水电站压力油罐自动补气改造

２ＯＯ６年第４期　‘贵州电力技术）　（总第娩期）　水电站压力油罐自动补气改造　黔东南州地方电力总公司施秉分公司　胡经纬　［５５６２００］　摘要为确保向运行设备提供正常的油压、油位，提高供油可靠性，保障机组正常运行，对原油压装置进行改造，　尤其对压力油罐进行了分析改造，本文中详细阐述了压力油罐运行时各种参数的变化以及正常油压、油位产生的　条件；并在具体实现过程中利用可编程控制器（ＰＬｃ）对其进行自动控制，提高供油的可靠性。　关键词油压油位补气改造可编程控制器　黔东南州地方电力总公司施秉分公司观音岩发　（４）油压装置应设有备用油泵，当工作油泵发　电厂两台机组是２０世纪８０代年发电机组，设备陈　生效障，或操作用油过多使油压下降时，备用油系应　旧，近年来通过对设备及自动装置不断进行改造更　能及时自动投人。　新，使设备运行状况大有改观，机组容量由原来调速　（５）当油压装置发生故障，油压下降至最低时．　器更换为微机调速器（ＳＬＴ一３０００一ＶＸＺＮ），较以前　应能命令机组停机。　调速器具有快速、灵敏的特点，原来的抽压装置已不　能适应新调速器用油要求，油泵启动频繁，针对这种　２压力油罐简介　情况建议我公司对观音岩电厂油压装置进行了改　在地压装置中压力油罐是重要的设备组成之　造。　一，是形成正常油压、油位的所在，压力油罐是一种　１油压的作用　靠压缩气体形成的反力式蓄压器，压力油罐中的油　是用压缩空气和油形成的压力油它保证和好持调节　油压装置是水电站中重要的辅助设备之一，它　系统所需的工作能源。由于压缩空气具有良好的弹　的任务是贮存并不断向调速系统提供符合质量要求　性，并贮存了一定压能。使压力油罐中由于用油而　的操作用油，进行机组的启动、停机、自动调节负荷　形成油容积减少时仍能维持一定的压力。为了保证　等操作。油压装置也作为液压操作的主阀、调压阀　一定量的压力油，就必须保证有一定量压缩空气，根　及管路系统中液压阀门的操作能源。　据气体状况方程：　现机组的调速系统自动儿，必须首先实现油压　Ｐ１　ｌ　Ｐ２　－　装置控制系统的自动化．水电站的油压装置型式多　ｌ一　‘种多样，其结构也各不相同，但要进行自动控制，都　假设Ｔｘ＝Ｔ２由数学公式推理得：　应满足以下要求：　，　（Ｐｌ＋△Ｐ）ＡＶ　（１）当机组在开、停机时间和运行过程中以及　１　一——　发生了故时，耶应保证有足够的压力油提供相应的　由以上方程得出两个结论：　控制设备，以完成机组、主阀、调压阀和液压阀门等　①　ｌ为正常数，当体积增加（△　为正时），则　的自动控制。特别是厂用电消失的情况下，应有一　压力低降（△Ｐ为负）。　定的能源贮备。　②当用油量一定时（△Ｖ一定），要求压力变化　（２）不论机组处于运行状态或是停机状态，油　越小（／ｘｐ越小）时，容器容积　越大；当△Ｐ—Ｏ　压装置都应随时处于可以启动运行状态，即油压装　时，　１一∞。　置的控制系统是自成系统的。它是按操作油压的　压力油罐油位的要求：　上、下限，来自动控制压油槽中的油压（新投产的水　（１）压力油罐的压力油位达到最低油位时，必　电站应包括自动补气）。　须保证机组开机带满负荷的用油量和事故停机的用　（３）在机组操作过程中，油压装置的投人应能　油量总和乘以安全系数，如低于这个油位标准，就不　自动地进行、不要运行人员去操作，达至减员增效的　能保证向机组提供在开机过程中事故停机的用油　目的。　量。　・　ｌ０・　维普资讯 http://www.cqvip.com

