论文部分内容阅读
作者简介：王学源（1957-），男，福建闽清人，汉族，本科学历，工程师，主要从事电力工程电气电子控制自动化方面工作。
摘要：现阶段，在经济技术飞速发展的带动下，社会对于能源资源的需求不断增大，水力发电作为一种绿色环保可持续的能源生产方式，得到了广泛应用。在水力发电厂或大中型水库水闸管理中，闸门控制的主要方式是自动控制，它能够有效提升工作效率，但同时也存在着一些问题和不足，需要管理人员的重视。本文结合水电厂机组进水口闸门自动控制的特点，对其运行维护进行了分析和讨论，希望能够为水力发电厂或大中型水库水闸管理运行提供一些参考，确保自动控制系统的稳定可靠运行。
关键词：水电厂；机组进水口闸门；自动控制；运行与维护
前言
水力发电是我国能源体系中一个非常重要的组成部分，伴随着区域经济的快速发展，社会对于电力能源的需求不断增加，清洁可再生的水电资源受到了社会各界的广泛关注，水利水电工程也因此得到了迅猛发展。在水电厂机组进水口闸门控制中，采用的多是自动控制的形式，它能够减少人为误操作，提升工作效率。但从目前来看，在水电厂中，由于闸门控制故障所引发的事故时有发生，其严重影响了水电厂的生产效率和生产安全，需要管理人员做好闸门控制系统的运行与维护工作。
1.水电厂机组进水口闸门自动控制的特点
以水口电站为例，该电站共有7扇机组进水口工作快速闸门（以下简称快闸），每台发电机组进水口输水管道各对应一扇工作快闸，每扇快闸由平板门和油缸组成，其中平板门（9.2M×11.54M）重达112吨。快闸启闭是采用液压启闭机控制油缸行程实现的，它由液压传动系统和电气控制系统组成。7台快闸门共设1个集中控制操作室，操作室内设五个电气自动集中控制屏和一套液压启闭机系统。
1.1该电站电气自动控制系统设计为双套PLC，运行PLC分主铺热备用；该套设备除了实现本地程控和单步手控外，还具有与电厂监控系统硬件接口，受机组集中远方控制，由此构成计算机自动监控操作系统。它由电气集中控制、液压启闭机系统和三台油泵组合而成。三台油泵机组的运行方式是通过PLC程序“自动”进行轮换运行。
1.2机组进水口快闸控制方式分为自动控制（现地/远方）、现地试验控制和现地手动控制三种方式。三种控制方式具有泵升、快降、泵降关闭功能，手动操作/现地自动操作均由水工闸门运行班组进行操作与管理；同时具有远方提升、快降操作功能，该功能由中控发电运行值班操作，现地由闸门运行人员监视。
1.3快速闸门动作逻辑：快速下降工况最优先。当闸门快速下降时，程序自动切除其它闸门的提升或泵降逻辑功能回路，直到本机快闸全关至0为止；逻辑闭锁功能：闸门泵升（闸门自动复位）工况次优先。当闸门泵升（闸门自动复位）时，程序自动切除闸门泵降逻辑功能回路；相同工况时允许各闸门控制回路同时运行，但动作时间将延长。
2.水电厂机组进水口闸门自动控制的运行与维护
2.1数字信号传输与控制单元
对于水电厂机组进水口闸门的自动控制系统而言，信号传输与远程控制单元处于核心地位，能够实现对执行单元的远程控制以及对系统的远程操作，其重要性不言而喻。一般情况下，自动控制系统采用的是10/100Mbp以太网结构，结合Profibus总线标准实现操作指令的传输以及信息的反馈。远程控制单元在实际运行过程中，可能会出现各种各样的通信故障或传输误差，一些主要故障的具体表现为：
（1）在利用系统主机进行远程控制时，系统的任何一个子站都可能会出现通讯故障，导致系统误报警。在自动控制系统的部分子站中，也会出现一些通讯故障，不过故障出现的频率并不高，此时如果对回路电阻进行检测，会发现其阻值出现了一定的波动变化。
（2）PLC控制单元。PLC控制单元的常见故障通常表现有两个，一是自动控制系统发出指令信息，电源指示灯正常显示，但是信号发送的灯没有变化，即信号无法正常发出，此时如果对回路进行检测，发现其电压正常，但是主机显示器画面变灰，无法操作；二是控制模块故障，报警灯常亮起显示PLC地址错误，远程控制信号无反应。
2.2闸门开度仪传感器
水口电站工作快闸采用绝对记忆型工控智能型传感器开度仪（型号YQX-II），输入电源采用可靠蓄电池直流供电220V±10%；显示部分采用工业级人机对话终端，液晶屏显示，数字清晰直观，抗干扰能力强，测量精度高，工作稳定，并可长期记忆闸门开度数值，避免交流失电导致开度数据丢失故障。
闸门开度仪及传感器故障表现有如下：
（1）闸门开度值显示跳变
日常运行中，经常出现某一台机快闸行程开度数值运行不稳定——开度值跳变；当出现开度跳变至未达到全开状态时，闸门未全开信号传送到中控监控自动化设备，将会造成发电机组无法自动开机故障。
