水电站调速器油压装置控制回路研究

赖艳丽赵恒

摘要：水电站油压装置自动控制回路需本着动作可靠、准确、迅速、灵敏的原则从而进行设计。压力油泵的自动控制回路的正常工作是发电机组安全运行的重要保证。

关键词：油压装置；油泵；水电站

一、油压装置一般原理

1、油压装置

油压装置及其用油设备构成了一个封闭的循环油路，回油箱内净油区的清洁油经过油泵的吸油管吸入，升压后送至压力罐内。正常工作时罐的上半部为压缩空气，下半部为压力油，罐内压力油通过压力油管路引出送到用油设备，回油则通过回油管路送到回油箱的污油区。净油区与污油区之间用隔离式滤网隔开。

2、油泵

系统设计时油泵为零压启动，所以油泵启动时压力为零。这时油泵出口处的耐震压力表显示压力为零。当经过N秒钟延时后（注：N为延时时间，可程序设定卸载阀带电时间），卸荷阀电磁阀失电，系统建压，油泵向压力罐内打油，此时压力罐内的压力即是油泵出口压力，直至压力升到系统设定的上限压力，油泵停止打油。当压力罐内的压力降到系统设定的下限压力时，油泵又再次启动打油。

3、压力罐

压力罐在正常情况下，一般2/3容积为压缩空气。为能反映出罐中的油位高度，装设了磁翻柱式油位信号计，可以直观的反映出压力罐内的油位高度，再将测量信号送入油源控制柜。同时为了能反映出罐中的油压，装设了高精度的液位变送器，将测量信号送入油压控制柜，在控制柜面板上可以精确显示压力罐内油位。压力罐上还安装了高精度压力变送器，将其测得的罐内压力信号转换为DC4-20mA的电流信号输到油源控制柜中，能在控制柜面板上显示出罐内压力，在压力罐上还安装了机械压力表，以直观显示罐内压力值。压力罐上安装了压力开关，作为冗余控制的另一测量通道。

压力罐到主配压阀之间设置了高压球阀以控制压力油的通断，设置了高压空气过滤器以过滤压缩空气，设置了自动补气装置进行自动补气及排气。当罐内压力未达到设定额定值，而油位已超过上限值时，系统需补气。此时自动停泵并打开电磁补气阀，待油压达到最高正常值，或者油位降至设定补气退出油位值后，关闭补气阀完成一次补气操作。如补气过程中油压降至备用泵投入油压，系统停止补气操作，同时油泵启动保证系统压力并准备下一次补气操作。

当罐内压力在最高正常值，而油位已低于下限值时，系统需排气。此时打开电磁排气阀，此时罐内压力会下降，当到达主泵启动压力值时，主油泵启动向罐内补油。当罐内压力升到最高正常值时停泵，停止补油。此时罐内继续排气，当罐内压力再次降到主泵启动压力值，油泵启动补油。如此反复几次后，罐内压力在正常值，油位达到设定停止排气油位时，关排气电磁阀。目前还有一种最新的压力系统，由数个小型压力罐串联而成，罐内自带氮气气囊，气囊密封封装在气罐内所以气体的量是固定的且永远也不会泄露也不再需要自动补气装置。

4、安全阀

系统中设置了三道机械安全阀，第一道油泵出口处，第二道压力罐，第三道压力罐顶端气动安全阀，如果设定它们的动作压力分别为P1、P2、P3，那么在出厂调试时已将它们的值调好，要求P1<P2<P3。

5、回油箱

回油箱上设置了磁翻柱油位计（4接点、液位信号4－20mA）、油温信号计（4－20mA）、油混水信号计（接点），以检测油位、油温及油内含水量。

二、水电站油泵控制回路分析

1、案例介绍

某水电站共两台机组，电站控制系统采用微机监控保护系统，电站实现无人值班少人值守的控制方式。一二号机组分别带ⅠⅡ段母线运行。2015年12月03日一二号机组满负荷运行，在09：00左右机组因2#变压器温度过高报警造成主变高压侧断路器跳闸，二号机组甩负荷紧急停机、厂用变失电，厂用电400V系统Ⅱ段母线失压。

厂用电400V系统母联断路器备自投又未自动投入，厂用电400V系统Ⅱ段母线无法恢复正常供电，运行人员手动合厂用电400V系统母联断路器未成功，造成厂用电400V系统Ⅱ段母线长达一个小时处于失电状态。运行人员巡视设备时发现机组调速器油压装置油泵启停控制压力显控仪失电，运行人员对厂用电400V系统母联断路器再次合闸成功，厂用电系统400VⅡ段母线恢复正常供电，此时一号机组出现紧急事故停机。

