趙 軍

(四川中鼎科技有限公司，四川 成都 610045)

某水電站廠房滲漏排水系統(tǒng)運(yùn)行異常的分析與處理

趙 軍

(四川中鼎科技有限公司，四川 成都 610045)

廠房滲漏排水系統(tǒng)發(fā)生故障將直接影響到水電站的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致水淹廠房事故的發(fā)生。針對(duì)某水電站廠房滲漏排水自動(dòng)控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常，分析了故障的起因，介紹了一種針對(duì)不常見(jiàn)程序缺陷的解決辦法，希望能對(duì)其他水電站出現(xiàn)類似故障時(shí)的排查和消除起到參考和借鑒作用。

滲漏排水；自動(dòng)控制；異常處理；PLC程序；水電站

1 概 述

廠房滲漏排水自動(dòng)控制系統(tǒng)在保障水電站安全運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用，它由集水井、排水泵、外圍自動(dòng)化元件和現(xiàn)地控制屏組成?，F(xiàn)地控制屏的主要功能是采集外圍自動(dòng)化元件及設(shè)備的信號(hào)，經(jīng)可編程控制器(PLC)內(nèi)部運(yùn)算和邏輯判斷自動(dòng)啟停水泵，維持集水井水位在正常范圍。若其中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，水泵將不能正常工作、集水井水位失控，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致水淹廠房事故的發(fā)生。

廠房滲漏排水系統(tǒng)出現(xiàn)異常的原因不外乎機(jī)械、電氣和PLC程序三個(gè)方面。機(jī)械和電氣上的缺陷通常易于發(fā)現(xiàn)，而PLC程序中隱藏的錯(cuò)誤卻難以檢測(cè)出來(lái)。特別是當(dāng)程序錯(cuò)誤、反映出來(lái)的異?，F(xiàn)象具有偶然性這一特征時(shí)，就會(huì)給排查故障造成一定困難。筆者介紹了在某水電站執(zhí)行回訪消缺任務(wù)時(shí)遇到的情況以及采取的處理措施。

2 異常情況發(fā)現(xiàn)的經(jīng)過(guò)

筆者到某水電站執(zhí)行回訪消缺任務(wù)時(shí)，電站工作人員反映廠房滲漏排水系統(tǒng)一直存在問(wèn)題。他們?cè)谌粘Ｑ惨晻r(shí)發(fā)現(xiàn)“廠房滲漏排水泵自動(dòng)控制屏”(以下簡(jiǎn)稱“控制屏”)上的“2號(hào)泵故障”指示燈點(diǎn)亮，然而，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查后卻發(fā)現(xiàn)2號(hào)泵本身沒(méi)有任何問(wèn)題，故懷疑是誤報(bào)。他們將這臺(tái)水泵從自動(dòng)控制方式切換到手動(dòng)方式啟動(dòng)該泵，水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。按控制屏上的“復(fù)位”按鈕，“2號(hào)泵故障”指示燈熄滅；再將該泵切換到自動(dòng)控制方式，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察，在新一輪水泵自動(dòng)切換時(shí)，水泵又能夠正常啟動(dòng)運(yùn)行。針對(duì)這種異常情況，電站工作人員對(duì)設(shè)備和控制回路進(jìn)行了徹底檢查，但均未找到原因。之后，這種現(xiàn)象又多次出現(xiàn)且不局限于2號(hào)泵，其他泵也時(shí)有發(fā)生。對(duì)于這類誤報(bào)，運(yùn)行人員通常都用“復(fù)位”故障信號(hào)并重新投運(yùn)一次予以解決，但并沒(méi)有深究其產(chǎn)生的原因。然而，一次未遂的水淹廠房事故給電廠敲響了警鐘，迫使他們開(kāi)始重新審視這個(gè)一直被忽略的問(wèn)題，并請(qǐng)筆者協(xié)助解決。

3 故障分析及采取的解決措施

根據(jù)電廠工作人員提供的線索，筆者經(jīng)過(guò)認(rèn)真調(diào)查和分析，通過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)排除了水泵本身和外圍元件設(shè)備的問(wèn)題，最后將重點(diǎn)放在PLC程序上。

PLC程序語(yǔ)言通常采用梯形圖表示，屬于計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。像其他高級(jí)語(yǔ)言一樣，程序員在編寫(xiě)PLC程序時(shí)也會(huì)犯錯(cuò)。如果這些程序錯(cuò)誤沒(méi)有在調(diào)試過(guò)程中排查出來(lái)并得以修復(fù)，就會(huì)給整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)留下安全隱患。

