齐溪水电站增效扩容一键开机的实现与分析

徐安平，朱寿军

(开化县水电实业公司，浙江 衢州 324300)

齐溪水电站增效扩容一键开机的实现与分析

徐安平，朱寿军

(开化县水电实业公司，浙江 衢州 324300)

以齐溪水电站增效扩容改造工程为例，阐述了采用双微机励磁、重锤式液控蝶阀、储能式液控蝶阀、JYWT系列高油压微机调速器、高压顶起及刹车系统液控装置及PLC技术，取消气系统，增设全厂视频微机监控系统，实现少人值班，一键开机，增加设备可靠性，实现环保节能和增效扩容.

齐溪水电站；增效扩容；一键开机

齐溪水电站自1987年建成以来，已连续运行20多年，设备磨损严重，效率下降，油、气、水“三漏”现象严重，电站监控设施不完善，电气设备绝缘老化，控制元件工艺低，操作繁琐，故障较多，自动化程度低，已严重影响电站安全运行.为确保电站运行安全，充分发挥其综合效益，2011年开始对齐溪水电站进行增效扩容改造，工程总投资1 427万元，其中中央资金50%，自筹资金50%.其一将1#、2#机组由原来每台5 000 kW增容到6 000 kW，3#、4#机组进行检修并更换不锈钢转轮，提高效率，实现增容；其二是运用成熟的技术手段，降低优化成本，实现一键开机、少人值班，以机器换人，从而达到增效目的.

1 影响一键开机实现原因分析

1.1 油、气、水系统制造工艺落后，自动化程度低

齐溪电站设有高、中、低气系统，分别供CT-40调速器和YS-1.0蝶阀油压装置和蝶阀空气围带充气用及机组刹车和检修用.油、气、水系统中电磁阀制造工艺差、电接点压力表、接触器、阀门经常出故障，蝶阀空气围带漏气检修困难，气机启动频繁，容易缺相堵转烧毁电机；阀门操作切换繁琐，自动化程度低，产品耗能多，管道长，用油量大，故障率高，维护工作量大，造成一键开机难以实现.

1.2 设备陈旧，不适应自动化要求

辅机多为接触器控制，继电保护、厂用电、励磁、测温、直流系统、同期装置、中央音响信号装置、电气开关控制多为继电器控制，淘汰产品多，可靠性差，故障多，自动化程度低，信号采集传输困难.

1.3 设备易受雷击，影响一键开机

齐溪电站地处浙西山区，境内山地起伏，树木茂盛，气候四季分明，夏季多局地对流天气，雷暴特多，7～8月发生概率最高，输电线路、厂用电、通信经常被雷击[1]，自动化程度低，造成设备损坏，影响一键开机.

2 新技术的采用与一键开机的实现

2.1 高油压技术，为实现一键开机创造条件

(1)经过比较与分析，齐溪电站选用JYWT系列高油压微机调速器(见图1).该调速器采用高油压技术，用油量少，体积小，重量轻；采用囊式蓄能器储能，胶囊内所充氮气与液压油不接触，油质不易劣化，胶囊密封可靠，长期运行亦不需补气，既免除了电站运行中的补气、调油位工作，取消了气系统，节省了投资，节约能源，运行可靠，维护简单[2].JYWT系列高油压微机调速器采用了可编程技术、现代液压技术和数字化技术，能与机组的计算机监控装置接口通讯，相互交换数据；装置具有PID调节功能，可对机组进行转速调整、功率调整、频率自动控制，提高增减负荷的响应速度.可以优化机组运行状态，保证机组稳定运行.

图1 调速器系统逻辑框图

(2)机组进水阀1#、2#采用1500KD743X-16C重锤式液控蝶阀，淘汰了蝶阀油压装置和气系统，消除了故障隐患.3#、4#机组进水阀采用800KD741X-16C储能式液控蝶阀,采用囊式蓄能器储能.这种阀门的优点是：止水密封圈采用不锈钢对硬橡胶密封，阀门密封性能好、水力损失小，操作维护方便，当电站发生动力电源故障或水轮机导叶不能关闭时，靠重锤或储能关闭机组进水阀门以保护水轮机.

(3)选用高压顶起及刹车系统液控装置(见图2)，简化了操作程序.该产品结构简单，技术先进，功能齐全，维护方便，可通过电控柜上的旋钮来转换其工作模式.现场工作时，可通过电控柜上“投刹车”、“顶转子”、“退刹车”按钮来发送命令；远方控制时，可接受来自中控室的相应命令.PLC通过红外接近开关来采集刹车及转子的位置，为了使采集的信号更准确，每个位置都由4个红外接近开关来采集，系统必须同时接收到4个红外接近开关的信号才能判定该位置.系统接收到命令后会自动完成“投刹车”、“顶转子”、“退刹车”等操作.

