水电站调速器油压装置控制系统设计的缺陷及优化论文[合集]

第一篇：水电站调速器油压装置控制系统设计的缺陷及优化论文

重庆江口水电站装机 3×100 MW,位于重庆市武隆县江口镇，是芙蓉江梯级开发的最后一级电站。江口水电站原调速器油压装置为 YZ-2.5-4 型，额定压力4 MPa,回油箱容积 4 m3,重量 6 吨，介质为空气及汽轮机油，压油箱容积类别为Ⅱ、容积 2.5 m3,设计温度50 ℃，设计压力 4.6 MPa,最高工作压力 4 MPa,耐压试验压力为 5.8 MPa.改造前油压装置控制系统弊端及常见故障

江口水电站原油压装置控制系统，经过近7 年的运行，存在以下弊端和常见故障 :油压装置为单一PLC 控制，若 PLC 故障，自动系统即瘫痪，且其运行后期 PLC 经常死机;控制系统无法显示补气阀是否动作，无法电动和手动补气;检修期间，若断开油压装置系统电源，漏油泵将不能启动，常常造成漏油泵油箱油满溢出;主控制室监控系统无法监视油压装置控制系统动作情况。改造后的油压装置控制系统

3.1 控制系统控制对象及检测元件

控制对象 :压油泵2台，漏油泵1台，卸载阀组2套，压力油罐自动补气阀组 1 套。

检测元件 :压力油罐压力（模拟量 1 路）、压力油罐油位（模拟量 1 路）、压力油罐压力开关（4 对）、回油箱油位报警开关（开关量 2 对）、漏油箱油位（模拟量 1 路）。

3.2 控制系统主要功能

控制系统的主要功能有以下几点。（1）实现对各压油泵的自动启停及补气阀的自动补气，维持压油罐压力和油位在正常的工作范围内。当漏油箱油位到达起泵、停泵条件时自动启动、停止漏油泵。（2）实时监测压力油罐、回油箱、漏油箱油位。油位异常时，发出报警信号。（3）实时监控被控设备运行情况，并实现报警功能。（4）实时监测控制系统自身运行情况，并实现报警及切换功能。

3.3 控制系统的配置及特点

针对原系统单一PLC故障即导致系统瘫痪的问题，改造后的调速器油压装置现地 LCU 控制装置配置两套独立而又互为备用的 Premium PLC,其中央处理器集成以太网接口;每套 PLC 配置控制压油装置所需的输入 / 输出模块;配置一套xian地人机交换平台，采用带以太网接口的触摸屏;还配置有一套 8 端口的工业级交换机。PLC 的以太网通讯模块、带以太网接口的触摸屏与 8 端口的交换机连接，通过 8 端口的交换机再与全厂的以太网连接至后台监控计算机，如图 1 所示。

控制屏设置 2 台压油泵、2 台卸载阀组、1 台漏油泵和 1 台补气阀组的“自动 / 切除 / 手动”运行方式切换开关。设置为“自动”时，系统按自动控制流程进行控制。“手动”方式独立于 PLC 控制回路，当 PLC失电或故障时，现地将操作开关切至“手动”以实现各被控设备的启停。控制屏还设置电源指示灯、事故低油压指示灯、各被控设备运行 / 故障指示灯。各信号均由通讯上传至计算机监控系统，有效解决了无法在控制室监视油压装置运行情况的问题。

系统运行状态、参数、故障信息等均可通过触摸屏显示，并可通过触摸屏对泵启停参数、油压及油位报警参数、传感器参数进行实时设置。台压油泵采用 ATS48 系列软启动器启动方式，以减少电动机启动时对电网的冲击，减少对某些敏感电子元件的干扰，减少电动机对拖动机械负载泵的冲击，延长泵的使用寿命。

各电动机控制回路电源即动力电源、PLC 电源、I/O 电源、开出回路电源等相互独立，实现了压油装置检修断开压油泵电源后，PLC 能正常工作，漏油泵能正常运行。各电源回路均设置电源监视指示灯，方便监视，并通过电源监视继电器将供电情况引入 PLC.压力油罐油压和油位信号、漏油箱油位信号（4 ~ 20 mA）分别通过一入二出信号隔离器进入两套PLC 的 AI 通道;全部开关量输入信号同时进入两套PLC 的开关量输入（DI）通道。

每套 PLC 控制输出经“X 套 PLC 主用”闭锁，即只有主用 PLC 才输出控制实际设备，油泵控制动作逻辑如图 2 所示。程序优先使用模拟量进行启停泵控制。

当程序判断为压力传感器故障且压力开关正常后，使用压力开关进行启停泵控制。当需要启泵时，经泵轮换逻辑判断，以确定需要启动哪台泵打油。启泵后，当达到停泵条件或泵不正常或卸载阀故障，均会停泵，可以看出，当两套 PLC 均故障时，不会启动压油泵打油。两套 PLC 的主备切换原理是利用心跳线来判断主 PLC 是否还能正常工作。硬件接线上，A 套心跳开出连接至 B 套心跳开入，B 套心跳开出连接至 A 套心跳开入。%S5 为 PLC 系统位，它是由一个内部定时器调控该位的状态变化，时基为 100 ms,该位对于 PLC循环而言是异步的。一旦主 PLC 不能正常工作，而备用 PLC 可以正常工作，则备用 PLC 变为主 PLC,原主PLC 变为备用 PLC;当备用套 PLC 也不能正常工作时，主 PLC 继续运行，不做切换处理，此时给出相应的报警信号，切换原理如图 3 所示。针对原系统补气阀组问题，新系统将补气阀组全开、全关位置信号扩展后送至两套 PLC 及点亮控制屏补气阀位置指示灯，以方便地监视补气阀组位置，在对控制回路进行更改后，可在油压装置控制屏上进行电、手动补气。结束语

调速器油压装置控制系统于 2010 年改造后至今运行稳定、可靠性高、运行维护操作方便，并且改进了原控制系统的弊端，确保了机组安全可靠运行。

第二篇：调速器及油压装置运行规程(新)

