抽水蓄能電站尾水事故閘門控制邏輯優(yōu)化

引言

抽水蓄能電站機組吸出高程大、安裝高程低,廠房深埋于下水庫正常蓄水以下百米以上的深度。尾水事故閘門能夠及時阻斷下水庫及尾水隧洞的水流,以便于機組檢修,在緊急情況下可動水關(guān)閉,防止下庫水流淹沒廠房。

尾水事故閘門設(shè)置1套液壓油缸、1套液壓系統(tǒng)和1套電氣控制系統(tǒng)?，F(xiàn)地電氣控制系統(tǒng)留有Profibus-DP、以太網(wǎng)通信接口或硬接線方式與上位機監(jiān)控系統(tǒng)連接。

現(xiàn)地電氣控制系統(tǒng)由一個控制柜組成,包括斷路器、接觸器、熱繼電器、開關(guān)電源、操作按鈕、指示燈、觸摸屏、西門PLC、中間繼電器、開關(guān)電源、溫濕度控制器及其他控制元件。電氣控制系統(tǒng)控制液壓泵站、液壓油缸及旁通閥,使閘門及旁通閥進行開啟、關(guān)閉動作。PLC用于采集閘門位置信號、閘門開度信號、油泵電機信號、液壓系統(tǒng)信號、旁通閥信號等,并輸出油泵電機、閘門、旁通閥等控制信號。

1原控制策略簡介

1.1尾水事故閘門全開信號送進水閥與監(jiān)控系統(tǒng)的判斷邏輯尾水事故閘門全開信號上送至計算機監(jiān)控系統(tǒng)是由尾水

事故閘門全開位接近開關(guān)SQ1(開關(guān)量）和提升高度(模擬量）并聯(lián)判斷,在SQ1動作或提升高度達到全開位時均發(fā)送全開信號至監(jiān)控系統(tǒng):而尾水事故閘門全開信號上送至進水閥是由尾水事故閘門全開位接近開關(guān)SQ1(開關(guān)量）判斷。

1.2尾水事故閘門下滑重提邏輯

正常運行情況下尾水事故閘門很可能會下滑,為此尾水事故閘門控制系統(tǒng)設(shè)計了下滑重提的功能,即尾水事故閘門下滑20mm、30mm、50mm后,尾水事故閘門將自動重提至全開。原閘門控制程序塊FC4程序段7中的啟門條件M2.5用到了球閥全關(guān)信號、尾水事故閘門故障信號、尾水事故閘門控制方式在現(xiàn)地或遠方信號以及油泵可用信號。

1.3尾水事故閘門補壓邏輯

正常運行時,為了能讓尾水事故閘門保持全開狀態(tài),設(shè)置了儲能罐來保持尾水事故閘門系統(tǒng)供油壓力,且當尾水事故閘門系統(tǒng)壓力下降時,需向儲能罐補壓。原閘門控制程序塊FC4程序段3中關(guān)于補壓邏輯部分所用的啟門條件M2.5用到了進水閥全關(guān)信號。

1.4尾水事故閘門全開及下滑20mm、30mm、50mm信號判斷邏輯

程序中閘門全開及下滑20mm、30mm、50mm信號均由與尾水事故閘門聯(lián)動的限位裝置上的傳感器控制(開關(guān)量）。當閘門下落時,限位裝置隨著下落,觸發(fā)全開及下滑20mm、30mm、50mm傳感器信號從1變成0。

2存在問題

2.1尾水事故閘門全開信號送進水閥與監(jiān)控系統(tǒng)的判斷邏輯存在的問題

其一,由于原送監(jiān)控系統(tǒng)的尾水事故閘門全開信號為PLC輸出全開位(模擬量）和接近開關(guān)SQ1(開關(guān)量）并聯(lián)判斷,原送球閥的尾水事故閘門全開信號為接近開關(guān)判斷。在實際運行過程中曾出現(xiàn)與尾水事故閘門聯(lián)動的限位裝置卡澀,導致閘門已關(guān)閉但限位裝置上的全開位接近開關(guān)SQ1仍動作。此時,機組啟動條件和進水閥開啟條件都滿足,造成了較大的安全隱患。

