应急油泵备电控制装置

许 涛，周云瑞，李典来，蔡愿平，刘桃宏

（上海船舶设备研究所，上海 200031）

0 引言

机旁控制屏配合汽轮发电机组，实现对启动电动油泵、应急油泵、电加热器、凝水泵和循环水泵等的状态控制和监控；对汽轮发电机组的重要温度和压力参数进行实时监控，若相关参数指标超出预定范围，机旁控制屏则发出相应的保护动作命令；同时，机旁控制屏通过控制水位调节器执行机构，保证冷凝器水位稳定，与综合显控台及二回路综合控制柜等进行信息通信。

某汽轮发电机组进行汽轮机试验时发生全船失电问题，导致汽轮发电机组机旁控制屏无法发出应急油泵启动指令，应急油泵无法运行，机组出现断油现象，严重影响了机组的安全可靠性。

1 应急油泵启停控制原理

在机组启动过程中，滑油压力逐渐升高。当调节系统滑油压力升高至1.1 MPa时，滑油压力继电器接通电动油泵，而后电动油泵停止工作，主油泵出口的高压油顶开前轴承座内单向阀，向机组所有用油设备供油；同时，电动油泵出口单向阀被堵住，防止高压油倒灌至电动油泵；在机组停机过程中，滑油压力逐渐降低，当调节系统的滑油压力降低至0.8 MPa时，滑油压力继电器接通电动油泵；电动油泵开始工作后，电动油泵出口滑油顶开止回阀；同时，电动出口油压堵住前轴承内单向阀，向机组用油设备供油。图1为机组滑油系统简图。

图1 滑油系统原理简图

控制电动油泵启停的信号有2路：一路来自压力传感器，信号测点布置在主油泵出口管路，信号为“调节系统滑油压力”；另一路来自于压力继电器，信号测点布置在主油泵出口管路，通过三通阀，连接2个压力继电器，分别控制电动油泵的启动和停止。根据机旁控制屏逻辑程序控制（见图2和图3），调节系统滑油压力通过压力传感器采集压力信号，将采集到的4～20mA电信号传送到PLC中，通过PLC[1-2]逻辑程序进行判断比较，当调节系统滑油压力高于1.0MPa时，定时器T60延时5s触发；若压力继续升高达到1.1MPa，程序中的电动油泵则自动停止位置位；当调节系统滑油压力低于0.8MPa时，定时器T62延时2 s触发，程序中电动油泵自动启动位置位，电动油泵自动停止位复位，电动油泵工作。通过逻辑程序控制，实现压力传感器测点信号与压力继电器控制信号两者信号互为备用的功能。

图2 调节系统滑油压力逻辑控制程序

图3 油泵启、停逻辑控制程序

当电动油泵无法启动、调节系统滑油压力低时，机旁控制屏将给应急油泵控制箱发出应急油泵启动DO信号，启动应急油泵。目前，2台机旁控制屏分别从机组外部获取2路动力电和控制电，分别为1路三相AC380 V和1路单相220 V，如图4所示。

图4 应急油泵现有供电关系图

在此供电状态下，若1号机旁控制屏和2号机旁控制屏的380 V或者220 V控制电源同时失电，则应急油泵完全失去电源，无法在汽发机组低油压事故工况下保证机组的安全停机。

在现场不具备配备独立的UPS给应急油泵供电情况下，在应急油泵控制箱（简称“控制箱”）与应急油泵之间新增1个应急油泵备电控制装置（简称“备电控制装置”），从“市电”（由现场提供）取应急油泵新增用动力电。正常时，仍由外部电经控制箱向应急油泵供电。备电控制装置通过实时监测交流主配电板上机旁控制屏输入电源状态（判断是否断电）功能[3]，当1号或/和2号机旁控制屏失电时，则将应急油泵电源自动切换到380 V市电向应急油泵供电。

供电关系如图5所示。

图5 应急油泵改进方案示意图

应急油泵备电控制装置具备功能如下：

1）接通电源和断路器，备电控制装置电源指示灯能够指示电源状态。

2）备电控制装置具有投入/切除操作功能，且指示灯能显示投入/切除状态。

3）当监测的电源失电时，备电控制装置上指示灯能正确指示失电状态。

4）应急油泵经船电启动后，备电控制箱指示灯能显示应急油泵运行状态。

5）备电控制装置在投入状态下若监测的电源发生失电，应急油泵能自动启动，指示灯能显示应急油泵失电运行状态。

根据现场实际情况，用于监测1号汽轮发电机组AC220 V、AC380 V电源状态的接口从舱段内的配电箱和交流配电板引出，用于监测2#汽轮发电机组AC220 V、AC380 V电源状态的接口从2号机旁控制屏引出。

根据功能特性要求，应急油泵控制装置需在船电发生断电的情况下安全可靠地切换到市电电源启动应急油泵，保证机组安全停机。考虑到备电控制装置的可靠性，若控制回路电源使用另外的外接电源，在外接电源发生断电的情况下，备电控制装置不能实现切换功能，因此，使用主回路的市电电源作为控制电源，在此方案下需保障市电的可靠供应，备电控制装置才能正常工作。

因市电电源与船电电源在振幅、相位和初始角都不相同。当发生断电故障时，应急油泵经市电合闸启动，若合闸时间间隔过短，会造成冲击电流过大，从而对电机产生危害。因此，需要在切换到市电合闸时，设置时间继电器进行延时。根据应急油泵实际停机时间和断油时间对机组的影响，设置延时时间为1 s，以减轻断电重合闸时冲击电流对电机的危害。

2 应急油泵备电控制装置原理分析

机组开机前，将备电控制装置的投入切除按钮SB1置于切除（断开）状态。在2个机旁控制屏的电源和备电控制装置市电电源正常供电后，合上断路器Q1，备电控制装置电源指示灯HL7亮，失电指示灯（HL2～HL5）应全不亮，此时可以将备电控制装置的投入切除按钮SB1置于投入（闭合）状态。在机组开机运行中，若调节系统滑油压低，机旁控制屏会自动启动应急油泵、动力电经控制箱至备电控制装置接触器KM1前。此时KM1的控制回路通电，KM1接触器闭合，应急油泵启动[4-6]。

继电器KA3、KA4、KA5和KA6用来检测2个机旁控制屏的380 V AC供电电源，若监测电源供电正常，则继电器常闭触点断开；若监测电源发生失电，则继电器常闭触点闭合。2个继电器KA1、KA2用来检测2个机旁控制屏的220 V AC控制电源，控制电源正常则常闭触点断开；若220 V控制电源失电，则继电器常闭触点闭合。

若任意一路机旁控制屏380V或220V控制电源失电，KM1的控制回路失电，KM1断开，应急油泵停止。监测失电的继电器触点闭合，KT1吸合，KT1-1延时1s闭合，KM2通电吸合，KM2接触器导通应急油泵启动。

在应急油泵经由市电启动之后，如需手动停止应急油泵，则将投入切除按钮切换至切除状态。

应急油泵备电控制装置外形图如图6所示。

图6 应急油泵备电控制装置外形图（单位：mm）

3结论

通过对应急油泵控制原理进行详细的分析，新型的应急油泵备电控制装置能够通过监测机组机旁控制屏输入电源状态，在机组机旁控制屏输入电源发生断电的情况下能自动切换应急油泵供电电源，实现应急油泵通过市电启动，保证机组安全停机。