运行与检修应急处理：运行中发现某一台机快闸开度数值跳变时，现场检查确认开度在全开位置，检查其他电气及液压系统设备正常。当发现由于快闸开度数值跳变造成全开灯不亮，应立即通知中控发电值班人员及检修维护人员进行检查处理。
（2）闸门开度仪钢丝绳断线故障
日常运行中，由于机组快闸开度仪钢丝绳断线造成开度仪损坏，致其数值显示异常（数值低于13.80米）并发出故障报警信号。该故障将造成误发快闸提门动作指令，提升闸门至顶，使下腔油缸压力过高报警；同时出现故障机组快闸全开灯不亮，造成机组监控自动化无法“自动”开机的故障。经查故障是由于机组快闸开度仪钢丝绳断线引起。
针对上述异常检查处理过程：出现此类故障信号时，运行人员应立刻检查故障机组的现地自动控制及液压启闭系统，查验机坑快闸油管路无漏油且闸门位置在全开位置。确认是快闸开度仪钢丝绳断线故障后，应立即通知中控发电值班人员以及检修维护人员进行应急处理。
应急处理办法：人为设置故障机组快闸开度在全开（14米）或以上，消除误发动作和故障信号。同时将油缸下腔压力进行人工泄压恢复正常，即将压力过高（18Mpa）泄至正常10Mpa以下。
3.结语
总而言之，在当前可持续发展理念不断深化的背景下，水电作为一种绿色、清洁、可再生的能源得到了广泛应用，也受到了社会各界的关注。在水力发电厂和大中型水库管理中，对于进水口的闸门控制大多是采用自动控制的方式，能够有效提升工作效率和控制效果。但是不可否认，自动控制系统在运行过程中也存在着许多的问题，需要运行管理人员和检修技术人员的重视，做好自动控制的运行与维护工作，及时对其中存在的故障和隐患进行处理，保证闸门自动控制系统的正常运行。（作者单位：福建水口发电集团有限公司）
参考文献：
[1]唐凯，邹桂丽.柘溪水电厂进水口闸门紧急下闸后备保护系统实施[J].湖南电力，2013，33（1）：22-23.
[2]张哂昭，张保成，杨小兵.三门峡水电厂坝顶闸门自动控制系统的设计与实现[J].水电自动化与大坝监测，2008，32（6）：73-75.
[3]郭维礼.漫湾水电厂机组进水口事故闸门控制系统改造应用[J].水电厂自动化，2012，33（1）：52-54.
[4]李理想，蒋立伟，黄天文.瀑布沟水电站机组进水口闸门控制系统综合性优化改造[J].陕西水利，2013，（6）：119-120.
摘要：现阶段，在经济技术飞速发展的带动下，社会对于能源资源的需求不断增大，水力发电作为一种绿色环保可持续的能源生产方式，得到了广泛应用。在水力发电厂或大中型水库水闸管理中，闸门控制的主要方式是自动控制，它能够有效提升工作效率，但同时也存在着一些问题和不足，需要管理人员的重视。本文结合水电厂机组进水口闸门自动控制的特点，对其运行维护进行了分析和讨论，希望能够为水力发电厂或大中型水库水闸管理运行提供一些参考，确保自动控制系统的稳定可靠运行。
关键词：水电厂；机组进水口闸门；自动控制；运行与维护
前言
水力发电是我国能源体系中一个非常重要的组成部分，伴随着区域经济的快速发展，社会对于电力能源的需求不断增加，清洁可再生的水电资源受到了社会各界的广泛关注，水利水电工程也因此得到了迅猛发展。在水电厂机组进水口闸门控制中，采用的多是自动控制的形式，它能够减少人为误操作，提升工作效率。但从目前来看，在水电厂中，由于闸门控制故障所引发的事故时有发生，其严重影响了水电厂的生产效率和生产安全，需要管理人员做好闸门控制系统的运行与维护工作。
1.水电厂机组进水口闸门自动控制的特点
以水口电站为例，该电站共有7扇机组进水口工作快速闸门（以下简称快闸），每台发电机组进水口输水管道各对应一扇工作快闸，每扇快闸由平板门和油缸组成，其中平板门（9.2M×11.54M）重达112吨。快闸启闭是采用液压启闭机控制油缸行程实现的，它由液压传动系统和电气控制系统组成。7台快闸门共设1个集中控制操作室，操作室内设五个电气自动集中控制屏和一套液压启闭机系统。
1.1该电站电气自动控制系统设计为双套PLC，运行PLC分主铺热备用；该套设备除了实现本地程控和单步手控外，还具有与电厂监控系统硬件接口，受机组集中远方控制，由此构成计算机自动监控操作系统。它由电气集中控制、液压启闭机系统和三台油泵组合而成。三台油泵机组的运行方式是通过PLC程序“自动”进行轮换运行。
1.2机组进水口快闸控制方式分为自动控制（现地/远方）、现地试验控制和现地手动控制三种方式。三种控制方式具有泵升、快降、泵降关闭功能，手动操作/现地自动操作均由水工闸门运行班组进行操作与管理；同时具有远方提升、快降操作功能，该功能由中控发电运行值班操作，现地由闸门运行人员监视。
