何虎

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 工程概況

嘉陵江亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程，是以防洪、發(fā)電及城鄉(xiāng)供水、灌溉為主，兼顧航運(yùn)以及攔沙減淤等其它綜合利用工程。

本樞紐工程主要建筑物有攔河大壩及泄水建筑物、左岸及右岸灌溉渠首進(jìn)水塔及渠首引水隧洞、垂直升船機(jī)及電站廠房等。電站共安裝4臺(tái)單機(jī)額定容量為275MVA的水輪發(fā)電機(jī)組，電站總裝機(jī)1100MW。截止2014年5月1日，四臺(tái)機(jī)組相繼投產(chǎn)發(fā)電。

機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)水源取自水輪機(jī)蝸殼，并設(shè)置取水電動(dòng)閥門，1號(hào)和2號(hào)機(jī)為一組，3號(hào)和4號(hào)機(jī)為一組。兩臺(tái)機(jī)組取水管道用電動(dòng)閥門相互連通，互為備用。控制系統(tǒng)采用法國(guó)施耐德公司的TSXPremium系列PLC。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

技術(shù)供水系統(tǒng)主要包括發(fā)電機(jī)空氣冷卻器(12臺(tái)水冷式)、推力軸承及導(dǎo)軸承油冷卻器、水輪機(jī)水導(dǎo)軸承油冷卻器、主變冷卻器等設(shè)備所需的冷卻用水和主軸密封用水。每臺(tái)機(jī)組均設(shè)有1套技術(shù)供水系統(tǒng)，包括1面技術(shù)供水控制柜、2面濾水器控制箱。其控制柜主要實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái)濾水器DT1、DT2(1臺(tái)工作，1臺(tái)備用)，兩臺(tái)機(jī)組供水減壓閥DT3、DT4(1臺(tái)工作，1臺(tái)備用)，兩臺(tái)主變供水減壓閥DT5、DT6(1臺(tái)工作，1臺(tái)備用)及相關(guān)的技術(shù)供水電動(dòng)閥門的控制(包括機(jī)組供水的正沖、反沖和主變供水的正沖、反沖);并對(duì)相關(guān)電磁流量計(jì)、壓力變送器等自動(dòng)化元件進(jìn)行監(jiān)視、切換控制等。

2.1 系統(tǒng)改造前的控制方式

2.1.1 機(jī)組技術(shù)供水濾水器供水控制

被控設(shè)備必須滿足操作條件，技術(shù)供水控制柜才能對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制。其中，濾水器控制方式為“遠(yuǎn)控”且無故障，故障信號(hào)包括濾水器發(fā)出的故障、堵塞信號(hào)和啟動(dòng)失敗。正常運(yùn)行時(shí)開啟取水電動(dòng)閥門1202，打開濾水器DT1進(jìn)出水閥1203、1204，開啟濾水器DT1。如DT1或1203、1204不滿足操作條件，則打開濾水器DT2進(jìn)出水閥1210、1211，開啟濾水器DT2。濾水器清洗時(shí)自動(dòng)切換至另1路，工作與備用濾水器每周定期輪換1次。

2.1.2主變冷卻器供水控制

正常運(yùn)行時(shí)控制方式在“遠(yuǎn)控”且無故障，打開主變供水1#減壓閥DT5進(jìn)水閥1270，開啟減壓閥DT5，減壓閥出口壓力或減壓閥進(jìn)口流量小于設(shè)定值，則打開主變供水2#減壓閥DT6進(jìn)水閥1272，開啟減壓閥DT6;同時(shí)關(guān)閉1#減壓閥DT5進(jìn)水閥1270和減壓閥DT5。工作與備用減壓閥每周定期輪換1次。主變冷卻器供排水總管相互切換，由雙向供水轉(zhuǎn)閥DF17′實(shí)現(xiàn)，分汛期和非汛期兩種方式實(shí)現(xiàn)輪換控制。

