浅析油区电气系统改造

杨文波 翟光明

摘 要

我厂油区电气部分的控制系统和动力系统均为俄罗斯设备，自投产到现在已经运行将近20年，期间存在设备严重老化、备件无法购买、系统复杂难以维护等诸多问题。这些不稳定因素严重影响我厂两台500MW机组的安全稳定运行。加之近几年国家对环保要求更加严格，需要实现微油点火、脱硫、脱硝等，因此油区电氣系统改造势在必行。

关键词

油区;电气系统;改造

中图分类号： G434;G712                  文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.041

1 油区改造的背景

我厂油区电气系统主要采用的是苏联20世纪70年代产品，这些设备运行到现在存在严重的老化、备件难以买到、系统复杂维护困难等诸多问题。加之我厂近几年对锅炉点火系统的改造，已经逐步实现了微油点火，油区内的很多设备就需要进行重新优化与改造，以符合国家节能减排，绿色环保的要求，因此油区电气系统改造是大势所趋，势在必行。

1.1 改造前的油区电气控制系统

改造前油区电气系统的控制部分，主要采用苏联的控制系统，苏联的控制系统以其“傻大笨粗”而著称。其控制方式主要是依靠继电器，不论是执行部分还是逻辑部分，均采用继电器的组合和一些电子元件板来完成。这就造成了其控制系统的复杂和节点的故障率增加。例如一个继电器的辅助节点出现故障，那排查起来将是一个很细致很复杂的工作，根据以往消缺经历，需要几个人针对老的图纸耗费很长时间进行故障排查，尤其是涉及电气设备的联锁问题，点与点之间的关系对于故障的排查涉及的面更宽广、复杂，如果没有亲历改造，对于后来接手的新员工，复杂程度与消缺难度更高。如果涉及电子元器件故障，备品备件采购也是一大问题，当初采用的是苏联70年代的设备，到如今已经基本无法采购，而国内又没有匹配的元件，一旦出现故障在备件没有情况下，将对油区安全稳定运行，造成很大的影响，严重情况可能影响机组的点火启动。即便国内能够制造出特定的与之相符的电子元器件，那么费用也会相应很高，不符合当今节能减排增效的理念。

1.2 改造前的油区电气一次系统

改造前油区一次电气系统也是苏联设备，其就地操作方式均为刀闸操作方式，开关体积大，机械结构复杂、重量大（35千克左右），如果运行人员没有一定的体力，操作起来比较困难，危险性也比较大。加之设备在运行将近20年过程中，出现绝缘老化，金属磨损严重，动平衡不稳定等因素，也严重影响供油系统的稳定运转。

2 油区改造方案

2.1 电气控制系统的改造

将油区原继电器控制系统改为PLC程序控制，PLC采用Siemens公司S7-300型PLC。利用PLC的梯形图逻辑来代替原来现场复杂的继电器控制。这样将现场所有设备的运行状态点输入到PLC模块（模拟量和开关量），经过逻辑组态与梯形图的现场逻辑，最后通过输出DO模块，输出到隔离继电器，这样系统就实现了从复杂庞大到简约、简单。一旦出现故障，我们就可以从梯形图很简单、清晰的查明到底是现场哪个点出现了问题。PLC采用以太网进行通信，主站设置在油区PLC室，通过光纤收发器与输煤集控室操作主机相连，并且光纤通讯采用双光纤冗余来增强通讯链路的安全稳定性。

2.2 现场设备的改造

将原#3、#4小柴油供油泵回油手动门846更换成电动调节门，将原#3、#4小柴油供油泵出口手动门830、833更换成电动门;原#1、#2大柴油供油泵拆除、将#3、#4小柴油供油泵增加变频器并且将其更换成变频电机。CS04母线段08、09、10、11四个间隔进行拆改，CS04-11间隔作为备用进线间隔，进线开关选择630A施耐德开关。#0、#1、#2柴油罐油温、油位和供油油压检测装置改造，模拟量接点接入PLC系统，油泵房烟气浓度接点进入PLC。#0、#1、#2柴油罐喷淋水阀和泡沫阀，泡沫液间#1、#2泡沫混合液电动门远方启停控制接入PLC系统。油区排渣泵、卸油泵、通风机动力回路接到母线柜，实现PLC控制。新加装的#3、#4柴油供油泵出口电动门和回油电动调节门和原有电动门动力回路接到母线柜，实现PLC控制。

