南水北調(diào)大型泵站群機(jī)組狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與分析探討

◎ 王琴 胡繼剛 蘇晨 河海大學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司

泵站的關(guān)鍵設(shè)備即水泵機(jī)組，對(duì)泵站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，南水北調(diào)工程運(yùn)行中為了提升工程運(yùn)行的安全性與可靠性，要求加強(qiáng)并優(yōu)化對(duì)泵站機(jī)組的有效維護(hù)、管理與檢修工作，加強(qiáng)對(duì)泵站機(jī)組運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

1.南水北調(diào)工程概況

洪澤站是南水北調(diào)東線第三梯級(jí)泵站之一，工程具有調(diào)水、排澇、水力發(fā)電等功能。主要建設(shè)內(nèi)容包括：泵站、水電站、擋洪閘、進(jìn)水閘、洪金地涵、堤防河道、管理設(shè)施、110kV專用線路和變配電設(shè)施等。泵站額定總功率1000kW。工程規(guī)模為大I型泵站，工程等別為I等，工程總投資5.09億元。2013年累計(jì)抽水1.48億m3，圓滿完成了南水北調(diào)東線江蘇段試通水和全線試運(yùn)行任務(wù)。2014年累計(jì)抽水0.62億m3，完成了年度調(diào)水任務(wù)，水電站發(fā)電289萬度。2015年水電站發(fā)電280萬度，工程效益發(fā)揮成效顯著。

2.南水北調(diào)大型泵站群機(jī)組運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)

2.1 通信程序的設(shè)計(jì)

在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)體系設(shè)計(jì)中，要求將系統(tǒng)采集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)分析軟件之間構(gòu)建連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)TCP連接，使得計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)獲知泵站群機(jī)組運(yùn)行中的振動(dòng)、擺渡度與水壓脈動(dòng)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上數(shù)據(jù)的有效分析與處理。

建立用MODBUS TCP通信方式，將客戶端中J90A狀態(tài)數(shù)據(jù)采集裝置中采集到的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)端、工控機(jī)之中，在軟件運(yùn)行中建立CP/IP傳輸功能。系統(tǒng)運(yùn)行支持ATM異步傳輸模式、X.25，F(xiàn)R幀中繼、DN綜合服務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)形式?？蛻舳蓑?qū)動(dòng)報(bào)文包含報(bào)文體、校驗(yàn)碼(MSB）、校驗(yàn)碼(LSB)、啟動(dòng)字符等內(nèi)容。數(shù)據(jù)報(bào)文的定義內(nèi)容有報(bào)文長度(LSB)、報(bào)義長度(MSB）、校驗(yàn)碼(MSB）、校驗(yàn)碼(LSB)、數(shù)據(jù)類型碼、報(bào)文體(可變長)等內(nèi)容?？蛻舳伺c服務(wù)端可對(duì)報(bào)文內(nèi)容構(gòu)建J90A配置信息的通信。

建立系統(tǒng)配置庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、故障數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫體系，系統(tǒng)配置庫可結(jié)合對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作的需要而增減測(cè)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)管理通信方式、通道信息、機(jī)組信息等，提升系統(tǒng)設(shè)置的可擴(kuò)充性與靈活性。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫包括測(cè)點(diǎn)特征數(shù)據(jù)、原始波形數(shù)據(jù)，可收集泵站群機(jī)組運(yùn)行中相關(guān)參數(shù)的平均值、峰值、轉(zhuǎn)頻特征等。故障數(shù)據(jù)庫則主要處理系統(tǒng)運(yùn)行中的一些相關(guān)故障問題。

2.2 對(duì)調(diào)度運(yùn)行的監(jiān)測(cè)

泵站應(yīng)遵守調(diào)度流程正確執(zhí)行調(diào)度指令，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，及時(shí)反饋指令執(zhí)行情況并按規(guī)定填寫調(diào)度運(yùn)行記錄表和調(diào)度任務(wù)操作表，水位接近設(shè)計(jì)最高、最低運(yùn)行水位時(shí)，及時(shí)向上級(jí)調(diào)度匯報(bào)。嚴(yán)格按照調(diào)度運(yùn)行記錄表和調(diào)度任務(wù)進(jìn)行操作。調(diào)度指令以電話和傳真方式發(fā)出，發(fā)令人先用電話預(yù)發(fā)令，以傳真形式發(fā)出調(diào)度指令，相應(yīng)人員應(yīng)在調(diào)度指令表簽字確認(rèn)。按照調(diào)度指令表和電話指令表進(jìn)行操作。

運(yùn)行期間，值班人員每日8時(shí)及時(shí)報(bào)送工情、水情及工程運(yùn)行情況日?qǐng)?bào)，嚴(yán)格按照工程運(yùn)行情況日?qǐng)?bào)表進(jìn)行操作。根據(jù)泵站實(shí)際情況，合理安排泵站機(jī)組的開機(jī)順序和調(diào)節(jié)機(jī)組的運(yùn)行工況，根據(jù)水情變化，及時(shí)調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，確保機(jī)組高效運(yùn)行。

2.3 對(duì)主電機(jī)運(yùn)行的監(jiān)測(cè)