1.3 调速器及油压装置运行规程

１ 主题内容与适用范围

本规程规定了白溪水库电站水轮机调速器及油压装置的运行规范、运行方式、运行操作、设备检查、事故处理及相关试验等方面的内容。

本规程适用于宁波市白溪水库水力发电厂。２ 引用标准

DL/T792—2001 水轮机调速器及油压装置运行规程 GB/T9652.1—1997 水轮机调速器与油压装置技术条件 数字调速器原理说明书、触摸屏操作说明书

SLT-16Mpa系列全数字高油压组合式调速器机械液压系统说明书 3 概述

水轮机调速器是用以调节控制机组转速和负荷的自动调节装置，当机组事故或电力系统甩负荷时，起紧急事故停机和快速关闭导叶、以抑制机组过速和稳定转速。水轮机调速器是由实现水轮机调节及相应控制的电气控制装置和机械执行机构组成的。3.1各项技术参数

白溪水库水力发电厂采用武汉三联水电控制设备有限公司生产的GSLT-5000-16MPa型全数字高油压组合式调速器。其各项性能指标参数如下： 3.1.1主要技术指标

★ 额定输入电压：AC220V±10％，DC110V±10％； ★ 调节规律：补偿PID；

★ 整机平均无故障时间：≥25000小时； ★ 测频方式：残压测频；

★ 暂态转差系数：bt＝0－200％（调整分辨率1％）； ★ 永态转差系数：bp＝0－10％（调整分辨率1％）； ★ 积分时间常数：Td＝0－20S（调整分辨率1S）； ★ 加速度时间常数：Tn＝0－5S（调整分辨率0.1S）； ★ 频率给定范围：FG＝45.0－55.0HZ（调整分辨率0.01HZ）； ★ 频率人工范围：E＝0－0.5HZ（调整分辨率0.01HZ）； ★ 功率死区范围：i＝0－5％；

★ 功率给定范围：P＝0－100％（以机组最大能发有功为额定值）3.1.2调节性能指标

◆ 测频误差：≤0.00034％；

◆ 静特性转速死区：ix＜0.04%最大非线性度ε＜5%； ◆ 空载频率摆动值：≤ ±0.15％（即≤ ±0.075HZ）； ◆ 甩25％负荷接力器不动时间：≤0.2S；

◆ 甩100％负荷，过渡过程超过3％额定转速的波峰数N＜2，调节时间T＜40S。3.1.3其他技术参数

▲ 接力器容量：50000NM； ▲ 工作油压：16MPa； ▲ 压力罐容积：3×80L； ▲ 回油箱容积：1.5m； ▲ 调速轴转角：45°；

▲ 接力器行程/容积：210mm/4.9l； ▲ 接力器开关机时间：2－15S； ▲ 油泵功率：两台5.5kW。3.2性能特点 3.2.1综合性能

★ 动、静态品质优异，所有性能指标均达到或优于国家标准；

★ 自适应式开机规律，无需设置开机顶点，开机参数，对不同机组均能迅速安全地将机组开启至空载，可适应不同水头下的自动开机；

★ 空载自动跟踪电网频率，以及特有自动补偿PID调节规律，能使机组频率迅速达到同期要求； ★ 具有区别于机械手动的电手动调节功能，方便调试；

★ 负载智能式变结构PID调节规律，能使机组适应电网的各种恶劣变化。即负载实时监视电网波动情况，能在电网发生变化时，自动选择最优调节规律反调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最佳状态；

★ 完备的有功功率闭环调节功能，除常规功率闭环调节方式外（即采用开关量接口调节方式），还能以串符通讯方式接受计算机监控系统给定有功设定值，自动接设定值进行有功功率闭环调节；

★ 采用PWM脉宽调制输出，取消了模拟量输出，最小脉宽＜5mS； ★ 各运行工况可以任意切换无扰动。3.2.2电气方面性能

◆ 电气部分以可靠性极高的可编程控制器为核心，所有PLC本体的平均无故障运行时间≥30万小时，且外围电路均采用进口元件（包括按键、旋钮等）；

◆ 智能容错测频及自动识别大小网，频率测量精度高；

◆ 多处理器并行工作，速度快。扫描周期≤10mS，最快可达到5 mS； ◆ 高抗干扰能力：所有I/O接口均采用光电隔离及软件过滤；

◆ 多种交互方式：能通过计算机键盘、编程器、电柜面板上的操作按钮等多种方式设置参数及进行操作；

◆ 硬件布置采用积木式结构，使功能扩展极为简便，并易于检修； ◆ 采用交、直流双路电源供电，互为热备用，无扰切换； ◆ 交直流供电即使同时消失，液压执行机构自保持原状态；

◆ 具有自动容错功能：当机组带负荷运行，机频测量故障，发出报警信号，并保持故障前开度不变； ◆ 特有小电网调节规律，使小电网运行无需人员干预；

◆ 带有串行通讯接口，兼容性好，可与各种计算机监控系统联接；

◆ 故障自诊断功能，调节器能实时监视自身组成模块，一旦发生故障，能立即诊断，并以数字状态 3显示指出故障部件；

◆ 跟踪功能：电气部分可自动跟踪机械手动，机械手动切至自动或电手动时不需任何调整，为无扰切换。

3.2.3机械方面性能

▲ 机械液压随动系统采用全数字液压技术，标准液压元件组成，工作可靠。静态无油耗，主接力器零位时无漂移；

▲ 采用高油压囊式蓄能器，不需另设压缩气系统进行充气和补气； ▲ 甩负荷时可进行分段关闭，减小水压对压力钢管冲击； ▲ 不断流双芯滤油，不锈钢折叠式滤网，寿命长、易保养； ▲ 机械液压系统零点自保持，免调校、免维护。4 调速器结构及其功能

