摘要：本文对沙湾电站油压装置油泵控制进行了分析。利用PLC及时间继电器控制加载电磁阀，分别从手、自动回路进行技术改造，从根本上解决了加载及停泵卸载存在的问题，现油泵运行情况良好。
关键词：油压装置；油泵；加载阀；PLC；继电器；控制；技术改造。
沙湾电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇，为大渡河干流下游梯级开发中的第一级，距上游已建的铜街子水电站11.5km，距乐山市区约44.5km。电站采用一级混合式（河床式厂房加长尾水渠）开发，安装4台120MW轴流转桨式机组，总装机480MW，属国家大（二）型规模电站。沙湾电站油压装置设有三台电动螺旋油泵，其中一台作为主用，两台作为备用。油泵出油口连接着加载阀、安全阀、单向阀。油泵电动机额定功率75kW，油泵额定压力4.0 MPa，电动机额定转速2940 r/min，油泵额定流量580 L/min。油泵的自动控制主要由西门子S7-300 PLC控制。在实际运行过程中，油泵启停时经常发出巨大的声音，油泵停止时反转等问题。对油泵和电机的冲击都很大，给机组及厂用电运行带来安全隐患。为此，作者提出了技改方案并实施，以上问题已经消除，油泵运行情况良好。
一、油压装置控制介绍
沙湾电站每套油压装置有三台电动螺旋油泵。油泵出油口连接着加载阀、安全阀、单向阀，油泵电动机额定功率75kW，油泵额定压力4.0 MPa。油泵的自动控制主要由西门子S7-300 PLC控制，正常运行时三台压油泵均在“自动”位置，一主两备，当压力油下降到油泵启动值时，PLC开出油泵启动信号，软启动器判断无故障运行后加载阀加载建压，油压升至停泵压力时油泵停止同时加载阀失电卸压，完成一个启停控制。手动启动油泵时，将切换把手切至手动位置，按下启动按钮，油泵启动，加载阀加载，按下停止按钮，油泵停止，加载阀失电卸压，完成一个手动启停控制。压力油泵在自动运行时，按照主用、备用Ⅰ及备用Ⅱ自动循环轮流方式运行。压力油泵采用模拟量和开关量控制，以模拟量为主，开关量为辅，当模拟量故障时自动切换为开关量控制。
二、油压装置控制技改必要性
第一，由于大功率螺杆泵的电动机惯量大，所以从启动到稳定状态需要一定的时间，原来油压装置油泵启停控制为启动油泵的同时加载阀带电加载，油泵并没有达到额定转速和额定流量就带上较大负载，对油泵和电机的冲击都很大。
第二，压力油罐达到额定压力油泵立即停止，同时加载阀立即失电停止加载，对二次回路有较大冲击，停泵时因单向阀回座过程中少量的油倒流使油泵反转，对油泵和电机的冲击都很大。
第三，沙湾电站油泵阀组与压力油罐之间的单向阀采用的是二通插装阀，由于其阀芯与阀座之间为面密封，而且油泵停止时其油泵侧油压从额定压力突然减为零压力，压力油罐侧额定压力不变，因此阀芯将在巨大的单侧压力作用下回座，此时发出很大的声响,对密封损害较大。
第四，油压装置对水轮机机组来说是非常重要动力机构，油压装置的异常可能导致事故低油压非正常停机，甚至油压过低无法停机造成严重事故。基于油压装置的重要性，要求电动机启停必须可靠稳定。
综上所述，对沙湾电站油压装置油泵启停控制改造是很有必要的。
三、油压装置控制技术方案
将手动加载控制和自动加载控制分开，手动加载回路采用操作把手、按钮、继电器等元件组成的二次回路；自动加载回路采用PLC开出加载命令驱动继电器来实现加载，两个回路均能实现加载且相互独立、互不干扰。
分别在3台油泵操作把手1SA、2SA、3SA后叠加辅助触点模块用于手动加载控制，辅助触点模块是一个常开触点。
增加1KT、2KT、3KT 三个延时继电器，分别命名为1号泵手动加载延时继电器、2号泵手动加载延时继电器、3号泵手动加载延时继电器，带电后其节点延时闭合，手动启泵后延时加载建压。将K12、K13、K14继电器分别命名为1号泵自动加载继电器、2号泵自动加载继电器、3号泵自动加载继电器，带电后其节点闭合，自动加载回路接通。其中K12、K13继电器为原来油压装置控制柜的备用继电器，K14为新增继电器安装在导轨上。将西门子S7-300PLC富余的开出点Y12、Y13、Y14分别定义为控制1号泵自动加载继电器、2号泵自动加载继电器、3号泵自动加载继电器的输出点，其作用是使K12、K13、K14继电器线圈励磁。
