快速闸门自动化控制.docx

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1、南水北调东线刘山站快速闸门掌握系统平安性研讨及应对措施点击:79 日期：2022-12-1 10:56:42刘遵启（徐州市水利局，江苏徐州221018）摘要：液压快速闸门断流的方式在南水北调工程中得到普遍应用，其掌握系统都使用PLC可变程序掌握器，为掌握的牢靠性奠定了基础。但由于快速门断流方式的特殊性，对它的掌握系统提出更高的要求，不但要考虑正常状况，也要考虑到非正常状况消失的可能性，要有应急措施。为此笔者从实际动身认为快速门应增加帮助继电器掌握系统，以提高整个掌握系统的牢靠性。此方案不但能解决在现场PLC故障状况下主机和快速门的联动，而且可以在掌握室应急处理快速门不能准时下落的问题。1引言刘

2、山站是南水北调东线工程的第七级翻水站，位于京杭水道徐州市境内的不老河段，是我国南水北调东线工程的重要枢纽。主机选用2900ZLQ32-6立式轴流泵5台，叶轮直径2. 9米，单机流量3L5m3s,配套TL2800-40/3250型同步电机5台套。刘山站主机组实行快速闸门断流的方式，每台机组设工作门和事故门各一扇，均采纳QPKY-2X160KN液压式启闭机，实现机组出水流道的快速开启和关闭。因此出水流道能否牢靠开启与关闭对机组的平安运行至关重要，否则会给机组的运行带来危害。2、问题的提出该站在机房的出水侧特地为快速闸门配套的液压站将压力油泵产生的系统压力通过输、回油管路、单向阀、插装式掌握阀组、单

3、向节流阀、启闭机油缸等阀件构成油系统。在电磁换向阀、电磁球阀的掌握下实现闸门的开起或关闭，闸门的开启速度通过调整单向节流阀实现。电磁换向阀、电磁球阀的掌握指令来自液压站掌握柜的现场PLC,而PLC程序的启动是通过主机开关的帮助触点来传递信号，使现场PLC能依据主机开关帮助触点的状态、快速门的开度状况执行已设定好的程序，进而完成快速闸门的自动开启与关闭。液压站及快速门的工作状态和运行参数通过光缆将数据打包后传送给上位机。也就是说快速闸门掌握系统的现场PLC与上位机之间只有一根光缆和每台机传递主机开关状态、事故门全开的信号线。现场PLC相对独立，在正常状况下依据主机开关状态信号自动完成快速闸门的开

4、启和关闭没有问题，可以满意使用要求。但是现场状况是简单的，状况是多变的，当消失下列特别状况时会给机组的正常运行带来严峻的后果和不便。当现场PLC发生故障或通信光缆阻断时全部机组无法开机，导致上级开机调度命令不能准时执行。在关机时如因跳闸、停机信号不能正确传递，现场PLC输出部分故障，二次回路故障等都会使快速闸门不能随主机的停机准时关闭，需要运行人员从掌握室跑到现场做紧急处理(估量150秒的时间处理完毕)。这种故障无论发生在正常人为停机还是爱护停机都会给机组的运行平安带来严峻的威逼，造成设施的损毁;特殊是发生在爱护停机时会因现场处理的滞后性导致更严峻的后果。以上两点是刘山站掌握系统存在的美中不足

5、。虽然掌握系统的设施都选用了比较先进的国外知名产品，性能比较稳定牢靠，但当产品组成系统后会因使用环境、使用条件及个别产品质量的偶然性使整个掌握系统消失故障的可能性增大，导致系统的不行靠、不稳定。此类问题已在系统调试阶段消失PLC主机损坏的现象；在工程管理期间也消失过程序丢失、通讯光缆阻断、掌握系统不稳定的状况。依据小型水力发电站自动化设计规定(SL229-2000)： “水电站的快速闸门应在中控室或主机室设置紧急关闭闸门的掌握按钮”，因此无论从设计法律规范规定还是现场状况分析，刘山站快速门的断流掌握存在平安隐患，应对其进行改造，使快速闸门的掌握系统更加完善牢靠。3解决的方法快速闸门的掌握是基于

