田 盈

（山西省水利水電勘測設計研究院 山西太原 030024）

1 昔陽松溪供水工程大壩概述

昔陽縣松溪供水工程位于山西省晉中市昔陽縣。工程任務為以農村人畜飲水、農業(yè)灌溉為主，兼顧工業(yè)和城鎮(zhèn)生活用水，供水范圍為昔陽縣城、界都鄉(xiāng)、趙壁鄉(xiāng)以及東冶頭鎮(zhèn)。松溪供水工程包括水源工程和輸水工程兩部分，水源工程口上水庫位于昔陽縣東冶頭鎮(zhèn)口上村附近松溪河下游河道上。輸水工程從口上水庫庫區(qū)取水，經東冶頭、界都，至昔陽縣城，線路全長29.2km。

山西省昔陽縣松溪供水工程大壩啟閉機包括：泄洪排沙底孔的平板事故檢修閘門、弧形工作閘門及啟閉設備，溢流表孔的疊梁檢修閘門、弧形工作閘門及啟閉設備。溢流表孔的疊梁檢修閘門采用電動葫蘆起吊，本文不做敘述。具體布置見大壩啟閉機布置圖1。

2 卷揚啟閉機電氣設計

本工程泄洪排沙底孔設兩孔，每孔設一扇平板事故檢修閘門，孔口尺寸為8.0 m×6.3m。設計水頭33.0 m。平板事故檢修閘門選用兩臺QPG-2×2000 kN高揚程固定卷揚式啟閉機起吊，啟閉機啟門容量4000 kN,啟閉機揚程為41m。運行方式為動閉靜啟。事故檢修閘門是為了當泄洪排沙底孔的工作門發(fā)生事故或者檢修時，能夠及時關閉。卷揚啟閉機包括的主要電氣設備：繞線式電動機，容量為2×55kW，電氣控制裝置一套。

2.1 啟閉機電氣控制設備

卷揚式啟閉機采用現地和遠方相結合的控制方式。在啟閉機室設現地控制屏預留遠方接口。兩套閘門設一套控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括PLC現地控制柜1套、起動電阻器1套。現地控制屏內布置：一套PLC和相應的模塊、電氣保護裝置（短路保護、過流保護、失壓保護、缺相保護、限位保護、過載保護等）、測量裝置、閘門開度顯示儀和載荷顯示儀等、手動開、關、停門按鈕及指示、繼電器、接觸器、直流穩(wěn)壓電源等。 調試和運行初期，操作人員在閘門啟閉機室手動對啟閉機進行控制；供水工程的全線自動化系統(tǒng)完成后將以遠方控制為主，同時啟閉機運行參數和故障信號通過現場總線（工業(yè)以太網）送至調度中心。

1）控制方式

（1）交流電源、電動機的控制、保護、測量和經PLC實現的啟閉機自動監(jiān)控等電氣設備皆集中布置于現地控制柜內。

（2）交流電源設有“合閘”和“分閘”的手動按鈕。

（3）閘門開度指示和載荷顯示儀與PLC能通過通信接口或4～20 mA模擬量傳送數據。

（4）啟閉機的操作：其操作方式有三種，受制于控制權限選擇開關：

a、“手動”位置時，通過設于面板上的“啟門”、“閉門”和“停止”按鈕進行操作，手動操作使閘門置于所需位置，操作過程不受PLC的控制。

b、“自動”位置時，啟閉機受PLC控制，由閘門開度指示儀設置的數碼鍵按入預置的“0%～100%”間的任一開度值，使LCD閃爍顯示，按“開啟”或“關閉”按鈕后，當閘門的開度達到預置值時，啟閉機停止且LCD穩(wěn)定顯示。

c、“遠方”位置時，啟閉機經PLC可上傳上位機，通過樞紐綜合調度監(jiān)控系統(tǒng)控制閘門上升或下降。

2）操作截面

（1）電機主回路電壓、電流。

（2）交流電源開關的位置指示燈。

（3）PLC故障信號。

（4）閘門開度、荷載顯示。

（5）電機啟、停按鈕和緊停按鈕。

（6）上、下極限位置。

（7）電機故障信號。

3）PLC技術要求

智能化數據采集裝置PLC采用PREMIUM系列工業(yè)控制器，PLC控制裝置I/O配置見表1。

表1 卷揚啟閉機PLC控制I/O配置

2.2 安全保護裝置

1）載荷顯示及超載保護裝置：該裝置應具有載荷顯示、聲光報警、超載和欠載控制等功能。能提供4～20 mA荷載信號供啟閉機電氣控制設備使用。當荷載達到額定值的90%，應給出預警信號，并給出至少兩對獨立的電氣預報警接點，到達額定值110%時，應具有紅燈顯示、蜂鳴音響及切斷電源的保護功能。

