小浪底檢修排水系統(tǒng)自動控制可行性分析

席 兵，蘇相斌，劉成東，張鵬飛

（水利部小浪底水利樞紐管理中心，河南鄭州450000）

［摘要］發(fā)電廠的自動化程度是體現(xiàn)其現(xiàn)代化水平及運行可靠性和經(jīng)濟性的一項重要指標。目前小浪底絕大部分設(shè)備均已實現(xiàn)自動化控制，但仍有一小部分設(shè)備未能實現(xiàn)，其中就包括檢修排水系統(tǒng)。因此，檢修排水系統(tǒng)早日實現(xiàn)自動控制對小浪底電廠來說是相當重要的。

［關(guān)鍵詞］小浪底電廠；檢修排水；自動控制

小浪底電廠安裝有6臺300 MW的混流式水輪發(fā)電機組，電站按“少人值班，無人值守”設(shè)計理念建設(shè)。每年都要有至少7臺次機組有大修或小修任務，而機組大小修都需要排空流道。因此，檢修排水系統(tǒng)使用相當頻繁，而其自動化控制的要求也尤其強烈。

1 問題的提出

目前小浪底電站機組檢修排水系統(tǒng)主要由盤閥、檢修排水干管、3臺檢修排水泵等設(shè)備組成，機組檢修過程中，需要運行人員通過工業(yè)電視系統(tǒng)監(jiān)視檢修干管上壓力表的讀數(shù)，遠控或手動操作排水泵的啟、停。3臺排水泵的進出口閥門目前不能完全實現(xiàn)遠程控制，時常需要人為現(xiàn)地電動甚至手動開關(guān)；3臺泵的加熱器需要現(xiàn)地手動在泵房內(nèi)進行投退操作。檢修排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，加大了運行人員的工作強度，對系統(tǒng)的運行安全不利，也是電站實現(xiàn)鄭州集控運行前需要解決的問題。

2 當前運行方式的不足

2.1 閥門的操作

為保證停泵期間泵體不過流，減少軸封的磨損，降低軸封漏水的故障率，停泵后須將泵的進出口閥門關(guān)閉。而啟泵前需要將閥門全開。因此，閥門操作的快捷可靠是保證檢修排水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的一個必要條件。而當前的狀況是這6個閥門并不能全部實現(xiàn)電動操作，有些閥門還需要現(xiàn)地手動操作，甚至在操作時還會出現(xiàn)閥門發(fā)卡操作不動的情況，影響泵的正常運行和系統(tǒng)的正常排水；閥門無法可靠關(guān)閉，將導致泵體葉輪長期倒轉(zhuǎn)磨蝕軸封的情況，進而造成軸封刺水，影響近處電氣設(shè)備的運行安全。目前的現(xiàn)狀對系統(tǒng)運行的便捷性和安全性不利。

2.2 加熱器的操作

加熱器是保證排水泵在停運期間不因受潮而降低絕緣的附屬設(shè)備，是保證排水泵運行安全的必要保障。啟泵前停用，停泵后投入。檢修排水系統(tǒng)的加熱器控制箱設(shè)在泵房內(nèi)，且只能現(xiàn)地操作，中控室到泵房需要走40多米高的樓梯，大約相當于爬樓15層，加大了運行人員的勞動強度，既不經(jīng)濟又不快捷。

2.3 泵的操作

當前3臺排水泵雖然已實現(xiàn)了上位機操作，但仍存在一些問題。泵的啟停是由監(jiān)屏人員通過監(jiān)視工業(yè)電視顯示的檢修干管壓力表的讀數(shù)來進行操作的，存在一定的不可控的因素。如果監(jiān)屏人員因處理其它故障或進行長時間上位機操作時，就可能在一段時間內(nèi)忽略觀察工業(yè)電視的畫面，造成忘記啟泵的情況；另外，工業(yè)電視存在死機和畫面卡頓的情況，如不能及時被發(fā)現(xiàn)也會造成不能及時啟泵的情況。這些情況的發(fā)生都有可能造成水淹廠房的危險。

3 理想的運行方式

針對上述不足，建議對檢修排水系統(tǒng)控制回路進行改造，以實現(xiàn)如下運行控制方式：

1）泵的運行由PLC控制，實現(xiàn)全自動。在機組檢修期間，將系統(tǒng)切至自動模式，泵的啟停通過壓力傳感器等元件和PLC程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，輪流啟動。在無檢修任務期間將PLC切至停用或手動模式。

2）閥門、加熱器的操作和泵實現(xiàn)自動聯(lián)動。啟泵前自動退出加熱器，全開進出口閥門，停泵后自動關(guān)閉閥門，投入加熱器。

3.系統(tǒng)出現(xiàn)的任何故障都能及時上送上位機，讓監(jiān)屏人員能及時發(fā)現(xiàn)。

4 可行性分析

1）泵的運行由PLC控制實現(xiàn)全自動并將所有狀態(tài)和故障信號及時上送上位機。根據(jù)西霞院的檢修排水系統(tǒng)的改造結(jié)果和運行狀態(tài)來看，實現(xiàn)起來應該不存在技術(shù)問題，難度可能在于泵房與泵房控制室之間及泵房控制室與中控室之間距離都比較長，改造起來工程量較大。

2）閥門、加熱器的操作和泵實現(xiàn)自動聯(lián)動的問題也不難實現(xiàn)，將其控制回路接入PLC，和泵的啟停一起寫入程序就可以實現(xiàn)。

3）通過咨詢和分析，這項改造的最大難點在于泵的自動啟停。由于檢修干管管路較長，水壓較大，排水泵揚程較高，在停泵后管路內(nèi)部會形成部分真空段，引起水錘波動，將存在較長時間的壓力波動。由此會造成排水泵的反復啟停，相關(guān)閥門和加熱器等設(shè)備也會隨之在短時間內(nèi)反復動作，進而造成設(shè)備損壞。根據(jù)運行經(jīng)驗和查閱資料及咨詢相關(guān)技術(shù)人員后，可以采用以下方案來解決這個問題：一是在排水泵的自動控制回路中加入延時回路，以實現(xiàn)在停泵后若干分鐘內(nèi)排水泵不再啟動的效果，延時的時長以確保停泵后管路壓力平穩(wěn)為宜。至于停泵后管路內(nèi)的真空水錘問題則可以通過在管路上的適當位置加裝真空破壞裝置來實現(xiàn)，以求在較短的時間內(nèi)讓管路內(nèi)的水錘消失，壓力平穩(wěn)。至于啟停泵的壓力設(shè)定值可在改造后經(jīng)過現(xiàn)場試驗來確定。此方案實施后，可有效解決存在的問題。

5 結(jié)論

由上述分析可以初步得出以下結(jié)論。小浪底站檢修排水系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制的設(shè)想是可以實現(xiàn)的，雖然改造項目比較復雜，過程中也會遇到一些困難，但實現(xiàn)后的效果是顯而易見的，不但能提高檢修排水系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和安全性，為我們廠的自動化程度的提高拔高一個層次，也將為對標管理的實現(xiàn)和集控方式的實施起到很好的推動作用。

［中圖分類號］TM73 < class='emphasis_bold'> ［文獻標識碼］B

［文獻標識碼］B

［文章編號］1002—0624（2017）09—0063—02

［收稿日期]2017-06-12