水电厂顶盖排水控制方式的改造.pdf

第 1 3 卷(2 0 1 1 年 第1 2 期) 电 力 安 全技 术 J 水电厂顶盖排水控制方式的改造 程 玺，王 磊，赵伟庆 ，罗来明 ( 刘 家峡水电厂 ，甘肃 永靖 7 3 1 6 0 0 ) 摘要介绍了 某水电厂顶盖排水系统的概况，分析了顶盖排水控制回路的缺点。针对其控 制回路存在的问题 ，通过对比分析，最终确定用可编程 P L C控制回路替换常规继电器控制回路 ，从 而提 高该系统的运行可靠性。 关键词顶盖排水；故障分析；可编程 P L C控制回路 某水电厂位于黄河上游，控制流域面积 1 8 1 8 万 k m ，占黄河全流域面积 的 1 4 ，多年平均流量 8 6 6 m s ，年均输沙量 0 。 8 9 亿 t ，实测最大含沙量 6 1 0 k g m 。该水 电厂共装有 5台混流式水轮机组 ， 总装机容量 1 3 5万 k W 。由于过机沙量较大 ，机组 主轴密封磨损严重 ，对顶盖排水提 出更高要求。所 以，顶盖排水系统的正常运行将直接影响机组的安 全稳定运行 。 1 顶盖排水系统概况 为保证水轮机的正常工作 ，防止水淹导轴承 ， 水轮机必须装设主轴密封装置和顶盖排水系统，控 制顶盖水位在导轴承以下。该厂的顶盖排水系统以 3 个空心导叶自流为主，并配有顶盖射流泵。 射流泵具有 以下特 点 ：构造 简单、维修方 便；工作可靠 、无转动部分 ；密封性能好 ； 不怕潮湿。 射流泵是利用高压液体经高速喷射形成负压轴 吸流体 ，使被抽流体提增能量的机械，其原理如图 l 所示。高压 流体经喷嘴 3后，将压力能转变为动 能，以很高的速度喷射出来。由于其流速很大，射 流质点 的横 向紊动扩散作用将接受室 4中的介质带 走 ，形成负压 区。低压流体被吸进接受室，并与高 压 射流在 昆合室 ( 又称喉管 ) 5内 昆 合 、碰撞 ，进 行能量交换，使高压流体 的速度降低、低压被吸进 流体的速度增加。在混合室出 口，两者速度趋近一 致 ，且因两股流体混合使静压力逐渐上升。混合流 体经扩散管 6 后大部分动能转变为压力能，使压力 进一步提高，最后从排出管 7 排 出。 Q1 02 1 一 高压 流体 进入 管；2低压 流 体 吸人 管 ；3 一 喷 嘴 ；4 一 接 受 室 ；5 一混合室 ( 又称喉管 ) ；6 _扩散管；7 排出管。Q1 一高压液流 ； Q 2 低压液流；Q3 一混合液流 图 1 射流泵工作原理 2 原顶盖排水系统存在的问题 混流式水轮机顶盖积水量没有轴流式水轮机组 顶盖积水量大 ，一般采用 自流方 式排水。近几年， 该厂监控系统 已完成全面升级改造 ，大部分辅助设 备的监控系统与新监控系统 已实现通讯连接。而原 顶盖排水控制 回路存在一定局限性 ，与新监控系统 无法实现通讯 ，导致不能实时监控顶盖排水状态及 进行远程控制。另外， 由于原顶盖排水控制回路中 继 电器工作线圈长时间通 电发热，出现烧损现象 ， 给 E l 常运行及维护带来不便。 3 顶盖排水系统控制方式的改进 3 1 改进的方式 对原顶盖排水系统实施改进时 ，需要重点解决 的问题是 ：顶盖排水泵启动可靠 ；水位检测元 件工作可靠 。这是保证整套排水系统正常工作的前 一 9一 J 电 力 安 全 技 术 第 l 3 卷( 2 0 1 1 年 第l 2 期) 提；控制系统应具备高度的自动化功能。 原顶盖排水控制回路为常规继电器 回路 ，由于 其动作灵敏度低，回路复杂，继电器数量繁多，抗 故障能力低 ， 加之有些继电器价格昂贵， 不易维护 ， 投资又大 ，造成人员和财力上的浪费 。 