供電調(diào)度應(yīng)填寫供電調(diào)度申請(qǐng)單，內(nèi)容包括工作時(shí)間、工作范圍等。供電調(diào)度需經(jīng)淮安市供電調(diào)度部門同意后方可執(zhí)行相關(guān)操作，操作完畢應(yīng)向其報(bào)告。變電所檢修應(yīng)提前2天向淮安市供電調(diào)度部門提出申請(qǐng)，按停機(jī)作業(yè)規(guī)定停止所有運(yùn)行機(jī)組。

依次將壓力油泵、供水泵等控制轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至分開位置。分開站用變壓器高壓側(cè)、10kV進(jìn)線高壓斷路器。將10kV進(jìn)線、站用變壓器斷路器手車?yán)猎囼?yàn)位置。分開主變壓器進(jìn)線高壓斷路器、主變壓器中性點(diǎn)接地刀閘、主變壓器進(jìn)線側(cè)隔離刀閘。

干式變壓器接線組別為Y/yn0和Y/zn11分別不應(yīng)超過額定電流的25%和40%，超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)重新分配負(fù)荷。主電機(jī)電流三相不平衡程度，滿載時(shí)最大允許值為15%，主電機(jī)軸承潤滑油、潤滑脂型號(hào)及用量應(yīng)符合制造廠的規(guī)定。稀油潤滑油缸油位指示器應(yīng)分別標(biāo)出運(yùn)行油面和靜止油面位置。

2.4 對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)測(cè)

主電機(jī)起動(dòng)前，測(cè)量定、轉(zhuǎn)子絕緣電阻。若主電機(jī)絕緣電阻及吸收比較歷年正常值有明顯下降，應(yīng)查明原因并將其消除。具有保溫措施、不易受潮、并起動(dòng)頻繁的備用主機(jī)組，在運(yùn)行期間短時(shí)間內(nèi)重新投入運(yùn)行，可不測(cè)量絕緣電阻。主電機(jī)備用期間有條件的應(yīng)采取保溫措施，防止絕緣受潮。

若出現(xiàn)10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電源出現(xiàn)異常，及時(shí)向總值班匯報(bào)，立即檢查接地原因，運(yùn)行時(shí)間不應(yīng)超過2h。對(duì)于投運(yùn)主機(jī)組臺(tái)數(shù)少于裝機(jī)臺(tái)數(shù)的泵站，每年運(yùn)行期間應(yīng)輪換開機(jī)。見表1。

水潤滑軸承的水泵運(yùn)行時(shí)應(yīng)檢查填料函的溫度，在運(yùn)行時(shí)應(yīng)有少量水流出，如溫度較高，可將填料壓蓋放松。母排聯(lián)接處宜貼有示溫片或示溫紙，溫度不應(yīng)超過60℃。

2.5 設(shè)置遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器

基于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(NI.PSP)對(duì)南水北調(diào)工程泵站群機(jī)組運(yùn)行情況建立遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)服務(wù)器，在Web與遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)代理服務(wù)器之間建立通信方式，在目標(biāo)系統(tǒng)中構(gòu)建一個(gè)目錄體系，結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)工作的需要打開一個(gè)監(jiān)測(cè)進(jìn)程，在快捷鍵中添加變量，并打開變量屬性對(duì)話框，結(jié)合監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行實(shí)際輸入數(shù)據(jù)類型、變量名，并配置緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

表1 主電機(jī)運(yùn)行的允許振幅值（mm）

2.6 報(bào)警設(shè)計(jì)

南水北調(diào)工程運(yùn)行中采用了微機(jī)保護(hù)裝置、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站群機(jī)組運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)相關(guān)參數(shù)運(yùn)行情況，對(duì)泵站群機(jī)組運(yùn)行建立溫度、電氣等參數(shù)的報(bào)警與停機(jī)機(jī)制。南水北調(diào)工程泵站機(jī)組功率基本高于1MW，主要采用的機(jī)組類型有貫流泵、立式軸流泵，由此在報(bào)警機(jī)制中主要參照GB/T6075.5.2010和GB/T11348.5.2012進(jìn)行。

通常在振動(dòng)超過了一定的限度之后，一旦超過了系統(tǒng)預(yù)訂的數(shù)值，隨時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)，在警報(bào)響了以后，系統(tǒng)還能夠運(yùn)行一段時(shí)間，一般依據(jù)基線值設(shè)置報(bào)警值，按照特定機(jī)器測(cè)量以及工程運(yùn)行中的實(shí)際情況確定基線值，一般高于區(qū)域上限值25%。

即使在數(shù)值上沒有超過限定的數(shù)值，若在一定的時(shí)間與空間內(nèi)跳動(dòng)較大，同樣會(huì)報(bào)警，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。若振動(dòng)幅度超過區(qū)域限定數(shù)值的25%，不管振動(dòng)情況如何，均會(huì)開啟報(bào)警系統(tǒng)。在警報(bào)響了之后要求立即查明振動(dòng)發(fā)生的原因，并對(duì)此采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

3.結(jié)束語

為了保證南水北調(diào)工程的順利進(jìn)行，要求確保工程泵站群機(jī)組的良好安全運(yùn)行，避免由于事故或者故障停機(jī)而出現(xiàn)洪水中斷現(xiàn)象，泵站機(jī)組質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)在于其安全可靠性，要求在故障發(fā)生之前對(duì)泵站群機(jī)組的日常運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問題，對(duì)此制定相應(yīng)的解決方式，保證泵站群良好運(yùn)行。