1.3快速闸门动作逻辑：快速下降工况最优先。当闸门快速下降时，程序自动切除其它闸门的提升或泵降逻辑功能回路，直到本机快闸全关至0为止；逻辑闭锁功能：闸门泵升（闸门自动复位）工况次优先。当闸门泵升（闸门自动复位）时，程序自动切除闸门泵降逻辑功能回路；相同工况时允许各闸门控制回路同时运行，但动作时间将延长。
2.水电厂机组进水口闸门自动控制的运行与维护
2.1数字信号传输与控制单元
对于水电厂机组进水口闸门的自动控制系统而言，信号传输与远程控制单元处于核心地位，能够实现对执行单元的远程控制以及对系统的远程操作，其重要性不言而喻。一般情况下，自动控制系统采用的是10/100Mbp以太网结构，结合Profibus总线标准实现操作指令的传输以及信息的反馈。远程控制单元在实际运行过程中，可能会出现各种各样的通信故障或传输误差，一些主要故障的具体表现为：
（1）在利用系统主机进行远程控制时，系统的任何一个子站都可能会出现通讯故障，导致系统误报警。在自动控制系统的部分子站中，也会出现一些通讯故障，不过故障出现的频率并不高，此时如果对回路电阻进行检测，会发现其阻值出现了一定的波动变化。
（2）PLC控制单元。PLC控制单元的常见故障通常表现有两个，一是自动控制系统发出指令信息，电源指示灯正常显示，但是信号发送的灯没有变化，即信号无法正常发出，此时如果对回路进行检测，发现其电压正常，但是主机显示器画面变灰，无法操作；二是控制模块故障，报警灯常亮起显示PLC地址错误，远程控制信号无反应。
2.2闸门开度仪传感器
水口电站工作快闸采用绝对记忆型工控智能型传感器开度仪（型号YQX-II），输入电源采用可靠蓄电池直流供电220V±10%；显示部分采用工业级人机对话终端，液晶屏显示，数字清晰直观，抗干扰能力强，测量精度高，工作稳定，并可长期记忆闸门开度数值，避免交流失电导致开度数据丢失故障。
闸门开度仪及传感器故障表现有如下：
（1）闸门开度值显示跳变
日常运行中，经常出现某一台机快闸行程开度数值运行不稳定——开度值跳变；当出现开度跳变至未达到全开状态时，闸门未全开信号传送到中控监控自动化设备，将会造成发电机组无法自动开机故障。
运行与检修应急处理：运行中发现某一台机快闸开度数值跳变时，现场检查确认开度在全开位置，检查其他电气及液压系统设备正常。当发现由于快闸开度数值跳变造成全开灯不亮，应立即通知中控发电值班人员及检修维护人员进行检查处理。
（2）闸门开度仪钢丝绳断线故障
日常运行中，由于机组快闸开度仪钢丝绳断线造成开度仪损坏，致其数值显示异常（数值低于13.80米）并发出故障报警信号。该故障将造成误发快闸提门动作指令，提升闸门至顶，使下腔油缸压力过高报警；同时出现故障机组快闸全开灯不亮，造成机组监控自动化无法“自动”开机的故障。经查故障是由于机组快闸开度仪钢丝绳断线引起。
针对上述异常检查处理过程：出现此类故障信号时，运行人员应立刻检查故障机组的现地自动控制及液压启闭系统，查验机坑快闸油管路无漏油且闸门位置在全开位置。确认是快闸开度仪钢丝绳断线故障后，应立即通知中控发电值班人员以及检修维护人员进行应急处理。
应急处理办法：人为设置故障机组快闸开度在全开（14米）或以上，消除误发动作和故障信号。同时将油缸下腔压力进行人工泄压恢复正常，即将压力过高（18Mpa）泄至正常10Mpa以下。
3.结语
总而言之，在当前可持续发展理念不断深化的背景下，水电作为一种绿色、清洁、可再生的能源得到了广泛应用，也受到了社会各界的关注。在水力发电厂和大中型水库管理中，对于进水口的闸门控制大多是采用自动控制的方式，能够有效提升工作效率和控制效果。但是不可否认，自动控制系统在运行过程中也存在着许多的问题，需要运行管理人员和检修技术人员的重视，做好自动控制的运行与维护工作，及时对其中存在的故障和隐患进行处理，保证闸门自动控制系统的正常运行。（作者单位：福建水口发电集团有限公司）
参考文献：
[1]唐凯，邹桂丽.柘溪水电厂进水口闸门紧急下闸后备保护系统实施[J].湖南电力，2013，33（1）：22-23.
[2]张哂昭，张保成，杨小兵.三门峡水电厂坝顶闸门自动控制系统的设计与实现[J].水电自动化与大坝监测，2008，32（6）：73-75.
[3]郭维礼.漫湾水电厂机组进水口事故闸门控制系统改造应用[J].水电厂自动化，2012，33（1）：52-54.
[4]李理想，蒋立伟，黄天文.瀑布沟水电站机组进水口闸门控制系统综合性优化改造[J].陕西水利，2013，（6）：119-120.