張紹武，于 琳

（潘家口水電廠，河北 遷西 064309）

2.5 MPa壓油罐自動補(bǔ)氣裝置技術(shù)改造

張紹武，于 琳

（潘家口水電廠，河北 遷西 064309）

主要對原2.5 MPa壓油罐補(bǔ)氣裝置的運行狀況進(jìn)行了分析和研究，針對暴露出的問題，提出了新的設(shè)計方案，并選定QZB球閥型自動補(bǔ)氣裝置。通過對電氣回路和控制流程的修改，最終完美實現(xiàn)了2.5 MPa壓油罐的自動補(bǔ)氣功能。

壓油裝置；自動補(bǔ)氣；PLC；控制流程

1 概述

潘家口水電廠20世紀(jì)80年代初投產(chǎn)運行，裝機(jī)容量為1臺150 MW的立式混流式機(jī)組，是集供水、發(fā)電、防洪、灌溉于一體的綜合性工程。機(jī)組安裝1套2.5 MPa壓油裝置，一直未能實現(xiàn)自動補(bǔ)氣功能。本文通過對現(xiàn)有壓油補(bǔ)氣裝置的分析和研究，提出了改進(jìn)措施，并通過現(xiàn)場設(shè)備技術(shù)改造和實驗驗證，實現(xiàn)了自動補(bǔ)氣功能，減輕了運行人員的勞動強(qiáng)度，提升了機(jī)組的自動化水平，降低了安全隱患。

2 壓油罐自動補(bǔ)氣裝置存在的問題

2.1 壓油裝置及自動補(bǔ)氣裝置的現(xiàn)狀

2.5MPa壓油裝置主要由壓油罐、集油槽和2臺壓油泵組成。自1998年監(jiān)控系統(tǒng)改造以來，監(jiān)控系統(tǒng)PLC完成對2臺油泵電機(jī)及自動補(bǔ)氣裝置的自動控制，實現(xiàn)2臺油泵電機(jī)的啟動和停止，維持壓力油罐壓力在正常工作范圍2.35～2.5 MPa。監(jiān)控系統(tǒng)通過流程實現(xiàn)2臺油泵輪流啟動，互為備用，一直運行良好。自動補(bǔ)氣裝置為B302-2型補(bǔ)氣裝置，該裝置自投入運行以來，一直不能實現(xiàn)自動補(bǔ)氣功能。由于調(diào)速系統(tǒng)有滲漏現(xiàn)象，加上油壓裝置氣密性不良，造成壓油罐的油面頻繁升高，導(dǎo)致運行人員每值都要調(diào)整一次油面并進(jìn)行手動補(bǔ)氣，且B302-2補(bǔ)氣裝置的管路太細(xì)，補(bǔ)氣時間長，大大增加了運行值班人員的勞動強(qiáng)度和誤操作的可能，不利于機(jī)組的安全自動運行。

2.2 自動補(bǔ)氣裝置存在的問題

壓油裝置自動補(bǔ)氣模塊的自動運行方式一直沒能投入使用，長期由運行人員手動調(diào)整油面，降低了電廠設(shè)備的自動化水平。針對這種情況，電廠的技術(shù)人員對其進(jìn)行了分析和研究。B302-2型自動補(bǔ)氣裝置為早期產(chǎn)品，通過實際使用暴露出了諸多的問題：裝置設(shè)計復(fù)雜，集成度低；管徑太細(xì)，過氣流量?。婚y門太多，易漏氣；補(bǔ)氣時間長，在補(bǔ)氣期間電磁閥一直帶電，易導(dǎo)致線圈過熱燒壞。另PLC內(nèi)梯形圖及流程圖編制不完善，開啟自動補(bǔ)氣閥條件設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致補(bǔ)氣閥不能自動停止，電磁閥長時間通電而燒壞。

3 壓油罐自動補(bǔ)氣裝置方案設(shè)計和實施

為確保發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，提升設(shè)備的自動化水平，杜絕誤操作的發(fā)生，電廠的相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了認(rèn)真研究討論，最終完成了壓油罐自動補(bǔ)氣裝置的方案設(shè)計和現(xiàn)場實施。

3.1 補(bǔ)氣裝置的選型設(shè)計和功能原理

經(jīng)調(diào)研了解，將補(bǔ)氣裝置更新為QZB球閥型自動補(bǔ)氣裝置。該裝置采用球閥板式結(jié)構(gòu)，設(shè)計合理，電磁閥開、關(guān)分別由兩路開出回路控制；能實現(xiàn)零差壓工作，過氣流量大，可大大縮短補(bǔ)氣時間；其核心部分采用進(jìn)口驅(qū)動機(jī)構(gòu)，密封性能好、集成化程度高、體積?。荒軐崿F(xiàn)現(xiàn)場機(jī)械手動切換，有閥位機(jī)械指示和閥位開關(guān)量信號輸出。

QZB采用了球閥結(jié)構(gòu)，流阻小，補(bǔ)氣效率高，并極大降低了介質(zhì)的潔凈度要求。該產(chǎn)品集成部件多，結(jié)構(gòu)緊湊，具有自動補(bǔ)氣、手動補(bǔ)氣、手動排氣、安全閥警示、位置指示、位置接點輸出等功能結(jié)構(gòu)（圖1）。