廠房滲漏排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC程序主要包含以下四個(gè)功能模塊：集水井水位輸入信號(hào)采集和分析模塊、水泵輪換模塊、啟停水泵流程模塊、控制和故障信號(hào)輸出模塊。按照常規(guī)，這四個(gè)模塊都應(yīng)該是從標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)制過(guò)來(lái)并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的出廠檢驗(yàn)。筆者從頭至尾將程序仔細(xì)檢查了一遍，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。與此同時(shí)，從當(dāng)天的現(xiàn)場(chǎng)情況看也沒(méi)有出現(xiàn)任何故障的跡象。但到了第二天上午才在控制屏上發(fā)現(xiàn)點(diǎn)亮了的“1號(hào)泵故障”指示燈。連機(jī)查看PLC程序，發(fā)現(xiàn)故障是由“1號(hào)泵無(wú)運(yùn)行反饋”信號(hào)引起的。所謂“1號(hào)水泵無(wú)運(yùn)行反饋”是指PLC輸出啟動(dòng)水泵的命令后未在預(yù)定時(shí)間內(nèi)收到軟啟動(dòng)器或接觸器的運(yùn)行反饋接點(diǎn)閉合信號(hào)。因該電站水泵電機(jī)功率很大，故其配置的是軟啟動(dòng)器。為了驗(yàn)證軟啟動(dòng)器的運(yùn)行反饋信號(hào)是否正常，手動(dòng)啟動(dòng)1號(hào)水泵并監(jiān)視運(yùn)行信號(hào)反饋的時(shí)間。令人費(fèi)解的是，該信號(hào)反饋正常，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于預(yù)定的時(shí)間，按道理來(lái)講是不該報(bào)故障的。

筆者憑借以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析認(rèn)為，問(wèn)題必定出在運(yùn)行反饋信號(hào)環(huán)節(jié)上，既然啟動(dòng)環(huán)節(jié)沒(méi)出問(wèn)題，問(wèn)題就很有可能出在停止環(huán)節(jié)。接下來(lái)的試驗(yàn)證實(shí)了這個(gè)猜測(cè)。

在對(duì)4號(hào)水泵進(jìn)行手動(dòng)啟停試驗(yàn)時(shí)，突然在停泵瞬間報(bào)出了“4號(hào)泵故障”和“4號(hào)水泵無(wú)運(yùn)行反饋”信號(hào)。問(wèn)題終于浮出水面，但它是如何產(chǎn)生的呢？筆者再次研究了PLC程序后，最終找到了程序存在的缺陷。

原來(lái)，依照慣例，為防止信號(hào)抖動(dòng)，都會(huì)在信號(hào)確認(rèn)前加上延時(shí)判斷。但從程序看，啟泵過(guò)程結(jié)束后延時(shí)繼電器一直導(dǎo)通，因此，無(wú)論任何時(shí)候，只要“運(yùn)行反饋信號(hào)”消失就會(huì)立刻報(bào)故障，因而并沒(méi)有將信號(hào)抖動(dòng)屏蔽掉。正常情況下，水泵運(yùn)行時(shí)軟啟動(dòng)器的運(yùn)行反饋接點(diǎn)一直閉合，故不會(huì)報(bào)故障。但在停泵時(shí)，由于發(fā)出停泵命令和水泵停止運(yùn)行幾乎是同時(shí)，再加上PLC掃描周期延遲等因素，PLC很有可能判定收到運(yùn)行反饋接點(diǎn)斷開(kāi)信號(hào)時(shí)水泵仍處于運(yùn)行狀態(tài)，于是即報(bào)故障。這一點(diǎn)得到了試驗(yàn)的證明，程序的缺陷也就找到了。

筆者經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮后決定采用增加延時(shí)防止信號(hào)抖動(dòng)的辦法消除缺陷。在“運(yùn)行反饋信號(hào)”確認(rèn)之前，先延時(shí)幾秒鐘(無(wú)論是動(dòng)合還是動(dòng)斷)，這樣做的效果：停泵時(shí)，“運(yùn)行反饋信號(hào)”總會(huì)在停泵令之后的幾秒鐘才會(huì)被確認(rèn)，從而解決了兩個(gè)信號(hào)的順序問(wèn)題。果然，加上延時(shí)后再進(jìn)行啟停泵試驗(yàn)，故障不再報(bào)出。經(jīng)過(guò)一周的監(jiān)視運(yùn)行，該控制系統(tǒng)再?zèng)]有出現(xiàn)運(yùn)行異常，基本確定故障已經(jīng)得以消除。

4 結(jié) 語(yǔ)

從以上案例的分析可以看出：一個(gè)系統(tǒng)的異?，F(xiàn)象看似偶然發(fā)生，卻有其產(chǎn)生的必然性。在PLC程序里對(duì)兩個(gè)信號(hào)的時(shí)序處理不當(dāng)可導(dǎo)致水泵誤報(bào)故障，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)。水電站廠房滲漏排水自動(dòng)控制系統(tǒng)雖然并不復(fù)雜，但其重要性卻不可低估，因此，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)異常隨時(shí)保持警惕。PLC程序看似簡(jiǎn)單，但如果不清楚PLC的工作原理以及各個(gè)指令的功能，就可能會(huì)在程序中留下缺陷，從而給整個(gè)系統(tǒng)埋下安全隱患。PLC程序與其它軟件一樣，都需要在反復(fù)調(diào)試過(guò)程中不斷完善，而充分利用經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)檢驗(yàn)過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)程序往往能起到事半功倍的效果。希望筆者提供的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚪o遇到類似情況的水電站提供一定的幫助和借鑒。

TV7;TV737

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1001-2184(2017)06-0093-02

2017-06-10

趙 軍(1969-)，男，四川宣漢人，工程師，從事水電廠輔助設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試等工作.

李燕輝)