水電廠檢修排水泵自動控制的實(shí)現(xiàn)

摘 要：現(xiàn)代化的水電廠工作方式，對自動化要求很高，當(dāng)前，水電廠通過使用PLC模塊的備用節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)檢修排水泵的定時啟動、排水來保證工作人員的安全[1]。本文將會介紹該系統(tǒng)的相關(guān)配置，講解其控制回路設(shè)計，針對現(xiàn)代化水電廠少人值班的要求、以及在機(jī)組大修期間尾水管又需定時手動啟動排水的現(xiàn)實(shí)情況，利用已有的滲漏排水泵，安裝自動控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)檢修排水泵控制的自動化。

關(guān)鍵詞：水電廠；排水泵檢修；自動控制

中圖分類號：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0075-02

引 言

很多水電廠都有排水泵漏水的問題，在對機(jī)組檢修的過程中，為了保證檢修人員的安全，排水泵要在檢修開始時將尾水管內(nèi)的水排空，并且還要時刻排出尾水閘門漏水。傳統(tǒng)的設(shè)計中，檢修排水泵都是由手動控制的，水泵的開啟和關(guān)閉，由運(yùn)行值班人員定時控制，從而保證尾水管內(nèi)的水有效排出[2]。對于工作人員來說，不僅要控制好水泵，還要確保水電廠內(nèi)其他設(shè)備和機(jī)組仍然在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果在大修期間，會增加值班人員的工作壓力，并且容易出現(xiàn)問題，因此，當(dāng)前水電廠都對檢修排水泵進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)排水泵的自動控制。

1 水電廠排水泵檢修系統(tǒng)控制功能要求

1.1 排水泵的排水過程

排水泵需要將尾水管排空，并且保證尾水管水位在肘管一下，由于尾水閘門密封不嚴(yán)，就會有尾水通過為水閘門進(jìn)入尾水管。為了保證工作人員的安全，就需要設(shè)置一個排水泵開啟水位，當(dāng)水位達(dá)到開啟水位時，使尾門漏水通過尾水盤型閥排入檢修集水井，檢修集水井的水又由兩臺檢修排水泵排出尾水。

1.2 功能特點(diǎn)

在檢修排水泵時，在檢修開始前就排空尾水管內(nèi)的水，并且在檢修的過程中，還要檢查尾水閘門漏水的情況，并不斷將漏水排出，從而保證尾水管內(nèi)作業(yè)人員的安全。最開始的設(shè)計中，檢修排水泵的工作需要手動控制，運(yùn)行值班人員因此需要定時啟動檢修排水泵排水[3]。在對排水泵進(jìn)行大修時，需要進(jìn)行頻繁的操作，但由于水電廠有不同的設(shè)備，其他設(shè)備也要安全運(yùn)行，如果水電廠的值班人手不足，就無法應(yīng)對巨大的工作壓力，因此，對于排水泵自動控制系統(tǒng)，必須符合一下幾點(diǎn)要求：

（1）系統(tǒng)要符合水電廠工作的實(shí)際需求，完全按照排水系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行設(shè)計。

（2）可以偵測水位的變化，并根據(jù)水位變化情況自行停止或者啟動。

（3）必須有擁有較高的自動化程度，能夠做到遠(yuǎn)方監(jiān)控，從而讓水電廠實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的“無人值班”。

（4）可以通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對排水泵的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程計算機(jī)操控，提升運(yùn)行時的監(jiān)控能力。

（5）采用軟件邏輯對系統(tǒng)進(jìn)行控制，盡量少的使用電氣接線，保證系統(tǒng)可靠性，降低維修時的工作量。

1.3 控制功能

自動控制系統(tǒng)需要能夠根據(jù)水電廠泵站的運(yùn)行狀態(tài)，做出即時反應(yīng)，按照實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的要求或控制規(guī)律，對變電所內(nèi)的變壓器、主機(jī)機(jī)組、泵站其他輔助設(shè)施、節(jié)制閘等水工建筑物進(jìn)行自動化控制[4]。同時，為了保證控制能夠適應(yīng)不同情況，控制系統(tǒng)還需要能夠在自動控制、手動控制、試驗(yàn)這三種模式之間切換?？刂葡到y(tǒng)的主要控制目標(biāo)有：

（1）控制變電所內(nèi)的主變壓器、站用變壓器、電容器。

（2）控制主機(jī)機(jī)組開啟和關(guān)閉。

（3）控制泵站內(nèi)的輔助設(shè)備，如供水泵、排水泵、供油系統(tǒng)、壓縮空氣。

（4）控制系統(tǒng)自身。

（5）控制勵磁設(shè)備進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以及上下游閘門、水利樞紐中的節(jié)制閘。

1.4 水位控制線路安裝

在安裝水位控制線路時，技術(shù)人員需要對水電廠的需求進(jìn)行仔細(xì)分析，并且根據(jù)購買的潛水泵特點(diǎn)和使用要求，對水位控制線路進(jìn)行改造和安裝，改變過去手動進(jìn)行開泵排水、人工手動停泵檢修排水的工作方式。檢修排水井是密封井，造成手動排水的過程中，難以對水位情況有效觀察，同時，各個閘門止水情況也都不同，各水輪機(jī)組內(nèi)檢修排水時間長短也不容易控制，所以在人工操作時，經(jīng)常出現(xiàn)井水已經(jīng)排到抽空水位，但是水泵依然在運(yùn)行的情況，如果水泵長時間在這種狀態(tài)下運(yùn)行，就會嚴(yán)重磨損水泵內(nèi)的橡膠皮套，固定泵軸的軸承體內(nèi)橡膠軸套也會嚴(yán)重磨損，當(dāng)軸承體損壞，就無法繼續(xù)起到泵軸定心的作用，水泵需要經(jīng)常進(jìn)行修理，不僅浪費(fèi)了人力資源，也浪費(fèi)了大量的電能[5]。

