南江电站油压装置自动补气系统改造

谭 军

(重庆市丰都县发电有限公司，重庆 丰都 408200)

0 引 言

2020年，重庆市丰都县发电有限公司暨龙河发电厂对南江电站4号机组补气装置进行改造，待设备试运行1个月试验正常后，再对剩余机组的补气装置进行改造。根据实际情况来看，设备改造后油压装置的油、气平衡以及中压气罐的压力值始终保持在额定范围内，保证了机组整体运行的稳定性和可靠性。自动化水平程度提高，效果良好；既为今后实现无人值班、少人值守打下了良好的基础，又大大减轻了人员操作负担以及带来的安全隐患。

1 油压装置概述

1.1 油压装置系统组成结构

南江电站的油压装置型号为HYZ—0.6/2.5，是由压力油罐、回油箱、油泵电机、安全阀、压力表、磁翻板液位计等附件所组成(见图1)。压力油罐内存压缩空气(占油罐总容积的2/3)和透平油(占油罐总容积的1/3)，控制油气比是为了利用压缩气体的体积变化对压力的改变远小于压缩液体的体积变化对压力的改变这一特性，使油泵在供油间歇时，调速器或主阀耗用压力油而造成油面下降一定高度后，油压的波动并不大。在罐的外侧装设有磁翻板液位计来反映罐内油面高度。但由于油压装置在长时间运行中因气温变化、密封件老化和阀门表计渗漏等因素造成油压装置油气比例失调，油的比例过大，导致油压波动过大，就必须采取排油补气措施恢复正常油气比。

图1 油压装置组成示意

1.2 油压装置自动补气系统存在的主要问题

设备改造前，南江电站一共有4台机组，1台机组有调速器和主阀2个油压装置，并且只具备自动补油功能。当需要补气时，现场运行人员先是启动中压气机，使中压气罐的压力维持在2.6～2.8 MPa，然后再手动操作进行补气。 一方面，增加了运行值班人员的劳动强度；另一方面，因对补气阀门操作频繁，容易造成系统漏气等情况发生。而保持油压装置的油、气平衡过于依赖人员的经验判断，不利于设备的安全可靠运行。为了提升机组的自动化程度，降低安全隐患，实现油压装置的自动补气功能很有必要。

2 油压装置自动补气系统改造

2.1 自动化元件配置

为满足油压装置自动补气功能要求，配置如下自动化元件：

(1)压力油罐磁翻板液位计配置3个磁记忆信号接点(即干簧管)提供油位低(排气油位)、油位中(复位信号)、油位高(补气油位)信号，供PLC判断油面所在位置时的油气比例。

(2)配置压力油罐压力信号装置，采用四川博尔自动化控制工程有限公司生产的型号为YYKZH3002智能压力控制器，供流程控制及压力显示使用。

(3)采用福建南平华亿机电科技有限公司生产的型号为B303自动补气装置(见图2)。由2个电磁阀、安全阀、单向阀、手动球阀及连接管件等组成，具有自动补气、手动补气两种补气方式。

图2 自动补气装置系统

2.2 自动补气装置工作原理

(1)自动补气与停止

手动补气阀处于关闭位置，手动排气阀处于打开位置(非排气位置)，电气控制回路接通补气电磁阀电源，补气电磁阀打开。这时，高压气体经补气电磁阀、单向阀，沿管路进入储能器，实现自动补气。当电气控制回路断开补气电磁阀电源后，补气电磁阀关闭，补气停止。

(2)自动排气与停止

手动补气阀处于关闭位置，手动排气阀处于打开位置(非排气位置)，电气控制回路接通排气电磁阀电源，排气电磁阀打开。这时，高压气体经排气电磁阀排至大气，实现自动排气。当电气控制回路断开排气电磁阀电源后，排气电磁阀关闭，排气停止。

(3)手动补气

当打开手动补气阀时，进行手动补气，这时手动排气阀应处于打开位置(非排气位置)，排气电磁阀应处于断电状态，排气电磁阀的隔离阀关闭。

(4)手动排气

当需要排气时，将手动排气阀拧至排气位置，高压气体经排气阀，排至大气。

2.3 自动控制系统软件设计思路

(1)油压装置控制系统采用ABB AC800M作为核心控制元件，将油泵打油与补气装置补气功能使用1套PLC控制实现，要求油泵打油与自动补气不能同时启动。软件设计思路为：根据机组运行对油压装置油、气比例的要求，设置补气油位(高油位)、停止补气油位(中油位)；综合考虑油泵启动条件，设置补气压力值和停止补气压力值。通过压力值与油位的配合两个方面来判定油泵与补气装置各自启停控制，实现油压装置的自动补气功能，维持压力油罐的油、气平衡。

(2)中压气机自动控制系统是在原来的手动控制基础上采用三菱PLC作为核心控制元件。软件设计思路为：将控制分为自动和手动两种方式，手动控制跟原来的不变也是通过转换开关切为手动模式然后进行操作；自动控制则是通过PLC的AD模块将模拟的电压量转换成数字量，再换算成压力值，根据设定的压力值来实现中压气机的自动控制。

(3)油压装置及空压机整定值分析

在原来油泵控制和中压气机手动控制基础上，如何利用新配置自动化元件，合理设定系统数值，是此次改造成败的关键。

南江电站油压装置额定工作压力为2.5 MPa，油泵启动条件为压力≤2.3 MPa；如果补气装置启动的压力小于2.3 MPa，则油泵就打油了，所以补气装置启动的压力应高于2.3 MPa；并且根据压力油罐油、气比例，磁翻板液位位于高油位时(此时油多气少)，补气装置的启动条件才算满足。然而有时候一次补气不能达到规定的油、气比例要求，这就要将高油位信号设为置位状态(就是将其设为1)，经过多次补气后到达中油位时(中油位就是正常的油、气比例)，才复归高油位信号(将其设为0)。

经过现场人员反复试验，综合考虑油压装置的油、气平衡点后，将油压装置自动补气整定值设定如下：

南江电站中压气罐额定工作压力为2.8 MPa，因为油压装置额定工作压力为2.5 MPa，所以中压气罐压力应高于油压装置的压力，否则无法进行补气。综合考虑中压气机运行情况后，将中压气机自动控制整定值设定如下：

3 结 语

油压装置自动补气是困扰许多电站的一个问题，往往也被很多电站忽视，进而降低了水电站自动化程度。南江电站4台机组在原自动补油以及中压气机手动控制基础上，通过完善硬件配置及重新进行软件设计，实现了自动补气功能。通过合理设定整定值，既兼顾了原油泵自动控制功能，又有效保证了自动补气功能的稳定运行，其改造经验希望能够给类似水力发电机组自动补气系统改造带来启示和帮助。

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