水電站YZ 型油壓裝置漏油報(bào)警邏輯優(yōu)化與應(yīng)用

鄒 強(qiáng)，燕 飛，田曉蕓

（ 中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司溪洛渡水力發(fā)電廠，云南 永善 657300）

YZ 型油壓裝置是分離式油壓裝置，壓力油罐與回油箱分開(kāi)布置[1]，其結(jié)構(gòu)還包括油泵機(jī)組、接力器、管路、閥組等。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)易發(fā)生漏油故障，油量減少將影響用油設(shè)備的正常運(yùn)行，所以及時(shí)發(fā)現(xiàn)油壓裝置漏油故障對(duì)用油設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。然而現(xiàn)有油壓裝置針對(duì)漏油的報(bào)警邏輯比較單一，往往只針對(duì)壓力油罐或者回油箱的油位變化做出報(bào)警信號(hào)[2]，目前為解決上述問(wèn)題所研究的文獻(xiàn)較少，大多為對(duì)某部位漏油的原因進(jìn)行分析并提出處理方法[3-5]。為及時(shí)快速發(fā)現(xiàn)油壓裝置漏油故障，本文提出一種基于總油量的優(yōu)化邏輯，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中增加油壓裝置基準(zhǔn)油量和當(dāng)前油量，并實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前油量與基準(zhǔn)油量的差值得出漏油量，當(dāng)漏油量大于設(shè)定閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示運(yùn)維人員檢查處理。

1 原有漏油監(jiān)測(cè)方法及問(wèn)題

油壓裝置的壓力油罐和回油箱上裝設(shè)有液位傳感器，實(shí)時(shí)讀取相應(yīng)容器內(nèi)的油位，利用液位傳感器報(bào)出油位低報(bào)警來(lái)提示運(yùn)維人員，以某水電站為例，從原有漏油監(jiān)測(cè)邏輯中可知模擬量低于設(shè)定閾值或者開(kāi)關(guān)量到達(dá)設(shè)定值均能報(bào)出油位低報(bào)警。

油壓裝置的主要作用就是利用油泵機(jī)組將回油箱內(nèi)油輸送至壓力油罐，以保持壓力油罐的能量?jī)?chǔ)存和供應(yīng)。機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，壓力油罐和回油箱的油位變化比較大，而為了減少誤報(bào)警，壓力油罐或者回油箱的油位越低限報(bào)警閾值設(shè)置往往比較小，當(dāng)發(fā)生漏油觸發(fā)該類報(bào)警時(shí)，漏油量可能已經(jīng)較大，導(dǎo)致運(yùn)維人員處理該類故障的應(yīng)急時(shí)間有限，給設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不利影響。

2 優(yōu)化措施

針對(duì)上述文中提出的問(wèn)題，本文提出的優(yōu)化措施不需要改變?cè)杏蛪貉b置結(jié)構(gòu)和監(jiān)測(cè)元器件設(shè)備，只需要在監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中增加油壓裝置漏油量相關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在機(jī)組LCU 程序中增加油壓裝置漏油量相關(guān)數(shù)據(jù)變量和計(jì)算邏輯?？紤]到油壓裝置接力器的運(yùn)動(dòng)方向不同，即當(dāng)控制設(shè)備圓周方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)接力器一進(jìn)一出反向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)控制設(shè)備軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，多個(gè)接力器同進(jìn)或同出同向運(yùn)動(dòng)。那么運(yùn)動(dòng)前后壓力油罐消耗的油量和回油箱回油量就存在不相等的情況，本文針對(duì)接力器的不同運(yùn)動(dòng)方向提出兩種優(yōu)化措施，很好地解決了油壓裝置漏油發(fā)現(xiàn)不及時(shí)以及報(bào)警不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

2.1 接力器反向運(yùn)動(dòng)優(yōu)化措施

接力器反向運(yùn)動(dòng)的油壓裝置典型有調(diào)速器油壓裝置，正常運(yùn)行中其兩個(gè)接力器反向運(yùn)動(dòng)，行程相同，壓油罐及回油箱之外油壓裝置設(shè)備結(jié)構(gòu)中油量基本相等，因此壓力油罐減少的壓力油和回油箱增加的回油基本相等，壓油罐及回油箱的總油量正常情況下應(yīng)保持不變。因在調(diào)速器壓油裝置運(yùn)行過(guò)程中，各管路和接力器如發(fā)生漏油故障，最終均會(huì)反映到壓力油罐和回油箱的總油量變化，故本文忽略各管路和接力器內(nèi)的油量，只計(jì)算壓力油罐和回油箱內(nèi)的油量，則總油量為：

其中如圖1所示：H罐t為t時(shí)刻壓力油罐液位（m）；H底為壓力油罐底部封頭高度（m）；H箱t為t 時(shí)刻回油箱液位（m）；R罐為壓力油罐圓柱段橫截面半徑（m）；L箱為回油箱長(zhǎng)度（m）；W箱為回油箱寬度（m）；V基為基準(zhǔn)總油量（m3）；V底為壓力油罐底部封頭體積（m3）。