调速器系统主要由电气部分，电液随动系统和油压装置三部分构成。结构型式为组合式（接力器内置）。4.1电气部分 4.1.1供电电源及监视

采用交直流双电源互为备用的供电形式，交流电源采用隔离变压器隔离后输入到交流高频开关电源，直流电源输入直流高频开关电源，两开关电源的输出经二极管后并联，实现了真正的交直流双电源互为热备的冗余结构，保证了电源的可靠性。调速器系统的控制及信号电源采用DC24V供电, 调速柜及调速器控制柜内分别装设冗余的带滤波器及抗干扰装置的双电源变换模块,每个电源模块采用交/直流并列供电，两个电源模块的输出经过隔离装置后汇接在一起形成直流小母线，分别向微机调速系统、转速探测和速度监控系统及紧急停机操作系统等提供相互独立的供电回路。外供的交流或直流电源之一消失时或俩套电源模块退出时，均不影响调速系统正常工作。

调速器控制柜内装设电压监视继电器，对输入、输出电源等进行监视，盘面装设相应的电源投入信号指示等，并提供独立的电源投入（常开接点）、电源消失（常闭接点）监视信号。4.1.2电气控制系统

电气控制系统是以施耐德MODICON TSX系列的Momentum可编程控制器PLC的各项功能模块为核心硬件，辅以智能彩色液晶显示触摸屏，测频模块，开关量输入、输出模块，通讯模块、底板总线以及继电器等元件，组合而成的高可靠性工业控制装置。其系统设计特点是采用了补偿PID调节方式，具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，自动按工况改变运行参数、PID调节参数及整机放大系数，使调速系统始终工作在较佳的工况点。在控制上采用新型脉宽脉码调制PWM技术及非线性脉宽调制分段控制策略。实现了水轮发电机数字控制，并在各种工况下稳定运行。具有智能式操作和显示，提供了方便、准确、直观的人机界面。调速器内设有开机、停机、发电、调相、增减功率等操作回路，只需给调速器相应的操作指令，调速器便能自动完成上述操作，简化了与水机自动操作回路的联系。

4.2电液随动系统

电液随动系统主要包括带手动操作球座式电磁阀（数字球阀）、液控换向阀、紧急停机电磁阀、快慢分选阀、分段关闭阀以及节流阀组成无明管、无杠杆、无钢丝绳、静态无油耗的机械液压执行系统。其主要器件如下： 4.2.1球座式电磁阀（数字球阀）

球座电磁阀是一种开关式液压控制元件，通过脉冲点信号来实现开启、截止两种状态的切换，来控制液流方向和流量。与普通伺服阀相比，该阀无零位搭叠量，切换时间短，频率响应高，并且可以手动操作。检修更换也很方便。4.2.2液控换向阀

液控换向阀由起先导控制作用的球座式电磁阀和控制主油路的液控主阀两部分组成。控制电气信号（或人工手动）使先导电磁阀换向切换控制油路使液控换向阀换向。4.2.3紧急停机电磁阀

紧急停机电磁阀为双向电磁阀，无需长期通电，直接控制液控换向阀的压力油流使接力器紧急关闭。4.2.4快慢分选阀

根据调节量的大小，由快慢分选阀断开或接通压力油来控制接力器的回油是否通过节流阀，从而达到控制接力器动作速度的目的。4.2.5分断关闭阀

在接力器关闭时，当导叶开度低于某个定值，通过控制分断关闭阀接通使接力器回油通过节流阀，由此达到接力器关闭先快后慢的要求。4.2.6节流阀

与快慢分选阀或分断关闭阀配合，使接力器回油通过节流阀，达到降低接力器动作速度的目的。4.3油压装置

油压装置由回油箱、高压齿轮油泵、气囊式蓄能器、溢流阀、滤油器以及其他部件组成。4.3.1回油箱

回油箱是储存无压力油的箱型容器，又是调速器的基座。侧面装有液位计，可以观察油位高低。4.3.2高压齿轮油泵

齿轮油泵的主要特点是结构简单，紧凑、重量轻，自吸力强，转速范围大，对油污杂质的敏感性不高，不易咬死，工作可靠。两组高压油泵，一组工作，一组热备用；运行中主用泵和备用泵可相互切换，增加了油源可靠性。油泵的启停控制由机组PLC执行，油泵启停的整定值如下：停泵压力为：16.0MPa，启动主用泵压力为：14.0MPa，启动备用泵压力为：13.5MPa。压力超过16.5 MPa报压力过高，压力低于11.0 MPa报压力过低。4.3.3气囊式蓄能器

调速器油压等级为16 Mpa，采用标准的高压氮气蓄能罐作为油压装置的压力油罐，不需要配置自动补气装置或中间补气罐。皮囊充氮气压力为31.5MPa，长时间使用后氮气压力降为3MPa时，必须人为补充氮气。蓄能器主要作用如下：

a)贮存能量，当系统瞬时需要大量压力油时，油蓄能器和油泵同时供油，故减少电机油泵的启动次数；

b)缓和冲击，吸收脉动压力和冲击压力，使系统压力平衡。延长油泵； c)当停电故障，可以保证利用蓄能器的有效排量，开关一个全行程； 4.3.4溢流阀

溢流阀在系统内作为安全阀使用，安装在油泵出口处，其作用是当系统压力高于额定压力而油泵仍在工作时，将油泵输出的高压油直接排入回油箱，调整阀内弹簧的预压量可整定其动作值。我厂调速器溢流阀动作值为16.3MPa。4.3.4滤油器

调速器配置油过滤装置双联滤油器，过滤精度为20μm，该过滤装置能在正常运行中进行清洗。滤油器滤网为并联两组，互为备用，能自动切换；切换时不影响液压系统正常工作。采用不锈钢折叠式滤网，强度高、过流面积大，便于运行中取出清扫，清扫不造成油路系统污染。5 调速器运行工况

调速系统有三种控制模式：远方自动、现地自动和现地手动（现地手动分为现地电手动和现地机械手动），三种控制模式的优先级依次为：现地手动（机械手动、电手动）、现地自动和远方自动。自动运行、电手动和机械纯手动三种控制模式，任意切换方便可靠，三种控制模式完全无扰动地切换。当电气部分发生故障时，可无扰动地切换至机械手动状态。5.1自动运行工况

