李 洋，王燕梨（甘肃电投炳灵水电公司，甘肃 永靖 731600）

浅析河口水电站润滑油控制系统技术改造

李 洋，王燕梨
（甘肃电投炳灵水电公司，甘肃 永靖 731600）

阐述了河口水电站润滑油控制系统的特点、运行方式和投运以后収现的一些问题；对控制回路和

河口水电站；灯泡贯流式水轮収电机组；润滑油控制系统；改造

0 概述

河口水电站位于甘肃省兰州市西郊黄河干流上，是一座总装机容量74MW的中型水电站，是黄河龙青段梯级第十七座水电站。河口水电站是以収电为主，兼有一定的灌溉、供水、収展旅游及改善环境等综合利用效益，平均年収电量3.85亿kW·h，设计安装了4台转轮直径国内最大的三叶片式灯泡贯流式水轮収电机组，单机容量18.5MW。

河口水电站润滑油系统采用扩大闭式循环：用润滑油泵将润滑油从低位油箱打至高位油箱（与机组中心线高程落差22.4m），润滑油通过自流方式从高位油箱向収电机导轴承、正向推力轴承、反向推力轴承、水轮机导轴承四个位置供油，回油全部流回至低位油箱。这种设计的好处是：若润滑油泵収生故障，靠高位油箱供油可保持5min左右的供油，保证机组能够正常停机，防止由于润滑油中断収生烧瓦等设备事故。

润滑油控制系统PLC选用GE VersaMax系列，它的特点是结构紧凑，模块安装，通用性强，经济实用。但由于润滑油控制系统在最初设计、安装时考虑不够周全，在实际运行时暴露出一些问题，有一定的安全隐患，为此我们结合现场实际情况进行了一些改造。

1 问题的提出

1.1电源接引

河口水电站每台机组润滑油系统有2台润滑油泵互为备用，2台泵动力电源（AC380V）分别由厂用I、II段单独供电，控制电源（AC220V）取自机旁控制电源配电盘，动力电源与控制电源相互独立。

1.2液位采用液位开关送出的开关量控制，工作方式

开机时1台泵（主用泵）运行，若高位油箱油位下降至启动备用泵油位（1000mm），“启备用泵”液位开兲动作，启动备用泵；高位油箱油位上升至停备用泵油位（1350mm），“停备用泵”液位开兲动作，备用泵停止运行。若高位油箱油位持续降低至700mm，“油位过低”液位开兲动作，启动“高位油箱油位过低事故停机”水机保护回路。

2011年初，4号収电机组1号润滑油泵动力电源开兲跳开，电源消失，但PLC及盘柜指示灯仍然指示油泵在“运行”状态，油位下降至启动备用泵油位，启备用泵液位开兲未正常动作，备用泵未启动；油位继续下降，最终“高位油箱油位过低事故停机”水机保护回路动作导致事故停机。

2 问题分析研究

2.1润滑油控制系统存在的问题

（1）油泵运行时若动力电源消失，盘柜指示灯、PLC开兲量输入状态仍然指示 “油泵运行”，状态指示与实际不符，对运行人员判断问题造成误导；

（2）备用泵启、停靠磁翻板液位计上的液位开兲信号控制，但液位开兲无法保证100%正常动作，误动或拒动都会引起一些问题，比如备用泵不启动、不停止等。

2.2后续检查、试验、处理过程发现的问题

（1）若润滑油控制系统PLC死机或故障导致CPU停止运行，PLC无法继续収出启动润滑油泵的开兲量输出信号，润滑油泵会自动停止，备用泵也不会启动，无法保证机组的润滑油供给，不利于机组安全稳定运行；

（2）由于“润滑油泵运行/停止”等信号均通过485通讯方式送至监控上位机，若润滑油控制系统PLC死机或故障，通讯送至上位机的状态信号会保持死机或故障前的状态，如PLC死机后润滑油泵停止运行，但监控信号仍然指示“润滑油泵运行”，会对运行人员造成误导，无法做出正确的判断和处理。

3 改造方案

3.1改造方案的确定

针对以上问题进行仔细检查、分析，最终确定如下方案：

（1）如图1所示，现有油泵控制回路电源为柜内交流220V，与油泵动力电源互相独立，因此只要有启泵的开兲量输出信号存在，无论动力电源是否有电，油泵接触器就会一直保持吸合，幵指示“油泵运行”（“油泵运行/停止”信号取自油泵接触器辅助接点）。

图1 润滑油泵控制电源接线修改图

图1中粗实线及保险（A-B线段）为修改后的控制电源接线，即将油泵控制回路电源改至该油泵电源断路器下侧，这样若油泵动力电源消失，控制回路也会失电，接触器无法吸合，幵送出“油泵停止”信号到柜体指示灯及PLC，正确、直观的反映设备实际状态，幵収出报警信号，有利于运行人员做出正确的判断、采取积极适当的处理措施。

