2.5 MPa压油罐自动补气装置技术改造

2016-11-17张绍武

水电站机电技术 2016年10期

关键词：球阀油罐补气

张绍武，于琳

（潘家口水电厂，河北迁西 064309）

2.5 MPa压油罐自动补气装置技术改造

张绍武，于琳

（潘家口水电厂，河北迁西 064309）

主要对原2.5 MPa压油罐补气装置的运行状况进行了分析和研究，针对暴露出的问题，提出了新的设计方案，并选定QZB球阀型自动补气装置。通过对电气回路和控制流程的修改，最终完美实现了2.5 MPa压油罐的自动补气功能。

压油装置；自动补气；PLC；控制流程

1 概述

潘家口水电厂20世纪80年代初投产运行，装机容量为1台150 MW的立式混流式机组，是集供水、发电、防洪、灌溉于一体的综合性工程。机组安装1套2.5 MPa压油装置，一直未能实现自动补气功能。本文通过对现有压油补气装置的分析和研究，提出了改进措施，并通过现场设备技术改造和实验验证，实现了自动补气功能，减轻了运行人员的劳动强度，提升了机组的自动化水平，降低了安全隐患。

2 压油罐自动补气装置存在的问题

2.1 压油装置及自动补气装置的现状

2.5MPa压油装置主要由压油罐、集油槽和2台压油泵组成。自1998年监控系统改造以来，监控系统PLC完成对2台油泵电机及自动补气装置的自动控制，实现2台油泵电机的启动和停止，维持压力油罐压力在正常工作范围2.35～2.5 MPa。监控系统通过流程实现2台油泵轮流启动，互为备用，一直运行良好。自动补气装置为B302-2型补气装置，该装置自投入运行以来，一直不能实现自动补气功能。由于调速系统有渗漏现象，加上油压装置气密性不良，造成压油罐的油面频繁升高，导致运行人员每值都要调整一次油面并进行手动补气，且B302-2补气装置的管路太细，补气时间长，大大增加了运行值班人员的劳动强度和误操作的可能，不利于机组的安全自动运行。

2.2 自动补气装置存在的问题

压油装置自动补气模块的自动运行方式一直没能投入使用，长期由运行人员手动调整油面，降低了电厂设备的自动化水平。针对这种情况，电厂的技术人员对其进行了分析和研究。B302-2型自动补气装置为早期产品，通过实际使用暴露出了诸多的问题：装置设计复杂，集成度低；管径太细，过气流量小；阀门太多，易漏气；补气时间长，在补气期间电磁阀一直带电，易导致线圈过热烧坏。另PLC内梯形图及流程图编制不完善，开启自动补气阀条件设置不当，导致补气阀不能自动停止，电磁阀长时间通电而烧坏。

3 压油罐自动补气装置方案设计和实施

为确保发电机组的安全稳定运行，提升设备的自动化水平，杜绝误操作的发生，电厂的相关技术人员进行了认真研究讨论，最终完成了压油罐自动补气装置的方案设计和现场实施。

3.1 补气装置的选型设计和功能原理

经调研了解，将补气装置更新为QZB球阀型自动补气装置。该装置采用球阀板式结构，设计合理，电磁阀开、关分别由两路开出回路控制；能实现零差压工作，过气流量大，可大大缩短补气时间；其核心部分采用进口驱动机构，密封性能好、集成化程度高、体积小；能实现现场机械手动切换，有阀位机械指示和阀位开关量信号输出。

QZB采用了球阀结构，流阻小，补气效率高，并极大降低了介质的洁净度要求。该产品集成部件多，结构紧凑，具有自动补气、手动补气、手动排气、安全阀警示、位置指示、位置接点输出等功能结构（图1）。

图1 QZB结构原理图

3.1.1 自动补气方式

关闭手动排气阀3、手动补气阀10，当自动补气条件满足时，驱动机构得电带动二位三通阀8阀芯转动，阀芯转到位后，压缩空气从气源压力腔P流过二位三通阀8，再经过单向阀11流向工作腔A，对压油罐进行自动补气。当要停止补气时，驱动机构带动阀芯转动，工作腔A与排气腔O接通，装置内存气由排气腔排出。

3.1.2 手动补（排）气方式

手动补气时，关闭球阀3、打开球阀10即进行补气，当压油装置压力上升到额定值时，关闭球阀10，停止补气；手动排气时，关闭球阀10、打开球阀3即进行排气，当压油装置压力下降到额定值时，关闭球阀3，停止排气。

3.2 补气装置电控信号设计方案

原B302-2补气装置有两个电磁阀，常闭电磁阀用来向罐内补气，常开电磁阀用来排除阀体自身内的残余气体。补气时常开阀与常闭阀同时带电，常闭阀打开是为了补气，常开阀关闭是为了限制阀体跑气。一旦补气完成，常开阀与常闭阀同时失电，常闭阀闭合后断开气源，常开阀打开后排掉阀体内的残余气体。

QZB球阀型自动补气装置只有一个两位三通电磁阀，补气条件满足时控制系统发出补气指令，电磁阀转到开位后补气；补气完成后控制系统发出关气指令，电磁阀转到关位后断掉气源。

由于两个电磁阀的补气原理不同，因此更换后的电磁阀控制就不能像原先的B302-2补气装置那样进行控制，需要由PLC控制系统分别发出补气和停气两个开出信号进行控制。原始设计有两个开出信号引到补气装置，但是由于B302-2的特点，只用了一路开出信号，另一路信号的导线作为备用芯放在行线槽中。经调整接线，将PLC控制系统的另一路开出信号接到QZB电磁阀。

3.3 自动补气装置的控制流程修改

原补气装置的PLC流程及梯形图存在问题，设计不完善。由于自动补气流程与压油泵启动流程是相互独立的，当初设计自动补气流程时没考虑压油泵的启动、备用、停止压力，只设置了油位条件，造成长时间补气，电磁阀一直通电励磁而烧坏。修改后的流程取消了开出使能，设置自动补气启动条件为压油罐油压大于等于2.38 MPa、小于2.42 MPa，并同时满足压油罐油位大于1 100 mm。设置压力和油位两个条件为并列关系，必须同时满足才能启动自动补气流程，且压油罐压力还达不到启动油泵的定值2.35 MPa，这样就避免了自动补气和压油泵同时启动；自动补气停止条件设置为压力大于等于2.5MPa，关闭自动补气。

4 改造实施后的效果

经多次修改参数、调试流程、现地试验：2.5 MPa压油罐自动补气流程启动时，开出继电器Q43开出脉冲保持15 s，QZB球阀全开；流程停止时开出继电器Q44开出脉冲保持15 s，QZB球阀全关。QZB球阀型自动补气装置自2015年10月24日投入运行，压油罐油位一直维持在设定油位，两台压油泵按正常方式运行，压力维持在正常范围，与补气流程互不影响，而且大大缩短了补气时间，经监测每次自动补气时间大概15 min左右，油罐压力达到额定2.5 MPa，补气装置自动关闭。本次改造完美实现了2.5 MPa压油罐自动补气功能。