2、检查及分析

在事故发生后，在监控电脑的实时报警和历史报警记录时查找事故原因。发现机报警记录里同时间有“机PLC调速器启动主用油泵动作”、“机PLC调速器启动备用油泵动作”、“机PLC调速器事故低油压动作”。综合运行人员汇报情况和报警记录动作情况分析得出：事故原因属于调速器事故低油压动作于机组紧急事故停机。厂用电400V系统Ⅱ段母线失电是导致机调速器油压装置事故低油压动作于机组紧急停机的原因。

导致机调速器油压装置事故低油压紧急停机的原因是：由于设计人员设计考虑不周全导致将MPM484A型压力显控仪设计为交流供电，且由2号油泵电源引出，2号油泵电源由厂用电400V系统Ⅱ段母线供电。厂用电400V系统Ⅱ段母线失压致机调速器油压装置油泵启停和事故低油压数显压力表失电，从而导致机组调速器油压装置无法正常补油，油压下降至“事故低油压”以下，在厂用电400V系统Ⅱ段母线恢复供电后，压力显控仪恢复供电开出事故低油压接点，所以造成“事故低油压”紧急停机。

根据图纸分析发现问题出在调速器油压装置油泵启停控制压力显控仪的电源取自“第二路电源AC220V～2L1上，而第二路电源AC220V～2L1取自2D进线（取自厂用电系统Ⅱ段母线）。本次为厂用电400V系统Ⅱ段母线较长时间失压，引起机调速器油压装置油泵启停控制压力显控仪长时间失电，在油泵1D有电源的情况下，因油泵控制压力显控仪失电而无法自动补油，致使调速器油压装置油压下降至“事故低油压”紧急停机动作点以下。在机组正常运行过程中，恢复厂用电400V系统Ⅱ段母线供电后，调速器油压装置油泵启停控制压力显控仪电源也恢复供电，此时压力显控仪的“启动主油泵”、“启动备用油泵”、“事故低油压”开关接点同时动作，发电机因调速器“事故低油压”动作于机组紧急停机。

3、处理及结果

经过分析得出两种修改方案，一种是增加一个压力开关，将压力显控仪上事故低油压接点取消改到压力开关上，压力开关不需要电源，所以可以保证不会因电源失电而失去控制。但是由于油罐上并未提供多一个供压力表或压力开关接入接口，所以此方案不可行。第二个方案，根据MPM484A型压力显控仪说明书可以看出，该显控仪可采用交直流两用供电，在停机状态下，将机调速器油压装置油泵启停压力显控仪电源改接至直流DC220V端子上。所以无论400V厂用电在任何状态下压力显控仪都不会失电。不因厂用电400V系统失压情况下，引起机组不必要的事故。

对机调速器油压装置控制接线进行更改后，对调速器油压装置控制接线进行检查，机调速器控制接线正确。调试人员还进行了一些试验，将厂用电400V系统Ⅰ、Ⅱ段母线分别断开，查看、机调速器油压装置的压力显控仪是否会失电，试验结果厂用电400V系统Ⅰ、Ⅱ段母线失压不会引起、机调速器油压装置压力显控仪失电。

4、经验及教训

（1）电气控制回路设计时，要考虑到设计图纸的正确性，对整个系统的影响。

（2）电气控制能够影响机组安全稳定部分的设计时，考虑用交、直流电源供电，并选用正确的电气设备。

（3）本次事故充分暴露运行值班人员对事故处理的能力缺乏，对机组设备巡视检查注意不够，缺乏事故预想。

5、总结处理方法如下：

（1）在巡视设备时发现调速器、球阀油压装置的压力显控仪失电时，必须将情况立即上报站领导，并要求专人加强对油压的监视，将油泵启停控制方式切换为“手动”，根据《现场设备运行规程》要求，在压力降至“启动主泵”点时手动启动油泵补油；在压力上升至“停止主泵”点时，手动停止主泵补油。

（2）如果因调速器、球阀油压装置的压力显控仪失压，引起油泵无法自动补油，油压已下降至“事故低油压”紧急停机点以下时，处理方法如下：①、先不恢复对失电的压力显控仪供电，将油压装置手动补油至正常工作压力范围内，用万用表检查“事故低油压”接点是否断开，如经检查“事故低油压”接点未接通时，可恢复对压力显控仪供电，将控制方式切换为自动方式，使油压装置恢复自动正常工作；②、先不恢复对失电的压力显控仪供电，将压力显控仪的“事故低油压”接点解开，恢复对压力显控仪供电，将控制方式切换为自动方式，使油压装置恢复自动正常工作，油压装置补油至正常工作压力且油位正常，此时可恢复压力显控仪的“事故低油压”接线，使油压装置控制接线恢复正常。

三、结语

通过这个案例，对此调速器油压控制回路存在的问题进行分析研究后总结经验。对以往后工作中调速器油泵控制回路遇到的问题提供借鉴改进建议，保障了调速器供油回路的可靠性。