利用可编程 P L C控制 回路可将上述问题 以软 件编程的方式加以解决，避免了输入、输出回路相 互干扰或回路 中某一中问接点接触不好所造成的回 路运行不正常。P L C控制 回路通过信号输入后 由 开出接点控 制，工作稳定。同时，P L C控制系统 负责所有信息的处理 ，所有监测量的输入和输出， 对数据进行处理和逻辑判断，可以灵活方便地设置 运行方式。P L C控制回路在完成顶盖排水的同时， 还可将各种运行状态和相关故障诊断及故 障报警显 示上传至现地控制单元 L C U 柜，真正实现对顶盖 排水泵的远程控制和实时监视。 为达到一流水电厂 “ 无人值班，少人值守”的 要求 ，新系统应体现 “ 安全可靠、技术先进、维护 方便、配置合理”的设计原则，因此决定对顶盖排 水系统射流泵运行控制方式进行改造 。 改造方案的具体要求是： ( 1 )当顶盖积水水位上升到一定高度 时，射流 泵能 自动启动 ； ( 2 )顶盖水位达 到水 位超 高时 能发 出报警信 号 ； ( 3 )顶盖水位达到正常水位时可以自动停泵。 3 2 改进的实施 首先 ，在顶盖装设相应的水位探测装置，利用 该厂原有的超声波探测仪 ( 实际上该厂还有水位 电 极 ，条件允许时两者可配合使用 ) 进行水位高度探 测，并将信号输入反馈至 P L C输入模块。具体如 图 2 所示。 根据 实际要求，在 P L C可 编程输人模块 内部 设置 “ 正常水位” 、“ 水位过高” 、“ 水位超高”3个 接点，然后 由P L C内部软件根据水位信号输入条 件进行程序逻辑运算， 并将对应的接点量输出为“ 停 泵” 、“ 启动射流泵” 、“ 发信号” 。 顶盖排水正常时，水位在 “ 正常水位” 。当主 轴密封水量增大或 自流孔排水不畅时，水位升高到 “ 水位过高 ” ，同时把这一信号传送至 P L C控制 回 路的输入模块 I D ( i n p u t d e s i g n ) ，通过 P L C内部软 件运算后传送至下一级 P L C控制回路的输出模块 一 9一 OD ( o u t p u t d e s i g n ) ，发 出 “ 水 位过 高”信号 并启 动射流泵排水。同理 ，当水位达到 “ 水位超高”时 发报警信号。运行原理如图 3所示。 I 、 1 l J 超J i 波探头探测l J j = ： h 1 h 3 圣 j 桊 荐 鬟 泵 图 2 超声波水位探测示意 图 3 P L C运行原理说明 在 图 3中，光 电隔离电路的作用是利用光耦合 器的输入输出互相隔离特性，使 电信号传输具有单 向性 ，因而具有 良好的电绝缘能力和抗干扰能力， 有效避免了传统回路中由于直流一点接地而产生的 误发信号这一缺点。 考虑到检修人员有时会对射流泵进行检修 ，所 以在控制输出模块上设计了可加装手动启动的开 出 接点 ，并在控制柜上安装手动控制把手，以方便运 行 ；再加上其本身也可在 自动运行失效情况下改为 手动运行方式，因此已达到了泵可靠工作的目的。 3 3 存在的不足 送人上位机的相关信号过于单一，例如 ：P L C 故障、排水泵故 障 ( 包括电源故 障 ) 时 ，在排水至 正常水位后，无法将正常停泵等相关信号反映在控 制回路和上位机信号中。 4 结束语 采用 P L C控制 回路对顶盖排水控制系统进行 第 1 3 卷( 2 0 1 1 年 第l 2 期) 电 力 安全 技 术 A 安全工作者应具备 8种素养 孙 宝银 ( 黑龙 江西钢集团炼铁总厂 ，黑龙江 伊春1 5 3 0 2 5 ) 安全工作者应具备如下 8 种基本素养。 ( 1 )敬业。安全工作者必须具有敬业精神，忠 诚于 自己的安全事业， 通过发动全体员工来管安全， 使每名员工都成为事故控制的中心，不断提高员工 的安全技能和素养，降低伤害事故发生的概率。 ( 2 )创新。安全工作者必须具有创新精神，不 断创新安全工作模式，使安全工作形成 “ 闭环 ”管 理。即所有的安全工作必须有策划、有实施、有检 查 、有总结、有提高，不断创新安全活动，提高每 名员工的安全意识及应急响应能力 ，降低事故发生 的伤害程度。 ( 3 )担当。安全工作者必须敢于承担责任 ，对 安全工作中存在的问题与缺陷必须纳入项目，进行 项 目管理 。即，要求有解决期限、有专人负责 、有 改进后的确认与评价。不能把安全工作存在的问题 及缺陷推到基层， 致使问题和缺陷长时间悬而未决 ， 因为所有发生的事故都与管理工作有直接或间接的 关系。 ( 4 )坚持。安全工作者必须具有坚持不懈的韧 性 ， 对安全工作 中存在的问题与缺陷必须盯住不放， 对安全过程的监管必须达到预期 目标 ，对现场 “ 三 违”现象必须彻底治理 ，对所开展的安全活动必须 长期坚持 ，现场敢于碰硬 ，不做好好先生 ，严格执 行安全文件 ，坚持原则永不放弃。 ( 5 )善心。安全工作者必须具有一颗善心 ，安 全工作是一项积德行善的工作 ，被惩戒的员工可能 一 时不理解，但假以时 日就会对安全工作者的工作 给予重新认识。管 “ 三违”是为了少出事故，提醒 防范是为了少流血，宁听骂声不听哭声，敢于现场 纠正 “ 三违”的行为本身就是体现 “ 以人为本”的 管理思维，善心本无价。 ( 6 )认真。安全工作者必须具有认真负责的精 神 ， 对安全工作 中存在 的问题与缺陷必须追根溯源 ， 必须采取有效的措施进行治理 ，不能敷衍了事、得 过且过 ，而要认真管理 、认真考核、认真改进 ，要 认真解决 问题而不能规避责任 ，要认真执行安全文 件而不能掺杂情感因素 ，要认真总结经验、吸取教 训而不能好 了伤疤忘 了疼。 ( 7 )缜密。安全工作者必须缜密而行，细节往 往决定安全工作的成败 ，一时的疏忽往往会造成一 生的遗憾。作业过程 中必须体现 “ 安全绝对优先” 的原则。安全工作没有节假 日，容不得半点疏忽及 遗漏 ，及时查找 出安全工作的漏洞 ，通过缜密思考 采取可行的、有效的措施加以防范 ，避免发生伤害 事故。 ( 8 )主动 。安全工作者必须具有积极主动的精 神 ，超前想到防范措施 ，提前做到防患于未然 ，真 实记录安全工作的过程活动 。安全工作凡事必须积 极主动 ，对隐患必须积极主动配置有效的资源进行 治理，对安全管理 中存在的问题必须积极主动制定 方案及措施进行改进。主动思考改进安全的方向， 主动解决现场安全缺陷，主动创新安全工作模式， 量化安全检查 目标 ，确保实现无条件零事故的安全 工作 目标。 ( 收稿日期： 2 0 t 卜0 8 一 l 5 ) 改造后， 控制回路更合理、 更可靠，自 控能力更强， 故障和报警系统也得到相应改善。 同时，可 以利用上位机在第一时间掌握顶盖水 位变化量有多少 ，做到心 中有数，减少了运行和检 修维护人员的工作量 ，进一步提升了水 电厂的 自动 化程度。 参考文献 ： l汪慧颖可编程控制器在水轮机顶盖排水体统中的应用 J 吉林水利，2 0 0 3 ( 4 ) 2程泽斌，陈 刚高坝洲水电厂水轮机顶盖排水方式的 改进 J 湖北水力发电，2 0 0 4 ( 4 ) ( 收稿 日期：2 0 1 卜0 8 2 4 ) 一 p一