水电厂发电机油压装置控制系统改造

王庆忠，达 艳

(大唐碧口水力发电厂，甘肃 陇南 746412)

1 概况

油压装置是水电厂不可缺少的重要辅助设备，它产生并贮存高压油，为机组启动、停机、调整负荷等操作提供能源，对保证机组的安全稳定运行起着非常重要的作用。

碧口水电厂总装机3×100 MW，机组型式为混流式。机组及其油压装置基本参数如下：水轮机型号HLA835d-LJ-419，发电机型号TS854/210-40，额定容量117 650 kVA，设计水头73 m，机组设计水头下额定出力113 300 kW，额定转速150 r/min；油压装置的压油罐采用YS-4型油压设备，最大工作压力2.5 MPa；压油泵采用LY-5.8型压油泵，最大工作压力2.5 MPa，输油量5.8 L/s，电动机功率30 kW。

2 油压装置的组成和作用

机组油压装置由1个压力油罐、1个集油箱(又称回油箱)、2台油泵电动机组及其附件（阀组）组成。压力油罐内充满了1/3的透平油，2/3的压缩空气。其中，透平油用于操作接力器，通过油泵从集油箱打入压力油罐内，油面保持在额定范围；压缩空气由中压机供给，用以保持压力油罐内透平油的额定压力与压缩空气的平衡。集油箱用于收集调速器和其他用油设备的回油和漏油。阀组是对安全阀、减载阀和逆止阀的总称。安全阀用于保证压力油罐内油压不超过允许值，防止油泵与压力油罐过载。减载阀用于保证油泵电动机在低负载下启动，缩短启动时间，减小启动电流。逆止阀用于防止压力油罐内的压力油在油泵停止运行时倒流。此外，压力油罐上安装了4个PS-PD-A型压油泵压力控制开关，编号为41YJ～44YJ，根据压力油罐内油压的变化，实现压油泵的自动启停、手动启停、备用和停止功能。集油箱上安装1个LS-MH磁翻板液位计，用于显示集油箱内的油位。

3 压油泵的控制原理

在正常运行方式下，油压装置中的2台压油泵一台为工作泵、一台为备用泵。压油泵具有自动、手动、备用和停止4种操作控制形式。

压力油罐上安装4个PS-PD-A型压油泵压力控制开关，编号为41YJ～44YJ。其中41YJ为油泵自动启动开关，当压力油罐内的透平油压力达到2.2～2.5 MPa时启动油泵；42YJ为油泵自动停泵开关，当压力油罐内的透平油压力达到2.44～2.46 MPa时停止油泵；43YJ为事故低油压开关，当压力油罐内的透平油压力达到1.69～1.70 MPa时向SJ-500监控装置发事故低油压信号，同时迫使机组事故停机；44YJ为备用泵启动开关，当压力油罐内的透平油压力达到2.05～2.06 MPa时启动油泵。

4 压油泵运行中存在的问题

碧口水电厂油压装置的控制部分为上世纪60年代初期的产品，自机组1976年投运以来一直未进行过改造。在实际运行中，电厂压油装置暴露出很多缺陷与问题。

4.1 伤害电机绝缘，降低电机使用寿命

油压装置的控制核心部件为交流接触器，结构简单；但由于电机采用全压启动时冲击电流大，经常熔断保险，使接点粘连，致使压油泵由于控制回路故障而不能启动，严重减少了电机设备的使用寿命。同时，控制系统采用的电机保护装置为热继电器，可靠性差，经常发生电机绝缘降低，甚至电机烧毁的现象，严重影响了机组的安全稳定运行。

4.2 需要运行值班人员进行定期切换

由于2台压油泵中作为工作泵的那台压油泵需经常启动，容易使保险熔断，热继电器元件损坏，电机使用寿命缩短。为了避免这种情况的发生，需要运行值班人员对2台压油泵定期进行切换。

5 对油压装置的改造

(1) 压油泵控制回路改为软启动器启动方式。将原压油泵控制回路改为由ABB公司生产的PST85型软启动器(配备软启动器专用熔断器)的启动方式。由于PST85型软启动器具有电机启动电流减小、启动时间缩短等特点，这样就使控制回路保险熔断、接点粘连、热继电器动作、开关跳闸等情况得以改善，也保护了电机的绝缘，延长了电机设备的使用寿命，实现了机组的安全稳定运行。

(2) 压油泵运行方式改为轮次进行工备自转启停。采用欧姆龙CP1H-XA40DR-A型可编程控制器对压油泵原运行方式的启停进行了重新设计。

压油泵正常运行时，其控制方式把手放“自动”位置；油压下降后，压力控制器开关量通过PLC程序控制2台油泵，按照轮次进行工备自转启停来维持压油槽压力。第1次工作压油泵启动时，将启动信号发给1号压油泵启动，2号压油泵处于备用状态，至压力正常后1号压油泵停止运行。第2次工作压油泵启动时，将启动信号发给2号压油泵启动，1号压油泵处于备用状态，至压力正常后2号压油泵停止运行。工作压油泵运行过程中如出现故障，则另一台压油泵立刻工作，而故障压油泵自动转为备用。改造后压油泵控制回路原理如图1所示。

改造后，1号压油泵与2号压油泵PLC、软启动器、压力开关、信号回路和开出继电器控制电源取自动力电源B相→空气开关→隔离变压器→24 V电源模块。这样，压油泵的电源更加可靠，保证了油压系统安全稳定运行。同时，在原压油泵信号回路增加了24 V电源监视，1、2号压油泵软启动故障信号，送入机组LCU，并在SJ-500监控装置与上位机增加信号点。这样，在压油泵运行过程中出现1、2号压油泵软启动故障信号与24 V电源监视信号时，机组LCU与上位机监控系统就会有相应的信号显示，运行值班人员即可根据故障信号作出相应的判断与处理，从而使压油泵维持压力油槽内的压力稳定。

图1 压油泵控制回路原理

6 油压装置改造后的效果

油压装置控制回路改造为软启动器启动方式后，再也没有出现过因电机启动电流过大而造成的电机绝缘损坏，并使压油泵不能启动的故障。改造后，油压装置一直运行稳定。

压油泵运行方式改为轮次进行工备自转启停以后，工作泵与备用泵不需手动进行定期切换，减少了运维人员的工作量，提高了油压装置工作的可靠性、稳定性，也为电厂早日实现“无人值班，少人值守”的运行管理模式奠定了基础。

碧口水电厂1号机油压装置自2010年10月份改造以来，经过1年多时间的运行，设备运行可靠、稳定，至今油压装置未再发生过改造前的故障，证明此次油压装置控制回路的改造是成功的。