自动运行分为远方自动和现地自动两种工况。远方自动运行时，将调速器电控柜上“远方/现地”旋钮切至“远方”侧，“机手动/电动”旋钮切至“电动”侧。该模式下，调速器的锁定投拔，开机、停机令，负载运行调速器开度控制都是通过机组PLC来实现。现地自动运行时，将调速器电控柜上“远方/现地”旋钮切至“现地”侧，“机手动/电动”旋钮切至“电动”侧。该模式下，调速器会根据频率跟踪或频率给定的设定功能让机组频率维持在要求范围。5.1.1停机备用状态

调速器自动运行运行时，在停机备用工况设置有停机联锁保护功能。停机联锁的动作条件 :无开机令、无油开关令、转速小于70%。当停机联锁动作时调速器电气输出一个约10～20%的最大关机信号到机械液压系统，使接力器关闭腔始终保持压力油，确保机组关闭。当接力器的开度大于5%(主令开关接点)，紧急停机电磁阀动作。5.1.2自动开机过程

机组处于停机等待工况，由中控室发开机令，调速器将接力器开启到1.5倍空载位置，等待机组转速上升，如果这时机频断线，自动将开度关至最低空载开度位置。当机组转速上升到90%以上，调速器自动将开度回到空载位置(该空载位置随水头改变而改变)，投入PID运算，进入空载循环，自动跟踪电网频率。当网频故障或者孤立小电网运行，自动处于不跟踪状态，这时跟踪机内频率给定。5.1.3空载运行工况

用线性插值法根据水头输入信号自动修改空载开度给定值和负载出力限制，水头信号可自动输入或人为手动设置。调速器能控制机组在设定的转速和空载下稳定运行。在自动控制方式下，调速器能控制机组自动跟踪电网频率。当接受同期命令后，调速器应能快速进入同期控制方式。在空载运行方式下，导叶开度限制稍大于空载开度。机组在空载运行时使机组频率按预先设定的频差自动跟踪系统频率或自动跟踪频率给定值(“频率给定”调整范围：45HZ～55HZ)。可自动或人为选择频率跟踪或不跟踪的状态，更利于机 组与电网同步，调速器根据网频和孤立电网来自动选择设置频率跟踪或不跟踪状态(也可以人为手动设置)。它能控制机组发电机频率与电网频率(或频率给定)相接近。5.1.4负载运行工况

在负载运行工况下调速器控制机组出力的大小，电气导叶开度限制位导叶的最大位置并接受电站计算机监控系统的控制信号，有负载开度、频率两种调节模式。

现地（机旁手动）或远方（手动或自动）有功调节能满足闭环控制和开环控制来调整负荷。现地/远方具有互锁功能，在远方方式下能够接受电站计算机监控系统发出的负荷增减调节命令，具有脉宽调节(调速器开环控制)、数字量、模拟量定值调节机组开度的功能。根据频率的变化以及开度的调整对频率引起得变化作为判断大小电网的依据，自动改变运行模式：当在开度调节模式下，当判断为小电网或电网故障自动切换到频率调节模式运行。当机组出口开关闭合而电网频率连续上升变化超过整定值时(整定值与用户协商，缺省值50.3Hz)，可确定机组进入甩负荷或孤立电网工况，调速器自动切换到频率调节模式，迅速将导叶压到空载开度，机组转速稳定在额定转速运行。5.1.5自动停机

主接力器在机组停机时有10～15mm的压紧行程，机组在正常停机状态下由调速器输出相应信号，使主接力器的关腔保持压力油以保证机组的导叶全关。调速系统在接收停机令后（停机令必须保持到机组转速小于70％以下）在下列情况下使机组停机： 5.1.5.1正常停机

a)一般停机：在电手动或自动运行工况能实现现地或远方操 作停机，断路器在零出力跳闸后，接受停机令停机。

b)停机连跳：并网运行时可接收停机令。当关至空载开度（并网瞬间值）或机组零出力时由监控系统控制断路器跳闸后完全关闭导叶。当断路器末跳闸时，保持空载和零出力状态。5.1.5.2紧急停机

机组紧急停机时，外部系统下发紧急停机令或操作员手动操作紧急停机按钮时紧急停机电磁阀动作，调速器以允许的最大速率（调保计算的关机时间）关闭导叶。机组在事故情况下可由外部回路快速、可靠地动作紧急停机电磁阀，当紧急停机电磁阀动作后有位置接点输出至指示灯和上送计算机监控系统，并同时由计算机监控系统启动紧急停机流程。5.2手动运行工况

手动运行分为电手动和机手动两种工况。电手动运行时，将调速器电控柜上“远方/现地”旋钮切至“现地”侧，“机手动/电动”旋钮切至“电动”侧，同时在触摸屏上将运行模式切至“电动”状态。该模式下，导叶开度的调整可以通过调速器电控柜上“减少/增加”旋钮来实现。机手动运行时，将调速器电控柜上“远方/现地”旋钮切至“现地”侧，“机手动/电动”旋钮切至“机手动”侧。该模式下，只能通过按压电磁阀的阀芯来实现对调速器的操作。手动运行模式下，机组频率的调整也完全由人为操控。5.2.1电手动运行工况

电手动控制模式的增减导叶开度的精度（0.1％接力器全行程）高于机械手动。一般适用于检查、判断和调整机械液压系统零位，校对导叶开度的零点和满度。当机组转速信号全部故障时，可人为启、停机 组，增减负荷；当系统甩负荷时，自动关到最小空载开度并接受紧急停机信号。5.2.2机手动运行工况