其二,由于閘門全開位置的提升高度為4840mm,當閘門下降至4830mm時,PLC輸出閘門全開位才復歸,所以PLC輸出全開位在尾水事故閘門全開至下落10mm之間都是有效的,即在此期間監(jiān)控上機組預啟動條件是滿足的。但進水閥上收到的尾水事故閘門全開信號SQ1已復歸,進水閥開啟條件不滿足。這樣就造成了監(jiān)控上機組開機條件與進水閥開啟條件不一致的情況。一旦尾水事故閘門下滑至全開信號消失且小于10mm,若此時開機,進水閥將因尾水事故閘門閉鎖而無法開啟,導致機組開機失敗。

2.2尾水事故閘門下滑重提邏輯存在的問題

由于尾水事故閘門下滑重提邏輯存在啟門條件M2.5,所以機組開機(進水閥全開）時、尾水事故閘門故障時、尾水事故閘門控制方式在切除時或者油泵不可用時,M2.5均無效為0,若此時尾水事故閘門下滑至20mm,尾水事故閘門下滑20mm重提的信號將被閉鎖,下滑20mm信號無法正常發(fā)出,最終將導致重提功能失效,尾水事故閘門無法立即重提。并且,在查看機組與尾水事故閘門通信變量后,發(fā)現(xiàn)尾水事故閘門送給上位機的尾水事故閘門下滑20mm信號也是采用的M4.3該信號,也即,此時上位機也不會發(fā)出下滑20mm報警,只有尾水事故閘門全開信號消失報警。在這種情況下,如果沒有及時發(fā)現(xiàn)并處理,機組在運行過程中尾水事故閘門將很有可能會繼續(xù)下滑,最終導致不必要的跳機。

2.3尾水事故閘門補壓邏輯存在的不足

由于尾水事故閘門補壓邏輯中所用的啟門條件M2.5用到了進水閥全關(guān)信號,所以當機組運行期間尾水事故閘門系統(tǒng)需要補壓時,由于進水閥未全關(guān),其不能立即補壓,尾水事故閘門很有可能因壓力過低而下滑,最終導致跳機。

2.4尾水事故閘門全開及下滑20mm、30mm、50mm信號判斷邏輯存在的不足

根據(jù)尾水事故閘門實際的運行情況,在閘門下落時限位裝置存在卡澀導致不隨閘門下落而下落的情況,導致閘門全開信號仍然保持而下滑20mm、30mm、50mm信號均不動作,造成閘門仍然全開的假象,對機組的正常運行造成了較大風險。

3控制策略優(yōu)化

3.1尾水事故閘門全開信號送進水閥與監(jiān)控系統(tǒng)的判斷邏輯優(yōu)化

為了避免原判斷邏輯可能導致的事故,保持機組開機條件判斷邏輯所采用的尾水事故閘門全開信號與尾水事故閘門閉鎖進水閥所采用的閘門全開信號一致,將送進水閥與監(jiān)控的尾水事故閘門全開信號統(tǒng)一修改為PLC輸出全開位與接近開關(guān)SQ1動作串聯(lián)判斷。

3.2尾水事故閘門下滑重提邏輯優(yōu)化

為避免機組在運行過程中尾水事故閘門下滑導致跳機這種極端情況的發(fā)生,使閘門一旦出現(xiàn)下滑及時發(fā)出報警信息,且能夠立即重提,在下滑重提控制邏輯中刪除控制程序中程序塊FC4(閘門控制）程序段7中的啟門條件M2.5,使其無論在任何情況下,只要閘門出現(xiàn)下滑,就立即重提。

3.3尾水事故閘門補壓邏輯優(yōu)化

在閘門控制程序塊FC4啟門條件M2.5中,刪除網(wǎng)絡(luò)段3的進水閥全關(guān)信號I1.6,并且在網(wǎng)絡(luò)段4中增加進水閥全關(guān)信號I1.6,使尾水事故閘門在機組運行期間也能及時補壓,同時保證遠控開門等其他控制邏輯不受影響。

4結(jié)語

優(yōu)化后的閘門控制邏輯已在電站中三臺機組的尾水事故閘門中應用,調(diào)試結(jié)果表明,優(yōu)化后的功能均得以實現(xiàn),較大程度上提高了電站尾水事故閘門運行的安全性和可靠性,對于其他同類型電站尾水事故閘門控制具有一定的參考意義。