第七节　油压装置的计算机监控系统

水电站中的油压装置是为调速器或油压操作进水阀提供操作能源。对于调速器,一般是一台调速器配一套油压装置,小型调速器的电气控制柜或机械控制柜常是与油压装置合为一体;对于进水阀,若电站的机组台数较少,则几台进水阀通常合用一套油压装置。油压装置以前一般采用继电器方式来实现自动控制,现在则多用计算机来完成自动监控。

一、对计算机监控系统的要求

(1)保持油压稳定:监控系统应能自动保持油压稳定在一定的范围内,以保证油压装置储存有一定的能源。

(2)油泵工作轮换:监控系统应能使油压装置的两台油泵自动切换,或人工切换,使油泵轮换工作。

(3)监控系统独立工作:监控系统对油泵的控制是独立进行的,即根据压油槽中的油压来自动控制油泵运行,与使用压力油的设备是否运行无关。

(4)故障或事故时进行报警和相应动作:当油压装置出现故障或事故时,监控系统应能发出报警,并进行相应的动作,如当油压装置油压下降过多时,监控系统应能启动备用油泵;又如当调速器油压装置的油压下降至事故低油压时,监控系统应发出报警信号,并向机组监控系统发出事故停机信号。

二、计算机监控系统接线原理

油压装置的计算机监控系统常采用PLC来实现,由于监控系统的开关量输入和输出点数较少,故可使用整体式PLC,如开关量输入选用16点,开关量输出选用8点。PLC的监控系统接线应根据油压装置的自动化要求而定,图2-15所示为某油压装置的PLC监控系统接线原理图。

三、监控功能

1.两台油泵自动运行

将运行/试验选择开关SAH拧向运行方向,触点1、2接通(X1:1)。

(1)轮换启动工作油泵:将1号、2号油泵的控制开关SAC1、SAC2置于自动位置,SAC1、SAC2的触点1、2接通(X1:4、X1:6)。假设PLC监控系统初次上电时首先使用1号油泵。当油压装置的油压降低到工作油泵启动压力时,压力信号器SP1的常开触点闭合(X1:10),PLC控制继电器K1的常开触点闭合(X2:1),接通1号油泵电动机接触器KM1回路,启动1号油泵,向压油槽供油。当压油槽中的油压达到停泵油压时,压力信号器SP3的常开触点闭合(X1:12),PLC控制继电器K1复归,从而使1号油泵电动机接触器KM1复归,1号油泵停止运行。当油压装置中的油压再次下降到SP1的常开触点闭合时,PLC控制继电器K2的常开触点闭合(X2:2),接通2号油泵电动机接触器KM2回路,启动2号油泵。当压油槽中的油压达到停泵油压时,SP3的常开触点闭合,PLC控制K2复归,使接触器KM2复归,2号油泵停止运行。当油压再一次降低时,PLC又使1号油泵投入运行,如此重复,从而实现两台油泵的工作轮换,使两台油泵的运行时间基本相同,以防止某台油泵长期不运行而造成电动机受潮。

(2)启动备用油泵:当油压装置的油压降低后,已有一台油泵在工作,如1号油泵在运行,但由于某种原因,如管路漏油等,使油压装置的油压继续下降,当油压下降到备用油泵启动压力时,压力信号器SP2的常开触点闭合(X1:11),PLC控制继电器K2的常开触点闭合,启动2号油泵,使两台油泵同时工作。若2号油泵已先在工作,则PLC把1号油泵作为备用油泵启动。当压油槽中的油压达到停泵油压时,SP3的常开触点闭合,PLC使K1和K2同时复归,使两台油泵停止运行。

2.单台油泵自动运行

如有一台油泵出现故障时,将其控制开关置于停止位置,如2号油泵的控制开关SAC2置于停止位置,其触点1、2和3、4均不接通(X1:6、X1:7),此时若1号油泵的控制开关SAC1置于自动位置,则1号油泵处于单台自动运行状态。

当油压装置的油压降低到工作油泵启动压力时,SP1的常开触点闭合,PLC控制K1的常开触点闭合,启动1号油泵。当压油槽中的油压达到停泵油压时,SP3的常开触点闭合,PLC控制K1复归,使1号油泵停止运行。当油压装置的油压再次降低到工作油泵启动压力时,SP1的常开触点闭合,PLC使1号油泵再次启动,实现单台油泵的自动运行。

3.油泵手动运行

将1号、2号油泵的运行控制开关SAC1、SAC2拧向手动方向,触点3、4处于接通状态(X1:5、X1:7),此时两台油泵均处于手动运行方式。在手动运行方式时,可使1台油泵工作或2台油泵同时工作。当油压装置的油压达到停泵油压时,可将控制开关SAC1、SAC2拧向停止位置,从而停止油泵的工作。

4.其他功能

(1)事故低油压:当调速器油压装置出现事故低油压情况时,事故低油压压力信号器SP4的常开触点闭合(X1:13),PLC控制继电器K3动作(X2:3),发出事故低油压信号。

(2)电动机保护:油泵电动机的保护由热继电器KTH1和KTH2来实现。当油泵电动机过负荷时,热继电器动作,其常闭触点断开(X1:8、X1:9),PLC控制K1、K2复归,使油泵停止运行。

(3)自动记录:监控系统可自动记录油泵运行小时及启停间隔,并可通过通信将数据送往上位机。

四、监控系统说明

(1)油压装置计算机监控系统与机组计算机监控系统:由于调速器油压装置的计算机监控系统所需开关量输入和输出点数较少,故当机组具有计算机监控系统时,可不设置独立的油压装置计算机监控系统,而直接由机组计算机监控系统实现调速器油压装置的监控功能,以简化监控系统结构。

(2)压油槽的自动补气:通过增加补气阀和排气阀的运行控制开关及压油槽油位过高和过低信号器,可实现对压油槽的自动补气控制,即当压油槽的油位过高且压力低于工作油泵启动油压时,PLC控制补气阀打开和排气阀关闭,向压油槽补气,并发出压油槽油气比例失调故障信号;当压油槽的油位过低且压力高于停泵油压时,PLC控制补气阀关闭和排气阀打开,排除压油槽的部分压缩空气,并复归压油槽油气比例失调故障信号。

(3)回油箱油位自动监控及越限报警:通过设置回油箱油位过高和过低信号器,可实现回油箱油位的自动监控,并进行越限报警。当回油箱油位过高时,PLC控制回油阀关闭,并报警,而当回油箱油位过低时,PLC控制回油阀打开,并报警。

(4)故障报警:备用油泵启动时可发出油压装置故障报警信号,出现事故低油压时可发出事故低油压报警信号。还可设置压油槽油压过高信号器SL5,以实现油压过高故障报警。

(5)模拟量监控:可通过传感器采集油压和油位模拟信号,并实现相应的监控功能。

(6)压力整定值:对于额定压力为4.0MPa的油压装置,SP1一般整定为3.8MPa,SP2一般整定为3.6MPa,SP3一般整定为4.0MPa,SP4一般整定为3.4MPa,SP5一般整定为4.2MPa。