文亞瓊

（碧口水力發(fā)電廠，甘肅 文縣746412）

碧口水電廠大壩為壤土心墻土石混合壩，最高壩高105.3m，是全國最高的土石壩，設(shè)計庫容5.21億m3，控制流域面積26000km2，占全流域面積31812km2的81.7%。碧口水庫除供發(fā)電外，還兼有防洪、水運、灌溉、養(yǎng)殖等綜合效能。

碧口水電廠泄水建筑物包括左泄工作門和檢修門、右泄工作門和檢修門、排沙洞工作門和檢修門、溢洪道、電檢門等。其中各檢修門、電檢門為卷揚式。右泄工作門、排沙洞工作門為液壓式。下面將通過介紹油缸式右泄工作門泄水閘門的動作原理及控制系統(tǒng)，說明如何實現(xiàn)油缸式閘門長期穩(wěn)定運行、操作簡便、易于維護的控制方式。

1 液壓式右泄工作門系統(tǒng)

1.1 液動系統(tǒng)

右泄工作門位于碧口水電廠右岸右泄啟閉室內(nèi)，右泄工作門寬8m，高10m，為平板式泄水閘門，總重量245t，閘門接力器動作行程為11.5m。整個右泄工作門液動部分包括1個5m3的儲油罐，2臺油泵及100kW的電機，油箱，電動回轉(zhuǎn)閥，閘門接力器活塞及相關(guān)的油管路和閥門。每臺油泵安裝在容積為1.5m3的油箱上。

1.1.1 閘門提門過程

油泵運行輸出液壓油，動作提門電磁閥使三位四通閥轉(zhuǎn)換至提門狀態(tài)，液壓油經(jīng)三位四通閥轉(zhuǎn)換進入閘門接力器下腔，接力器上腔的液壓油經(jīng)三位四通閥轉(zhuǎn)換至回油箱，閘門在壓力油作用下上升，同時儲油罐將通過電動回轉(zhuǎn)閥為每臺泵的油箱供油。

1.1.2 閘門下降過程

由于閘門自重原因，在下落過程中需要的液壓油壓力相對較低。油泵工作輸出液壓油，動作提門電磁閥使三位四通閥轉(zhuǎn)換至落門狀態(tài)，液壓油經(jīng)三位四通閥轉(zhuǎn)換進入閘門接力器上腔，接力器下腔的液壓油經(jīng)三位四通閥轉(zhuǎn)換至儲油罐，閘門在壓力油和閘門自重作用下下落。

閘門靠自重，可手動操作相應(yīng)閥門溝通油路，實現(xiàn)閘門下落。

1.2 閘門控制系統(tǒng)

右泄工作門操作方式有現(xiàn)地手動操作和遠程自動操作兩種操作方式，其中閘門遠方操作通過遠程上位機實現(xiàn)。兩種操作方式可互相切換，相互備用。

1.2.1 現(xiàn)地手動控制

現(xiàn)地手動提門操作過程中，首先將控制方式切至“現(xiàn)地”，在確定用哪一臺泵提門后，將該泵切至“自動”啟動位置，手動“開啟”對應(yīng)的電動回轉(zhuǎn)閥，使回油箱內(nèi)的油流入該油箱。

操作“提門”把手，軟啟動器啟動該泵運行打壓，通過延時繼電器延時啟動該泵旁路接觸器，增大回路帶載能力。

油泵出口壓力正常后，出口壓力開關(guān)接點閉合，動作提門電磁閥，將壓力油源打至閘門接力器油缸提門腔，使閘門提升。

在閘門動作過程中若出現(xiàn)閘門至上下限、電機故障等信號則將自動停泵，使閘門停止動作。如遇運行泵油箱油位低于下限時，則需換臺泵繼續(xù)提門，雙泵互為備用。

現(xiàn)地手動落門過程中，泵的操作與提門過程一致，操作“落門”把手，泵啟動運行正常后，啟動落門電磁閥，壓力油作用于閘門落門腔，提門腔內(nèi)的壓力油通過三位四通閥回到儲油罐內(nèi)，閘門下落。在閘門落至全關(guān)或預(yù)定高度后，停止落門。

落門操作需要的供油量相對較少，若單臺泵沒有落門到預(yù)置值，同樣需啟動另一臺泵繼續(xù)落門。

如果補油回路出現(xiàn)問題或緊急情況需要快速落門時，可手動操作相應(yīng)閥門溝通油路，閘門靠自重實現(xiàn)下落動作。閘門提升操作流程見圖1。

閘門下降流程與閘門提升流程基本一致，在閘門下降流程中，在啟動油泵后，需動作閘門下降電磁閥。另外，用一臺油泵即可滿足閘門從全開至全關(guān)的動作需要。

圖1 閘門提升操作流程

1.2.2 遠程集中控制

遠控系統(tǒng)由現(xiàn)地PLC控制系統(tǒng)、光纖傳輸系統(tǒng)、上位機監(jiān)控系統(tǒng)組成。現(xiàn)地監(jiān)控站系統(tǒng)由閘門開度傳感器、電量傳感器、PLC控制器及閘門啟閉電氣設(shè)施等組成。上位機監(jiān)控系統(tǒng)由10M/100M工業(yè)以太網(wǎng)交換機、工程師站及閘控操作站、打印機、UPS電源、上位機監(jiān)控軟件及防雷設(shè)備等組成。PLC采用GE90-30可編程序控制器。

