（四川圣达水电开发有限公司 四川乐山 614900）
摘要：沙湾水电站1-4号机组调速器油压装置投运后油泵启动时，加载阀加载，当油罐压力达到额定时立即停止加载，该控制方式对油泵和电动机、二次回路冲击较大，造成停泵声音异响，影响设备运行，缩短设备使用寿命，并且存在着安全隐患。本文对1-4号机组调速器油压装置油泵原控制系统设备配置、存在的问题、技改必要性、改造实施方案、效果进行进行简述、分析说明。
关键词：油压装置；电动机；启泵；加载；卸载；停泵
一 ．引言
沙湾水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电站，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，大坝最大高程435.90m，坝轴线长699.82m，尾水渠全长9.015km。安装4台120MW（总装机480MW）轴流转浆式水轮发电机组，属国家大（二）型规模电站，电站以发电为主，兼顾灌溉。
二．油泵控制概况
沙湾水电站YZ-20/2-4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。
三．技改必要性
1. 原来油压装置油泵启停控制为启动油泵的同时加载阀加载，油泵启动时未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。
2.压力油罐达到额定压力油泵立即停止，同时加载阀立即停止加载，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液倒流使油泵反转，对油泵和电机的冲击都很大。
3.油泵阀组与压力油箱之间的单向阀采用的是二通插装阀，由于阀芯与阀座之间为面密封，油泵停止时油泵侧油压从额定压力突然减为零压力，压力油箱侧额定压力不变，因此阀芯将在巨大的单侧压力作用下回座，发出巨大的声响。
4.油压装置对水轮机机组来说是非常重要的，油压装置的异常可能导致事故低油压非正常停机，所以油压装置电动机、油泵的启停尤为重要，必须可靠稳定。
5.综上所述，沙湾水电站油压装置油泵启停控制改造是很有必要的。
四．改造思路及方案实施
1、改造思路
（1）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，如果在螺杆泵达到额定流量之前带上负载，则对螺杆泵以及液压系统十分不利。采用加载阀可以使螺杆泵启动时候处于空载状态，直到电动机转速达到一定值后，螺杆泵才能输出额定工作压力和流量的压力油。
（2）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，才能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。
（3）油泵启动原理：油泵启动时候，由于压力油的作用，逆止阀处于关闭状态，加载控制阀是一个两位四通电磁换向阀，开始时候电磁阀断电，主阀控制腔的压力油通过电磁换向阀回油，无法建立压力，油泵压力油流过主阀回油口回到油箱。当油泵启动3-5秒后，电磁阀通电，换向阀换向，主阀控制腔进压力油，使主阀关闭。从而压力油口压力达到额定压力，单向阀打开向压力油罐注油。当系统压力达到停泵压力时，为避免停泵时因单向阀回座过程中少量的油液倒流使油泵反转，PLC先使电磁阀线圈先失电卸载后PLC延时4秒后再停泵。停泵后，加载电磁阀又恢复到初始断电状态。
（4）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使用。
（5）西门子S7-300具有高可靠性，在沙湾电站运行中极少出故障。在技改过程中修改PLC程序，修改后经过在PLC仿真软件上经过了模拟试验运行，模拟了多种情况正常，按新程序将启动运行，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。
2、实施方案及改造过程
（1）2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。
（2）将K12、K13、K14继电器分别命名为加载阀1、加载阀2、加载阀3分别对应1～3号油泵加载阀；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分别定义为控制加载阀1、加载阀2、加载阀3的输出点，其作用是使K12、K13、K14继电器线圈励磁。
（3）技改油泵加载阀手动加载回路，当操作人员把1号油泵操作把手1SA切到手动状态这时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，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。
（4） 技改油泵加载阀自动加载回路，当油罐压力达到启1号泵压力，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号泵信号并在延时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并在延时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。油泵在4秒钟后收到停泵信号并慢慢停止转动。这样就实现了缓冲减小了油泵和电机的冲击。
技改后控制图
（5）修改后的PLC程序图
六．达到效果
1.技改后不但有效减少了压油泵电机的电流冲击，还有效减少了电机启动对厂用电的影响。
2.减轻了压油泵和组合阀的机械冲击，减少了油泵及阀组的磨损，使调速系统油质得到了一定改善。
3.减小了振动噪音，减小了振动噪音对发电机层人员的伤害。
4.降低了事故低油压停机的可能性。
5.延长了油泵和电机的使用寿命。
七：结束语
总的来说，机组油压装置在水电站中起着重要作用，设备及控制系统存在缺陷和安全隐患会严重影响和危及整个电网系统安全运行，所以通过本次对沙湾电站1-4号机组油压油泵启停控制系统进行改造后，提高了机组调速系统供油的可靠性和安全性，改进了原控制系统油泵启停过程中对电动机、二次回路以及阀组的冲击，油泵停泵发出的巨大声响等诸多设备缺陷，增加了设备使用寿命，为沙湾水电站安全、稳定运行、增值增效提供有力保障。
作者简介：
朱波（1978-）男，汉族，本科，工程师，主要从事水电站二次专业技术管理。
论文作者:朱波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/31
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