机械纯手动控制模式的增减导叶开度的精度（0.3％接力器全行程）一般用于检验机械液压系统的动作情况，适用于大修后第一次启动机组。当全厂供电电源消失后，可人为手动操作，启、停机组，增减负荷；并接受紧急停机信号。6 正常状态及巡检维护 6.1正常状态 6.1.1电气状态

a)调速器电气控制柜，交流220V输入开关KAC，直流110V电源输入开关KDC合上，自动化元件柜中调速器交直流电源开关QA7，Q7合上。

b)机旁动力柜调速器1、2号压油泵电源开关QA6、QA7合上；自动化元件柜后调速器1、2号压油泵控制电源开关QA3、QA4合上。

c)自动化元件柜调速器1、2号压油泵自动/手动切换开关SAC11、SAC12切“自动”位置。d)正常运行时调速器电气控制柜上“远方/现地”旋钮切至“远方”位置，“机手动/电动”旋钮切至“电动”位置。6.1.2机械状态

a)调速器蓄能器进油阀、出油阀处在全开位置。b)调速器蓄能器放油阀处在全关位置。

c)调速器电接点压力表、压力变送器等压力表计表阀在全开位置。6.2巡检维护 6.2.1巡检内容

a)调速器各表计信号灯指示正常，开关、旋钮位置正确，各电气元器件无过热、异味、断线等异常现象。

b)电柜触摸显示屏所显示的各主要参数，如机组频率，电网频率，导叶开度，调节参数等应在正常合理范围内。所显示的运行状态应与实际状态相对应。

c)各电磁阀动作正常、无断线。

d)调速器各阀门、管路无渗漏，阀门位置正确。

e)调速器各杆件、传动机构工作正常，销轴及紧固件无松动或脱落。f)调速器运行稳定，无异常抽动或振动现象。g)滤油器压差应在规定的发围内。

h)油压装置油压、油位正常，油质合格，油温在允许范围内（10～50°C）。i)油泵运转正常，无异常振动、无过热现象。j)蓄能器无漏油、漏气现象。6.2.2定期维护

a)定期进行调速器自动、手动切换及紧急停机电磁阀动作试验，并检查相应动作情况及指示是否正确。b)定期对滤油器进行切换、清洗。c)对有关部位进行定期加油。d)定期对油泵检查和手动启动试验。e)定期对蓄能器进行检查。故障与事故处理 7.1基本要求

7.1.1在调速器及油压装置发生故障时，当班值长应发出必要指令，安排值班员进行处理，采取有效措施遏制事故的发展，消除可能对人身和设备造成的危害，恢复设备的安全稳定运行，并及时将事故处理情况向领导和技术部门汇报。

7.1.2在处理过程中，值班人员应坚守岗位，迅速正确地执行值长的命令。对重大突发事件，值班员可依照有关规定先行处理，然后及时汇报。

7.1.3如果事故发生在交接班过程中，应停止交接班，所有人员在交班值长指挥下进行事故处理。事故处理告一段落，由交接双方值长商定是否进行。

7.1.4事故处理完毕后，当班值长应如实记录事故发生的经过、现象和处理情况。事故处理中要注意保护事故现场，未经主管部门或领导同意不得复归事故信号或任意改动现场设备，紧急情况除外（如危及人身及设备安全时）。7.2故障处理

7.2.1自动开停机不成功

a)故障现象：机组未能按指令完成开停机全部流程，上位机发出“开停机未完成”信号。b)处理方法：检查开停机流程情况，查找出故障点，若是自动化元器件拒动，可以手动帮助；若是调速器故障，应设法查找故障位置，及时排除，必要时将调速器手动运行，用手动方式完成开停机操作，并及时通知检修人员处理。

在停机过程中如果导叶已关闭，但由于剪断销剪断或导叶漏水量过大，造成机组转速未降到设定值时，应考虑关闭进水口事故检修闸门。

c)以下几种故障易造成开停机不成功：开停机令传送故障；电源故障；开限拒动；电磁阀故障发卡；锁定投拔故障；主令开关位置故障；开度传感器故障等。7.2.2调速器抽动

a)故障现象：调速器接力器往复运动，触摸屏平衡指示摆动，机组有功（转速）随之变化。b)处理方法：将调速器切手动运行或者停机，及时通知检修人员。

c)以下几种故障易造成调速器抽动：电源电压不稳定；反馈元器件性能劣化；插件接触不良；调节器受干扰；阀体卡组等。7.2.3调速器溜负荷

a)故障现象：在没有接到调整负荷指令的情况下，机组负荷自行减少或增加。

b)处理方法：首先观察触摸屏平衡指示：如果平衡指示与溜负荷的方向不一致，例如机组负荷向下 溜但平衡指示偏向开启侧；或者机组负荷向上溜，而平衡指示偏向关闭侧，说明问题出在机械部分，大多是由于机械零位偏移、阀体发卡所致，应及时通知检修人员处理。若平衡指示与溜负荷方向一致，说明问题出在电气部分，可把调速器切手动运行，通知检修人员处理。7.2.4机频故障

a)故障现象：上位机报调速器故障，调速器触摸屏报机频故障信号。

b)处理方法：开机过程中若发生故障应立即停机或改手动方式运行，密切注意机组转速，避免引起过速事故。机组并网运行中发生机频故障时，调速器维持导叶开度不变，可继续自动运行；若运行不稳定应切至手动运行，并尽快查找原因处理。

c)以下几种故障易造成机频故障：机组测频回路熔丝熔断、测频回路断线或端子松动、测频元器件损坏。7.2.5网频故障

a)故障现象：上位机报调速器故障，调速器触摸屏报网频故障信号。

b)处理方法：开机过程中若发生故障调速器自动由频率跟踪方式调整到频率给定方式运行。若不能正常并网应将机组停机，并尽快查找原因处理。负载运行时网频故障不影响正常运行。

c)以下几种故障易造成机频故障：网频测频回路熔丝熔断、测频回路断线或端子松动、测频元器件损坏。

7.2.6调速器电源故障

a)故障现象：上位机报调速器故障，调速器电控柜相应电源指示灯灭。

b)处理方法：如果交流或直流其中一路电源故障，机组仍能保持正常运行，但应尽快查明原因，设法排除。如果两路电源同时消失，应及时将调速器切至手动运行方式。若机组需向电网供电，应派人到调速器现场监视和调节。如需停机应按手动停机程序操作停机。

