針對水電廠發(fā)電機組進水口閘門自動控制的運行與維護

作者簡介：王學源（1957-），男，福建閩清人，漢族，本科學歷，工程師，主要從事電力工程電氣電子控制自動化方面工作。

摘要：現階段，在經濟技術飛速發(fā)展的帶動下，社會對于能源資源的需求不斷增大，水力發(fā)電作為一種綠色環(huán)保可持續(xù)的能源生產方式，得到了廣泛應用。在水力發(fā)電廠或大中型水庫水閘管理中，閘門控制的主要方式是自動控制，它能夠有效提升工作效率，但同時也存在著一些問題和不足，需要管理人員的重視。本文結合水電廠機組進水口閘門自動控制的特點，對其運行維護進行了分析和討論，希望能夠為水力發(fā)電廠或大中型水庫水閘管理運行提供一些參考，確保自動控制系統的穩(wěn)定可靠運行。

關鍵詞：水電廠；機組進水口閘門；自動控制；運行與維護

前言

水力發(fā)電是我國能源體系中一個非常重要的組成部分，伴隨著區(qū)域經濟的快速發(fā)展，社會對于電力能源的需求不斷增加，清潔可再生的水電資源受到了社會各界的廣泛關注，水利水電工程也因此得到了迅猛發(fā)展。在水電廠機組進水口閘門控制中，采用的多是自動控制的形式，它能夠減少人為誤操作，提升工作效率。但從目前來看，在水電廠中，由于閘門控制故障所引發(fā)的事故時有發(fā)生，其嚴重影響了水電廠的生產效率和生產安全，需要管理人員做好閘門控制系統的運行與維護工作。

1.水電廠機組進水口閘門自動控制的特點

以水口電站為例，該電站共有7扇機組進水口工作快速閘門（以下簡稱快閘），每臺發(fā)電機組進水口輸水管道各對應一扇工作快閘，每扇快閘由平板門和油缸組成，其中平板門（9.2M×11.54M）重達112噸?？扉l啟閉是采用液壓啟閉機控制油缸行程實現的，它由液壓傳動系統和電氣控制系統組成。7臺快閘門共設1個集中控制操作室，操作室內設五個電氣自動集中控制屏和一套液壓啟閉機系統。

1.1該電站電氣自動控制系統設計為雙套PLC，運行PLC分主鋪熱備用；該套設備除了實現本地程控和單步手控外，還具有與電廠監(jiān)控系統硬件接口，受機組集中遠方控制，由此構成計算機自動監(jiān)控操作系統。它由電氣集中控制、液壓啟閉機系統和三臺油泵組合而成。三臺油泵機組的運行方式是通過PLC程序“自動”進行輪換運行。

1.2機組進水口快閘控制方式分為自動控制（現地/遠方）、現地試驗控制和現地手動控制三種方式。三種控制方式具有泵升、快降、泵降關閉功能，手動操作/現地自動操作均由水工閘門運行班組進行操作與管理；同時具有遠方提升、快降操作功能，該功能由中控發(fā)電運行值班操作，現地由閘門運行人員監(jiān)視。

1.3快速閘門動作邏輯：快速下降工況最優(yōu)先。當閘門快速下降時，程序自動切除其它閘門的提升或泵降邏輯功能回路，直到本機快閘全關至0為止；邏輯閉鎖功能：閘門泵升（閘門自動復位）工況次優(yōu)先。當閘門泵升（閘門自動復位）時，程序自動切除閘門泵降邏輯功能回路；相同工況時允許各閘門控制回路同時運行，但動作時間將延長。

2.水電廠機組進水口閘門自動控制的運行與維護

2.1數字信號傳輸與控制單元

對于水電廠機組進水口閘門的自動控制系統而言，信號傳輸與遠程控制單元處于核心地位，能夠實現對執(zhí)行單元的遠程控制以及對系統的遠程操作，其重要性不言而喻。一般情況下，自動控制系統采用的是10/100Mbp以太網結構，結合Profibus總線標準實現操作指令的傳輸以及信息的反饋。遠程控制單元在實際運行過程中，可能會出現各種各樣的通信故障或傳輸誤差，一些主要故障的具體表現為：

