[打印] [關(guān)閉] 發(fā)布時(shí)間：[2010-01-11 00:00]

1引言

水電站的空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)分為高壓氣系統(tǒng)和低壓氣系統(tǒng)。其中高壓氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)為調(diào)速器和蝴蝶閥建立工作油壓時(shí)提供蓄能氣體，而低壓氣系統(tǒng)則負(fù)責(zé)供給采用機(jī)械制動(dòng)的機(jī)組剎車制動(dòng)及吹掃等所需的低壓氣體。因此，保證空氣壓縮氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為電站相關(guān)用氣設(shè)備隨時(shí)提供合格的壓縮氣體，對(duì)電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用。

2對(duì)空氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求

在水電站的設(shè)計(jì)中，根據(jù)電站的規(guī)模一般均配置了兩臺(tái)及以上的高壓空氣壓縮機(jī)、低壓空氣壓縮機(jī)和相應(yīng)的氣體貯氣罐，為保證系統(tǒng)的正常工作，還要配置相應(yīng)的控制屏柜，以實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)滿足以下基本要求（本文僅以兩臺(tái)低壓機(jī)的控制為例予以說明）：

（1）根據(jù)貯氣罐內(nèi)的氣壓變化自動(dòng)控制壓縮機(jī)的啟停。

（2）有多臺(tái)壓縮機(jī)時(shí)，要有根據(jù)壓力下降限值或電機(jī)故障等不同情況對(duì)應(yīng)啟動(dòng)工作機(jī)和備用機(jī)的定義。

（3）根據(jù)壓縮機(jī)的運(yùn)行要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開冷卻水。

（4）根據(jù)壓縮機(jī)的運(yùn)行要求實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)的卸載和定時(shí)排污，以保證壓縮機(jī)電機(jī)不帶負(fù)載啟動(dòng)和保證氣體質(zhì)量。

（5）具有氣壓過高、過低報(bào)警和缸體溫度過高報(bào)警。

3傳統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的不足

為達(dá)到上述要求，傳統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了大量的中間繼電器和部分時(shí)間繼電器，由某甲級(jí)設(shè)計(jì)院給出的典型控制原理見圖（一）。

雖然從原理上說圖（一）接線基本滿足空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，但是在電站的實(shí)際運(yùn)行中卻顯得可靠性極低，經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)間繼電器、中間繼電器燒毀、壓力接點(diǎn)粘連燒毀甚至電機(jī)燒毀等故障，整個(gè)系統(tǒng)基本不能自動(dòng)運(yùn)行。分析其原因有以下幾點(diǎn)：

（1）采用220V強(qiáng)電控制是造成壓力接點(diǎn)粘連的主要原因。雖然回路電流小于壓力接點(diǎn)的標(biāo)稱容量，但是由于國(guó)產(chǎn)壓力接點(diǎn)普遍存在的質(zhì)量問題，實(shí)際通流能力往往達(dá)不到產(chǎn)品標(biāo)稱容量，這在廠站的實(shí)際運(yùn)行中已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。

（2）繼電器線圈長(zhǎng)期帶電是造成中間繼電器、時(shí)間繼電器燒毀的主要原因。圖中時(shí)間繼電器1SJ和2SJ的線圈當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)后一直得電，而空壓機(jī)向貯氣罐補(bǔ)氣的時(shí)間一般不少于30分鐘，特別是單臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)補(bǔ)氣時(shí)間則更長(zhǎng)。因此1SJ和2SJ線圈燒毀是常有的；一旦有壓力接點(diǎn)粘連，必將造成中間繼電器2ZJ或者3ZJ線圈也會(huì)長(zhǎng)期帶電，因此壓力接點(diǎn)粘連而致使線圈燒毀的幾率也非常大。

（3）空氣壓縮氣系統(tǒng)本身具有的“浪涌”特性，使得壓力接點(diǎn)普遍存在抖動(dòng)現(xiàn)象，因接點(diǎn)抖動(dòng)而出現(xiàn)的拉弧，又加速了接點(diǎn)粘連的過程。接點(diǎn)的粘連和抖動(dòng)會(huì)使電動(dòng)機(jī)連續(xù)啟停，這種后果更加嚴(yán)重。雖然圖中對(duì)啟動(dòng)壓力接點(diǎn)采取了1ZJ和3ZJ的自保持措施，但是對(duì)停機(jī)接點(diǎn)沒有采取相應(yīng)的措施。事實(shí)上對(duì)停機(jī)接點(diǎn)如果采取和啟動(dòng)接點(diǎn)一樣的、通過2ZJ常開接點(diǎn)自保持的措施，又是不行的。

