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丹江电厂机组自动化元件的更新改造
作者:陈杰  张勇  张双    文章来源:本站原创    点击数:2367    更新时间:2006-8-17

 陈杰  张勇  张双

  摘 要: 水电厂机组自动化元件的质量优劣直接关系到水电厂的安全运行,也影响着综合自动水平的提高。丹江口水电厂为配合计算机监控系统的改造, 对主、辅设备自动化元件进行了改造。改造后的自动化元件投入生产运行后性能良好、工作可靠、维护量小。文章介绍了主要自动化元件的选型与改造情况。

  关键词:丹江口水电厂  自动化元件   更新改造     

1 前言

  丹江口水力发电厂有6台单机为150 MW的混流式水轮发电机组,于1973年9月全部投产运行,最大年发电量54.12亿千瓦时(1975年),年平均发电量38.3亿千瓦时,保证出力25.9万千瓦。 由于受国内当时技术条件的限制,机组投运时的基础自动化元件主要是主机厂提供的配套产品,运行到90年代,其产品性能已明显落后,再加上丹江电厂在向电网供给大量电力、电量的同时,还承担着繁重的调频、调峰和事故备用任务。为满足电网的调频、调峰和备用需要,机组频繁地进行开停作业,仅1993年,机组开停就达1342次,平均每天开停3.68次,这就加快了机组各类自动化元件的磨损和弹簧机构的疲劳,相继暴露出较多的问题,如:液位信号器拒动或误动,电磁配压阀可靠性差,接触器拉毛、粘联、损坏,压力表整定值易变动等,造成设备故障频繁,自动化程度很低,主要靠人海战术来维持安全生产。 自动化元件是电厂机组自动化控制设备的“手脚”, 也是机组自动化设备监测的“耳目”。随着电厂计算机监控系统改造的展开,为了避免计算机监控系统“大脑”发达,而“耳目”不灵、“手脚”笨拙的弊病,电厂集中力量更新改造了一批老式自动化元件,并且伴随计算机监控系统改造的进程而不断加快其步伐,逐步完善提高,收到较好的效果, 大大提高了电厂的综合自动化水平。

2 改造内容

2.1 压力开关

  丹江电厂油压装置和压缩空气系统采用磁助式电接点压力表进行油压和风压测量,压力表在运行中经常出现接点弹跳、定值漂移、测值不准等故障,引起电机起停紊乱,严重时甚至造成低油压误动停机。由于上述故障是电接点压力计产品的固有缺点,目前已逐步被各类压力开关所取代。

  2004年在4号机组压油装置上改用美国SOR公司的NN系列压力开关替代电接点压力表,用于油压保护和油泵控制。该型压力开关定值无飘移、耐冲击、防振动,不会因压力的波动而引起接点抖动,开关状态清晰明朗。在投运后,4号机组油压信号频繁报警登陆的现象已经基本消失,油泵起停的准确性和可靠性也得到保证,目前在持续运行观察中。

  2001-2002年,配合1、2号高压机系统改造,电厂选用上海远东仪表厂引进德国HERION 技术生产的YTK 型压力开关取代气罐电接点压力表,用于改造后的高压机系统风压测量和压缩机起停控制。经使用证明,此种压力开关具有定值调整方便,不变位和接点断开性能可靠等优点。

  机组制动系统风闸上下腔原来采用的是水银接点压力信号控制器,运行多年后老化严重,后来用美国CCS公司的604P15型压力开关进行更换。该压力开关在设计上采用双弹簧膜片结构(DUAL-SNAP),膜片材质特殊,性能稳定,开关动作果断,无任何中间态,从而保证了元件的高精度与高可靠性。

2.2 导叶开度主令开关

  丹江电厂原导叶开度主令开关是机械凸轮式结构,已运行多年,存在内部弹簧开关老化,机械位置调整困难等问题。2003年底,在5号机组采用哈尔滨瑞格大电机技术公司的DK-2-ME型主令开关用于导叶开度控制,该开关具有结构简单,调整方便,非接触触发接点, 零位固定(断电后无需重新调整),抗干扰能力强等特点,并且具有4~20mA模拟量输出功能,经过一年多的使用,效果良好。 2.3 电磁阀

