机组调速器压油罐自动补气功能的实现

吴明亮

［摘 要］ 蜀河水电厂六台台机组通过实现机组压油罐自动补气功能能减少了运行人员的劳动强度，为实现机组“少人值守”的目的迈出坚实的一步。论文从调速器压油罐的工作原理，压油罐内气体的作用，自动补气的控制逻辑及实现自动补气后效果等方面进行了论证。

［关键词］压油罐；补气装置控制逻辑；效益

1、项目概况：

水电站调速器油压装置是水轮机组操作不可缺少的重要辅助设备，可以产生并存储高压油，是机组启动、停机、调整负荷等操作的能源。油压装置所提供的压力油必须有足够的能量，同时还要保证该系统工作可靠。为保证和维护机组操作所需要的工作能力，根据要求压力油罐内压缩空气和调速油的比例要适当，如果不能可靠地保证适当的比例，将会发生因为空气过多造成承压等部件的强烈振动受损、或因为油多而能量不足在机组事故停机时无足够能量操控，造成机组飞逸等严重后果。压力油罐内压缩空气和调速油的关系是:由于空气具有可压缩性，所以压缩空气是操控能量的主体，其来源是通过空压机供给。调速油相对是不可压缩的，它是操控能量的传递介质，它是靠压油泵加压供给。在机组运行时，压力油罐内压缩空气和调速油的比例每时每刻都在发生变化，为了使压力油罐油容积变化时仍能够维持一定的操作能量，所以可靠地保持一定的油、气比例，是机组可靠、稳定运行的基本保证。蜀河电厂自投运以来，各台机组压油罐油位过高时，都是通过运行人员手动打开补气阀来完成压油罐补气工作。

2、项目改造前现状概述（附图）

蜀河水电厂六台发电机组的压油罐容积均为10.3m ，压油罐工作正常压力6.3MPa，正常情况下油罐内存储压缩空气（占油罐总容积的2/3）和汽轮机油（占油罐总容积的1/3），蜀河电厂自投运以来，主要存在以下问题：

压油罐通过压油泵启、停维持压油罐内压力在正常范围内，但由于油压装置在长时间运行中因温度变化、密封件老化和阀门表计渗漏等因素造成压油罐内尤其比例失调

压油罐油位高补气均由人工手动完成，易出现误操作，降低机组运行的可靠性，同时增加了运行值班人员的劳动强度。

压油罐自动补气功能未投入，机组运行的自动化水平不满足“无人值班，少人值守”的目标

蜀河水电站六台机组为提高，对压油装置油罐的补气功能进行自动化改造。

调速器油压装置

3、技术改造方案及实施过程

经过我厂技术方案论证，决定使用PLC实现自动补气，由于自动补气需要的I/O节点数量较少，程序比较简单，为节省投资，利用油集控系统的可编程控制器PLC以及原有压油罐自动化元件实现压油罐的自动补气控制，减少工程投资。

为满足自动补气要求，压油罐必须配备如下自动元件：

压油罐的油位信号：油位过高（950mm）、油位高（750mm）、油位低（450mm）、油位过低（300mm）信号

自动补气阀：武汉事达生产的QZB球阀型自动补气装置

压力开关信号：压力过高（6.5MPa）、压油罐压力正常（6.3MPa）、补气压力（6.0MPa）

配件图如下：

控制方案如下：

自动补气阀投入自动，增加自动补气压力6.0MPa信号，当压油罐“油位高”“油位过高”任一信号到达，同时压力小于6.0MPa时开始自动补气，6.3MPa停止补气。

当压油罐“油位低”、“油位过低”、“压油泵运行”、“压油罐压力正常”、“压油罐压力高”任一信号到达时，关闭补气阀，停止自动补气。

当压油罐“油位过高”，“油位过低”时任一信号满足时，油辅控发压油罐油位异常信号至LCU报警。

当监控上位机报压油罐油位异常信号时，运行人员根据情况将自动补气手动/自动切换把手切换至“手动”方式，手动补气或补油，当压油罐油位正常时，再投入自动补气功能。

自动补气部分控制程序如下：

开阀程序如下：

关阀程序如下：

自动补气动态试验：

调整压油罐油位使压油罐“油位高”“油位过高”任一信号到达，自动补气阀投入自动，排压至6.0MPa时补气阀开，6.3MPa时补气阀关。

调整压油罐油位使压油罐“油位高”“油位过高”任一信号满足，自动补气阀投入自动，排压至6.0MPa时补气阀开，补气阀全开后，观察当压油罐“油位低”、“油位过低”、“压油泵运行”、“压油罐压力正常”、“压油罐压力高”任一闭锁信号到达时，闭锁自动补气功能，补气阀关闭。

调整压油罐油位使压油罐“油位高”“油位过高”任一信号到达，自动补气阀投入自动，排压至6.0MPa时补气阀开，2秒后短接压油罐“油位低”、“油位过低”、“压油泵运行”、“压油罐压力正常”、“压油罐压力高”任一闭锁信号，模拟补气阀开启过程中闭锁条件满足，补气阀终止开启命令，并执行关闭命令，全关后再次验证开启条件满足时补气阀能正常开启。

4、改造后效果

蜀河水力发电厂，在未增加设备改造费用的情况下，实现了六台机组调速器压油罐自动补气功能，目前自动补气功能完善、准确可靠，进一步提高了全厂的自动化控制水平，解决了人工调整压油罐油气比例的琐碎工作，避免了人工操作可能造成的误操作事故，为实现“无人值班、少人值守”做出了重要贡献。

5、结束语

本次改造主要利用现场设备，通过开阀条件，闭锁条件的研究，完善自动补气控制逻辑，使机组压油罐自动补气功能得到实现，且控制简单，设备稳定性更可靠，此次改造的成果，控制逻辑的完善值得其他厂实现压油装置自动补气功能借鉴。