申潘威，刘 洋，莫建安

（1.五凌电力有限公司株溪口水电厂，湖南 益阳 413500；
2.湖南省水电智慧化工程技术研究中心，湖南 长沙 410004）

株溪口电厂位于湖南省安化县境内资水流域中游，坝址地处湖南省安化县境内，上游距县城约15.8 km，距东坪电站17 km，下游距株溪口约1.2 km，是一个以发电为主，兼顾航运等综合效益的水电工程。监控系统下位机包括1号～4号机和公用开关站共5套LCU。采用南瑞MB40系列智能PLC，主控模件采用MB40系列CPU712。上位机采用南瑞NC2000监控软件，包括2台主机兼操作员工作站、1台语音报警服务器、1台历史服务器等。

随着计算机监控系统在大型水电厂应用的不断深入，特别是水电厂“无人值班（少人值守）”的推广大大促进了水电厂自动化的进程。然而过去的理论研究和应用系统研制多集中在大、中型水电厂，缺乏对小型水电厂的研究，因此，我国水电厂的发展也出现了显著的不平衡。各类厂家缺乏对贯流式机组控制程序的研究及优化，因此，电厂自行对监控系统程序优化，显得尤为重要。

电厂监控系统使用的MB40系列PLC，采用的编程软件为MBPro，该软件除支持梯形图等传统编程方式外，还同时拥有可视化的编程语言-流程图编程，并且使用不同的语言编写的程序之间也可以相互使用。尤其是采用流程图的编程方式，即使没有任何编程经验或从未学过其它编程语言的初学者也能轻松掌握，这也为电厂自行优化控制程序提供了便利。

通过对机组近年来运行情况的整理分析，以及对南瑞监控程序的多次梳理、学习、讨论。在电厂现行使用的程序中，发现了不少可以进行优化的地方。

2.1 开机程序优化及应用

电厂自2008年机组投运以来，开机程序一直存在两个问题：①因机组轴承油信号难以满足要求导致开机时间较长（平均约10 min）；
②开机过程中多次出现由于高顶油泵没有及时退出导致开机失败。

2.1.1 解决开机时间较长问题

机组开机时间较长，主要是机组发开机令后，启动轴承油泵向机组轴承系统供油，需要等到安装在轴承后的回油管道上的油流示流器信号满足要求，才能继续下一步开机流程，这个过程大约需要6 min。针对机组开机时间过长问题，曾考虑采取包括改变轴承润滑油管路、更换轴承油流量开关等措施，但因效果存在不确定性、花费人力物力成本较高而未实施。后经过对开机程序的检查、梳理后发现，可以采用对辅助设备启停顺序进行调整的方式。经过梳理后，从两方面着手调整：①修改轴承油泵控制程序，保证轴承及其供油管道始终处于充满润滑油状态；
②将开机程序中的“投入轴承油泵”前移至第一步程序。

具体实施：①在机组监控系统PLC控制程序中增加TJQTZCYB(停机时启停轴承油泵程序段)梯形图；
②在机组监控系统PLC控制程序中增加QTZCYBTJ(停机时启停轴承油泵)程序；
③机组轴承供油总管电动阀旁通阀全关位置打开30°角度，保证停机态时各轴承内满油，开机后各轴承润滑油流会快速满足开机条件，缩短开机时间；
④将机组停机至空转程序中“启动轴承油泵”步骤调整至“释放空气围带”之前，此步骤可节省开机时间42 s。

实施效果：经过程序优化后，模拟开机时间由平均约10 min缩短为约3 min，实际运行实测时间平均约3 min 5 s。

2.1.2 解决高顶油泵没有及时退出导致机组开机失败问题。

针对开机过程中多次出现由于高顶油泵没有及时退出导致开机失败，对开机程序进行分析后，发现当机组开机到启动调速器，转速大于95%后监控发退出高顶泵运行令，由于调速器开机过程中空载启动开度为25%,当转速上升至90%转速时导叶会快速回关至10%开度以下，在水头、机组振动及水的流态等多方面的影响下，调速器会有可能导致机组转速再次回调至95%以下，高顶再次投入。根据厂家设计流程，高顶泵没有退出启动机组停机流程，此为不合理之处。因为当机组开机到转速大于95%时，监控发“退出高顶泵运行令”，若此时高顶油泵因故没有正常退出，将会直接启动停机程序，导致开机失败；
且判断是否停泵时间偏短。根据机组运行要求，开机过程中，转速大于95%后高顶泵没有退出并不影响机组的安全运行。根据以上判断，决定对机组开机程序进行修改：取消机组转速大于95%后高顶泵未退出时动作停机程序；
同时延长是否停泵判断时间至2 s。

