泵站双向流道闸门电气控制设计.doc

摘要：***市***泵站,阐述了双向流道泵站的机组启动及运行转换时的闸门电气控制方式。提出了平水位启动闸门的概念,着重分析了双向流道泵站启动时闸门的不同控制方式和机组在连续运行中,如何采用控制闸门的办法来避免负扬程这一不利情况。
关键词 ***泵站 双向流道 闸门控制 平水位启动

引言：由于***内河水位与***下游水位相差不大, 因此,要求建在靠近***的泵站既能灌溉又能排涝。为了节约投资, 双向流道的泵站局年建成。目前,***内已建和在建的双向流道泵站已有2 座, 因此, 有必要对双向流道泵站的运行 特别是在某些暂态下过程控制操作作进一步的分析研究。
一、泵站概况
***泵站是***内河排灌枢纽联接曹娥江的控制工程, 也是***市重点工程。具有灌溉、排涝和泄流、引水及改善***内河水环境等综合功能。泵站设计流量45m3/s ,设计扬程:排涝时1.50m ,灌溉时1.20m。共3台机组,单机流量15m3/s。采用ZLB 1000 立式轴流泵。主电机采用TL900120/145 立式同步电动机,额定转速150r/min。***泵站是***第一座已建双向流道泵站，流道的特点为双向进水, 开敞式矩形出水。两组流道按上下两层分布, 呈“ ×”形。每台机组设2 道进水闸门(***江侧和内河侧各一道) 和2 道快速出水闸门(***江侧和内河侧各一道) 。通过控制闸门开启和关闭的不同组合,达到灌溉、排涝和泄流、引水的目的。
二、双向流道闸门的控制
由于双向泵站既能灌溉, 又能排涝, 而且还能自引自排, 因此目前正在得到大力推广。当泵站采用双向流道时, 闸门较多, 因而增加了控制的难度。根据泵站的不同运行方式, 闸门有不同控制要求。有时闸门需要独立操作控制(如灌溉时打开***江侧进水闸门) , 有时又需要联动控制(如灌溉时自动打开内河侧出水闸门) , 而有时还要紧急强行控制(如停机时出水闸门不能自动关闭时) 。为了实现闸门的各种不同控制要求, 设计***泵站闸门的控制线路 (以灌溉为例) 如图1 所示。