２ＯＯ６年第４期　（贵州电力技术）　（总第８２期）　（２）为了保证机组用电油量的可靠，则油量增　Ｊｎ（油位增高），压缩空气少，在事故停机时油压下降　较快，油压过低，则不能保证机组安全停机。且油泵　启动频繁，因此必须保证压力油的油位位置。　从设备投资和厂房开挖经济计算，不允许　很　大，在实际中允许Ｐ在一定范围变化，我站的压力　油允许在１．７—２．０　ＭＰａ之间。一般采用经验值１／３　的容积为油，２／３的容积为气。其结构如图１。　图１　３自动补气改造设计　由于压力油罐始终有一定漏气和部分气溶于油　中，造成压缩空气减少，使压力油位变高。在自动化　水平不高时，均由运行人员根据油位是否超出上、下　限而进行手动补、排气。一但运行人员巡检不到位　或操作不当等，会带来事故隐患。因此许多水电站　均将压力油罐的补气改造为自动补气。建议我公司　也进行自动补气改造，其设计和分析如下：　３．１管路设计　建议我公司采用西安江河电站公司生产的自动　补气装置，产品型号为：Ｂ３０２＿２，压力：６．４　ＭＰａ电　压：ＤＣ２２ｏ　Ｖ。　其原理图如图２：　压缩　空气　一黯　图中：Ａ＿空气过滤器；１一手动补气阀；２—手动排　气阀；３一检修用阀；ＤＫ１一常闭电磁阀；ＤＩ（２一常开　电磁阀；　止阀；５一检修用阀；６＿．油罐进气阀。　图２　自动补气动过程为：检修用阀３和５、压力油罐　进气阀６在常开位置，电磁ＤＫ１和ＤＫ２同时动作，　压缩空气通过空气过滤器Ａ、电磁阀ＤＫ１和逆止阀　４，经过油罐进气阀６进行补气。补气结束时电磁阀　３和４失电，恢复常态，停止补气。手动补气过程　为：开启手动补气阀１，压缩空气通过空气过滤Ａ，经　过油罐进气阀６进行补气。手动排气为：开启手动　排气阀２，油罐内空气经过油罐进气阀６和空气过　滤器Ａ进行排气。　３．２自动回路分析改进　按原来手动补气的思路改进的自动补回路如图　３　图３　原回路动作过程：当压力油罐油位下降到Ｈ下　时，油位ＩＦＸ接点通，使补气中间继电器ＩＺＪ动作并　白保持；如果压力低于２．０　ＭＰａ时，ＹＸ闭合，补气电　磁阀ＤＩＧ和ＤＫＺ带电，进行补气。当压力油罐油位　上升到Ｈ上时，油位ＺＦＸ接点断开，补气中间继电　器ＩＺＩ失电复归，ＩＺＪＩ接点断开，补充电磁阀停止补　气、因电厂是２Ｏ世纪９ｏ年代投产，压力气罐和压气　机设计运行压力为１．８～２．０　ＭＰａ。这种补气存在下　列缺陷。　（１）当气系统压力保持在１．８～１．９　Ｐ时，因电　磁阀和逆止间有压力损失，虽然补气电磁阀动作，但　气补不进，而气系统启动不频繁，造成补气不可靠。　（２）当油位达到上限时，自动补气电磁阀停止，　但由于油压未达到上限，油泵启动后，造成油位过　高。　（３）当油位达到低限时，自动补充电磁阀启动，　但由于油压压力油罐高于气系统压力，靠耗油来达　到启动油泵，造成油位过低。　针对上述问题改造如下：　①油罐压力ＹＸ接点整定在低于１．８　ＭＰａ时接　通，这样有效防止补气电磁阀时间长，避免电磁阀烧　坏。　②油罐补气中间继电器接点闭锁油泵自动启　动或启动气机打气，这样提高压缩空气压力，保证补　气的可靠性。同时为了安全，当油压低于油泵自动　定值时。发故障信号。　③取提高启动油位和降低复归油位．保证油位　・１　１・　维普资讯 http://www.cqvip.com