具体实施：①将高顶泵未退出的程序直接调整为继续开机；
③将“高顶泵是否停止？”判断时间由1 s延长至2 s。

实施效果：经过程序优化，未再出现由于高顶没有及时退出导致开机不成功现象，提高了机组无效停机次数。

2.2 停机程序优化

对于停机程序而言，主要功能是让机组安全、平稳的停下，一般并无多大异常，但通过对报警信息及程序的梳理，发现在机组下发停机令后，会因为空转至停机过程中30%转速到1%转速间偶发推力轴承润滑油信号波动中断超过5 s而导致机组不能够正常走完停机程序，而转走事故停机程序。

具体实施：对机组现地LCU空转至停机程序进行修改完善。①由于之前修改过轴承润滑油信号回路，在风机不启动的情况下将会屏蔽油流信号。因此将空转至停机程序风机停止的顺序提前至判断制动闸是否顶起之后，这样修改后不会对机组的安全判断产生任何影响，同时能够避免机组停机过程中导致走事故程序。②空转至停机部分程序将高顶油压不正常时退出程序变更为继续进行该程序。

实施效果：经过程序优化，未出现正常停机过程中突然转事故停机过程。

2.3 事故停机程序优化

事故停机程序对于电厂而言，至关重要，相当于设备的最后一道防线，若因此出现问题，后果不堪设想。因此，本次也着重对该类程序进行了梳理。发现在1～4号机组KZN_TJ程序、DQSGTJ程序、JJSGTJ程序中均存在在停机不成功的情况下，会清除事故停机指令的语句。但该语句在事故停机不成功的情况下，将复归泄压阀组及紧停电磁阀。极端情况下事故发生后，程序启动紧急停机，导叶全关后，因高顶泵及压力原因导致事故停机失败，监控复归信号，而导致调速器系统将导叶再次打开至空转开度的异常情况的发生。

具体实施：为避免此类情况发生，需将DQSGTJ程序中停机成功判断否后面的清事故停机令去除，JJSGTJ程序中空转—停机成功判断否后面的泄压阀事故复归去除，避免出现自动复归事故阀组的操作，改为人工确认后再手动复归。同时在DQSGTJ程序中事故停机中新增调速器停机令，具体修改内容详见图1。

对修改的DQSGTJ程序进行检查，将机组开机至空转后，模拟高压油泵供油总管压力低启备泵信号接点动作（DI3-21）并切除其中一台高顶油泵，模拟电气事故停机，检查事故停机失败后，导叶不应该再次打开，此时注意观察机组转速，当转速低于30%时，手动投入机组制动闸，并将辅机调整至正常停机状态。

对修改的JJSGTJ程序进行检查，将机组开机至空转后，模拟高压油泵供油总管压力低启备泵信号接点动作（DI3-21）并切除其中一台高顶油泵，模拟机组转速大于155%信号（SOE1-24），检查事故停机失败后，导叶不应该再次打开，此时注意观察机组转速，当转速低于30%时，手动投入机组制动闸，并将辅机调整至正常停机状态，最后操作将泄压阀组复归。

实施效果：因暂无事故停机事件发生，暂无法通过实际情况进行验证，但在模拟试验过程中，程序完善后机组未出现该异常情况。

上述控制程序的优化均已经过实际运行验证，保证了程序优化后的可行性。同时此类程序优化，也给其他贯流式机组的开停机流程起一定的示范作用，其他类似机组如也存在上述问题，可以在进行验证后优化，缩短的开机时间非常明显。但无论是机组程序还是非机组程序的修改，都建议在做好安全措施的情况进行（如程序的事先备份和相关设备不在控制中等），避免因操作失误导致程序出错。

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