2）高度顯示及限位裝置:啟閉機設置有起升高度顯示及限位裝置，該裝置具有全揚程顯示和預定位置限制等功能。

3）位置限制開關:啟閉機設置上、下極限位置和中間位置限制開關。

3 液壓啟閉機電氣設計

本工程液壓啟閉機有7臺，分別布置于泄洪排沙底孔和溢流堰。泄洪洞排沙底孔設2孔弧形工作門，孔口尺寸8.0m×5.0 m（寬×高），選用QHSY-2×1250 kN液壓啟閉機，啟閉機啟門力2500 kN,閉門力250 kN,活塞桿最大工作行程5.0 m。啟閉機設置油泵電機組1套，容量為2×37kW。設一面控制屏。溢流堰設5孔，每孔設一扇弧形工作閘門?？卓趯?.0 m，選用QLHY-2×630 kN液壓啟閉機，運行方式為動水啟閉。啟閉機啟門力2×630 kN，活塞桿最大工作行程5.0 m。啟閉機設置油泵電機組2套，每套容量為2×15kW。設兩面控制屏。

3.1 啟閉機電氣控制設備

液壓啟閉機的控制屏全部設置在泄洪洞底孔檢修門啟閉機室?？刂破涟姎獗Ｗo裝置（短路保護、過流保護、失壓保護、缺相保護、限位保護、過載保護等），閘門開度顯示儀和載荷顯示儀等，觸摸屏及手動開、關、停門按鈕。調試和運行初期，操作人員在閘門啟閉機室手動對啟閉機進行控制；供水工程的全線自動化系統(tǒng)完成后將以遠方控制為主，同時啟閉機運行參數和故障信號通過現場總線（工業(yè)以太網）送至調度中心。

1）控制方式

（1）閘門控制可實現遠方控制（接收遠方指令并執(zhí)行）、現地控制、應急檢修（現地檢修調試單步手動控制）的切換。三種操作控制方式相互聯鎖。

液壓啟閉機采用常規(guī)控制，油泵電動機采用降壓啟動。

（2）閘門開閉：可由控制柜中（遠程PLC的I/O模塊）自動控制?？刂乒駜鹊膽辈僮骺刂苹貋韺崿F手動按鈕控制。

（3）下滑回升：通過本控制柜中遠程PLC的I/O模塊可實現閘門下滑回升自動控制。

當液壓系統(tǒng)漏油，閘門下滑量達到200 mm時，油泵自動啟動，將閘門提升至預置位置，啟閉機停機。如果在啟泵后2min內閘門未能及時復位，應停泵、報警，并向調度中心發(fā)出提升失敗的報警信號。

如果閘門繼續(xù)下滑到230 mm時，發(fā)出音響報警和指示報警，同時也向遠方閘站控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號。如果閘門繼續(xù)下滑，下滑到閘門事故位置時，立即發(fā)出事故緊急信號，并送至遠方調度中心。

（4）門停功能：閘門在開啟或關閉過程中，如果發(fā)出停機命令，閘門能停在任何位置。

（5）保護：油系統(tǒng)設置油溫、油壓和油位高、低、濾油器堵塞、超壓、失壓等油系統(tǒng)保護信號。油泵電機供電主回路設置缺相、短路和過流保護，并設置電壓表和電流表。另外還設置動力電源和控制電源監(jiān)視信號。

2）操作界面

（1）主回路電壓、電流。

（2）交流電源開關的位置指示燈。

（3）PLC故障信號。

（4）閘門開度、載荷顯示。

（5）開、關門信號。

（6）上、下極限位置。

（7）控制回路電源監(jiān)視。

（8）液壓系統(tǒng)故障信號。

3）PLC技術要求

智能化數據采集裝置PLC采用PREMIUM系列工業(yè)控制器，PLC控制裝置I/O配置見表2。

表2 液壓啟閉機PLC控制I/O配置

3.2 安全保護裝置

1）載荷顯示及超載保護裝置：啟閉機設置有載荷顯示及超載保護裝置，其結構緊湊、受力明確、動作可靠。該裝置應具有載荷顯示、聲光報警、超載和欠載控制等功能。

2）開度顯示及限位裝置：啟閉機設置有開度顯示及限位裝置，該裝置具有全揚程顯示和預定位置限制等功能。

3）位置限制開關：啟閉機設置上、下極限位置和中間位置限制開關。

4）壓力傳感器和控制器。

5）液壓缸行程檢測傳感器。

4 結語

以上是昔陽松溪供水工程樞紐啟閉機的電氣設計方案，此工程基本已完成安裝調試，實踐證明此電氣控制系統(tǒng)滿足運行要求，能確保工程的安全運行。