3 专项技术措施

（1）柴油卸油泵动力电缆自卸油泵至现在柴油控制室在经过电缆沟到配电室，控制按钮经路线到PLC柜。

（2）排渣泵动力电缆自排渣泵至现在柴油控制室在经过电缆沟到配电室，控制按钮和自动探极经路线到PLC柜。

（3）新装电动门和电动调节门动力电缆走向自电动门走西墙、南墙、原柴油控制室再经过电缆沟到配电室，控制按钮和限位经路线到PLC柜。

（4）柴油供油泵控制按钮经过现在柴油控制室在经过电缆沟到PLC柜

（5）罐区蝶阀控制按钮经#2罐东侧墙向北，在北墙处经过地埋进入电缆沟到PLC柜。

（6）柴油泵房穿线管分线盒采用防爆分线盒，柴油泵房内无裸露电缆。

4 系统改造工作要求

（1）开工前先拆除原重油控制柜，将新PLC柜安装就位。

（2）拆除CS04段母线柜的CS04-8、9、10、11四个间隔，安装新母线柜。

（3）敷设供油泵至母线柜电缆，敷设各设备到PLC柜的控制电缆。

（4）敷设油区PLC柜至输煤集控上位机之间的通讯光缆

（5）更换#3、#4柴油供油泵出口手动门和回油手动门为电动门和电动调节门。

（6）油区PLC柜控制线接线、所有电缆挂机打电缆挂牌，端子号使用机打不褪色线号。

（7）编写油区PLC程序，接线结束后进行整体调试。

（8）油区PLC安装调试后设备见本色、标牌齐全。

5 改造后油系统设备运行方式和实现功能

5.1 柴油供油泵运行方式及连锁功能

（1）機组稳定运行时油区采用一台供油泵33Hz低频运行，为油系统网络提供1.5MPa的供油压力，另一台泵备用，在锅炉需要紧急投油时，联锁调整柴油供油泵回油调节门，调整供油压力，PLC检测压力并与设定值进行比较，若压力仍不能满足要求，再自动启动另外一台柴油供油泵。

（2）锅炉点火启动时，一台泵运行，压力不足时自动联锁启动另一台泵，同时程控系统可根据监测到的压力值与设定值进行比较，通过PID（比例-积分-微分）算法自动调节电动调节门的开度，以使压力维持在正常值2.5MPa，调节门调节范围2.4～2.6MPa之间。

（3）柴油供油泵间的连锁功能。两台小柴油供油泵之间具备低油压联锁和事故连锁，一台供油泵发生故障跳闸立即连启另一台供油泵。根据供油母管压力检测装置，自动调整调节门开度，来调整供油压力。一台小柴油供油泵运行压力降低到调整调节门不能满足供油压力时联锁启动另一台小柴油供油泵。原#1大柴油供油泵作为紧急备用（锅炉点火当小柴油供油泵发生故障，供油压力不能满足要求时启动#1大柴油供油泵）。

5.2 其他设备运行方式和连锁功能

（1）柴油卸油泵在卸油时启动，就地和输煤集控远方均可操作;

（2）排渣泵随液位自动启、停，同时就地手动可启、停;

（3）柴油泵房通风机启停方式：就地、远方均能启停，烟气和油气浓度与通风机连锁启动。就地操作不进PLC程序，远方启停实现定时自动启停;

（4）罐区消防系统设备操作设置上位机操作和就地操作，上位机显示阀门开、关状态，而且就地操作不进PLC程序;大消防泵启停通过PLC控制和就地控制。

（5）#3、#4出口电动门和回油电动调节门可以自动启停，同时可以就地操作;

5.3 上位机画面组态

上位机显示供油泵、卸油泵、排渣泵等各个主要设备的运行状态;包括显示供油泵电动机电流;各电动门开、关状态;电动调节门开、关位置显示和到位显示;上位机能够实时显示各柴油罐油温、油位，柴油供油母管压力等。上位机画面提供开关跳闸、保护器动作报警，并且随时能够查看报警记录、操作记录和历史曲线、供油量统计显示。当出现低油压的时候，上位机还能够进行声音报警，对值班人员进行提示。

6 改造后的优势与未来的展望

油区电气系统的改造，很大程度上符合了当今火力发电厂节能减排增效的理念，尤其是采用了PLC技术与变频技术。原来一直工频运行的供油泵采用低频33Hz运行，保证供油网络在低压力情况下，一旦需要投油变频器能够在5秒的时间内迅速将压力提升至2.5MPa。供油泵电机低频运行时候的电流由原来的67A电流降至30A，能耗也相对降低一半，符合当今节能环保的理念。低频运行也使得供油管道压力降低（流体P-V-T关系），相应的油温也跟着降低，减少了夏季油泵出口温度高的安全隐患。

未来油区的趋势就是更加智能化、更加安全稳定的无人值守，根据现场的实际需求智能化控制。因此我们还要不断地学习更新、更前沿的科学知识，为实现下一步无人值守智能油区而努力。