２ＯＯ６年第４期　＜贵州电力技术）　（总第８２期）　不超过规定值。　现计算如下：　ａ．绘制压力油罐工作范围内：　根据方程：　．　：一　　：一　ＧＲ　１ＧＲ（常数）　当气体质量一定时，压力Ｐ增大，则体积　减　少，温度升高。因压力油罐的压力Ｐ在小范围内变　化，温度　基本不变，得出：　、ＰＶ＝ＴＧＲ＝Ｋ（设：ｋ＝ＴＧＲ）　Ｐｒｏ＂　（　一　）＝ｋ　一　：　７ｆｒ一　＝Ｈ—Ｋ／Ｐ（设：Ｋ＝　）　由上式可得到，经过下限点Ｐ下＝１．７　ＭＰａ，ｈＴ　＝０．４　ｍ的气体质量Ｇｌ的方程式如下：　ｈｉ＝Ｈ—ＫＴ／ＰＩ　并画出Ｐｌ＝１．７—２．０　ＭＰａ的曲线如图４中　Ｇ　经过上限点Ｐ上＝２．０　ＭＰａ，　上＝１．１　１＂１１的气体　质量Ｇ２的方程式如下：　ｈ２＝Ｈ一　／Ｐ２　并画出Ｐ２＝２．０—１．７　ＭＰａ的曲线如图４中　Ｇ　Ｅ。　图４　由机组安全运行要求，压力油罐压力Ｐ在１．７　—２．０　ＭＰａ之间，　在０．４—１．１　ｍ之间得出压力油　罐运行须在图的阴影部分。　ｂ．机组全开一次或全关一次油位变化△　：　我站的接力器行程为Ｓ＝３００　ｍｌｎ＝０．３　ｍ，直径　为３００　ｒｆｌｍ，半径Ｒ＝０．１５　ｍ，数量２个。　・ｌ２・　接力器用油量　用＝７ｃｒ２ｓ×２＝３．１４×０．１５２×　０．３０×２＝０．０４２３９　ｍ３　调速器漏油量和电磁液压阀在事故时用油量相　对较少，可以不计算。　．　压力油罐的直径为９００　ｌ＇ｎｌＴｌ，半径ｒ＝０．４５　ｍ，　则：　Ａｈ＝　／丌７２＝０．０６６７　ｍ　安全最低油位：ｈ安＝Ｋ×２×／ｋｈ＝２．５×２×０．　０６６７＝０．３３　ｍ（Ｋ取２．５）　ｃ．提高和降低△＾：　机组全开一次或全关一次油位变化△ｈ＝０．　０６６７　ｍ　因此，得出压力油罐补气启动值为：　ｈａ＝＾下＋△ｈ＝０．４＋０．０６６７＝０．４６６７　ｍ　压力油罐补气停止值为！　ｈｇｒ＝ＪＩｌ上一Ａｈ＝１．１—０．０６６７＝１．０３３３　ｍ　同时证明：ｈＴ＝０．４　ｍ＞　安＝０．３３　ｍ，已保证机　组运行的用油量，有一定的压力余量，保证压力系统　的安全。同时上限值和下限值定值，经过以上改进　后较好地防止补气频繁，补气不可靠和补气过多现　象。　４自动控制的实现　近年来可编程控制器（ＰＬＣ）的推广应用迅猛发　展，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，　专门为工业环境下应用而设计，它采用一类可编程　的存贮器，用于内部存贮程序，执行逻辑运算、顺序　控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并　通过数字式或模拟式输入输出控制生产过程。其优　点是：（１）可靠性高，被认为是永不会坏的装置；（２）　编程方便，易于使用，可编程控制器采用与实际电路　中接线非常接近的梯形图。其电路符号和表达方式　与继电器电路原理图相似，直观易懂；（３）对环境要　求低；（４）与其它装置联接方便。我站压油装置自　动包括手动补气采用可编程控制器进行控制，其型　号为：ＦＸ２Ｎ一４ＭＴ，是ＦＸ系列中功能最强、速度最　高的微型可编程控制器。它基本指令执行时间高达　０．０８ＵＳ每条指令，用户存贮器容量可扩展到１６Ｋ　步；最大可扩展到２５６个１／Ｏ点，有５种模拟量输入　／输出模块、高速计数模块、脉冲输出模块、四种位置　控制模块、多种ＲＳ一２３２Ｃ／ＲＳ一４２２／ＲＳ一４８５串行　通信模块或功能扩展板，可实现模拟量控制、位置在　制和联网通信等功能。　模拟量输人模块型号为：ＦＸ２Ｎ一４ＡＤ是供　维普资讯 http://www.cqvip.com