1.5 硬件控制連接

使用PLC可以提升增加系統(tǒng)的運(yùn)行方式，讓系統(tǒng)更加靈活，并且，PLC有很強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)運(yùn)行時可以長時間沒有故障，讓系統(tǒng)具有軟啟動器和電機(jī)互為備用、輪流啟動的優(yōu)勢。系統(tǒng)的原本設(shè)計并沒有考慮到尾水們漏水的情況，因此檢修排水本沒有設(shè)置自動控制部分。設(shè)計控制系統(tǒng)時，可以領(lǐng)用滲漏排水泵PLC輸出一個時間量，通過時間量控制配水泵回路的啟動，從而實(shí)現(xiàn)對一臺檢修排水泵的自動控制。

2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 計算機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)計

計算機(jī)是整個控制系統(tǒng)的核心，主要工作是采樣系統(tǒng)中各種設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如水位、壓力、流量、溫度、轉(zhuǎn)速等，計算機(jī)將這些參數(shù)通過一定算法進(jìn)行分析后，依靠系統(tǒng)中的PLC模塊等自動化元器件，進(jìn)行機(jī)組的調(diào)速器等系統(tǒng)控制，并對系統(tǒng)內(nèi)的排水、供水等設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)化的控制和監(jiān)視，并能夠顯示和記錄當(dāng)前整個系統(tǒng)的運(yùn)行情況，保留系統(tǒng)的運(yùn)行日志，因此計算機(jī)要有兩個方面的功能：

（1）根據(jù)計算機(jī)的操作指令，機(jī)組可以被迅速地開啟和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)換。

（2）當(dāng)機(jī)組或者輔助設(shè)備出現(xiàn)事故或故障時，計算機(jī)可以準(zhǔn)確的對問題進(jìn)行診斷，并且及時將事故位置從系統(tǒng)解列，并且能夠?qū)⒃\斷結(jié)果和故障情況發(fā)送給運(yùn)行值班人員。

2.2 PLC程序設(shè)計

檢修排水泵的自動控制是由PLC可編程控制器對來自水位變送器的啟動、停止數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和邏輯處理后，經(jīng)PLC輸出模塊輸出控制信號進(jìn)行控制的。其軟件控制流程要保證初始化后，能夠從自動方式切換到手動方式，自動方式可以對水位進(jìn)行檢測，并進(jìn)行水泵的開啟，排水達(dá)到停泵水位后，關(guān)閉水泵，并且重新初始化。

3 系統(tǒng)的實(shí)施

3.1 系統(tǒng)實(shí)施方法

（1）用四芯控制電纜，將滲漏排水泵PLC模塊的時間輸出并接在檢修排水泵控制回路中，啟動按鈕的接點(diǎn)上。

（2）令滲漏排水泵PLC模塊從尾水管剛剛手動排空的那一時刻開始計數(shù)。

（3）單臺檢修排水泵每間隔2400s啟動480s。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行時的注意事項(xiàng)

在檢修排水泵自動控制系統(tǒng)中沒有水位過高報警功能，所以運(yùn)行值班人員在巡回過程中要對尾水管水位進(jìn)行檢查。

4 水電廠檢修排水泵的經(jīng)濟(jì)效益分析

通過自動化的使用排水泵，可以明顯的減少人力的使用，保證機(jī)組大修期間，工作依然可以順利開展。同時，自動化技術(shù)使得排水的可靠性得到了提升，避免因?yàn)槿藶椴僮魇д`導(dǎo)致水淹廠房等事故發(fā)生。這種工作方式。這樣的工作方式，為以后的工作積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)，今后大修工作的尾管排水，也可以按照次方運(yùn)行。

5 結(jié)束語

排水閘門漏水是水電廠普遍存在的問題，如果運(yùn)行值班人員人手足，在工作較為繁忙的情況下開展機(jī)組檢修工作并不困難，但是，當(dāng)前水電廠正在倡導(dǎo)少人值班、無人推廣的工作理念，人手不足已經(jīng)成為了一個很突出的問題。通過檢修排水泵的自動控制，可以有效解決這類問題和矛盾。依靠PLC自動化模塊進(jìn)行控制，使排水泵能夠自動化的進(jìn)行工作，有效而且精確的保證檢修工作人員的安全，同時，這種方法也十分容易實(shí)現(xiàn)，值得在水電廠中推廣利用。

參考文獻(xiàn)

[1]楊金雨.水電廠檢修排水泵自動控制的實(shí)現(xiàn)[J].東北電力技術(shù)，2007（09）：33～34.

[2]楊金雨.實(shí)現(xiàn)水電廠檢修排水泵自動控制[J].水電廠自動化，2008（01）：50～51.

[3]韋家武，馮榮芳，趙勝榮.淺談水電廠檢修排水泵的自動控制[J].中國城市經(jīng)濟(jì)，2011（23）：386.

[4]郭志林.水電站檢修排水泵的自動控制[J].科技風(fēng)，2012（10）：134+138.

[5]金美琴.水泵自動控制系統(tǒng)工作原理與故障檢修分析[J].機(jī)電信息，2013（27）：77～78.

收稿日期：2018-5-14