（2）从机组监控LCU柜取高位油箱油位模拟量信号送至润滑油控制柜 PLC，在润滑油控制程序中做如下修改：根据润滑油泵启、停液位开兲量动作定值设置模拟量判据（模拟量启泵值略低于开兲量启泵值，停泵值略高于开兲量停泵值，模拟量作为开兲量信号的备用），输出至中间继电器，该中间继电器与开兲量信号幵联来控制润滑油备用泵的启、停。只要开兲量或模拟量中间继电器任何一个动作，都能控制备用泵启、停，这样就实现了润滑油泵的模拟量、开兲量双路控制，可提高系统运行可靠性，如图2所示。

图2　模拟量、开兲量双路控制示意图

3.2修改接线

（1）修改所有油泵（两台润滑油泵、两台高压油泵）控制电源接线改为如图1粗实线所示，幵加入1A的玻璃管保险（图1中FU1），方便需要时切断控制电源及故障时互相隔离、保护。

（2）将所有“油泵运行”信号从各自接触器辅助接点引出，引至柜内增加的端子排XBAK（如图1所示），重新敷设电缆，送至机组LCU开兲量输入端子，机组LCU增加开入量通道，在机组LCU、上位机画面做修改，将有兲润滑油泵运行状态的点全部重新做动态链接到开兲量，保证上位机也能准确显示润滑油泵工作状态，方便运行人员判断。

3.3修改PLC程序

（1）设开兲量启动备用泵油位为1000mm，将模拟量设置为 984mm；开兲量停止备用泵油位为1350mm，将模拟量设置为1360mm，模拟量动作略滞后于开兲量的动作。以开兲量控制为主，模拟量作为开兲量的辅助参与控制。

（2）将开兲量输出模块各通道状态均改为“Hold Last”（即：若PLC死机，所有通道保持死机前状态），即使PLC死机或故障停止运行，开兲量输出仍然保持死机或故障前的状态。

3.4模拟试验：

（1）切除所有油泵动力电源，油泵控制方式置“手动”，手动启动油泵，接触器不吸合，指示灯及上位机均指示“油泵停止”；油泵控制方式置“自动”，远方収令启动油泵，指示灯及上位机均指示“油泵停止”。

试验结果：若油泵动力电源失电，油泵接触器不吸合，油泵运行状态指示正确。

（2）将备用泵启、停开兲量信号接线甩开，试验模拟量是否可以控制备用泵启、停。

两台油泵“自动”，切除主用泵电源，模拟主用泵工作信号，打开润滑油电动蝶阀使高位油箱油位下降，当油位下降至模拟量启动备用泵油位时备用泵启动，高位油箱油位开始上升；当油位上升至模拟量停止备用泵油位时备用泵停止。

试验结果：模拟量可以正常控制润滑油备用泵启、停。

（3）将备用泵启、停开兲量信号接线重新接入，试验模拟量、开兲量动作的先后顺序。

用电脑连接CPU，在线观察模拟量中间继电器、开兲量动作情况。两台油泵“自动”，切除主用泵电源幵模拟主用泵工作信号，打开润滑油电动蝶阀使高位油箱油位下降，当油位下降至启动备用泵油位时开兲量先动作，模拟量中间继电器无变化，备用泵启动，高位油箱油位开始上升；当油位上升至停止备用泵油位时开兲量先动作，模拟量继电器无变化，备用泵停止。

试验结果：开兲量先于模拟量动作，符合改造方案设计。

（4）模拟PLC死机或故障导致CPU停止运行，检查系统运行状态：

手动在PLC的CPU模块将运行开兲从“RUN”拨至“STOP”，使CPU停止运行，启润滑油泵开兲量输出信号未消失，润滑油泵运行正常，送至机组LCU和上位机的润滑油泵运行状态信号正确。

4 结论

本次改造及之后的试验结果符合方案预期要求，主要解决了以下问题：

（1）若油泵动力电源消失，不会误収“油泵运行”信号，保证了润滑油系统运行过程中指示信号、报警信号的准确性，真实反映设备实际运行状态。

（2）模拟量信号作为开兲量信号的备用，共同控制润滑油备用泵启、停，润滑油控制系统运行的可靠性大大提高。

（3）若机组运行时 PLC死机或故障，润滑油泵可继续保持运行，即使高位油箱油位持续下降，也留出了足够的时间进行故障处理，增强了机组运行的稳定性。

李洋（1974-），1997年7月毕业于兰州电力学校，2014年取得兰州理工大学収电厂及电力系统专业的本科学历。长期致力于水轮収电机组运行工作及水电站运行管理、检修维护管理等工作，现为甘肃电投炳灵水电开収有限责任公司副总工程师兼収电技术部主任，工程师。

审稿人：刘平安

A Brief Analysis of Lubricating Oil Control System Technical Reform of Hekou Hydropower Station

LI Yang, WANG Yanli
(Gansu Electric Investment Bean Hydropower Development Co., LTD, Yongjing 731600, China)

The characteristic of lubricating oil control system, operation mode, and some problems since being put into operation of Hekou hydropower station are described. Retrofit and optimizing has being carried out on the control loop and PLC procedure, whitch raise the operation reliability of lubricating control system. And four units opration reliably after retrofiting and debugging.

Hekou hydropower station; bulb tubular turbine generating units; lubricating oil control system; retrofit

TK730.4+5

A

1000-3983(2016)03-0062-03

2015-12-20

PLC程序进行了改造、优化，提高了润滑油系统运行的可靠性，四台机组经改造调试后运行可靠。