水电站球阀控制系统（一）

中国泵业网  进水阀在水轮发电机组中起着非常重要的作用：当机组停机时，关闭进水阀门用于减小水流损失；当机组发生故障而调速器失灵时，能在动水下紧急关闭，迅速切断水流，避免事故的继续扩大。

球阀是进水阀的一种。近年来随着我国大型冲击式水轮发电机组的不断发展，对制造和控制技术的要求也日益提高，对进水球阀的控制就显得尤为重要。早期的球阀控制系统在电气控制上采用常规的继电器逻辑控制方式，由于组成的元器件均组装在大小不同的盘柜中，转接点多、配线复杂，从而导致控制装置的故障易发，可靠性欠佳，且逻辑关系复杂，控制方式单一，信息量少，仅能满足基本功能；在机械液压控制上采用管路加阀门的方式，配管复杂，有可能产生大的泄漏，互换性、通用性差，使用压力范围窄。目前电厂对机组的自动化要求不断提高，传统控制方式已不能满足用户要求。针对这一现象，东方电机控制公司对球阀控制进行了大量的改进，采用现代电子控制技术和二通插装阀与专用集成控制阀块结构，开发出新型球阀控制装置，现已成功应用于金窝电站、仁宗海电站等大中型冲击式机组。本文对该控制装置的组成、功能、特点等作一简要介绍。

    2球阀控制系统的组成

球阀控制系统主要由电气控制系统和液压控制系统组成"电气控制系统一般采用PLC电气控制，液压控制系统一般采用液压控制阀组。其主要部件特点分述如下：

2.1电气控制系统

电气控制系统采用PLC电气控制柜或壁挂式PLC电气控制箱。PLC电气控制柜是电气控制系统的核心部件，采用PLC可编程序控制器，柜体面板上的显示采用工业触摸屏，这种方式成本较高且占用空间较大，但功能完善，方便使用和维护；壁挂式PLC电气控制箱是可编程序控制器只作为核心控制部件，其余显示部分仍采用指示灯等，这种方式结构较简单，成本也较低，功能也很强大且对现场空间要求不高。所以一般机组如无特殊要求我公司均采用壁挂式PLC电气控制箱，本文就只对PLC电气控制箱做简要介绍。

壁挂式PLC电气控制箱内装有高性能可编程序控制器与输入输出接口，其正面板上装有现地和远方控制转换开关、联动和非联动转换开关、球阀开启控制按钮!球阀关闭控制按钮以及各种状态指示灯。

（l）可编程序控制器

可编程序控制器（PLC）属整个电气控制装置的核心，其性能优劣和性价比直接影响到控制装置的品质。球阀控制系统电气控制装置采用日本KOYO公司生产的DZ-250-1型PLC，供电电源为安全可靠的24VDC或22OVDC，该产品外形尺寸紧凑，安装布置方便，具有很好的性价比。同时，它支持220VAC电源供电，尤其适合水电厂电源环境，其大容量继电器输出模块具有250VAC/5A的接点负载能力，可直接操作交流接触器和电动阀门，取消中间继电器，简化系统结构。

 PLC主要技术指标有：

工作电压220VAC/220VDC通用，24VDC

累加器规格32位（bit）

命令种数189

处理速度2ms/lk语

程序存储容量7680语

数据寄存器8320字

输入输出点数256点

内部继电器数1024点

定时器数256

计数器数128

累加器规格32位（bit）

该系列可编程序控制器有两个通讯口，支持RS232C/RS485?MODBUS协议，平均无故障运行时间5000h，可根据水电站球阀控制装置的输入、输出容量对PLC的电源框架和输入、输出模块进行选配。例如，就文中所述的情况而言，选择槽5框架，模块配置如下表所示：

 PLC模块配置

  （2）其他电气部件 

组成电气控制装置的其他部件，如选择开关、按钮、指示灯、开关电源等。

2.2液压控制系统

液压控制系统采用我公司最新设计改进的液压控制阀组，阀组上装有操作球阀接力器开启的电液换向阀和关闭的电液换向阀、二通插装阀、单向阀、液动换向阀、还装有操作球阀工作密封投入与退出的电液换向阀，操作旁通阀开启和关闭的电液换向阀!单向节流阀以及操作检修密封投入和退出的手动换向阀，该阀组上所有的电液换向阀、二通插装阀、单向阀、液动换向阀等采用国际知名品牌，阀体、阀芯均采用不锈钢材料，确保该阀组长期可靠运行。阀组供油油压为2.5~10MPa。阀组上端装有压力表，用来显示压力油源油压。该阀组主要结构特点如下：

（l）系统设计灵活、可靠性高、稳定性好。

（2）外形尺寸小，连接方便，安装成本低。

（3）消除了外泄漏，并减少了内泄漏，降低了液压系统维护成本。

（4）设置快速测试接头能随时监测球阀接力器开启腔、关闭腔油压及各重要部分动作情况。

（5）旁通阀开、关时间和球阀接力器开、关时间连续可调，调节范围广，可满足要求。

（6）采用可靠的、批量生产的、功能单一的标准液压元件，装置的互换性、通用性强，标准化程度高，使用压力范围广。

（7）仅靠纯机械液压过速保护装置过来的外控液压信号就可直接液压关闭球阀。