圖1 壓力油罐、回油箱示意圖

油壓裝置正常運(yùn)行中，用油量不會(huì)低于壓力油罐底部封頭處，即使封頭底部發(fā)生漏油，也將反映在封頭以上圓柱斷面，在計(jì)算漏油量時(shí)，封頭底部的體積將不會(huì)發(fā)生變化，所以公式（1）可近似簡(jiǎn)化為：

如果壓力油罐安裝的液位傳感器不是從封頭底部開(kāi)始的，而是如圖1 所示那樣從封頭以上圓柱面開(kāi)始安裝，那么在讀取壓力油罐油位時(shí)，就不需要再考慮封頭內(nèi)的油位，公式（3）可進(jìn)一步近似簡(jiǎn)化為：

報(bào)警邏輯簡(jiǎn)圖如圖2 所示。

圖2 調(diào)速器油壓裝置當(dāng)前油量邏輯簡(jiǎn)圖

同時(shí)在監(jiān)控系統(tǒng)增加重設(shè)基準(zhǔn)油量功能，在油壓裝置檢修后或者重新注油后點(diǎn)擊監(jiān)控系統(tǒng)重設(shè)基準(zhǔn)油量按鈕，將該時(shí)刻當(dāng)前總油量賦值給基準(zhǔn)油量，作為后續(xù)漏油量實(shí)時(shí)計(jì)算過(guò)程的參考基準(zhǔn)油量。

2.2 接力器同向運(yùn)行優(yōu)化措施

與上一節(jié)相同的功能和簡(jiǎn)化思路，本節(jié)就不再贅述，本節(jié)只闡述不同的優(yōu)化公式計(jì)算過(guò)程。接力器同向運(yùn)行的油壓裝置典型有筒形閥油壓裝置，正常運(yùn)行中其多個(gè)接力器同向運(yùn)行，行程相同，考慮接力器活塞桿占據(jù)的體積，不同方向運(yùn)行時(shí)用油量和回油量不再相等（圖3）。當(dāng)筒形閥全開(kāi)時(shí)，活塞桿向接力器缸體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，回油量多，壓力油消耗量少；當(dāng)筒形閥全關(guān)時(shí)，活塞桿向接力器缸體外部運(yùn)動(dòng)，回油少，壓力油消耗多。為了統(tǒng)一油量，把筒形閥全關(guān)時(shí)的總油量作為基準(zhǔn)油量，那么在筒形閥全開(kāi)時(shí)在總油量中減去接力器活塞桿的體積則為全開(kāi)時(shí)的總油量。所以計(jì)算這種情況下的漏油量，需要考慮兩種情況，全關(guān)時(shí)總油量為：

圖3 筒形閥接力器示意圖

全開(kāi)時(shí)總油量：

其中：H罐t為t 時(shí)刻壓力油罐液位（m）；H底為壓力油罐底部封頭高度（m）；H箱t為t 時(shí)刻回油箱液位（m）；H桿為筒形閥活塞桿行程（m）；R罐為壓力油罐圓柱段橫截面半徑（m）；R桿為筒形閥接力器活塞桿橫截面半徑（m）；L箱為回油箱長(zhǎng)度（m）；W箱為回油箱寬度（m）；V底為壓力油罐底部封頭體積（m3）；V關(guān)基為全關(guān)時(shí)的基準(zhǔn)總油量（m3）；V開(kāi)基為全開(kāi)時(shí)的基準(zhǔn)總油量（m3）；n為筒形閥接力器個(gè)數(shù)。

根據(jù)公式（3）（4）的優(yōu)化，公式（5）（7）可做同樣的簡(jiǎn)化得到公式（9）（10）：

報(bào)警邏輯簡(jiǎn)圖如圖4 所示。

圖4 筒形閥油壓裝置當(dāng)前油量邏輯簡(jiǎn)圖

在監(jiān)控系統(tǒng)增加重設(shè)基準(zhǔn)油量功能，在油壓裝置檢修后或者重新注油后點(diǎn)擊監(jiān)控系統(tǒng)重設(shè)基準(zhǔn)油量按鈕，將該時(shí)刻當(dāng)前總油量賦值給基準(zhǔn)油量，作為后續(xù)漏油量實(shí)時(shí)計(jì)算過(guò)程的參考基準(zhǔn)油量。

3 實(shí)際運(yùn)行效果

優(yōu)化后的油壓裝置報(bào)警邏輯經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，能夠通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)報(bào)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。投入實(shí)際運(yùn)行后，多次及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)微小漏油情況并報(bào)警，大大提高了發(fā)現(xiàn)油壓裝置漏油故障應(yīng)急處置的時(shí)效性。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，上述油壓裝置漏油報(bào)警優(yōu)化措施能有效較早提醒值班員關(guān)注，及時(shí)確認(rèn)并采取處置措施，防范事故發(fā)生，減小事故停機(jī)概率，提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性，對(duì)于水電站油壓裝置漏油量準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)、報(bào)警和及時(shí)處置具有一定的推廣性。