在遠控提門過程中，首先登錄閘門控制軟件，閘門控制軟件為IFIX軟件。在確認右泄工作門無任何報警信息，顯示各狀態(tài)指示正常后進行提門操作。

先進行遠控提門預(yù)設(shè)高度的設(shè)置，確認后，選擇用哪臺泵首先進行提門操作，確認后開始提門操作，在提門過程中如閘門至預(yù)設(shè)高度后，則自動停止提門，提門完成。如未至預(yù)設(shè)高度而該泵油箱油位低于下限值時，自動停泵，并提示是否用另一臺泵提門，確認后繼續(xù)提門。

在提門過程中如遇意外還可按“緊急停泵”按鈕，切斷動力電源開關(guān)。在提門過程中還進行了閘門發(fā)卡保護、電機過載、各元器件故障等判斷。使整個操作過程簡單可靠，在現(xiàn)地?zé)o人監(jiān)護的條件下可實現(xiàn)閘門操作。

遠控落門基本操作與提門過程基本一致，同樣按照預(yù)設(shè)高度，選擇操作泵等，由于落門時需用的壓力油較少，落門過程較提門動作快，在動作過程中需要加強監(jiān)控。

2 系統(tǒng)優(yōu)化與完善

2.1 控制系統(tǒng)優(yōu)化

通過改造完善，控制油泵電機的啟停、運行控制由原接觸器+啟動電阻的控制方式改造為采用PST250型重載型軟啟動器+接觸器控制，使閘門的提落過程中更加可靠、安全。閘門動作將通過電磁閥動作切換油路進行。

該控制系統(tǒng)由原來的繼電器控制改為繼電器控制和遠程計算機+PLC控制，可實現(xiàn)閘門的遠程、現(xiàn)地控制。用于油箱進油控制的電動回轉(zhuǎn)閥由獨立的PLC控制回路控制。可實現(xiàn)現(xiàn)地手動、遠程自動開啟關(guān)閉控制。

用于控制回路指示閘門全開、全關(guān)等位置接點，由原主令控制器改造為主令控制器與閘控儀+光電編碼器雙重控制。主令控制器及閘控儀采用鋼絲繩+重錘的測量方式，可靠直觀。

2.2 控制電源完善

閘門控制系統(tǒng)采用交流220V電源供電，為了保證在閘門操作過程中能可靠動作，在閘門控制柜內(nèi)安裝了UPS，并安裝了220V的蓄電池組對UPS進行供電，保證了供電電源的可靠性。另在UPS交流電源輸入回路上加裝了浪涌保護裝置。

2.3 控制系統(tǒng)信號回路優(yōu)化

閘門上下限位置信號、電機故障、油箱油位高低限信號、軟啟動器故障、手動急停按鈕等閘門控制信號回路經(jīng)中間繼電器擴展后，作為公用分別送入現(xiàn)地繼電器控制回路和PLC控制回路。PLC控制系統(tǒng)與現(xiàn)地手動控制的狀態(tài)指示信號相互獨立，確保了信號指示的獨立性和完整性。

2.4 閘門遠控系統(tǒng)完善

右泄工作閘門遠控系統(tǒng)采用了工業(yè)計算機控制、PLC控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、光電編碼、測控軟件等多種現(xiàn)代技術(shù)，能實現(xiàn)實時采集、顯示閘門開啟高度并自動處理，自動調(diào)節(jié)閘門高度等功能，實現(xiàn)閘門動作過程中的全面全程監(jiān)視，具有自動化程度高、功能齊全、操作簡單、運行可靠等優(yōu)點。

3 結(jié)語

用現(xiàn)地手動控制操作和遠程自動控制操作來實現(xiàn)油缸式泄水閘門的控制，其中現(xiàn)地操作采用儀表繼電器控制，遠程控制為計算機監(jiān)控+PLC控制的方式，采用現(xiàn)地手動控制作為遠程自動控制的備用的方式。實踐運行說明，其運行可靠，可基本實現(xiàn)閘門的遠程操作。為電站實現(xiàn)“無人值守，少人值班”提供了保障，提高了水電廠大壩防洪度汛的能力。

［1］SDJ336—89，砼壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（試行）［S］.

［2］DL/T5065—1996，水力發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定［S］.

［3］DL/T5081—1997，水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］SL/T292—2204，水利系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)導(dǎo)則［S］.

［5］GB/T5065—1996，計算機軟件可靠性和可維護性管理［S］.