目前大型泵站的辅机控制回路一般设有三种控制方式,即:远方控制、现场手动控制、自动控制。其中自动控制方式已逐步成为泵站运行和管理的主要方式。但在实际生产应用中,由于控制回路的设计不尽完善,个别部件在选配上不够妥当贴切,常使自动控制命令失灵,装置不能正常发挥其功效,直至影响主机组的安全生产运行。
泗阳第二抽水站是国家南水北调东线工程的一个梯级站,为江苏省江水北调第四梯级,淮水北调第一梯级大型泵站。设2台2.8ZLQk-7.0液压全调节立式轴流泵,总流量为66m3/S,配型号为TDL325/56-40的立式同步电动机,电压等级为6kV,35kV户内变电所设S7-8000/35/6主变压器一台及所变、站变等相关附属设备。其辅机系统由(高压和中压)油、(中压和低压)气、(冷却)水三部分组成,现以泗阳第二抽水站辅机系统中的压力油系统为例,来分析说明其自动控制回路出现的主要故障和若干改进方法,其电气控制原理如图1所示。
1 电气控制回路的工作原理
当压力油箱内的油压力低于下限设定值1.40MPa时,压力表接点1YX1接通,中间继电器1KI线圈得电吸合,同时转换开关置于自动位置Z时,1KI的动合接点1KI1接通接触器的QS线圈,油泵电动机开始运转补油;油箱压力升高后,1YX1接点打开,继电器1KI的通路由1KI2常开接点经继电器3KI的常闭接点3KI1形成自保持。当油箱内油压力上升至上限设定值1.8MPa时,压力表1YX2的接点闭合,3KI继电器线圈得电吸合,其常闭接点3KI1断开从而切断1KI的通路,使油泵电机停止运转,补油结束。图1中对备用油泵电机的启、停及油压过高、过低的信号回路未作示意。
图1 压力油系统控制回路图
2 运行中易出现的故障
(1) 油箱中的油压力低于下限设定值时,油泵不能可靠启动;
(2) 油箱中的油压力高于上限设定值时,油泵不能及时停止运转;
(3) 油压上限执行继电器3KI及过压停机继电器4KI等动作时易出现连续的通断“跳跃”现象。
3 故障原因分析
(1) 自动控制回路的设计存在不足。
(2) YX系列电接点压力表的选型不准确,其接点不能满足电路的实际工作要求:YX系列电接点压力表的接点容量一般都在10VA到30VA之间,在单相220V交流电路中负载阻性电流能力小于0.135A,负载感性电流能力小于0.065A。而受控于它的KI一般是JZ7系列中间继电器,JZ7继电器的启动功率约75VA启动时的电流约0.34A,维持功率约13VA维持电流约0.06A。因此接点容量30VA以下的YX系列压力表是不能满足回路频繁工作的需要的。
(3) 正常情况下油压的变化是一种缓慢的升降过程,压力表电接点的通断也就经过了由断到松到紧或由紧到松到断的变化,这样电接点在松接触时很易“打火”发生氧化电蚀,随着氧化电蚀现象的逐步加重,接点间的电阻也逐渐增大,这样便出现了恶性循环直至接点接触不良或不通导致断路。
4 解决办法
(1) 控制电路的完善
在停机继电器3KI的线圈回路中串入继电器1KI的一对常开接点1KI3,从此彻底消除了继电器3KI动作时出现的跳跃现象,但电接点控制的继电器必须是连续工作状态,暂态动作的继电器回路不宜采用图1中的3KI回路,如图2所示。
图2 完善后的压力油系统控制回路局部图
由于1KI3是在工作泵启动时闭合,所以,当压力表的压力上限接点1YX2闭合时,继电器3KI可以立即启动,其常闭接点3KI1立即断开,可靠地切断了1KI的通路;而1KI的动作必使1KI3接点打开,因此不等压力下降1YX2即断开,1KI3就切断了3KI的回路,保证了3KI不再发生跳跃。1YX2接点实现了无电流断开,大大延长了压力表的使用寿命。
(2) 正确选用YX系列压力表
根据运行中出现的故障,用于KI继电器控制回路的YX压力表在额定工作电压下的触头容量必须大于75VA;用于故障信号回路的YX压力表在额定工作电压下的触头容量最好选用30VA;采用YXC系列带磁助接点的压力表,由于动触头带有磁铁能加快动静触头的闭合速度,因而可大大减轻电接点在闭合时动静触头间的打火电蚀程度,提高电路工作的稳定性,但由于触点在打开时受到磁力的吸引,使得触点在断开时变得更加缓慢,因此YXC系列压力表适用于13VA以下的负载电路和泵站的辅机信号回路。
(3) 选用新型设备
用YPK-03-C型船用膜片压力控制器,替代原来的电接点压力表。YPK-03-C控制器的结构如图3所示。它的动作原理是:当介质的压力作用于膜片8时,膜片将顶动圆盘11,从而带动挺杆5向上位移,压缩给定弹簧18,爪板4、15向上移动,接通微动开关3、16,实现接点的接通和断开。上限、下限设定值可通过调整两根弹簧顶部的调整螺母来实现。
YPK-03-C压力控制器采用密封外壳,对环境、温度、湿度等条件要求不高,微动开关的接点容量大(配有两对常开接点和两对常闭,其接点直流时功率为300W、交流380V时,容量为350VA),动作迅速,完全能克服原电接点压力表在工作中存在的不足。并在不改变原设计电路的前提下,替换原电接点压力表。该站经过近一年的运用,证明控制器的工作稳定、可靠,能满足油、气、水系统自动控制回路的要求。由于YPK-03-C压力控制器是全封闭式结构,不便于对现场储压设备的压力值进行巡视、观测,因此该站采用了压力表和YPK-03-C控制器组合安装使用的布置型式。
图3 YPK-03-C型船用膜片压力控制器
5 结语
泵站辅机系统运行是否可靠,直接关系着泵站主设备的安全,对辅机控制回路进行必要的完善和改进,选用新型设备和对回路中的关键设备进行正确合理的选配,是辅机自动装置可靠工作的重要保证。