摘要: 針對由普通繼電器和接觸器構(gòu)成的油壓裝置系統(tǒng)在運行中存在的主要問題,結(jié)合白石窯水電廠實際情況,提出了以可編程邏輯控制器（ PLC） 和軟啟動器為核心的油壓裝置系統(tǒng)改造方案。介紹了系統(tǒng)的基本配置和軟、硬件設(shè)計。實踐表明,該系統(tǒng)可靠性高、成本低、易于安裝和維護(hù)。

關(guān)鍵詞: 水電廠; 油壓裝置; 軟啟動器; 可編程邏輯控制器

0 　引言

油壓裝置是水電廠重要的水力機(jī)械輔助設(shè)備,其作用是產(chǎn)生并貯存高壓油,是機(jī)組啟動、停止、調(diào)節(jié)出力的動力源。因此,無論水力機(jī)組處于運行或停機(jī)狀態(tài),必須保證油壓裝置處于正常的油壓狀態(tài)[1 ] 。在水電廠中,為了確保油壓裝置的自動投入,一般在壓力油槽罐上安裝壓力控制器,提供壓力信號并控制油壓。而大多數(shù)水電廠油壓裝置的壓力油泵電機(jī)采用常規(guī)繼電器和接觸器來控制,存在接線復(fù)雜、誤動拒動、電機(jī)啟動電流大等缺陷,嚴(yán)重影響電廠的安全運行。本文以廣東英德市白石窯水電廠為例,采用可編程邏輯控制器（ PLC） 和軟啟動器改 造油壓裝置控制系統(tǒng)。

1 　控制原理和存在的問題

每臺機(jī)組安裝有2臺55 kW 的壓力油泵電機(jī),互為備用。當(dāng)壓油槽罐油壓低于下限3. 6 MPa 時,啟動工作油泵;低于下下限3. 4 MPa 時,啟動備用油泵并發(fā)報警信號;達(dá)到正常油壓4. 0 MPa 則停泵。當(dāng)油壓裝置發(fā)生各種罕見故障而造成壓油槽油壓下降至事故低油壓3. 0 MPa 時,應(yīng)迫使水輪發(fā)電機(jī)組事故停機(jī)。 原系統(tǒng)設(shè)計存在以下幾個問題:

1） 由于壓力油泵啟動頻繁,常規(guī)繼電器觸點經(jīng)常燒壞,維護(hù)成本較高。

2） 只能人工手動定期切換2 臺油泵的自動和備用狀態(tài),增加了員工的勞動強(qiáng)度。

3） 壓力油泵電機(jī)全壓啟動時,啟動電流很大,對0. 4 kV廠用電系統(tǒng)沖擊大。設(shè)計中, 為了能有效解決上述問題, 提出用PLC 和軟啟動器來改造原有系統(tǒng),以實現(xiàn)2臺油泵自動輪換、電機(jī)平緩啟動、維護(hù)和檢修方便等要求。

2 　系統(tǒng)的硬件設(shè)計

整個油壓裝置系統(tǒng)主要由PLC 完成壓力油罐壓力數(shù)據(jù)的采集、判斷以及對軟啟動器、電機(jī)的控制,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2. 1 　PLC 硬件設(shè)計

PLC 為整個油壓裝置控制系統(tǒng)的核心控制元件,現(xiàn)在市場上有許多品牌的小型PLC 可供選擇。結(jié)合水電廠的實際情況,采用了調(diào)速器技改時換下來的三菱A 系列PLC ,一來充分利用了閑置設(shè)備,二來也可節(jié)省一筆開支。A 系列PLC 采用模塊化設(shè)計,可以根據(jù)實際應(yīng)用的需要,自由添加模塊。系統(tǒng)配置了一塊A2AS 系列CPU 、一塊開關(guān)量輸入模塊A1SX41 、一塊開關(guān)量輸出模塊A1SY41 、一塊模擬量輸入/ 輸出模塊63ADA、一塊通信模塊A1SJ 71242R2 ,設(shè)計要求開關(guān)量輸入信號11 路、開關(guān)量輸出4 路、模擬量輸入2 路。

2. 2 　軟啟動器控制設(shè)計

軟啟動器是一種集電機(jī)軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置,采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器,接入電源與電動機(jī)定子之間。根據(jù)水電廠使用經(jīng)驗,選用性價比較高的國產(chǎn)雷諾爾軟啟動器JJ R2000 系列。圖2 為1 號壓力油泵控制接線,2 號壓力油泵控制亦相同。

工作原理如下:軟啟動器根據(jù)PLC 命令啟動電動機(jī)時,晶閘管的輸出電壓逐漸增加,電動機(jī)逐漸加速,直到晶閘管全導(dǎo)通,電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上,實現(xiàn)平滑啟動,降低啟動電流,避免啟動過流跳閘。待電動機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時,啟動過程結(jié)束,軟啟動器自動接通旁路接觸器1 KM ,取代已完成任務(wù)的晶閘管,為電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓,以降低晶閘管的熱損耗,延長軟啟動器的使用壽命,提高其工作效率,同時使電網(wǎng)避免了諧波污染。此外,軟啟動器還具有過載、缺相、過熱保護(hù)功能。

3 　系統(tǒng)的軟件設(shè)計

考慮到油壓裝置系統(tǒng)的重要性和安全性,避免壓力控制器由于硬接點有時接觸不良的缺陷,設(shè)計時增加了壓力控制器模擬量輸入,并經(jīng)PLC 計算得到實際的壓力值,也作為控制判據(jù)。本系統(tǒng)程序設(shè)計采用模塊化、功能化結(jié)構(gòu),便于調(diào)試和擴(kuò)展,主要由控制主程序、模擬量采集和計算、電機(jī)運行時間統(tǒng)計、工作泵和備用泵輪換、報警等子程序組成,重點在于控制主程序和輪換判斷程序,確保工作泵和備用泵的啟/ 停及相互間的輪換。程序中,把2臺油泵的運行時間作為工作泵和備用泵輪換的判據(jù),運行時間較短的作為工作泵,運行時間較長的作為備用泵。圖3 給出了工作泵和備用泵輪換流程。

4 　結(jié)語

1 年多的應(yīng)用表明,以PLC、軟啟動器為核心設(shè)計的水電廠油壓裝置控制系統(tǒng)安全、可靠、使用方便,為電廠的安全運行提供了強(qiáng)有力的保障。

參考文獻(xiàn) [1 ] 武漢長江控制設(shè)備研究所. 水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置標(biāo)準(zhǔn)匯編. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

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