一起大壩溢流門動作異常的分析及處理

馬浚艦

摘 要：某電站大壩LCU系統(tǒng)升級改造后，因溢流門不具備實際動作的條件，只進(jìn)行了動作邏輯的調(diào)試，為一次溢流門動作后停止時出現(xiàn)較長延遲埋下了隱患?，F(xiàn)結(jié)合此次異常，重點闡述了閘門開度的測量原理和閘門升降的邏輯，分析了導(dǎo)致閘門停止時發(fā)生較長延遲的原因，提出了解決方法并成功實施。

關(guān)鍵詞：大壩LCU;溢流門;開度測量

0? ? 引言

進(jìn)入5月后，某電站所處流域的降水開始增大，庫區(qū)來水變得充沛。在用電負(fù)荷增加不多的情況下，特別是夜晚負(fù)荷下降時，庫區(qū)水位上漲較快，此時需要開啟溢流門對水位進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。

運行人員發(fā)現(xiàn)，在通過大壩LCU對溢流門進(jìn)行開度調(diào)節(jié)的過程中，溢流門出現(xiàn)了停止延遲的現(xiàn)象。即當(dāng)閘門需要提升到某個開度值時，比如上位機設(shè)置30 cm，閘門實際會提升到35 cm才停止;當(dāng)需要關(guān)閉溢流門時，比如上位機設(shè)置開度為0 cm，閘門實際會下降到-7 cm才停止，鋼繩下垂厲害。

1? ? 大壩LCU介紹

該電站原大壩LCU系統(tǒng)于2006年投入使用，采用施耐德PL7系列控制器。因無法與電站集控新改造的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行可靠通信，且大壩LCU上位機組態(tài)軟件占用系統(tǒng)資源嚴(yán)重，響應(yīng)遲緩，存在與集控新監(jiān)控系統(tǒng)上位機操作權(quán)限不清、操作記錄不全等問題，影響了設(shè)備安全可靠運行。鑒于以上問題，對大壩LCU進(jìn)行了升級改造和完善，采用施耐德M580系列控制器和FameView上位機組態(tài)軟件。

改造完成后，正處于冬季枯水期，水資源寶貴，為了避免棄水，在對溢流門進(jìn)行調(diào)試時，采用了斷開電機動力電源的辦法，即不實際動作閘門，只檢查動作的邏輯性。所以，未能在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)本次發(fā)生的異常。

2? ? 溢流門開度測量原理

溢流門可在現(xiàn)地控制柜的HMI人機界面上進(jìn)行升降操作，也可在中央控制室通過大壩LCU控制溢流門現(xiàn)地控制柜內(nèi)的PLC，對其進(jìn)行升降操作，即溢流門都需要通過其現(xiàn)地控制柜的PLC來控制電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，并帶動滾筒上的鋼繩上升或下降，從而提升或落下閘門。

在鋼繩上升或下降的極限位置分別安裝有一限位開關(guān)，作為全開或全關(guān)的位置信號。在滾筒的軸端伸長處安裝有一圓形齒盤，隨滾筒一起同軸轉(zhuǎn)動;另外，在齒盤的側(cè)面安裝有一NPN型接近開關(guān)，對齒盤轉(zhuǎn)過的齒牙進(jìn)行計數(shù)，從而計算閘門的開度。

圓形齒盤一共有84個齒牙，溢流門最大提升開度6 620 mm，最大開度時齒盤轉(zhuǎn)動總?cè)?shù)9.92圈，每齒對應(yīng)開度7.94 mm。當(dāng)溢流門PLC測得閘門全開或全關(guān)信號后，會對高速計數(shù)模塊進(jìn)行清零。

當(dāng)齒盤的齒牙對著接近開關(guān)時，接近開關(guān)的主回路感應(yīng)出高電平，其內(nèi)部的NPN三極管導(dǎo)通，高速計數(shù)模塊的光電三極管也導(dǎo)通，輸入計數(shù)信號P1;當(dāng)齒盤的齒槽對著接近開關(guān)時，接近開關(guān)的主回路感應(yīng)出低電平，其內(nèi)部的NPN三極管截止，高速計數(shù)模塊的光電三極管也截止，不輸入計數(shù)信號。接近開關(guān)計數(shù)原理如圖1所示。

3? ? 故障原因分析

3.1? ? 抱閘松動

當(dāng)抱閘系統(tǒng)制動不良時，由于閘門運動的慣性，可能會導(dǎo)致閘門停止延遲。通過對電機抱閘系統(tǒng)的檢查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電機抱閘線圈失電后，其銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯迅速分開，制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪，電機被制動而立即停轉(zhuǎn)[1]。由此排除了抱閘松動的嫌疑。

3.2? ? 電氣回路檢查

如果控制閘門起升和下降的中間繼電器出現(xiàn)掉電延時斷開的情況，也會造成閘門停止延遲。為此，對起升中間繼電器KA5和下降中間繼電器KA6進(jìn)行了校驗，如表1所示。

另外，在現(xiàn)地控制柜的HMI人機界面上進(jìn)行了溢流門升降操作，即不是通過大壩LCU進(jìn)行的操作。當(dāng)提升溢流門開度到30 cm時，按下“停止”按鈕，閘門沒有繼續(xù)上升，開度停止在30 cm;當(dāng)關(guān)閉溢流門開度到0 cm時，按下“停止”按鈕，閘門沒有繼續(xù)下降，開度停止在0 cm。

3.3? ? LCU程序檢查

結(jié)合故障現(xiàn)象及以上檢查和試驗可知，造成溢流閘門停止延遲的情況，是在大壩LCU對溢流門進(jìn)行控制時發(fā)生的。為此，對大壩LCU程序進(jìn)行了以下分析和研判，以閘門下降程序段為例進(jìn)行說明。

3.3.1? ? 閘門下降動作的原理

當(dāng)控制方式在自動位置YLZ_ZD=：True，下降條件滿足YLZ_TJ_DROP=：True，操作人員在控制室上位機發(fā)出“下降”令LCU_OP=：True，閘門下降線圈YLZ_DO16_DROP通電。2 s后，“下降”令會自動復(fù)歸LCU_OP=：False，但由于線圈YLZ_DO16_DROP能通過自身的接點實現(xiàn)自保持，線圈持續(xù)帶電;其對應(yīng)PLC上的開出點%Q0.6.16有24 V正電開出，下降繼電器KA6動作，下降接觸器動作，電機通電，落下閘門。

If （LCU_OP AND YLZ_ZD） OR YLZ_DO16_DROP

**線圈動作條件和自保持接點**

If YLZ_TJ_DROP? ? ? ? ? **閘門下降條件滿足**

Then YLZ_DO16_DROP：=True

**閘門下降線圈動作**

End If

End If

當(dāng)YLZ_PJ_KD溢流門開度平均值>YLZ_NEED_KD溢流門開度需求值時，閘門下降條件線圈YLZ_TJ_DROP通電，其常開接點YLZ_TJ_DROP閉合，閘門下降條件滿足。

溢流門開度需求值YLZ_NEED_KD取自上位機下發(fā)的目標(biāo)值。