一种防止压力油罐安全阀动作的改造

李 勇，张 帆，温佩佩，刘旭阳，张 甜

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

0 引言

河北张河湾抽水蓄能电站（以下简称“张河湾电站”）位于河北省石家庄市井陉县境内，距石家庄市直线距离53 km，公路里程77 km，靠近负荷中心。电站装机容量为100万kW，安装4台25万kW单级混流可逆式水泵水轮发电机组，以单回500 kV线路接入廉州500 kV变电站，在电网中担负调峰、填谷、调频、调相和事故备用等任务。

1 改造背景

张河湾电站调速器油压系统由3台螺杆泵及各种功能电磁阀组成，安装在集油箱上，工作压力6.4 MPa，互为主备用。油泵进口设置过滤器，出口设置空载阀、卸载阀和安全阀组。3台泵出口接入调速器压力油主供油管，向压力油罐和接力器等设备供油。油罐压力低于6.1 MPa，油泵处于负载运行状态，向压力油罐及操作油管路中供油；油罐压力高于6.4 MPa，油泵处于空载运行状态，调速器油泵将压力油打入集油箱中，油泵空负载转换由相应油泵的空负载转换电磁阀控制。由于机组运行过程中，随着水头的变化，机组导叶开度随之变化，油泵经常处于空负载转换过程中，电磁阀线圈易损坏且预防较困难。

随着抽水蓄能电站机组大负荷运行以后，机组运行小时数明显增多，随着水头的变化，机组导叶开度随之变化，油泵经常处于空负载转换过程中，张河湾电厂及系统内多家单位均多次出现油泵空负载控制电磁阀，无法转空载故障，最终导致压力油罐安全阀动作，机组跳机缺陷。油泵安全阀动作声响恐怖、极具有安全隐患。张河湾公司针对油泵空负载控制电磁阀无法转空载故障，制定了针对性的措施：①水机层现地切除油泵；②自用盘断开3台油泵400 V开关。但是由于油压上升迅速，中控室距现地较远，无法到达既定地点，压力油罐安全阀已经动作。

值守期间，本人凌晨曾亲身经历过2次压力油罐安全阀动作情况，遂希望通过自身学习研究，彻底解决油泵无法转空载现象。图1即为油泵无法转空载前后油罐压力上升情况。

图1 油泵无法转空载前后油罐压力上升情况

2 项目策划分析

2.1 改造目的

（1）压力油罐安全阀为防止压力油罐油压持续升高的机械保护，此次改造采取装设自动监视控制压力油罐油压二次元件，减轻值守人员压力，达到油压系统安全稳定运行的目的。

（2）在保证原有油压系统控制柜功能不变的原则下，尽可能采取改动较小，硬布线的形式，避免油泵持续负载，导致压力油罐安全阀动作。

（3）改造后的系统运行更加可靠、现场工作环境更加安全、争取能够从源头上解决所有导致“压力油罐油压持续升高”的不安全因素。

2.2 控制回路梳理

图2 油压系统电磁阀控制图

图3 油压系统油泵空负载原理图

图4 调速器球阀油泵控制柜原理图

2.3 压力油罐油压持续上升原因分析

（1）油泵空负载控制电磁阀控制回路“熔断器”熔断，造成开路。

（2）油泵空负载控制电磁阀线圈烧毁，造成开路。

（3）油泵空负载控制电磁阀转负载过程中发生卡涩，停滞在负载位置。

3 改造方案及应用

针对上述原因分析，做出以下改造方案：

（1）为了解决上述3个原因，从源头上解决压力油罐油压持续上升问题，油压持续升高时，直接停油泵。

（2）在原有压力油罐测量油压的压力表处安装可调整的“压力开关”，设定压力开关动作值为6.7 MPa，当油罐压力达到6.7 MPa，压力开关常开节点闭合。

（3）在油压控制柜上安装DC220 V继电器，命名R119，电源取自本柜内DC220 V直流电流排，其常闭节点分别串入低液位停泵节点。

（4）压力开关常开节点串入继电器R119电源回路，只有当压力高于6.7 MPa时，该回路闭合，继电器励磁，其常闭节点断开，3台油泵电机均停止运行。

（5）油泵停止运转，安全阀未动作，现地进行排油泄压工作后，压力低于6.7 MPa后，继电器失磁，油泵均具备启动条件。

3.1 改造图及元器件

根据励磁变压器运行规律要求，同时考虑其运行可靠性及稳定性等因素，设计如下：

（1）改造原理图：

图5 新加压力开关及继电器R119作用原理图

图6 调速器球阀油泵控制柜改造原理图

（2）元器件配置（见表 1）

表1 压力油罐安全阀参数

3.2 主要步骤

（1）在原有压力油罐油压转换接头上安装一个压力开关，命名为CP003，型号JU FENGPRESSURE TECHOL AC250 V-3 A SERJCS-02 H。

（2）将压力开关CP003设定值设为6.7 MPa。

（3）在调速器油压控制柜上安装继电器，型号RELECO DC220 V，其电源取自直流电流排，电源回路串入压力开关的1、3常开节点。

（4）按照上述图纸进行接线，将继电器第一对（1、3）、第二对（4、6）、第三对（7、9）常闭节点传入油泵启动箱底油位停泵回路中。

3.3 现场应用

（1）改造后逻辑

无论什么原因导致油罐油压高于6.7 MPa，3台调速器油泵全停。

（2）改造后测试

将油泵空负载控制电磁阀切至负载方向，手动启动油泵即油泵持续负载运行，油压高于6.7 MPa，3台油泵均停止运行。

4 改造结果

（1）改造加装压力开关，施工方法简单，项目成本小，且未改变原有油压系统的PLC内部逻辑，硬布线简单可靠。

（2）大大降低了油压过高，安全阀动作造成的现场产生刺耳声响、高压气喷出的风险。

（3）改造后的油压系统运行更加可靠、现场工作环境更加安全、能够从源头上解决导致“压力油罐油压持续升高”的不安全因素。

5 结束语

水电站油压系统是水轮机导叶动力机构，各种液压阀的控制机构，对电站自动化控制起到关键作用。压力油罐加装压力开关改造后，可以从源头上解决油压持续升高故障，为后续电站稳定运行提供了借鉴作用，确保了张河湾电站机组安全运行。