皂市水电站自动补气装置改造研究

李建新，邵辉杰

（湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司皂市水电站，湖南 常德 415311）

湖南渫水皂市水利枢纽位于湖南省石门县皂市镇境内，距石门县城18 km。工程位于洞庭湖水系澧水流域一级支流渫水下游，任务以防洪为主，兼顾发电、灌溉、航运等综合利用。水库正常蓄水位140 m，总库容14.39 亿m3，防洪库容7.83 亿m3，电站装机容量120 MW，工程总投资近38 亿元。2004 年10 月主体工程开工，2007 年10 月下闸蓄水，2008 年4 月至5 月两台机组相继并网发电，2009 年12 月工程完工[1]。澧水公司皂市水电站负责湖南渫水皂市水利枢纽运行管理。

1 自动补气装置的作用

水电站压油罐是调速器系统的重要组成部分，是液压操作的能量来源。为保证和维持调速器操作所需要的工作压力，压油罐内压缩空气和透平油的比例要基本保持为2∶1。自动补气装置的可靠开启与关闭可有效维持压油罐内油位保持在合理高度[2]。

2 原自动补气装置的工作原理

皂市水电站原自动补气装置采用的是型号为B302-2 产品，其工作原理如下：自动补气装置正常工作时，高压截止阀1Q101、高压球阀1Q102、1Q103、高压针阀1Q106 为常开阀。自动补气条件满足或电手动补气时，自动补气电磁阀D4 动作接通气源、D5 关闭。补气结束时D4 复位关闭气源，D5 接通排出逆止阀至D4 之间的气体。手动补气时，关闭常开阀1Q102、1Q103，打开常闭阀1Q104，实现压油罐手动补气。压油罐需要消压排气时，关闭常开阀1Q101或1Q102，打开排气阀1Q105,可将压油罐消压[3，5]。

该自动补气装置主要存在电磁阀D4 长期通电电磁阀线圈易损坏，电磁阀开启和关闭无远传信号，人员无法掌握自动补气装置的状态缺陷。因此电站长期一直沿用人员定期手动补气方式维持压油罐油位。

图1 原自动补气装置原理图

3 自动补气装置的改造研究

3.1 设计思路

咨询、选择、采购满足自动补气功能，电磁阀动作不用长期带电且自动补气装置动作到位时具备远传信号输出的产品。经比较分析及经济性评价后，决定选用由西安江河电站技术开发有限责任公司生产的QZB 球阀型自动补气装置，其集成了二位三通球阀、过滤器、安全阀、单向阀、消音器、高压球阀等，现场只需将补气管路进行适当改动后并重新编制控制程序即可实现自动补气功能。

3.2 工作原理

正常工作时，常开高压截止阀1Q101、高压球阀1Q104 打开，当补气条件满足自动补气时，电动球阀打开，实现压油罐自动补气；当需要手动补气时，将电动球阀的控制方式切至“0”位，打开常闭高压球阀1Q102 实现手动补气；当压油罐需要消压排气时，将电动球阀的控制方式切至“0”位，关闭常开高压截止阀1Q101，打开常闭高压球阀1Q103,压油罐中气体通过消音器实现排气[4，6]。

图2 改造后自动补气装置原理图

3.3 电气接线图

自动补气装置安装到位后，对原电气接线图重新进行了设计，更改后电气图如图3。

图3 改造后自动补气装置电气图

3.4 PLC 程序改进

皂市水电站油压装置系统控制部分采用三菱FX1S-30MT 系列PLC，在原自动补气程序上根据油压装置具备的功能重新编制控制程序，实现了自动补气装置控制功能，研究更改后的控制主程序如图4。

图4 改造后自动补气装置控制主程序

自动补气装置自动开始补气条件需同时满足以下条件：补气阀处于自动控制方式；压油罐油位高于补气油位；两台油泵均未启动且无停泵信号。

自动补气装置自动停止补气只需满足以下某一条件：油压下降到主油泵启动值；油压下降至备泵启动值；油位低于补气油位；停泵信号出现；补气时长达到20 min。

更换为电动球阀型式的自动补气装置后，将球阀的位置接点送入PLC 内，确保球阀开关到位后切断装置电源。同时通过完善控制程序，增加PLC 开出信号，将此信号送往监控系统，实现人员掌握自动补气装置实况功能。该自动补气装置改造的成功应用，解决了水电站压油罐补气自动补气功能，具有良好的推广价值。

4 结束语

皂市水电站压油罐虽已实现自动补气功能，但由于受油压装置控制设备硬件所限，PLC 无模拟量输入模块，控制功能中未能增加油压判断条件。另外由于电站AGC 投入运行后负荷指令多，油泵启停间隔时间较短，在满足自动补气条件下自动补气装置动作也比较频繁。在条件合适的情况下可适时对自动补气装置控制功能进行优化升级，同时也为日后油压装置改造硬件升级指明了方向并打下坚实基础。