  原各机组系统冷却水进水阀为电动阀门,后来考虑到技术供水廊道现场环境比较潮湿,不适合电动阀门装置的运行,更换成用电磁配压阀换向配油的液压阀门。电磁配压阀采用了水利电力部机电研究所的DPW-8-63型两位四通电磁换向阀,该阀为双稳态工作方式,阀芯为水平卧设,驱动功率小;行程开关动作可靠,接点容量大,可以有效避免烧线圈和误动等故障。另外该阀电磁铁与外界相通的接合面处均用特种密封胶密封,提高了电器绝缘性能及防护等级。

  电厂机组制动系统风闸电磁阀是主机厂提供的立式两位三通阀,阀体运行多年比较老旧,电磁线圈DC220V供电,维护量较大,而且该型电磁阀只能控制风闸下腔的充放气,当机组解除制动加反向风压时,需要手动打开风闸上腔进气阀门进行充气,自动化程度较低。2003年底电厂对6号机组风闸控制柜进行了改造,换用两个德国宝德公司041333T型两位三通电磁阀分别控制风闸上下腔的充放气,使机组制动系统实现了完全自动控制。该型电磁阀带有平稳工作的伺服活塞,电磁线圈DC24V供电,阀体内部通过膜片将电磁系统与介质隔离,,对环境适应能力强,基本上不需要维护。根据一年多来的试验运行,效果良好,目前在继续运行观察中。

2.4 油位信号器

  压油装置集油槽油位信号器未改造前采用的是空心导杆浮球形式,磁浮球随着液位的变化上下移动来指示油位的高低,通过接通导杆内的两个干簧接点来指示油位上下限,功能单一,不便于监控。经调查比较,决定选用西安江河电站技术公司的磁翻板式液位计。该液位计的最显著特点是液体介质与指示器完全隔离,以磁浮子为测量元件, 集磁翻板现地液位显示、传感器变送模拟量输出和轨道外挂磁记忆开关为一体;可将液位信号转换成二线制4~20mA DC标准信号,实现远距离指示、检测、记录与控制标;其油压报警值全量程范围内可调。目前该传感器已在2、5、6号机组集油槽投入运行。 压油装置压油罐油位信号器原来采用的是传统的磁珠液位计形式,无液位变送器,油位无法远方监控;浮筒磁记忆开关也比较老旧,经常发生油位信号误动或拒动。后来采用西安江河电站技术公司的UXJD型新式磁珠液位计对其进行了改进,该液位计带有液位变送器和新式磁记忆开关,可以实现液位的远传、监测功能,经使用证明其新式磁记忆开关动作准确可靠,确保了油位限位报警功能的正常,为今后压油装置自动补气奠定了基础。2号机压油罐油位浮子进一步改进成了磁翻板液位计形式,目前正在试验观察中。 2.5 液位传感器

  原检修排水泵电动机控制装置是主机厂提供的配套产品,水位信号的采集使用的是老式的水位浮子式液位开关形式,没有液位全程监控功能。后经过和南瑞电气控制公司合作,采用PLC为核心的液位控制系统对其进行了改进。改进后的系统配有美国进口的B0805型投入式静压液位传感器,该传感器量程大(0~26m)、精度高(0.15%-0.25%),安装简单、长期稳定性好,具有防冷凝防结露功能,能准确地将实际液位以4~20 mA电流形式输送给PLC监控装置并通过LCD面板以数字方式显示,监控装置通过监视模拟量限值起停电机。另外,通过PLC与监控系统通讯,可以实时在中控室监控画面上显示检修积水井液位,方便了运行人员的监控。 2.6 示流信号器