技改后油泵加载阀手动加载回路控制方式为：当操作人员把1号油泵操作把手1SA切到手动状态时1SA上的常开触点接通，操作人员按下1号油泵启动按钮，软启动器ATS-48迅速判断1号油泵电机无故障运转正常后输出信号使继电器1KA2常开触点闭合，1号泵手动加载延时继电器带电其节点延时闭合，从而手动加载回路接通，油泵加载电磁铁YV3励磁，阀芯移动换向，油泵向压力油罐注油。当操作人员按下1号油泵停止按钮时候，油泵电机停转，继电器1KA2常开触点断开，手动加载回路断开，加载电磁阀线圈YV3失电，阀芯在弹簧作用力下复位回到初始状态，停止加载。
技改后油泵加载阀自动加载回路控制方式为：当油罐压力达到启主泵（以1号泵为例）压力，压力传感器和压力开关将压力信号传入西门子S3-300PLC，PLC开出启动1号泵信号并延时4秒开出1号油泵加载信号Y12,1号油泵开始空载转动并在2～3秒后达到额定转速，软启动器ATS-48在电机一转动就能迅速判断1号油泵电机无故障运转正常后输出信号使继电器1KA2常开触点闭合，从而自动加载回路接通，油泵加载电磁铁YV3励磁，阀芯移动换向，油泵向压力油罐注油。当油罐压力达到额定压力后，压力传感器和压力开关将压力信号传入西门子S3-300PLC，PLC开出1号油泵停止加载低电平信号Y12并延时4秒后开出1号油泵停泵信号, 继电器1KA2常开触点断开，自动加载回路断开，加载电磁阀线圈YV3失电，阀芯在弹簧作用力下复位回到初始状态，停止加载。油泵4秒钟后收到停泵信号才停止转动。这样就实现了缓冲减小了油泵和电机的冲击，延长的电机及油泵的使用寿命。
技改后加载阀控制图见图一，修改后的PLC程序图(部分)见图二。
图一 技改后加载阀控制图
四、技改后达到的效果
电磁加载阀在油泵启动后靠电磁铁的通断使主阀加载，空载起泵，达到额定转速后加载，有效地保护了电机泵组及整个油源系统的安全。此功能可以使油泵启动时候减轻泵组的启动力矩，减轻压力振动。
当系统压力达到停泵压力时，PLC先使电磁阀线圈失电卸载后PLC延时4秒再停泵，避免了停泵时因单向阀回座过程中少量的油液倒流使油泵反转。减轻了压油泵和组合阀的机械冲击，减小了油泵及阀组的磨损，延长了密封的使用寿命，使调速系统油质得到了一定改善。
图二 修改后的PLC程序图(部分)
将手动加载控制和自动加载控制分开，两个回路均能实现加载且相互独立、互不干扰。自动回路在平时运行中作为主用，手动加载回路在检修、试验、应急启动和自动回路出现故障时候使用。
西门子S7-300具有高可靠性，在沙湾电站运行中极少出故障。在技改方案涉及PLC程序修改的，修改后的程序经过了在PLC仿真软件上经过了模拟试验运行，模拟了多种情况都正常。将程序输入PLC中后，经过启泵、加载、卸载、停泵反复实际试验均能正常控制油泵启停，技改后油泵运行至今未出现异常。
技改后不但有效减少了压油泵电机的电流冲击，还有效减小了电机启动对厂用电的影响，提高厂用电运行可靠性。
减小了启停振动噪音，消除噪音对人员的伤害；
提高了调速系统供油的可靠性和安全性，降低了事故低油压停机的可能性；
延长了油泵和电机的使用寿命。
结语
由于设计问题，在实际运行过程中，沙湾电站油泵启停时经常发出巨大的刺耳声响，油泵停止时反转等问题。如此长期运行对油泵、阀组密封和电机的影响很大，缩短设备使用寿命，给机组及厂用电运行带来安全隐患。通过技术改造，利用PLC控制加载电磁阀后，从根本上解决了加载及停泵卸载问题，达到油泵良好运行的目的。
参考文献
[1]李承龙,任伟,王少华,等.蒲石河抽水蓄能电站油压装置控制逻辑与应用[J].水电站机电技术,2015(7).
[2]邓伟.插装阀在宝珠寺电站油压装置中的应用[J].水电站机电技术,2008(6).
[3]罗正念,陈炳森.那板水库电站调速器油压装置油泵控制系统的改造[J].广西水利水电,2005(b10).
[4]杨斌.桃源水电站调速系统油压装置优化研究[J].水力发电,2015(12).
[5]肖利涛.二级电站蝶阀油压装置1号油泵电机定子烧坏故障分析[J].水电与新能源,2011(s1).
作者简介
王帮明(1984年11月)，男，云南文山人，工程师，学士，从事电站运维管理工作。
程梦竹(1988年4月)，男，四川自贡人，工程师，学士，从事电站运维管理工作。
论文作者:王帮明,程梦竹
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/19
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