（1）在利用系統主機進行遠程控制時，系統的任何一個子站都可能會出現通訊故障，導致系統誤報警。在自動控制系統的部分子站中，也會出現一些通訊故障，不過故障出現的頻率并不高，此時如果對回路電阻進行檢測，會發(fā)現其阻值出現了一定的波動變化。

（2）PLC控制單元。PLC控制單元的常見故障通常表現有兩個，一是自動控制系統發(fā)出指令信息，電源指示燈正常顯示，但是信號發(fā)送的燈沒有變化，即信號無法正常發(fā)出，此時如果對回路進行檢測，發(fā)現其電壓正常，但是主機顯示器畫面變灰，無法操作；二是控制模塊故障，報警燈常亮起顯示PLC地址錯誤，遠程控制信號無反應。

2.2閘門開度儀傳感器

水口電站工作快閘采用絕對記憶型工控智能型傳感器開度儀（型號YQX-II），輸入電源采用可靠蓄電池直流供電220V±10%；顯示部分采用工業(yè)級人機對話終端，液晶屏顯示，數字清晰直觀，抗干擾能力強，測量精度高，工作穩(wěn)定，并可長期記憶閘門開度數值，避免交流失電導致開度數據丟失故障。

閘門開度儀及傳感器故障表現有如下：

（1）閘門開度值顯示跳變

日常運行中，經常出現某一臺機快閘行程開度數值運行不穩(wěn)定——開度值跳變；當出現開度跳變至未達到全開狀態(tài)時，閘門未全開信號傳送到中控監(jiān)控自動化設備，將會造成發(fā)電機組無法自動開機故障。

運行與檢修應急處理：運行中發(fā)現某一臺機快閘開度數值跳變時，現場檢查確認開度在全開位置，檢查其他電氣及液壓系統設備正常。當發(fā)現由于快閘開度數值跳變造成全開燈不亮，應立即通知中控發(fā)電值班人員及檢修維護人員進行檢查處理。

（2）閘門開度儀鋼絲繩斷線故障

日常運行中，由于機組快閘開度儀鋼絲繩斷線造成開度儀損壞，致其數值顯示異常（數值低于13.80米）并發(fā)出故障報警信號。該故障將造成誤發(fā)快閘提門動作指令，提升閘門至頂，使下腔油缸壓力過高報警；同時出現故障機組快閘全開燈不亮，造成機組監(jiān)控自動化無法“自動”開機的故障。經查故障是由于機組快閘開度儀鋼絲繩斷線引起。

針對上述異常檢查處理過程：出現此類故障信號時，運行人員應立刻檢查故障機組的現地自動控制及液壓啟閉系統，查驗機坑快閘油管路無漏油且閘門位置在全開位置。確認是快閘開度儀鋼絲繩斷線故障后，應立即通知中控發(fā)電值班人員以及檢修維護人員進行應急處理。

應急處理辦法：人為設置故障機組快閘開度在全開（14米）或以上，消除誤發(fā)動作和故障信號。同時將油缸下腔壓力進行人工泄壓恢復正常，即將壓力過高（18Mpa）泄至正常10Mpa以下。

3.結語

總而言之，在當前可持續(xù)發(fā)展理念不斷深化的背景下，水電作為一種綠色、清潔、可再生的能源得到了廣泛應用，也受到了社會各界的關注。在水力發(fā)電廠和大中型水庫管理中，對于進水口的閘門控制大多是采用自動控制的方式，能夠有效提升工作效率和控制效果。但是不可否認，自動控制系統在運行過程中也存在著許多的問題，需要運行管理人員和檢修技術人員的重視，做好自動控制的運行與維護工作，及時對其中存在的故障和隱患進行處理，保證閘門自動控制系統的正常運行。（作者單位：福建水口發(fā)電集團有限公司）

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