“PLC+軟啟動器”在水電廠輔機控制系統上的應用

前言

水電廠輔機控制系統的安全運行直接關系到電廠的安全生產，其主要包括油系統、氣系統、水系統等各單元的控制。各單元布置分散，一般具有以下共性：

● 大部分采用泵進行控制。如油壓系統采用油泵維持油壓和油位，排水系統采用水泵控制水位。

● 均需可靠的自動控制。由于這些單元的運行工況時刻在變，為保證電廠的安全穩定運行，減少運行值班人員的工作強度，所有單元必須采取可靠的自動控制。

● 運行環境較為惡劣。

1、問題的提出

由于技術限制及重視程度等原因，早期建成的許多水電廠輔機控制系統普遍采用“接觸器+繼電器+傳感器”回路，該回路存在許多缺點：電機啟動沖擊電流大；接觸器易燒毀；接點易粘連、燒結、拒動；保護功能不完善；接線復雜，維護工作量大；無法實現與全廠計算機監控系統通訊等。

柘林水電廠老廠裝機容量4×45MW，1975年全部投產發電。所有輔機控制系統也是采取上述回路，壓油裝置系統就因接觸器接點粘連等原因，曾多次燒毀油泵，給安全生產帶來極大的隱患，也成為實現全廠綜合自動化，進一步提高電廠自動化水平的突出問題。

2、解決方案

柘林水電廠擴建工程（以下簡稱新廠）共安裝兩臺120MW水輪發電機組，其輔機控制系統主要包括排水系統、壓縮空氣系統、油壓系統、供水系統、主送排風系統、主變冷卻器控制系統、廠用電自動投入系統等單元。新廠輔機控制系統采用高可靠性的可編程控制器（PLC）為核心組件，配以一系列專用模塊，以軟啟動器為電機啟動元件，較好地克服了老廠所出現的問題。下面以新廠油壓裝置控制系統為例作一個簡單的介紹。

2.1 控制對象

● 壓油泵 2臺電機功率75KW

● 壓油罐 壓力變送器1個 壓力開關5個 液位變送器1個

液位開關1個 自動補氣裝置1個

● 回油箱 液位變送器1個 液位信號器1個 油混水信號器1個

2.2 PLC模塊配置及I/O點統計

油壓裝置控制系統選用美國Modixon公司生產的TSX Quantum系列PLC，它具有高可靠性、軟硬件的兼容性、安裝和組態簡便等特點，能夠適應各種工業環境。根據實際需要的I/O點數及考慮日后擴展所需裕量，模塊配置如下：

2.3 電機啟動設備

由于油泵電機功率較大，如采用常規啟動元件，啟動電流非常大，對廠用電會產生較大沖擊。因此，本單元控制系統選用法國施耐德公司生產的軟啟動器及配套元件作為電機啟動設備。軟啟動器是一種先進的智能設備，具有許多優點：

● 控制電機平滑啟動，減小啟動電流，避免沖擊廠用電

● 保證電機以最小啟動轉矩啟動，避免電機過熱

● 具備較完善的電機保護功能

● 啟動時間可調

2.4 控制功能

本單元的控制方式設置：2臺壓油泵共設一個總的“自動、切除、手動”工作切換開關。

● 自動工作方式——壓油泵的啟停由PLC根據控制流程自動控制并根據工作順序選擇開關確定主用泵和備用泵。順序選擇有3檔：即系統方式1、系統方式2、自動輪換。

系統方式1——1號泵主用/2號泵備用

系統方式2——2號泵主用/1號泵備用

自動輪換方式——PLC根據運行時間或啟動次數自動確定主用泵與備用泵

● 手動工作方式——獨立于PLC，由操作人員手動在控制柜上操作手動按鈕控制油泵的啟停。

● 切除工作方式——閉鎖任何操作命令，只有沒該設備處于檢修狀態下，才采用此方式。

2.5 通信

TSX Quanum PLC具有MODBUS PLUS接口和MODBUS接口。通過MODBUS PLUS接口與全廠計算機監控系統機組LCU通信，將各設備狀態信號、故障信號等送往中控室，值班人員可實時監控各設備的運行狀態。MODBUS PLUS（MB+）網是一種先進的工業網絡，它采用對等通訊，通訊速率為1Mbps，標準通訊距離為450米，通過專用路由器或網橋可擴展節點數與通訊距離。另外，通過PLC的MODBUS接口可連接PC機，可非常方便地進行PLC控制程序裝載、設置、修改及在線調試。

3、結束語

“PLC+軟啟器”在水電廠輔機控制系統上的應用，減小了電機啟動過程中大電流對廠用電的沖擊，各單元的運行方式更加靈活，系統更加安全可靠，控制過程完全程序化，極大的減少了維護工作量，提高了勞動生產率，經濟效益顯著。此外，由于實現了與全廠計算機監控系統的通信，全廠綜合自動化水平邁上了新高度，為最終實現“無人值班，少人值守”打下堅實基礎。

作者簡介：姓名 何兵清 職稱：工程師 國家注冊監理工程師 注冊一級建造師 單位：江西省電力公司柘林水電廠。一直從事電力系統的檢修和技術管理工作。