水电站调速器油压装置控制系统设计的缺陷及优化

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1、水电站调速器油压装置控制系统设计的缺陷及优化　　1概述　　重庆江口水电站装机3100MPa,回油箱容积4m3,重量6吨，介质为空气及汽轮机油，压油箱容积类别为Ⅱ、容积2.5m3,设计温度50℃，设计压力4.6MPa,最高工作压力4MPa,耐压试验压力为5.8MPa.　　2改造前油压装置控制系统弊端及常见故障　　江口水电站原油压装置控制系统，经过近7年的运行，存在以下弊端和常见故障:油压装置为单一PLC控制，若PLC故障，自动系统即瘫痪，且其运行后期PLC经常死机;控制系统无法显示补气阀是否动作，无法电动和手动补气;检修期间，若

2、断开油压装置系统电源，漏油泵将不能启动，常常造成漏油泵油箱油满溢出;主控制室监控系统无法监视油压装置控制系统动作情况。　　3改造后的油压装置控制系统　　3.1控制系统控制对象及检测元件　　控制对象:压油泵2台，漏油泵1台，卸载阀组2套，压力油罐自动补气阀组1套。　　检测元件:压力油罐压力（模拟量1路）、压力油罐油位（模拟量1路）、压力油罐压力开关（4对）、回油箱油位报警开关（开关量2对）、漏油箱油位（模拟量1路）。　　3.2控制系统主要功能　　控制系统的主要功能有以下几点。（1）实现对各压油泵的自动启停及补气阀的自动补气，维持

3、压油罐压力和油位在正常的工作范围内。当漏油箱油位到达起泵、停泵条件时自动启动、停止漏油泵。（2）实时监测压力油罐、回油箱、漏油箱油位。油位异常时，发出报警信号。（3）实时监控被控设备运行情况，并实现报警功能。（4）实时监测控制系统自身运行情况，并实现报警及切换功能。　　3.3控制系统的配置及特点　　针对原系统单一PLC故障即导致系统瘫痪的问题，改造后的调速器油压装置现地LCU控制装置配置两套独立而又互为备用的PremiumPLC,其中央处理器集成以太X接口;每套PLC配置控制压油装置所需的输入/输出模块;配置一套现地人机交换平

4、台，采用带以太X接口的触摸屏;还配置有一套8端口的工业级交换机。PLC的以太X通讯模块、带以太X接口的触摸屏与8端口的交换机连接，通过8端口的交换机再与全厂的以太X连接至后台监控计算机，如图1所示。　　控制屏设置2台压油泵、2台卸载阀组、1台漏油泵和1台补气阀组的自动/切除/手动运行方式切换开关。设置为自动时，系统按自动控制流程进行控制。手动方式独立于PLC控制回路，当PLC失电或故障时，现地将操作开关切至手动以实现各被控设备的启停。控制屏还设置电源指示灯、事故低油压指示灯、各被控设备运行/故障指示灯。各信号均由通讯上传至计算

5、机监控系统，有效解决了无法在控制室监视油压装置运行情况的问题。　　系统运行状态、参数、故障信息等均可通过触摸屏显示，并可通过触摸屏对泵启停参数、油压及油位报警参数、传感器参数进行实时设置。　　2台压油泵采用ATS48系列软启动器启动方式，以减少电动机启动时对电X的冲击，减少对某些敏感电子元件的干扰，减少电动机对拖动机械负载泵的冲击，延长泵的使用寿命。　　各电动机控制回路电源即动力电源、PLC电源、I/O电源、开出回路电源等相互独立，实现了压油装置检修断开压油泵电源后，PLC能正常工作，漏油泵能正常运行。各电源回路均设置电源监视

6、指示灯，方便监视，并通过电源监视继电器将供电情况引入PLC.压力油罐油压和油位信号、漏油箱油位信号（4~20mA）分别通过一入二出信号隔离器进入两套PLC的AI通道;全部开关量输入信号同时进入两套PLC的开关量输入（DI）通道。　　每套PLC控制输出经X套PLC主用闭锁，即只有主用PLC才输出控制实际设备，油泵控制动作逻辑如图2所示。程序优先使用模拟量进行启停泵控制。　　当程序判断为压力传感器故障且压力开关正常后，使用压力开关进行启停泵控制。当需要启泵时，经泵轮换逻辑判断，以确定需要启动哪台泵打油。启泵后，当达到停泵条件或泵不

7、正常或卸载阀故障，均会停泵，可以看出，当两套PLC均故障时，不会启动压油泵打油。两套PLC的主备切换原理是利用心跳线来判断主PLC是否还能正常工作。硬件接线上，A套心跳开出连接至B套心跳开入，B套心跳开出连接至A套心跳开入。%S5为PLC系统位，它是由一个内部定时器调控该位的状态变化，时基为100ms,该位对于PLC循环而言是异步的。一旦主PLC不能正常工作，而备用PLC可以正常工作，则备用PLC变为主PLC,原主PLC变为备用PLC;当备用套PLC也不能正常工作时，主PLC继续运行，不做切换处理，此时给出相应的报警信号，切换

8、原理如图3所示。针对原系统补气阀组问题，新系统将补气阀组全开、全关位置信号扩展后送至两套PLC及点亮控制屏补气阀位置指示灯，以方便地监视补气阀组位置，在对控制回路进行更改后，可在油压装置控制屏上进行电、手动补气。　　4结束语　　调速器油压装置控制系统于2010年改造后至今运行