江口水电站调速器油压装置控制系统的改造

赵勤平，伍盛金，罗远福

（1.中国电力投资集团公司重庆分公司，重庆 401122；2.重庆江口水电有限责任公司，重庆 408506；3.重庆电力高等专科学校，重庆 400053）

江口水电站调速器油压装置控制系统的改造

赵勤平1，伍盛金2，罗远福3

（1.中国电力投资集团公司重庆分公司，重庆 401122；2.重庆江口水电有限责任公司，重庆 408506；3.重庆电力高等专科学校，重庆 400053）

针对江口水电站调速器原油压装置控制系统设计中的一些缺陷及运行中经常出现的一些故障，将油压装置控制系统由原来的单机控制改为两套既相互独立又互为备用的控制系统，大大提高了设备的可靠性，保证了机组安全运行。

油压装置；控制系统；改造

1 概述

重庆江口水电站装机3×100 MW，位于重庆市武隆县江口镇，是芙蓉江梯级开发的最后一级电站。江口水电站原调速器油压装置为YZ-2.5-4型，额定压力4 MPa，回油箱容积4 m3，重量6吨，介质为空气及汽轮机油，压油箱容积类别为Ⅱ、容积2.5 m3，设计温度50 ℃，设计压力4.6 MPa，最高工作压力4 MPa，耐压试验压力为5.8 MPa。

2 改造前油压装置控制系统弊端及常见故障

江口水电站原油压装置控制系统，经过近7年的运行，存在以下弊端和常见故障：油压装置为单一PLC控制，若PLC故障，自动系统即瘫痪，且其运行后期PLC经常死机；控制系统无法显示补气阀是否动作，无法电动和手动补气；检修期间，若断开油压装置系统电源，漏油泵将不能启动，常常造成漏油泵油箱油满溢出；主控制室监控系统无法监视油压装置控制系统动作情况。

3 改造后的油压装置控制系统

3.1 控制系统控制对象及检测元件

控制对象：压油泵2台，漏油泵1台，卸载阀组2套，压力油罐自动补气阀组1套。

检测元件：压力油罐压力（模拟量1路）、压力油罐油位（模拟量1路）、压力油罐压力开关（4对）、回油箱油位报警开关（开关量2对）、漏油箱油位（模拟量1路）。

3.2 控制系统主要功能

控制系统的主要功能有以下几点。（1）实现对各压油泵的自动启停及补气阀的自动补气，维持压油罐压力和油位在正常的工作范围内。当漏油箱油位到达起泵、停泵条件时自动启动、停止漏油泵。（2）实时监测压力油罐、回油箱、漏油箱油位。油位异常时，发出报警信号。（3）实时监控被控设备运行情况，并实现报警功能。（4）实时监测控制系统自身运行情况，并实现报警及切换功能。

3.3 控制系统的配置及特点

针对原系统单一PLC故障即导致系统瘫痪的问题，改造后的调速器油压装置现地LCU控制装置配置两套独立而又互为备用的Premium PLC，其中央处理器集成以太网接口；每套PLC配置控制压油装置所需的输入/输出模块；配置一套现地人机交换平台，采用带以太网接口的触摸屏；还配置有一套8端口的工业级交换机。PLC的以太网通讯模块、带以太网接口的触摸屏与8端口的交换机连接，通过8端口的交换机再与全厂的以太网连接至后台监控计算机，如图1所示。

控制屏设置2台压油泵、2台卸载阀组、1台漏油泵和1台补气阀组的“自动/切除/手动”运行方式切换开关。设置为“自动”时，系统按自动控制流程进行控制。“手动”方式独立于PLC控制回路，当PLC失电或故障时，现地将操作开关切至“手动”以实现各被控设备的启停。控制屏还设置电源指示灯、事故低油压指示灯、各被控设备运行/故障指示灯。各信号均由通讯上传至计算机监控系统，有效解决了无法在控制室监视油压装置运行情况的问题。