c)以下几种故障易造成电源故障：电源空开跳开、电源回路短路、电源模块故障等。7.2.7线路开关跳闸，机组甩负荷

a)故障现象：上位机报线路开关跳闸，机组过速。

b)处理方法：立即将上位机有功、无功调节退出。密切监视机组转速，若发生机组转速持续上升，应及时停机处理。如果调速器能将机组转速压回带厂用电运行则可以继续运行，如果不需要可以停机处理。待线路恢复正常运行后再并网发电。

c)以下几种故障易造成线路开关跳闸甩负荷：线路故障保护动作。7.2.8油压系统压力过高

a)故障现象：上位机报调速器压力过高，调速器溢流阀动作回油。

b)处理方法：检查压油泵是否未停，立即切开压油泵电源开关，手动停泵。打开压油罐放油阀，将压油罐排油至集油槽。

c)以下几种故障易造成油压过高：调速器油压变送器故障、溢流阀故障、油泵接触器触点粘死等。7.2.9油压系统压力低

a)故障现象：上位机报调速器压力低，调速器备用泵启动。b)处理方法：是否由于机组负荷变化或调节过大，导致调速器耗油过多引起主、备用油泵同时启动。检查液压系统是否存在漏油现象：如果不影响停机可先停机再关闭蓄能器出油阀。如果不能停机可考虑直接关蝶阀停机再关闭蓄能器出油阀。如由于主用压油泵未启动引起，检查主用压油泵未启动原因。

c)以下几种故障易造成油压低：调速器主用泵故障、液压系统漏油、调速器连续大动作调节等。7.2.10调速器事故低油压

a)故障现象：上位机报水机事故，调速器压力过低，动作停机。

b)处理方法：监视机组停机刹车过程，自动动作不良时手动帮助。检查是否调速器油箱油位过低所至，若是即通知维护加油处理。若两台油泵都在运行，应检查调速系统管路是否破裂跑油或液压系统大量漏油。若两台油泵均未启动，是否电源消失，空开跳闸所致，应设法恢复电源。若压油罐压力正常，则应检查压力变送器是否故障或保护是否误动。事故停机正常后应按下事故停机复归按钮复归事故停机电磁阀。

c)以下几种故障易造成油压低：调速器油泵（电源）故障、液压系统大量漏油、压力变送器故障等。

第三篇：调速器油压装置、尾水盘型阀油压装置、主变冷却器控制系统教案

调速器油压装置、尾水盘形阀油压装置、主

变冷却器控制系统

王浩，讲稿分类：运行专业 基本功能

机组调速器油压装置控制系统能实现压油装置油泵的自动启/停和自动补气功能。盘型阀油压装置控制系统能实现压油装置油泵的自动启/停。主变冷却器控制系统能完成三台单相变冷却器及相关附属设备的自动和手动控制。各辅机控制系统组成及控制原理

2.1 机组调速器油压装置控制系统

2.1.1 系统组成

官地水电站调速器油压装置控制系统共有4套，每套有2个动力屏和1个控制屏，屏柜安装在水轮机层机礅旁。布置图如下：

图1 调速器油压装置控制系统屏柜布置图 调速器油压装置采用PLC控制，控制对象包括2台110kW大油泵、1台22kW小油泵、3个油泵出口组合阀和自动补气装置。

调速器油压装置控制系统有2回AC 380V电源和1回DC 220V电源。2回AC 380V电源分别取自机旁动力盘Ⅰ、Ⅱ段。大泵采用一回AC 380V作为动力电源，小泵采用双电源供电，两路电源分别取自两回主交流电源进线，通过配置的双电源切换开关，实现双路电源的自动投切。2台大泵的C相为开关电源装置PS1提供两路220V交流电源（互为备用），DC 220V为开关电源装置PS2提供一路直流电源，开关电源输出两路24V直流电供PLC使用。

控制柜内装有满足调速器油压装置控制所需的所有控制、保护设备和电机启动设备，主要包括自动空气开关、电动机软启动器、双电源切换开关、AC220V/DC24V开关电源、DC220V/DC24V开关电源、PLC、继电器、防雷设备、模拟信号隔离器、指示灯、操作控制开关等设备。

现地控制屏装有10.4”彩色液晶（触摸）显示屏，显示设备运行状态信号，各种报警信号，各模拟量实测值（压力油罐的油位值和油压值、回油箱的油位值），电机的运行时间和动作次数。现地控制屏上还设有运行状态监视灯，监视设备运行状态、主要报警信号等。2.1.2 控制方式及作用

调速器油压装置控制系统的现地手动、自动控制方式选择切换开关设在现地柜上；切换开关设有“自动”、“切除”、“手动”三档。将控制方式选择切换开关置于“自动”控制方式时，调速器油压装置控制系统按照PLC程序自动控制相关控制对象的启/停。正常运行情况下，各控制对象均设置在“自动”控制方式。当切换开关设置于“切除”位置时，相应控制对象退出运行。将控制方式选择切换开关置于“手动”运行时，在现地控制柜上通过按钮直接启/停油泵，并闭锁自动控制命令的输出。

PLC根据压力油罐的油压完成三台油泵的启/停控制。当油罐油压低于工作泵启动压力时（主油泵启动压力5.8MPa，辅助油泵启动压力6.1MPa），自动启动工作泵；若压力继续降低至备用泵启泵压力（5.5MPa）或检测到工作泵故障时，发出油泵故障报警，并自动启动备用油泵；当油压降低到事故低油压整定值5.0MPa时，压力开关动作，压力开关空接点作用于发电机停机回路，启动紧急落门停机流程并报警；当油压恢复到正常油压6.3MPa时，停止工作油泵和备用油泵，如油泵或PLC故障，不能按要求停止油泵运行，油压继续上升到油压过高整定值6.5MPa时，发出油压过高报警信号。