2.1.3 機(jī)組供水控制

機(jī)組開機(jī)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)供水壓力值低于等于0.7MPa，同時(shí)相鄰機(jī)組運(yùn)行;供水壓力值高于0.7MPa時(shí)，電動(dòng)閥門1201自動(dòng)開啟。打開機(jī)組供水1#減壓閥DT3進(jìn)水閥1217，開啟減壓閥DT3，減壓閥出口壓力或減壓閥進(jìn)口流量小于設(shè)定值，則打開機(jī)組供水2#減壓閥DT4進(jìn)水閥1219，開啟減壓閥DT4，同時(shí)關(guān)閉1217電動(dòng)閥和DT3減壓閥。工作與備用減壓閥每周定期輪換1次。機(jī)組正向供水時(shí)，開啟總管上的電動(dòng)蝶閥1221和1223，關(guān)閉總管上的電動(dòng)蝶閥1224和1222;反向供水時(shí)，開啟1224和1222，關(guān)閉1221和1223。正反向供水分汛期和非汛期實(shí)現(xiàn)輪換控制。

2.2 PLC控制程序設(shè)計(jì)與設(shè)備實(shí)際運(yùn)行存在的問題

2.2.1 PLC控制程序中對(duì)機(jī)組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖實(shí)行自動(dòng)定期輪換，并且分汛期和非汛期兩種方式進(jìn)行，而現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備電動(dòng)閥門可靠性不高，經(jīng)常開閥、關(guān)閥不到位，造成切換不成功易引起機(jī)組冷卻水中斷。

2.2.2 PLC控制程序中對(duì)機(jī)組濾水器控制設(shè)計(jì)不是很合理，每次當(dāng)濾水器定時(shí)清洗或差壓清洗時(shí)，都會(huì)使1號(hào)濾水器與2號(hào)濾水器自動(dòng)切換，切換頻率過于頻繁。且濾水器清洗、故障、堵塞等信號(hào)上位機(jī)無法監(jiān)視。

2.2.3 PLC控制程序中對(duì)機(jī)組供水時(shí)流量低、壓力低切換至另1路供水，同時(shí)關(guān)閉原供水閥和減壓閥，容易造成當(dāng)流量低、壓力低時(shí)，另1路閥門未完全打開就將原水源關(guān)閉，易引起機(jī)組冷卻水中斷。

2.3 系統(tǒng)改造后的控制方式

2.3.1 在觸摸屏上保留對(duì)所有技術(shù)供水系統(tǒng)電動(dòng)閥門(1201－1閥除外)的單步操作按鈕。

2.3.2 將2臺(tái)濾水器清洗、故障、堵塞信號(hào);機(jī)組減壓閥前壓力低、機(jī)組減壓閥后壓力低、機(jī)組減壓閥前流量低、主變減壓閥前壓力低、主變減壓閥后壓力低、主變減壓閥前流量低、機(jī)組供水減壓閥DT3、DT4和主變供水減壓閥DT5、DT6的全關(guān)信號(hào)分別經(jīng)技術(shù)供水控制柜再送至機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，便于運(yùn)行人員監(jiān)視。

2.3.3 將機(jī)組供水控制邏輯進(jìn)行了修改，使2路機(jī)組供水只在開機(jī)過程中按開停機(jī)次數(shù)自動(dòng)進(jìn)行輪換。取消所有被控設(shè)備的自動(dòng)定期輪換。取消2臺(tái)濾水器的遠(yuǎn)方自動(dòng)控制，由濾水器現(xiàn)地自動(dòng)/手動(dòng)控制。在觸摸屏上增加了機(jī)組正反沖成組操作、主變供水成組操作、主變四通閥成組操作。

2.3.4 將觸摸屏進(jìn)行優(yōu)化，使操作方法簡(jiǎn)便、靈活、可靠。技術(shù)供水系統(tǒng)單步操作界面如圖1所示，成組操作界面如圖2所示。

圖1 改造后技術(shù)供水系統(tǒng)單步操作界面

圖2 改造后技術(shù)供水系統(tǒng)成組操作界面

3 小結(jié)

通過對(duì)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)的改造，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，使設(shè)備能控、可控;通過觸摸方式選擇畫面信息，畫面顯示功能組織層次清晰明了，信息主次分明，美觀實(shí)用，操作簡(jiǎn)單。技術(shù)供水控制系統(tǒng)改造至今，多次開、停機(jī)運(yùn)行正常，未發(fā)生設(shè)備缺陷。