“PLC+软启动器”在水电厂辅机控制系统上的应用

前言

水电厂辅机控制系统的安全运行直接关系到电厂的安全生产，其主要包括油系统、气系统、水系统等各单元的控制。各单元布置分散，一般具有以下共性：

● 大部分采用泵进行控制。如油压系统采用油泵维持油压和油位，排水系统采用水泵控制水位。

● 均需可靠的自动控制。由于这些单元的运行工况时刻在变，为保证电厂的安全稳定运行，减少运行值班人员的工作强度，所有单元必须采取可靠的自动控制。

● 运行环境较为恶劣。

1、问题的提出

由于技术限制及重视程度等原因，早期建成的许多水电厂辅机控制系统普遍采用“接触器+继电器+传感器”回路，该回路存在许多缺点：电机启动冲击电流大；接触器易烧毁；接点易粘连、烧结、拒动；保护功能不完善；接线复杂，维护工作量大；无法实现与全厂计算机监控系统通讯等。

柘林水电厂老厂装机容量4×45MW，1975年全部投产发电。所有辅机控制系统也是采取上述回路，压油装置系统就因接触器接点粘连等原因，曾多次烧毁油泵，给安全生产带来极大的隐患，也成为实现全厂综合自动化，进一步提高电厂自动化水平的突出问题。

2、解决方案

柘林水电厂扩建工程（以下简称新厂）共安装两台120MW水轮发电机组，其辅机控制系统主要包括排水系统、压缩空气系统、油压系统、供水系统、主送排风系统、主变冷却器控制系统、厂用电自动投入系统等单元。新厂辅机控制系统采用高可靠性的可编程控制器（PLC）为核心组件，配以一系列专用模块，以软启动器为电机启动元件，较好地克服了老厂所出现的问题。下面以新厂油压装置控制系统为例作一个简单的介绍。

2.1 控制对象

● 压油泵 2台电机功率75KW

● 压油罐 压力变送器1个 压力开关5个 液位变送器1个

液位开关1个 自动补气装置1个

● 回油箱 液位变送器1个 液位信号器1个 油混水信号器1个

2.2 PLC模块配置及I/O点统计

油压装置控制系统选用美国Modixon公司生产的TSX Quantum系列PLC，它具有高可靠性、软硬件的兼容性、安装和组态简便等特点，能够适应各种工业环境。根据实际需要的I/O点数及考虑日后扩展所需裕量，模块配置如下：

2.3 电机启动设备

由于油泵电机功率较大，如采用常规启动元件，启动电流非常大，对厂用电会产生较大冲击。因此，本单元控制系统选用法国施耐德公司生产的软启动器及配套元件作为电机启动设备。软启动器是一种先进的智能设备，具有许多优点：

● 控制电机平滑启动，减小启动电流，避免冲击厂用电

● 保证电机以最小启动转矩启动，避免电机过热

● 具备较完善的电机保护功能

● 启动时间可调

2.4 控制功能

本单元的控制方式设置：2台压油泵共设一个总的“自动、切除、手动”工作切换开关。

● 自动工作方式——压油泵的启停由PLC根据控制流程自动控制并根据工作顺序选择开关确定主用泵和备用泵。顺序选择有3档：即系统方式1、系统方式2、自动轮换。

系统方式1——1号泵主用/2号泵备用

系统方式2——2号泵主用/1号泵备用

自动轮换方式——PLC根据运行时间或启动次数自动确定主用泵与备用泵

● 手动工作方式——独立于PLC，由操作人员手动在控制柜上操作手动按钮控制油泵的启停。

● 切除工作方式——闭锁任何操作命令，只有没该设备处于检修状态下，才采用此方式。

2.5 通信

TSX Quanum PLC具有MODBUS PLUS接口和MODBUS接口。通过MODBUS PLUS接口与全厂计算机监控系统机组LCU通信，将各设备状态信号、故障信号等送往中控室，值班人员可实时监控各设备的运行状态。MODBUS PLUS（MB+）网是一种先进的工业网络，它采用对等通讯，通讯速率为1Mbps，标准通讯距离为450米，通过专用路由器或网桥可扩展节点数与通讯距离。另外，通过PLC的MODBUS接口可连接PC机，可非常方便地进行PLC控制程序装载、设置、修改及在线调试。

3、结束语

“PLC+软启器”在水电厂辅机控制系统上的应用，减小了电机启动过程中大电流对厂用电的冲击，各单元的运行方式更加灵活，系统更加安全可靠，控制过程完全程序化，极大的减少了维护工作量，提高了劳动生产率，经济效益显著。此外，由于實现了与全厂计算机监控系统的通信，全厂综合自动化水平迈上了新高度，为最终实现“无人值班，少人值守”打下坚实基础。

作者简介：姓名 何兵清 职称：工程师 国家注册监理工程师 注册一级建造师 单位：江西省电力公司柘林水电厂。一直从事电力系统的检修和技术管理工作。