每台油泵启动时，油泵出口组合阀内的先导电磁阀带电，使得油泵出口油直接回到回油箱，实现空载启动，延时后先导电磁阀失电，油泵电机出口建压完成。当油泵操作切换开关置于“手动”控制方式时，可通过按钮手动直接启/停油泵。当某台油泵故障时，应将其切换开关置于“切除”位置，拉开对应主回路开关。

当压力罐油位上升至上限并且油压低于额定值时，打开自动补气阀向压力罐补气。当压力罐油压上升至额定值以上或油位降低至下限，则自动补气阀关闭，停止补气。补气开始压力6.0MPa，补气停止压力6.3MPa。

现地控制屏通过MB+口与计算机监控系统通信，将切换开关位置状态、电机运行状态和故障报警信号（包括电机故障、PLC故障、软启动器故障、电源故障、传感器故障、主/备切换等）以及各模拟量实测值，以及泵的运行时间和动作次数的统计结果通过MB+口上送计算机监控系统。事故低油压采用两只压力开关独立上送。2.1.3 控制原理

调速器#1油泵电机控制系统图：

图2 调速器油压装置控制系统#1油泵电机回路图

当1SA切至自动时，接点1、2接通，-1KA2在软启动器无故障时是闭合的，当PLC控制的-K1触点接通时，-1KA线圈得电，-1KA触点接通，使得-1KM线圈得电，1KM触点闭合，1KA1线圈得电，接触器控制的主回路接通，实现油泵电机的自动启动，1KM触点闭合，油泵出口组合阀内的先导电磁阀带电，使得油泵出口油直接回到回油箱，实现空载启动，延时后先导电磁阀失电，油泵电机出口建压完成；当1SA切至手动时，接点3、4接通，-1KA2在软启动器无故障时是闭合的，按下-SB11按钮时，-1KA线圈得电，软启动器回路中的-1KA触点接通，同时自保持回路中的-1KA触点接通，实现油泵电机的手动启动。2.1.4 运行注意事项

3.1.4.1 控制屏上的复归按钮短按复归报警信号，长按恢复出厂设置。3.1.4.2 回油箱有油混水监测装置。

3.1.4.3 事故低油压发停机信号，极低油位不停机。

3.1.4.4 控制系统检修时PLC仅靠一块电池供电，如电池无电将造成程序丢失。2.1.5 常见运行操作

3.1.5.1 将控制把手切至手动时，按下启动/停止按钮可对油泵进行启停操作。3.1.5.2 短按复归按钮可对报警信号进行复归。

3.1.5.3 控制系统检修时，检查油泵停止后，将3个油泵控制把手切至切除，将动力屏内的双电源转换开关切至“断电O”位置，拉开机旁盘上两个动力电源开关，拉至检修位置，拉开机旁直流馈电屏调速器油压装置控制系统电源开关。2.2 盘型阀油压装置控制系统 2.2.1 系统组成

官地水电站盘型阀油压装置设置了一套自动控制系统，采用PLC控制，控制对象为2台22kW油泵，能完成油压装置的现地自动和手动控制及电机保护。

盘型阀油压装置控制系统有2回AC 380V电源和1回DC 220V电源。每台泵采用一回AC 380V作为动力电源，电机采用常规电磁式启动。2台泵的C相为开关电源装置PS1提供两路220V交流电源（互为备用），DC 220V为开关电源装置PS2提供一路直流电源，开关电源输出两路24V直流电供PLC使用。

控制柜内装设满足油压装置控制所需的所有控制、保护设备，主要包括自动空气开关、接触器、热继电器、开关电源、PLC、继电器、防雷设备、模拟信号隔离器、指示灯、操作控制开关等。

现地控制屏装有10.4”彩色液晶（触摸）显示屏，显示设备运行状态信号，各种报警信号，各模拟量实测值（压力油罐的油位值和油压值、回油箱的油位值），电机的运行时间和动作次数。现地控制屏上还设有运行状态监视灯，监视设备运行状态、主要报警信号等。2.2.2 控制方式及作用

盘型阀油压装置控制系统的现地手动、自动控制方式选择切换开关设在现地柜上；切换开关设有“自动”、“切除”、“手动”三档。将控制方式选择切换开关置于“自动”控制方式时，盘型阀油压装置控制系统按照PLC程序自动控制相关控制对象的启/停。当切换开关设置于“切除”位置时，相应控制对象退出运行。将控制方式选择切换开关置于“手动”运行时，在现地控制柜上通过按钮直接启/停油泵、开/关组合阀。

PLC通过油罐压力开关和油罐压力变送器来控制油泵电机的启动和停止。当油罐油压低于工作泵启动压力时，自动启动工作泵；若压力继续降低至备用泵启泵压力或检测到工作泵故障时，应发出油泵故障报警，并自动启动备用油泵；当油压继续降低到低油压报警整定值时，发出油压过低报警信号；当油压恢复到正常油压时，停止工作油泵和备用油泵，如油泵或PLC故障，不能按要求停止油泵运行，油压继续上升到油压过高整定值时，发出油压过高报警信号。当回油箱液位降低至低液位时（现场整定）自动停泵并发液位低报警，回油箱液位过高时发液位过高报警信号。

现地控制屏通过MB+口与计算机监控系统通信，将切换开关位置状态、电机运行状态和故障报警信号（包括电机故障、PLC故障、电源故障、传感器故障、主/备切换等）以及各模拟量实测值，以及泵的运行时间和动作次数的统计结果通过MB+口上送计算机监控系统。