6、PLC牢靠的前提下设定的掌握方案，勿庸置疑在正常状况下完全能满意泵站的运行。问题在于当掌握系统的某个环节消失故障，而在短时间内又无法修复时会使快速闸门与掌握系统的联系中断，导致快速门不能正常的开启与关闭，直接影响掌握系统的平安与牢靠，甚至使全部机组无法运行。我们认为快速门的PLC掌握系统仍作为主要的掌握方式，在此系统的基础上增加简洁的继电器规律掌握备用系统，使得在PLC掌握系统万一故障的状况下采用继电器规律掌握系统就能满意机组的开停机操作，提高掌握系统的牢靠性，确保机组的平安运行。继电器规律掌握系统的设立原则：一是不破坏原有PLC掌握系统的完整性;二是两个掌握系统的转换简洁，相互间不产生影响。

7、经现场调研增加的继电器规律掌握系统如图所示，说明如下：掌握回路实行24V直流供电，电源取自液压站掌握柜；掌握系统只需在液压站掌握柜上增加15只小型继电器和部分二次线即可;快速门紧急关闭按钮和掌握开关K安装在掌握室LCU掌握柜适当位置，便利在紧急状况下不出掌握室就可解决快速门的关闭。在PLC掌握系统正常的状况下将断开开关K,继电器规律掌握系统对PLC掌握系统没有任何影响，可以正常工作。当PLC掌握系统不能投入工作时切除PLC掌握系统，合上掌握开关K,投入继电器规律掌握系统就可以进行机组的开机和停机操作。A、例如1号机开机操作：开启液压泵，手动将事故门升至全开位置；主机开关、励磁柜开关“现地”位；

8、主机开关手车“工作位”。合主机开关，1QF闭合，1XK限位开关闭合态，继电器1KM得电，并接在原有1KA4上的1KM常开接点闭合，电磁换向阀YV13线圈得电，同时1KM的常开触点接通电磁换向阀YVO建压线圈，工作门开头升起；当工作门开启到位时1XK断开,继电器1KM失电，进而电磁换向阀YV13、YVO线圈失电，工作门停止提升，开机过程完成。B、1号机停机操作：当机组需人为停机或爱护自动停机时，主机开关跳闸，1QF常闭触点接通，继电器1GM得电，并接在原有1KA5常开触点上的1GM常开触点闭合，电磁球阀YV14线圈得电，工作门自动下落。检查工作门关闭后将手车拉至试验位置电磁球阀YV14线圈失电，

9、停机结束。在停机或故障跳闸时无论在PLC掌握状态，还是在继电器规律掌握状态，当值班人员发觉快速门因故不能关闭时可在掌握室的LCU站合上掌握开关K,按下相应机组的紧急关门按钮即可让工作门、事故门同时下落，不需要值班人员到达现场进行应急处理，达到准时排解故障的目的；否则会因快速门不能准时关闭给机组的平安带来严峻威逼。依据快速门的闭门速度计算，按下按钮26秒到30秒之间即可确保快速门的牢靠关闭。4要留意的问题作为快速门掌握系统的应急备用，为了使二次回路尽量简洁明白，削减改动量,以下两点需要在使用时稍作留意。 在PLC程序掌握时事故门的全开信号有PLC推断输出的硬接点去接通电机合闸回路，在此不设自动转

10、换，只要在主机开关柜端子排上预先短接16号17号端子即可，事故门是否开启通过人为推断。使用应急备用方案时要在一切预备完毕后再将手车推入工作位，然后合闸；在停机完成后要准时将手车拉至试验位，这样可以削减工作门电磁球阀的带电时间。5结束语刘山站是南水北调东线工程的重要梯级工程，对掌握系统的牢靠性、平安性有着极高的要求。在东线工程建设形成送水力量后哪一级泵站都要确保其牢靠、准时运行，否则会给向北方送水的任务带来影响。因此对沿线梯级工程掌握系统的牢靠性提出较高的要求。笔者认为刘山站快速闸门掌握系统存在平安隐患，有必要对掌握系统进行适当的改造，以使机组在不利的条件下实现正常开机，发挥工程的社会效益。快速闸门一般设置在水轮机进水压力钢管进口处，能在2 m in内在动水条件下关闭闸门截断水流,是防止水轮发电机组发生飞逸事故，避开事故扩大的重要技术保障。丰满三期扩建工程是采用大坝左岸泄洪洞，安装2台单机容量为14（） MW水轮发电机组，分别供水。在水轮机蜗壳进水口前各设置了 1扇参数为7.50mx9.00m（设计水头65 m）平面定轮快速闸门（等同蝴蝶阀）,起升机械采纳液压启闭机。