载阀)使油泵启动时处于卸荷状态。在一定时间内逐渐带上负载，并在电动机转速达到一定值后，油泵输出额定工作压力和流量的压力油，随后油泵全电压带负荷启动。当油泵系统压力下降至备用泵启动压力时，备用泵启动。当油压正常时，2台泵停运。如油压继续上升，则安全阀动作，油压过高时则报警。PLC通过RS485把模拟量、开关量、智能报警信号上送上位机。

图1 球阀压油系统结构示意

图2 压油装置控制系统示意

4 球阀压油系统的主要特点及功能

4.1 主要特点

(1) 采用西门子S7-200PLC作为核心控制单元。PLC用模拟量作为主控、开关量作为备用控制来控制油泵的启停，提高了球阀压油控制系统的自动化程度。硬件线路设计上采用供电、电气隔离方式，提高了抗干扰能力。

(2) 控制柜上装有带触摸功能的液晶屏，具有友好的HMI(人机界面)，由触摸屏显示实时状态。油压及油位信息均传入PLC，并通过触摸屏显示控制，工作人员可通过触摸屏直接进行标定。可现场通过触摸屏对模拟量参数、变送器参数、报警参数等进行修改、整定，工作人员也可现场查看设备故障及其状态。

(3) 球阀压油泵启动控制回路设备选用性能良好、动作可靠的进口元件，保证了压油系统控制回路的可靠与稳定。

(4) 保证油泵启动平稳、无冲击，解决了原先油泵启动时震动较大的问题。软启动器具有良好的用户界面，操作简单，整定方便，并具有电机过载、缺相、漏电、欠压、短路保护等功能和故障显示功能。

(5) 油泵出口采用更为先进的安全和卸荷为一体的组合安全阀，解决了先前安全阀动作不稳定、噪声大及油泵启动冲击大等问题，工作时无噪音、无震动、运行平稳。组合阀能保证油泵启动前期卸荷启动，使油泵平缓启动，既保证了组合安全阀自身的安全，又保证了压油罐的安全。

(6) 屏柜具有良好的防尘、防潮、防鼠及防虫害功能，具有良好的抗电磁干扰能力，还采用了良好的通风措施及照明设施(门开关控制)，以及实现故障自诊断的功能。

4.2 主要功能

(1) 现场手动控制方式。

(2) 自动控制方式。

(3) 球阀压油系统的油压油位的基准值和报警动作参数可现场通过触摸屏修改。

(4) 油泵故障监视。

(5) PLC故障监视。

(6) 软启动器故障监视。

(7) 低油压启动和高压卸荷功能。

(8) RS485串行通信功能。

RS485接口具有良好的抗噪声干扰性、长距离传输和多站能力等优点，所以选其为串行接口。

5 结束语

现场调试和运行实践表明，改造后的压油系统设备功能齐全，满足设计、改造要求。装置硬件、软件配置合理，符合改造要求。装置运行稳定，维护方便，符合安全生产要求，满足今后无人值班的要求，解决了原先存在的问题，且优于原压油系统。

1 邱公伟．可编程控制器网络通信及应用[M]．北京：清华大学出版社，2000.

2 罗耀东，徐义亨．控制系统的抗噪声技术[J]．石油化工自动化，2001(02).

3 华中工学院，武汉水利电力学院．水电站自动化[M]．北京：电力工业出版社，1982.