2.2.3 控制原理

盘型阀#1油泵电机控制系统图：

图3 盘型阀油压装置控制系统#1油泵电机回路图 当1SA切至自动时，接点1、2接通，当PLC控制的-K1触点接通时，-1KA线圈得电，-1KA触点接通，使得-KM1线圈得电，-KM1触点闭合，接触器控制的主回路接通，实现油泵电机的自动启动，同时1KM线圈得电，1KM触点闭合，油泵出口组合阀内的先导电磁阀带电，使得油泵出口油直接回到回油箱，实现空载启动，延时后先导电磁阀失电，油泵电机出口建压完成；当1SA切至手动时，接点3、4接通，按下-SB11按钮时，-1KM线圈得电，自保持回路中的-1KM触点接通，接触器控制的主回路接通，同时1KM线圈得电，1KM触点闭合，油泵出口组合阀内的先导电磁阀带电，使得油泵出口油直接回到回油箱，实现空载启动，延时后先导电磁阀失电，油泵电机出口建压完成。2.2.4 运行注意事项

2.2.4.1 控制屏上的复归按钮短按复归报警信号，长按恢复出厂设置。2.2.4.2 盘型阀油压装置控制系统没有自动补气功能。2.2.4.3 根据与设计沟通，正常时自动控制方式不投入。

2.2.4.4 控制系统检修时PLC仅靠一块电池供电，如电池无电将造成程序丢失。2.2.5 常见运行操作

3.2.5.1 将控制把手切至手动时，按下启动/停止按钮可对油泵进行启停操作。3.2.5.2 短按复归按钮可对报警信号进行复归。

3.2.5.3 控制系统检修时，检查盘型阀压油装置已泄压排油，补气装置已退出，检查油泵停止后，将2个油泵控制把手切至切除，拉开油泵动力电源开关，拉至检修位置，拉开控制系统直流电源开关。2.3 主变冷却器控制系统 2.3.1 系统组成

官地水电站主变冷却器控制系统共有4套，每套有1个动力屏和1个控制屏。控制对象为主变冷却器油泵A、B、C 3相，每相各4台，共12台。主变冷却器控制系统能完成每个机组段内三套主变冷却器及相关附属设备的自动和手动控制以及电机的保护，确保主变压器的正常运行。

盘柜布置图如下：

图4 盘型阀油压装置控制系统屏柜布置图 主变冷却器的动力电源采用AC 380V双电源供电，柜内配置双电源切换开关，实现主回路失电时自动投入备用电源回路的功能。主变冷却器控制系统动力柜#1电源取自相应的机旁动力盘Ⅰ段，#2电源取自机旁动力盘Ⅱ段；控制柜有1路AC 220V电源，1路DC 220V电源。DC 220V电源取自主变洞直流母线。

柜内装有满足主变冷却器所需的所有控制、保护设备，主要包括自动空气开关、双电源切换开关、开关电源、PLC、接触器、热继电器、继电器、电流变送器（主变高压侧CT信号）、电压变送器（主变低压侧母线PT信号）、防雷设备、模拟量信号隔离器、指示灯、操作控制开关等设备。

现地控制屏装设10.4”彩色液晶（触摸）显示屏，显示设备运行状态信号，各种报警信号，各模拟量实测值（如总管压力、主变低压侧电压、主变运行负荷等），电机的运行时间和动作次数，以及进行设定和修改整定值。2.3.2 控制方式及作用

控制方式分为自动、切除、手动，控制方式选择切换开关设在控制屏上，控制方式选择切换开关置于“自动”控制方式时，主变冷却器随主变的状态自动投切，即主变运行时投入主变冷却器，主变停运时退出主变冷却器。控制方式选择切换开关置于“手动”时，在现地控制柜上通过启/停切换开关投切主变冷却器。

PLC能自动统计每台冷却器的运行时间和启动次数，正常情况下，冷却器均设置为“自动”控制方式，并根据运行时间或启动次数在启停冷却器过程中自动轮换工作和备用冷却器，实现4台冷却器互为备用的功能，并且当工作方式自动切换时，自动发出信号。

现地控制屏通过MB+口与计算机监控系统通信，将切换开关位置状态、电机运行状态和故障报警信号（包括电机故障、PLC故障、电源故障、传感器故障、主/备切换等）以及各模拟量实测值，以及泵的运行时间和动作次数的统计结果通过MB+口上送计算机监控系统。主变共设两只油面温度计及一只绕组温度计，控制屏只采集每只温度计中的模拟量信号和两个控制接点开关，报警接点及跳闸接点信号由主变端子箱直接接至LCU。2.3.3 控制原理

当主变带电时自动投入一台冷却器运行。每台变压器的4个油泵电机根据主变油温信号自动投退。当主变油温达到45℃时或监测到主变带电后自动投入主用油泵；主变油温达到55℃时，自动投入辅助油泵；油温继续上升至65℃或主变负荷超过设定值并经延时，则投入备用油泵，并同时报警，发主变油温过高告警信号；油温降低至55℃以下或主变负荷低于设定值并经延时，自动退出备用油泵和辅助油泵；当主变退出运行后，所有冷却器自动退出运行；当工作冷却器出现故障时，包括油流中断、水流中断、泄漏、油泵电机故障，经延时如故障仍未解除，切除故障冷却器，自动投入备用冷却器运行。其中油流中断、水流中断、泄露延时60s，油泵电机故障延时200ms。变压器带电出现冷却器全停故障或两台以上冷却器故障时延时5s发冷却器故障信号；冷却器全停20分钟后若油温达75℃，立即发事故跳闸信号；冷却器全停60分钟后不论主变油温多少，直接发事故跳闸信号。2.3.4 运行注意事项

2.3.4.1 控制屏上的复归按钮短按复归报警信号，长按恢复出厂设置。

2.3.4.2 控制系统检修时PLC仅靠一块电池供电，如电池无电将造成程序丢失。2.3.4.3 SA控制把手控制全部泵运行方式。

2.3.5 常见运行操作

2.3.4.4 将控制把手切至手动时，操作启动/停止切换开关可对油泵进行启停操作。2.3.4.5 控制系统检修时，将控制把手切至切除，将动力屏内的双电源转换开关切至“断电O”位置，拉开机旁盘两个动力电源开关，拉至检修位置，拉开控制系统直流电源开关。

参考资料：

1，中鼎辅机控制设备原理接线图。

2，官地辅机及公用系统控制设备与自动化元件合同文件技术部分。