圖1 QZB結(jié)構(gòu)原理圖

3.1.1 自動補(bǔ)氣方式

關(guān)閉手動排氣閥3、手動補(bǔ)氣閥10，當(dāng)自動補(bǔ)氣條件滿足時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)得電帶動二位三通閥8閥芯轉(zhuǎn)動，閥芯轉(zhuǎn)到位后，壓縮空氣從氣源壓力腔P流過二位三通閥8，再經(jīng)過單向閥11流向工作腔A，對壓油罐進(jìn)行自動補(bǔ)氣。當(dāng)要停止補(bǔ)氣時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動閥芯轉(zhuǎn)動，工作腔A與排氣腔O接通，裝置內(nèi)存氣由排氣腔排出。

3.1.2 手動補(bǔ)（排）氣方式

手動補(bǔ)氣時，關(guān)閉球閥3、打開球閥10即進(jìn)行補(bǔ)氣，當(dāng)壓油裝置壓力上升到額定值時，關(guān)閉球閥10，停止補(bǔ)氣；手動排氣時，關(guān)閉球閥10、打開球閥3即進(jìn)行排氣，當(dāng)壓油裝置壓力下降到額定值時，關(guān)閉球閥3，停止排氣。

3.2 補(bǔ)氣裝置電控信號設(shè)計方案

原B302-2補(bǔ)氣裝置有兩個電磁閥，常閉電磁閥用來向罐內(nèi)補(bǔ)氣，常開電磁閥用來排除閥體自身內(nèi)的殘余氣體。補(bǔ)氣時常開閥與常閉閥同時帶電，常閉閥打開是為了補(bǔ)氣，常開閥關(guān)閉是為了限制閥體跑氣。一旦補(bǔ)氣完成，常開閥與常閉閥同時失電，常閉閥閉合后斷開氣源，常開閥打開后排掉閥體內(nèi)的殘余氣體。

QZB球閥型自動補(bǔ)氣裝置只有一個兩位三通電磁閥，補(bǔ)氣條件滿足時控制系統(tǒng)發(fā)出補(bǔ)氣指令，電磁閥轉(zhuǎn)到開位后補(bǔ)氣；補(bǔ)氣完成后控制系統(tǒng)發(fā)出關(guān)氣指令，電磁閥轉(zhuǎn)到關(guān)位后斷掉氣源。

由于兩個電磁閥的補(bǔ)氣原理不同，因此更換后的電磁閥控制就不能像原先的B302-2補(bǔ)氣裝置那樣進(jìn)行控制，需要由PLC控制系統(tǒng)分別發(fā)出補(bǔ)氣和停氣兩個開出信號進(jìn)行控制。原始設(shè)計有兩個開出信號引到補(bǔ)氣裝置，但是由于B302-2的特點，只用了一路開出信號，另一路信號的導(dǎo)線作為備用芯放在行線槽中。經(jīng)調(diào)整接線，將PLC控制系統(tǒng)的另一路開出信號接到QZB電磁閥。

3.3 自動補(bǔ)氣裝置的控制流程修改

原補(bǔ)氣裝置的PLC流程及梯形圖存在問題，設(shè)計不完善。由于自動補(bǔ)氣流程與壓油泵啟動流程是相互獨立的，當(dāng)初設(shè)計自動補(bǔ)氣流程時沒考慮壓油泵的啟動、備用、停止壓力，只設(shè)置了油位條件，造成長時間補(bǔ)氣，電磁閥一直通電勵磁而燒壞。修改后的流程取消了開出使能，設(shè)置自動補(bǔ)氣啟動條件為壓油罐油壓大于等于2.38 MPa、小于2.42 MPa，并同時滿足壓油罐油位大于1 100 mm。設(shè)置壓力和油位兩個條件為并列關(guān)系，必須同時滿足才能啟動自動補(bǔ)氣流程，且壓油罐壓力還達(dá)不到啟動油泵的定值2.35 MPa，這樣就避免了自動補(bǔ)氣和壓油泵同時啟動；自動補(bǔ)氣停止條件設(shè)置為壓力大于等于2.5MPa，關(guān)閉自動補(bǔ)氣。

4 改造實施后的效果

經(jīng)多次修改參數(shù)、調(diào)試流程、現(xiàn)地試驗：2.5 MPa壓油罐自動補(bǔ)氣流程啟動時，開出繼電器Q43開出脈沖保持15 s，QZB球閥全開；流程停止時開出繼電器Q44開出脈沖保持15 s，QZB球閥全關(guān)。QZB球閥型自動補(bǔ)氣裝置自2015年10月24日投入運行，壓油罐油位一直維持在設(shè)定油位，兩臺壓油泵按正常方式運行，壓力維持在正常范圍，與補(bǔ)氣流程互不影響，而且大大縮短了補(bǔ)氣時間，經(jīng)監(jiān)測每次自動補(bǔ)氣時間大概15 min左右，油罐壓力達(dá)到額定2.5 MPa，補(bǔ)氣裝置自動關(guān)閉。本次改造完美實現(xiàn)了2.5 MPa壓油罐自動補(bǔ)氣功能。

5 結(jié)束語

潘家口水電廠QZB球閥型自動補(bǔ)氣裝置改造后運行穩(wěn)定，不僅提升了設(shè)備的自動化水平；降低了機(jī)組運行時手動操作補(bǔ)氣的風(fēng)險；減輕了運行人員及檢修人員的勞動強(qiáng)度，而且調(diào)整接線方案、修改PLC梯形圖、編譯和調(diào)試流程均由電廠相關(guān)技術(shù)人員完成。為生產(chǎn)單位節(jié)約了資金，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

［1］李長燦，李 冬，王 輝.龍灘水電站壓油裝置自動補(bǔ)氣模塊技術(shù)改造與應(yīng)用［J］.廣西電力，2012（05）.

2016-05-12

張紹武（1973-），男，工程師，從事水電廠技術(shù)管理工作。

TV735

B

1672-5387（2016）10-0072-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.10.022