图2 高压顶起及刹车系统装置

2.2 釆用PLC技术，确保实现一键开机

PLC具有典型的计算机机构，在工业控制上属于专用的计算机，是取代继电器控制的一种数字化电子系统[3].齐溪电站釆用PLC控制技术替代传统的继电器逻辑操作控制回路，可靠性高、抗干扰能力强，I/O模块丰富，功能性强[4].增设了全厂视频微机监控系统，计算机监控系统采用主控级和现地单元控制级，通过串行口进行通信接口和光纤连接，对一些重要的开关量通过空接点直接接入监控系统；励磁系统选用HWJT-09C双通道微机励磁调节和可控硅励磁装置，增强励磁系统可靠性，提高机组运行效率，改善了检修环境；继电保护选用大厂成熟名优微机保护，同期操作可通过计算机监控系统进行，并设有非同期闭锁回路.为保证微机保护可靠性，加强接地网隔离，加装厂用电三级防雷装置和电源及信号隔离措施，确保防雷可靠性；直流系统采用镉镍袋式蓄电池，电源模块采用当今最先进的边缘谐振软开关技术，可带电插拔.一体化的监控系统容纳了交流监测、直流监测、电池巡检、绝缘监测、电池智能管理、温度补偿等功能，直流柜可实现智能化充电[5-6].

3 运行效果及分析

3.1 实现节能降耗

通过改造，取消气系统，采用高压顶起及刹车系统液控装置，电动机由3台减少到2台，电机容量由18.5 kW减少到8 kW，减少了维护工作量和劳动强度.

3.2 实现减员增效

由于采用PLC控制技术，增设全厂视频微机监控系统、双微机励磁等新技术，减化操作过程，实现一键开机，值班室由3个减少到2个，值班人员由每班7人减至4人，共减少值班人员12人.

3.3 提高企业经济效益

由于采用囊式蓄能器储能等新技术，机组用油量不到原来一半，淘汰落后产品，减少中间环节，增加设备可靠性，减少机组故障和停机时间，有助于降低企业成本，提高企业经济效益.

4 结 语

运行实践证明，齐溪电站增效扩容实现了一键开机，自动化程度有了较大提高，对农村水电站有一定的借鉴意义.进行农村电站PLC改造，应注意以下3点：(1)PLC可编程控制器与高压设备和电源线之间至少应留出200 mm的距离，强弱电分离，远离避雷设施，要注重电源抗干扰和防雷措施，必要时可以考虑安装1∶1的隔离变，以减少设备与地之间的干扰.(2)良好接地是保证微机和PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害，禁止与其他设备串联接地，尽可能采用专用地线，应与动力设备(如电机)接地点分开，接地点应尽可能靠近微机和PLC.(3)微机和PLC输入信号要尽量采用无源接点和光电隔离，屏与屏之间信号及通讯联络尽可能采用光纤连接，输入电缆信号要屏蔽，采用信号侧接地，另一侧不接；输入、输出不能用同一根电缆，要防止PLC输出回路过载.

技术改造一方面要从安全出发，立足于电站实际运行情况，在设计中采用技术先进，质量可靠，节能环保产品，注重细节，尽量减少中间环节，选用优质执行元件，从而实现以机器换人，从而达到增效目的；另一方面要严格实行“二票三制”和“五不放过”原则，加强职工技术培训和继续再教育，抓好职工思想教育和企业文化建设，搞好企业标准化建设，增强责任心和规范意识，扎紧制度笼子，以制度管人，加强企业管理，提高企业经济效益.

[1] 郑 峰.赵山渡水力发电厂闸坝防雷系统的改造与升级[J].浙江水利水电学院学报,2015,27(2):42-45.

[2] 郭建业.高油压水轮机调速器技术及应用[M].武汉：长江出版社,2007.

[3] 牟小俐,邓 毅,汪 洋.面向21世纪的柔性制造模式——模块化生产[J].科技管理研究,2007,27(9):190-192.

[4] 李进生.柔性制造系统PLC控制技术的优化和设计[J].制造业自动化,2012,34(21):154-156.

[5] 黄云龙，吴国强，郁 炜.可编程控制器教程[M].北京：科学出版社，2003.

[6] 颜益彪.农村小型水电站增效扩容改造关键应用技术研究[J].大科技,2017(5):131-132.

RealizationandAnalysisofEfficiencyImprovementandCapacityExpansionbyOne-buttonStartinQixiHydropowerPlant

XU An-ping, ZHU Shou-jun

(Kaihua Hydropower Corporation, Quzhou 324300, China)

Taking the efficiency improvement and capacity expansion reconstruction project of Qixi Hydropower Plant as an example, the operation procedure is introduced on the realization of few people on duty and one-button start by applying dual-microcomputer excitation, heavy-hammer hydraulic control butterfly valves, energy-storage hydraulic control butterfly valves, JYWT high oil-pressure microcomputer governors, high-pressure jacking and brake system hydraulic control unit and PLC technology, and cancelling air system but adding the microcomputer monitoring system for the whole plant, thus to improve equipment reliability and to achieve environmental protection and energy saving as well as efficiency improvement and capacity expansion.

Qixi Hydropower Plant; efficiency improvement and capacity expansion; one-button start

2017-06-26

徐安平(1963-)，男，浙江衢州人，工程师，研究方向为水电站电气设备及其自动化.

10.3969/j.issn.2095-7092.2017.05.015

TV734

A

1008-536X(2017)05-0064-03