（4）設(shè)計(jì)上采用啟動(dòng)接觸器的常開輔助接點(diǎn)打開卸載電磁閥，這只在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的同時(shí)才進(jìn)行，實(shí)際上電動(dòng)機(jī)仍然是帶負(fù)載啟動(dòng)，因?yàn)樯弦淮蔚臍埩魵怏w仍然在機(jī)組汽缸內(nèi)和出口氣管內(nèi)，沒有得到釋放。

（5）主回路電機(jī)保護(hù)過于簡(jiǎn)單，單一使用熱敏元件不能對(duì)電動(dòng)機(jī)起到很好的保護(hù)作用；實(shí)際上除了過流，電動(dòng)機(jī)的燒毀很大一部分是由于斷相（缺相）過壓引起的。

4對(duì)傳統(tǒng)空氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)

針對(duì)傳統(tǒng)控制模式中存在的問題，我們對(duì)電站的空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，取得了滿意的效果。

1、改220V交流控制為24V直流弱電控制，有效的解決了壓力接點(diǎn)“粘連”問題。

2、去掉“工作機(jī)”和“備用機(jī)”的硬件（轉(zhuǎn)換開關(guān)）定義，利用PLC內(nèi)部計(jì)數(shù)器巧妙地解決了互為備用的機(jī)組輪流啟停，從而實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)機(jī)組的自動(dòng)輪流切換，這可以有效的檢查機(jī)組故障，為電站實(shí)現(xiàn)“無人值班，少人值守”奠定了基礎(chǔ)。

3、采用了軟件“接點(diǎn)防抖”措施，很好的解決了帶壓氣體介質(zhì)的“浪涌特性”對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響，消除了電機(jī)連續(xù)啟動(dòng)的問題。圖中1SJ的加入，使停機(jī)指令保持到機(jī)組完全停穩(wěn)、氣罐內(nèi)的壓力穩(wěn)定為止，成功地躲過了接點(diǎn)的“抖動(dòng)”期。

4、利用成熟的PLC（可編程序控制器）技術(shù)，取消了實(shí)物意義上的中間繼電器和時(shí)間繼電器，大大簡(jiǎn)化了屏內(nèi)布線，使得原本需要多塊屏才能完成的控制現(xiàn)在只需要一塊屏就可實(shí)現(xiàn)，極大地節(jié)約了投資和占地面積，而且功能更強(qiáng)。

5、在主回路上改熱敏元件保護(hù)為電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)，保護(hù)效果增強(qiáng)。需要注意的是：

（1）在使用電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器時(shí)如果直接用保護(hù)器輸出接點(diǎn)去斷開啟動(dòng)接觸器，效果并不理想，因?yàn)閱?dòng)接觸器承擔(dān)著啟停電機(jī)的重任，其主觸頭由于多次啟停也容易出現(xiàn)燒灼粘連，造成保護(hù)動(dòng)作時(shí)不能可靠跳閘。因此我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中于啟動(dòng)接觸器前端設(shè)置了一個(gè)專門用于投退電源的接觸器，讓保護(hù)器的動(dòng)作信號(hào)直接作用于該接觸器的線圈，這就很好地解決了可靠跳閘問題。

（2）保護(hù)器的工作電源只能從電源接觸器的副邊取得，否則保護(hù)器不能正常工作。

6、設(shè)置了開機(jī)排污卸載和停機(jī)卸載，使得電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無載啟動(dòng)。

改進(jìn)的原理設(shè)計(jì)見圖（二）。

圖（二）是繼電邏輯原理圖，對(duì)不同的PLC，使用相應(yīng)的編程軟件和編程語言，很容易實(shí)現(xiàn)向應(yīng)用程序的轉(zhuǎn)換，這里不再贅述。

5結(jié)束語

目前上述系統(tǒng)已在湖北咸豐朝陽寺電站安全可靠運(yùn)行了兩年，自改造投運(yùn)之日起，再?zèng)]有出現(xiàn)過繼電器燒毀、電動(dòng)機(jī)燒毀、接點(diǎn)粘連的現(xiàn)象，系統(tǒng)能隨時(shí)為各相關(guān)用氣設(shè)備供給合格高、低壓氣體，為該站的安全穩(wěn)定運(yùn)行作出了突出貢獻(xiàn)。

上述控制原理同樣適用于水電站的排水泵控制。