三、双向流道泵站的启动
1. 常规启动
以1号主机灌溉运行操作为例,常规启动的操作步骤如下(见图1) 。
第一步:首先检查 1 号机所有闸门均在关闭状态,再将运行方式开关打在“灌溉”位置。此时该机组曹娥江江侧进水闸门和内河侧出水闸门控制回路接通,曹娥江侧出水门和内河侧进水门控制回路断开。
第二步:操作1号机组曹娥江侧进水门提升按钮,将进水门打在全开位置。
第三步:操作1号主机启动控制开关,1号主机启动。此时1 号主机真空断路器常开辅助接点闭合,经延时继电器延时后,1号主机内河侧出水门自动打开,其目的是防止主机在启动瞬间受到逆向水流的冲击。在主机进入同步后,即可转入正常工作。
2. 常规启动存在的问题
当泵站开机时, 为防止上游水倒冲增加启动负荷而使启动更加困难, 一般
出水闸门经过一定的延时才打开。但闸门在泵站启动后什么时间打开最为合适, 这个时机较难掌握。而时机掌握不好会影响启动的顺利进行。出水闸门开迟了, 会引起电机过负荷; 而开早了, 又会引起振动, 增加负载转矩而影响电机牵入同步。特别是当出现大涝或大旱时, 上、下游水位差增大, 启动阻力矩相应增加, 过载问题会更加突出,且一旦牵入同步失败将引起机组倒转。进行观察和分析研究, 解决这一问题的较好方法是平水位启动。
3. 平水位启动
(1) 仍以1号主机灌溉运行操作为例, 平水位启动的人工操作步骤如下(见图1) 。
开机:
①将1号主机运行方式选择开关打在“引水”位置, 此时, 两侧进水门均可任意操作。
②将1号主机***江侧进、出水闸门同时打开。
③启动1号主机组, 待启动完成后, 打开内河侧出水闸门, 同时关闭***侧出水门, 使1号机组转入正常运行。
④将1号主机运行方式开关打在“灌溉”位置。
停机:
先将运行方式开关打在“引水”位置,打开***江侧出水闸门,关闭内河侧出水闸门,停机。关闭***江侧进、出水闸门,然后将运行方式开关打在“断开”位置。
(2) 平水位启动亦可采用自动控制方式。仍以灌溉运行操作为例,步骤如下。
①转换开关至“引水”位置。
②手动开启***江侧进水闸门。
③转换开关至“排涝”位置。
④合主机真空断路器(***江侧出水闸门自动开启) 。
⑤转换开关至“灌溉”位置(经“断开”位置) ,内河侧出水闸门自动开启,
待“全关”信号消失后,手动紧急开关关闭***江侧出水门。
以上人工或自动平水位启动控制方式,在上、下游水位比较大的情况下运用,更为有利。
四、运行方式的转换
1. ***江与***内河水位情况
***泵站处在***内河入***江下游,离杭州湾较近。因此,***江一侧水位受潮位影响变化较大,而***虞内河水位相对较为稳定。
2. 运行方式转换的提出
根据水利部SD 204284《泵站技术规范》验收分册第3. 0. 3 条规定, 凡未经正式验收的机组, 一般应在7 d 内累计运行72 h 或连续运行24 h , ***泵站如采用24 h 连续试运行, 则有4 次遇到负扬程运行。而机组负扬程运行时将产生“飞逸”, 振动加剧,严重时会影响机组的安全。因此, 负扬程运行是绝不允许的。为了解决连续运行要求和不允许负扬程运行这一矛盾, 采用控制闸门的办法, 让机组由排涝或灌溉运行方式转入平水位运行, 而当扬程恢复正常时,再一次控制闸门, 使机组重新进入排涝或灌溉运行。
3.运行方式转换时闸门的控制与平水位运行启动类似。以“灌溉”方式转换至 “排涝”方式为例,操作步骤如下。
①当***江侧水位上升至与内河侧水位持平时,将运行方式开关打在“引水”位置。
②打开内河侧进水闸门,约5 s 后关闭***江侧进水闸门。
③内河侧进水闸门全开位置灯亮时,打开***江侧出水闸门,同时关闭内河侧出水闸门。
④将运行开关打在“排涝”位置。
五、泵站的试运行
***泵站于2006年7月第一阶段试运行,8月第二阶段试运行,按上面所述方法,采用平水位启动及不停机下的“灌溉”与“排涝”运行的转换,均无一差错,顺利地达到了SD 204286 规范中规定的要求。从运行实际操作和分析研究，对
各个运行的控制过程序，值得我们注意的是,当进行特征扬程试验时,电机功率超过额定值约20 %。显然,如果此工况下采用常规方法启动主机组,则电机过负荷更是必然的,且数值较大,不利于牵入同步。这也证明了较大水位差下平水位启动的合理性和必要性。
六 　结　语
由于双向流道泵站集排涝与灌溉于一体,节约了大量的投资,近年来得到了较快的发展。但双向流道泵站还有许多问题需要研究、解决。上面提到的平水位启动,有利于同步电动机牵入同步,一旦牵入同步失败,可避免水流倒冲使机组倒转这一问题,特别是当上下游水位差较大时尤为突出。但泵站闸门控制原设计并未注意到这一要求,因此给实际操作带来了一定的困难。也就是说,对双向流道泵站平水位启动或连续运行避免负扬程这一要求,在闸门控制线路设计时应作充分的考虑,做到既安全可靠又操作方便。

参 考 文 献
1 . 《泵站技术规范》SD 204284 电力出版社,1988:
2 .《建筑电气设计规范》JGJ/T 16-92东北设计研究院主编
3 . 《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002
4 . 王厚余主编.《建筑电气设计与施工》 北京：中国建筑工业出版社，2002;
5 . 唐海主编.《低压电气装置设计安装和检查》北京，中国电力出版社，2008：

高 级 技 师 论 文

***泵站双向流道闸门电气控制

工 种 ： 维 修 电 工
单 位 ： *********
姓 名 ： ****
完成日期 ： 二Ｏ一Ｏ年九月十八日