  丹江电厂1、2号发电机组采用的是水润滑橡胶瓦导轴承,冷却润滑水流循环监控十分重要, 示流信号器动作不正确将会造成误停机, 或因水流循环不正常而无监控信号, 导致烧瓦事故。电厂原装示流信号器运行初期是比较稳定可靠的,由于运行多年,弹簧疲劳, 虽经调整, 但其性能仍难以满足运行要求, 曾多次发生误动。为解决这一问题, 2003年以后采用了美国霍尼韦尔公司的WFS-1001-H型靶式液体流量开关,该开关采用不锈钢波纹管密封,原理简单,工作可靠,流量达到设定值时,流体推动靶片,带动微动开关动作,闭合一个接点,断开另一个接点,通过调节螺钉,可以方便的调整流量值。该示流信号器的安装,提高了机组水导润滑水系统的示流监视能力和开停机成功率。 2.7 闸门开度传感器

  原机组闸门系统闸门开度指示使用的是主令控制器形式,只能反映闸门的几个特殊位置信号,在中控室无法监视闸门的全行程。后来利用南瑞公司的SWK-200闸门系统对老系统进行了改造。新系统采用了徐州电子技术研究所的JB-8191型接触式编码器作为闸门开度传感器,该型传感器是针对闸门测量的特点,采用接触式编码器在内部配以精密的变速机构专业制造而成。该编码器安装方便,适应性强,稳定可靠,集检测与A/D转换为一体,以并行二进制循环码形式输出闸门开度信号,具有断电记忆跟踪功能。设备投运后,使闸门系统控制更加可靠准确,并且可以在坝顶闸门室和中控室计算机监控系统上实时监控闸门的开度位置,取得了良好的效果。 2.8 电机启动器

  机组油压装置和坝顶闸门系统的油泵电动机由于投运年代较早,采用传统的交流接触器作为启动器,接触器接点由于油泵电机启动频繁,工作周期短, 经常有烧毛、粘联、损坏的情况,而且电机保护功能不全,仅设有热偶继电器,不能防范运行中因断相引起的电机故障。随着可控硅技术的发展,电厂在90年代中期以后逐步将各油泵电机的启动器进行了更换。采用北京硕宇公司生产的交流电机固态控制器,该控制器集控制、保护为一体,具有过流、欠压、断相保护功能,并备有与计算机通讯接口。运行表明, 可控硅固态控制器由于没有机械接点, 避免了触点接触不良, 拉弧、粘连等故障, 且保护功能齐全, 可有效地防止电动机烧坏事故。

3  待解决的问题

  ⑴ 电厂1、2号机组上导油位信号器,1~6号机组推力轴承油位信号器还是老式磁珠式油位浮子形式,磁记忆开关老旧,性能落后。由于这些油位信号器所处的工作环境恶劣,机组振动较大,油位报警信号经常据动或误动。

   ⑵ 电厂6台机组压油装置在安装时没有设计有自动补气功能。通过加装原水利部电力部机电研究所的B301-2型补气装置,并且与计算机监控系统配合,实现了机组自动补气功能。该装置以补气电磁阀为主要元件,集补气、排气、安全保护于一体;但由于油压、风压、油位传感器可靠性和整体配合上面的限制,一直没有正式投入运行,有待我们进一步完善。

  ⑶ 导叶行程传感器依靠钢丝绳传动,输出线性度差,受温度等环境影响较大;每次大小修接力器检修后,均要重新整定变送器的零位和最大行程反馈值;变送器转轮上的钢丝绳容易跳槽和拉断,使机组失去导叶行程反馈。

4  总结

  丹江电厂机组自动化元件的更新改造,经过10多年来的努力,取得了很好的效果。所选元件绝大部分性能优良、质量可靠,保证了机组的安全生产, 提高了运行效率, 增长了设备的检修周期。自动化元件的更新和改造还使计算机监控系统功能得到充分发挥,大大提高了机组主、辅设备运行监视的可靠性,在中控室即可全面了解设备运行状态,使运行人员摆脱了定期抄表和频繁巡检的繁重劳动,也大大减轻了维护人员的维护量,为丹江电厂实现“无人值班”(少人值守)打下了坚实的基础。

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