水导油泵控制回路自动开机受阻的改进

王雨生

（龙滩水力发电厂，广西 天峨547300）

1 概述

龙滩水电站位于广西天峨县境内，是国家西部大开发的十大标志性工程。目前电站装机为7×700MW的水轮发电机。

龙滩水电厂水轮机采用立式半伞结构，作为水轮机的关健部件之一——水导轴承，其作用是承受机组转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力，维持机组轴线位置，使机组轴线在规定数值范围内定心运行。水导瓦温是保证水导轴承及机组运行的重要前提之一，而水导冷却系统又是温度保障的关键部件，本文对龙滩1号机水导外循环控制系统的控制回路在黑启动试验过程中遇到的问题及其解决方法进行介绍。

2 龙滩水导外循环系统简介

2.1 水导冷却系统介绍

龙滩水导轴承采用稀油润滑巴氏合金轴承。水导轴承冷却采用外加油泵外循环冷却方式，其缺点是水导油泵运行的可靠性将直接影响机组的运行可靠性。水轮机导轴承外循环系统由2台油泵电机、冷却器、管路、自动化元件等组成。

2.2 水导控制系统原理

水导控制系统由上海希科公司供货，水导外循环控制系统布置在水轮机辅助设备控制柜内，2台水导油泵电机电源分别取自机组自用电的两段母线（如图1）。油泵的动力电源引入水轮机辅助设备柜后通过空气开关、接触器和热偶继电器再接至电机。油泵可通过PLC自动控制、触摸屏人为控制和柜内控制把手人为控制。

图1 水导外循环控制回路图

当采用“现地、自动”方式时，2台油泵互相备用，PLC接收到监控系统开出的开机脉冲后将开机令自动保持，按照顺控流程启动1台油泵，当油泵出现建压或油流故障或运行达到规定周期后自动切换至备用泵，此种方式下监控不能单点开出启动指定的某1台油泵。

当采用“远方、自动”方式时，2台油泵互相备用，PLC接收监控系统开出的单点启动和停止的命令启停对应的油泵，不对油泵进行切换。

将柜内对应油泵的控制把手切至“启泵”位，该方式下不通过PLC而直接通过二次接线接通接触器励磁线圈，从而启动油泵。

2.3 开机流程逻辑判据

从图2中可以看出，当左侧判决条件不满足时，右侧“油循环系统”将不满足条件，从而闭锁开机流程执行，导致开机流程退出，避免机组非正常开机情况的发生。

图2 水轮机辅助设备控制柜开机流程判断条件

3 工作过程中存在的问题及原因分析

3.1 存在问题

在进行黑启动验证试验过程中，当机组自用电仅由400V II段电源供电时，发现监控上开机条件不满足，机组不能由监控系统下令开机，即400V 1号机组自用电II段有压，I段 无压情况下，1号机开机条件不满足。

3.2 原因分析

（1）间接原因（见图 3）：监控显示，“油循环系统OK”条件不满足，油循环系统中报“水轮机辅助设备控制柜动力电源消失”信号。

（2）具体原因：1号水导油泵进线开关上端3JJ继电器失压（电源取自400V 1号机组自用电I段，见图1），导致3JJ常闭接点闭合（见图4），向监控系统报“动力电源消失”信号。

根据黑启动条件要求，此机组自用电单段供电时，不应导致机组不能正常开机，因400V 1号机组自用电II段有压，2号水导油泵和2号顶盖泵仍可正常工作。

4 水导控制回路改进意见

上述原因分析指明，水轮机辅助设备控制柜在设计上存在缺陷，导致在只有机组自用电II段带电情况下，发电机监控系统因判断“水轮机辅助控制柜动力电源消失”（见图3），向监控系统报“油循环系统不正常”，使得监控系统认为发电机开机条件不满足，因而不能启动开机流程。

图3 故障间接原因逻辑

图4 水导外循环控制输出回路

发现上述设计缺陷后，我们设计3种控制回路修改方案：

方案一：新增4JJ继电器监视2号水导油泵电源，将4JJ继电器接点串联接入3JJ至PLC控制回路，实现功能为：当3JJ和4JJ同时动作，PLC方可报“水轮机辅助设备控制柜动力电源消失”，用于闭锁开机流程。

图6 方案一输出回路改造图

方案二：保持3JJ继电器原有报警功能不变，在3JJ下部新增并联关系的1，2号水导油泵电压监视继电器，新增继电器任一动作，均可使3JJ继电器动作，从而满足开机条件。

图8 方案二输出信号回路图

方案三：新增4JJ继电器监视2号水导油泵电源，修改PLC程序，当3JJ和4JJ全部失压动作后，方可闭锁开机条件，将3JJ报警内容改为 “1号水导油泵失电”，4JJ报警内容改为“2号水导油泵失电”。

各方案总结和改造建议：

图10 方案三输出信号回路图

（1）方案一：需新增一个电压监视继电器，接线方式较为简单，输出信号回路串入新增继电器常闭接点，输出报警内容描述在PLC和监控数据库中不需修改，可以实现2台油泵全部失压才闭锁开机功能的逻辑。

（2）方案二：需新增2个电压监视继电器，接线方式采用并联方式，输出信号回路无需修改，输出报警内容描述在PLC和监控数据库中不需修改，可以实现2台油泵全部失压才闭锁开机功能的逻辑。

（3）方案三：需新增一个电压监视继电器，接线方式上与方案一一致，但是通过将输出信号回路改为并联新增继电器常闭接点，配合修改PLC报警逻辑及监控测点描述和逻辑，可以实现各台油泵失压报警和2台油泵全部失压才闭锁开机功能的逻辑。

上述三个改造方案均需新增电压监视继电器，但通过新增电压继电器接线位置不同和输出回路节点接线方式不同，可以解决开机流程受阻的问题，还能进一步精准描述故障类型，建议在结合本厂设备实际情况的基础上，合理选择改进方式。

龙滩水力发电厂采用方案三对水导外循环控制回路进行优化后，通过测试控制回路能够很好地实现设计目的，提高了设备可靠性。

5 结束语

水导外循环系统常用于一些大型水轮发电机组之中，龙滩1号机水导外循环控制回路只是诸多此类系统控制系统中的一例，在对其试验过程中通过对现场情况的了解，补充和完善了原控制回路的不足之处，优化了油泵控制系统对开机流程的监视和闭锁作用，满足了现场机组稳定运行的要求。