２ＯＯ６年第４期　《贵州电力技术＞　（总第８２期）　率为２ｏ　ｕＡ和５　ｍＶ，综合精度为ｌ％（相对于最大　值）。有效输出位数为１１位，转换速度最高为６　ｍＳ／　通道，在程序中占用８个输人输出点。　压力油压力测量、油位测量均采用进口传感器　进行测量，增加了设备运行独立性和可靠性，可编程　控制器的使用实现二次加路接线少线化，减少了大　量中间连线可能引起的接触故障，便于对二次回路　进行修改、优化，使继电器大量减少，可编程控制器　采用梯形图进行编程极为方便，其内部含大血输　入、输出、时间等内部继电器来代替原二次回路中的　外部继电器，模拟量经数转变为数字量，便于对各参　数进行设定、修改。从图５分析，原接线图图５上部　中在自动补气回路中，至少需只外部继电器即：ＺＪ５、　ＺＪ６、ＺＪ７．ＤＫＦＫ、ＤＫＦＧ，现通过可编程控制器来进行　控制，则把２只外部输出出口继电器即可实现，即只　需图５下部中所示Ｙ４、Ｙ６，另外三只继电器则由可　图５　编程控制器提供的内部继电器即Ｍ５０５、Ｍ５０６、Ｍ５０７　代替，通过上述对补气回路的分析，现回路经过元件　ＦＸ２Ｎ用的４通道ｌ２位模拟量输入模块，一个ＦＸ２Ｎ　最多可连接８个ＦＸ２Ｎ—ＡＤ模块，各通道可以指定　为电流输入（一２０　ｍＡ～＋２０　ｍＡ）或电压输入（一ｌＯ　Ｖ～＋ｌＯ　Ｖ），输入电阻分别为２５０　Ｑ和２０Ｏ　１４２，分辨　筛选，变模拟星为数字量的传送，各内部连线用程序　代替，易实现逻辑回路改变，使外部设备连线大量减　少，提高了设备安全运行的稳定性。　（收稿日期：２００５１２１５）　；　（上接ｌ４页）　灰气混合物经过一段距离输送后，会因压力损失而　消耗一定输送能量，这部分压损消耗的主要是气体　ａ．变径管的扩张角（扩张段母线夹角）不应大　于１５。；　的静压头。由于损失的能量以废热的能量形式传递　到介质中，因此，这一能量转换过程是个不可逆过　程。对于等直径管道，管道延伸越长，压力损失越　大，气流的压力就越低；而气流的压力降低，必然导　致气体密度减小，气体膨胀，流速提高。密度的减　ｂ．变径后除灰管道的初始流速不宜低于ｌＯ～　１２　ｍ／ｓ。变径除灰管道的末端流速：负压系统不宜　大于２５　ｍ／ｓ，正压系统不宜大于４０　ｍ／ｓ。　小，将使气流携带能力下降，容易造成堵管；而气体　流速的提高，又将提高灰粒对管壁的磨损。增设变　径管使输送管径增大，可以使气体的静压提高，流速　降低，从而能够有效地避免上述情况的发生。　同任何一种管件一样，变径管也存在一定局部　压损。因此，火力发电厂除灰系统设计中变径管的　选型设计通常遵循下述原则：　此外，管道布置不应妨碍其他设备和路线。在　尽可能不影响输送性能的前提下，应尽量减少穿越　厂房或与其他大型设备空间交叉的次数。不仅要方　便管路自身的维护检修，也应充分考虑到其他设备　和管路的维护检修。在厂房内要减少横跨空间的管　段，尽量沿墙壁和其他管道布置；在室外，尤其在跨　越道路地段，通常采取距离地面５ｍ以上的架空配　管，避免影响交通。　（收稿日期：２００５１２１０）　・　ｌ３・