图1 控制系统的配置

系统运行状态、参数、故障信息等均可通过触摸屏显示，并可通过触摸屏对泵启停参数、油压及油位报警参数、传感器参数进行实时设置。

2台压油泵采用ATS48系列软启动器启动方式，以减少电动机启动时对电网的冲击，减少对某些敏感电子元件的干扰，减少电动机对拖动机械负载泵的冲击，延长泵的使用寿命。

各电动机控制回路电源即动力电源、PLC电源、I/ O电源、开出回路电源等相互独立，实现了压油装置检修断开压油泵电源后，PLC能正常工作，漏油泵能正常运行。各电源回路均设置电源监视指示灯，方便监视，并通过电源监视继电器将供电情况引入PLC。

压力油罐油压和油位信号、漏油箱油位信号（4～20 mA）分别通过一入二出信号隔离器进入两套PLC的AI通道；全部开关量输入信号同时进入两套PLC的开关量输入（DI）通道。

每套PLC控制输出经“X套PLC主用”闭锁，即只有主用PLC才输出控制实际设备，油泵控制动作逻辑如图2所示。程序优先使用模拟量进行启停泵控制。当程序判断为压力传感器故障且压力开关正常后，使用压力开关进行启停泵控制。当需要启泵时，经泵轮换逻辑判断，以确定需要启动哪台泵打油。启泵后，当达到停泵条件或泵不正常或卸载阀故障，均会停泵，可以看出，当两套PLC均故障时，不会启动压油泵打油。

图2 油泵控制动作逻辑图

两套PLC的主备切换原理是利用心跳线来判断主PLC是否还能正常工作。硬件接线上，A套心跳开出连接至B套心跳开入，B套心跳开出连接至A套心跳开入。%S5为PLC系统位，它是由一个内部定时器调控该位的状态变化，时基为100 ms，该位对于PLC循环而言是异步的。一旦主PLC不能正常工作，而备用PLC可以正常工作，则备用PLC变为主PLC，原主PLC变为备用PLC；当备用套PLC也不能正常工作时，主PLC继续运行，不做切换处理，此时给出相应的报警信号，切换原理如图3所示。

图3 PLC切换逻辑图

针对原系统补气阀组问题，新系统将补气阀组全开、全关位置信号扩展后送至两套PLC及点亮控制屏补气阀位置指示灯，以方便地监视补气阀组位置，在对控制回路进行更改后，可在油压装置控制屏上进行电、手动补气。

4 结束语

调速器油压装置控制系统于2010年改造后至今运行稳定、可靠性高、运行维护操作方便，并且改进了原控制系统的弊端，确保了机组安全可靠运行。

［1］ 詹恩权.凤凰水电厂调速器的技术改造［J］.企业技术开发，2011（13）：75-76.

［2］ 陈芬环，李军.蔺河口水电站1号机组调速器技术改造［J］.水电站机电技术，2011（3）：94，101.

［3］ 李辉.油压装置的改造［J］.广西质量监督导报，2007（4）：62-63.

［4］ 张桂新.水电机组油压装置电气控制系统设计［J］.湖南电力，2002（4）：7-8.

［5］ 杨建明.凤滩水电厂油压装置自动控制系统开发与应用［J］.水电站机电技术， 2012（3）：102-103 .

A Study on the Renovation of the Control System of the Oil Pressure Device of the Governor in Jiangkou Hydropower Station

ZHAO Qin-ping1，WU Sheng-jin2，LUO Yuan-fu3
（1．Chongqing Branch of SPIC，Chongqing 401122，China；2．Chongqing Jiangkou Hydropower Co., Ltd.，Wulong Chongqing 408506，China；3．Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053，China）

Due to the drawbacks in the design of the control system of the oil pressure device of the governor in Jiangkou hydropower station together with the faults in its operation，this article puts forward a solution of replacing the original singlemachine control system with two sets of mutually independent and standby systems which can greatly increase the reliability of the device and ensure the safe operation of the unit．

oil pressure device；control system；renovation

TM312

A

1008-8032（2015）06-0017-03

2014-04-07

赵勤平（1973-），电力工程师，主要从事水电站运行、维护及生产管理工作。