水电站YZ 型油压装置漏油报警逻辑优化与应用

邹 强，燕 飞，田晓芸

（ 中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂，云南 永善 657300）

YZ 型油压装置是分离式油压装置，压力油罐与回油箱分开布置[1]，其结构还包括油泵机组、接力器、管路、阀组等。复杂的结构易发生漏油故障，油量减少将影响用油设备的正常运行，所以及时发现油压装置漏油故障对用油设备稳定运行至关重要。然而现有油压装置针对漏油的报警逻辑比较单一，往往只针对压力油罐或者回油箱的油位变化做出报警信号[2]，目前为解决上述问题所研究的文献较少，大多为对某部位漏油的原因进行分析并提出处理方法[3-5]。为及时快速发现油压装置漏油故障，本文提出一种基于总油量的优化逻辑，在计算机监控系统中增加油压装置基准油量和当前油量，并实时计算当前油量与基准油量的差值得出漏油量，当漏油量大于设定阈值时发出报警信号，提示运维人员检查处理。

1 原有漏油监测方法及问题

油压装置的压力油罐和回油箱上装设有液位传感器，实时读取相应容器内的油位，利用液位传感器报出油位低报警来提示运维人员，以某水电站为例，从原有漏油监测逻辑中可知模拟量低于设定阈值或者开关量到达设定值均能报出油位低报警。

油压装置的主要作用就是利用油泵机组将回油箱内油输送至压力油罐，以保持压力油罐的能量储存和供应。机组正常运行过程中，压力油罐和回油箱的油位变化比较大，而为了减少误报警，压力油罐或者回油箱的油位越低限报警阈值设置往往比较小，当发生漏油触发该类报警时，漏油量可能已经较大，导致运维人员处理该类故障的应急时间有限，给设备安全稳定运行带来不利影响。

2 优化措施

针对上述文中提出的问题，本文提出的优化措施不需要改变原有油压装置结构和监测元器件设备，只需要在监控系统数据库中增加油压装置漏油量相关数据点，在机组LCU 程序中增加油压装置漏油量相关数据变量和计算逻辑。考虑到油压装置接力器的运动方向不同，即当控制设备圆周方向上运动时，两个接力器一进一出反向运动，当控制设备轴向运动时，多个接力器同进或同出同向运动。那么运动前后压力油罐消耗的油量和回油箱回油量就存在不相等的情况，本文针对接力器的不同运动方向提出两种优化措施，很好地解决了油压装置漏油发现不及时以及报警不准确的问题。

2.1 接力器反向运动优化措施

接力器反向运动的油压装置典型有调速器油压装置，正常运行中其两个接力器反向运动，行程相同，压油罐及回油箱之外油压装置设备结构中油量基本相等，因此压力油罐减少的压力油和回油箱增加的回油基本相等，压油罐及回油箱的总油量正常情况下应保持不变。因在调速器压油装置运行过程中，各管路和接力器如发生漏油故障，最终均会反映到压力油罐和回油箱的总油量变化，故本文忽略各管路和接力器内的油量，只计算压力油罐和回油箱内的油量，则总油量为：

其中如图1所示：H罐t为t时刻压力油罐液位（m）；H底为压力油罐底部封头高度（m）；H箱t为t 时刻回油箱液位（m）；R罐为压力油罐圆柱段横截面半径（m）；L箱为回油箱长度（m）；W箱为回油箱宽度（m）；V基为基准总油量（m3）；V底为压力油罐底部封头体积（m3）。

图1 压力油罐、回油箱示意图

油压装置正常运行中，用油量不会低于压力油罐底部封头处，即使封头底部发生漏油，也将反映在封头以上圆柱断面，在计算漏油量时，封头底部的体积将不会发生变化，所以公式（1）可近似简化为：

如果压力油罐安装的液位传感器不是从封头底部开始的，而是如图1 所示那样从封头以上圆柱面开始安装，那么在读取压力油罐油位时，就不需要再考虑封头内的油位，公式（3）可进一步近似简化为：

报警逻辑简图如图2 所示。

图2 调速器油压装置当前油量逻辑简图

同时在监控系统增加重设基准油量功能，在油压装置检修后或者重新注油后点击监控系统重设基准油量按钮，将该时刻当前总油量赋值给基准油量，作为后续漏油量实时计算过程的参考基准油量。

2.2 接力器同向运行优化措施

与上一节相同的功能和简化思路，本节就不再赘述，本节只阐述不同的优化公式计算过程。接力器同向运行的油压装置典型有筒形阀油压装置，正常运行中其多个接力器同向运行，行程相同，考虑接力器活塞杆占据的体积，不同方向运行时用油量和回油量不再相等（图3）。当筒形阀全开时，活塞杆向接力器缸体内部运动，回油量多，压力油消耗量少；当筒形阀全关时，活塞杆向接力器缸体外部运动，回油少，压力油消耗多。为了统一油量，把筒形阀全关时的总油量作为基准油量，那么在筒形阀全开时在总油量中减去接力器活塞杆的体积则为全开时的总油量。所以计算这种情况下的漏油量，需要考虑两种情况，全关时总油量为：

图3 筒形阀接力器示意图

全开时总油量：

其中：H罐t为t 时刻压力油罐液位（m）；H底为压力油罐底部封头高度（m）；H箱t为t 时刻回油箱液位（m）；H杆为筒形阀活塞杆行程（m）；R罐为压力油罐圆柱段横截面半径（m）；R杆为筒形阀接力器活塞杆横截面半径（m）；L箱为回油箱长度（m）；W箱为回油箱宽度（m）；V底为压力油罐底部封头体积（m3）；V关基为全关时的基准总油量（m3）；V开基为全开时的基准总油量（m3）；n为筒形阀接力器个数。

根据公式（3）（4）的优化，公式（5）（7）可做同样的简化得到公式（9）（10）：

报警逻辑简图如图4 所示。

图4 筒形阀油压装置当前油量逻辑简图

在监控系统增加重设基准油量功能，在油压装置检修后或者重新注油后点击监控系统重设基准油量按钮，将该时刻当前总油量赋值给基准油量，作为后续漏油量实时计算过程的参考基准油量。

3 实际运行效果

优化后的油压装置报警逻辑经过试验，能够通过监控系统及时报出相应报警信号。投入实际运行后，多次及时发现现场微小漏油情况并报警，大大提高了发现油压装置漏油故障应急处置的时效性。

4 结语

经过实际运行检验，上述油压装置漏油报警优化措施能有效较早提醒值班员关注，及时确认并采取处置措施，防范事故发生，减小事故停机概率，提高了设备运行可靠性，对于水电站油压装置漏油量准确监测、报警和及时处置具有一定的推广性。