论文部分内容阅读
摘 要：现代化的水电厂工作方式，对自动化要求很高，当前，水电厂通过使用PLC模块的备用节点，实现检修排水泵的定时启动、排水来保证工作人员的安全[1]。本文将会介绍该系统的相关配置，讲解其控制回路设计，针对现代化水电厂少人值班的要求、以及在机组大修期间尾水管又需定时手动启动排水的现实情况，利用已有的渗漏排水泵，安装自动控制模块，从而实现检修排水泵控制的自动化。
关键词：水电厂；排水泵检修；自动控制
中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0075-02
引 言
很多水电厂都有排水泵漏水的问题，在对机组检修的过程中，为了保证检修人员的安全，排水泵要在检修开始时将尾水管内的水排空，并且还要时刻排出尾水闸门漏水。传统的设计中，检修排水泵都是由手动控制的，水泵的开启和关闭，由运行值班人员定时控制，从而保证尾水管内的水有效排出[2]。对于工作人员来说，不仅要控制好水泵，还要确保水电厂内其他设备和机组仍然在正常运转，如果在大修期间，会增加值班人员的工作压力，并且容易出现问题，因此，当前水电厂都对检修排水泵进行改造，实现排水泵的自动控制。
1 水电厂排水泵检修系统控制功能要求
1.1 排水泵的排水过程
排水泵需要将尾水管排空，并且保证尾水管水位在肘管一下，由于尾水闸门密封不严，就会有尾水通过为水闸门进入尾水管。为了保证工作人员的安全，就需要设置一个排水泵开启水位，当水位达到开启水位时，使尾门漏水通过尾水盘型阀排入检修集水井，检修集水井的水又由两台检修排水泵排出尾水。
1.2 功能特点
在检修排水泵时，在检修开始前就排空尾水管内的水，并且在检修的过程中，还要检查尾水闸门漏水的情况，并不断将漏水排出，从而保证尾水管内作业人员的安全。最开始的设计中，检修排水泵的工作需要手动控制，运行值班人员因此需要定时启动检修排水泵排水[3]。在对排水泵进行大修时，需要进行频繁的操作，但由于水电厂有不同的设备，其他设备也要安全运行，如果水电厂的值班人手不足，就无法应对巨大的工作压力，因此，对于排水泵自动控制系统，必须符合一下几点要求：
（1）系统要符合水电厂工作的实际需求，完全按照排水系统的工作原理进行设计。
（2）可以侦测水位的变化，并根据水位变化情况自行停止或者启动。
（3）必须有拥有较高的自动化程度，能够做到远方监控，从而让水电厂实现现代化的“无人值班”。
（4）可以通过网络技术对排水泵的状态进行监控，通过远程计算机操控，提升运行时的监控能力。
（5）采用软件逻辑对系统进行控制，尽量少的使用电气接线，保证系统可靠性，降低维修时的工作量。
1.3 控制功能
自动控制系统需要能够根据水电厂泵站的运行状态，做出即时反应，按照实现设定好的要求或控制规律，对变电所内的变压器、主机机组、泵站其他辅助设施、节制闸等水工建筑物进行自动化控制[4]。同时，为了保证控制能够适应不同情况，控制系统还需要能够在自动控制、手动控制、试验这三种模式之间切换。控制系统的主要控制目标有：
（1）控制变电所内的主变压器、站用变压器、电容器。
（2）控制主机机组开启和关闭。
（3）控制泵站内的辅助设备，如供水泵、排水泵、供油系统、压缩空气。
（4）控制系统自身。
（5）控制励磁设备进行自动调节，以及上下游闸门、水利枢纽中的节制闸。
1.4 水位控制线路安装
在安装水位控制线路时，技术人员需要对水电厂的需求进行仔细分析，并且根据购买的潜水泵特点和使用要求，对水位控制线路进行改造和安装，改变过去手动进行开泵排水、人工手动停泵检修排水的工作方式。检修排水井是密封井，造成手动排水的过程中，难以对水位情况有效观察，同时，各个闸门止水情况也都不同，各水轮机组内检修排水时间长短也不容易控制，所以在人工操作时，经常出现井水已经排到抽空水位，但是水泵依然在运行的情况，如果水泵长时间在这种状态下运行，就会严重磨损水泵内的橡胶皮套，固定泵轴的轴承体内橡胶轴套也会严重磨损，当轴承体损坏，就无法继续起到泵轴定心的作用，水泵需要经常进行修理，不仅浪费了人力资源，也浪费了大量的电能[5]。
1.5 硬件控制连接
使用PLC可以提升增加系统的运行方式，让系统更加灵活，并且，PLC有很强的抗干扰能力，系统运行时可以长时间没有故障，让系统具有软启动器和电机互为备用、轮流启动的优势。系统的原本设计并没有考虑到尾水们漏水的情况，因此检修排水本没有设置自动控制部分。设计控制系统时，可以领用渗漏排水泵PLC输出一个时间量，通过时间量控制配水泵回路的启动，从而实现对一台检修排水泵的自动控制。
2 控制系统软件设计
2.1 计算机集中控制系统设计
计算机是整个控制系统的核心，主要工作是采样系统中各种设备的运行参数，如水位、压力、流量、温度、转速等，计算机将这些参数通过一定算法进行分析后，依靠系统中的PLC模块等自动化元器件，进行机组的调速器等系统控制，并对系统内的排水、供水等设备进行最优化的控制和监视，并能够显示和记录当前整个系统的运行情况，保留系统的运行日志，因此计算机要有两个方面的功能：
（1）根据计算机的操作指令，机组可以被迅速地开启和关闭，从而实现不同运行工况的转换。
（2）当机组或者辅助设备出现事故或故障时，计算机可以准确的对问题进行诊断，并且及时将事故位置从系统解列，并且能够将诊断结果和故障情况发送给运行值班人员。
2.2 PLC程序设计
检修排水泵的自动控制是由PLC可编程控制器对来自水位变送器的启动、停止数据进行运算和逻辑处理后，经PLC输出模块输出控制信号进行控制的。其软件控制流程要保证初始化后，能够从自动方式切换到手动方式，自动方式可以对水位进行检测，并进行水泵的开启，排水达到停泵水位后，关闭水泵，并且重新初始化。
3 系统的实施
3.1 系统实施方法
（1）用四芯控制电缆，将渗漏排水泵PLC模块的时间输出并接在检修排水泵控制回路中，启动按钮的接点上。
（2）令渗漏排水泵PLC模块从尾水管刚刚手动排空的那一时刻开始计数。
（3）单台检修排水泵每间隔2400s启动480s。
3.2 系统运行时的注意事项
在检修排水泵自动控制系统中没有水位过高报警功能，所以运行值班人员在巡回过程中要对尾水管水位进行检查。
4 水电厂检修排水泵的经济效益分析
通过自动化的使用排水泵，可以明显的减少人力的使用，保证机组大修期间，工作依然可以顺利开展。同时，自动化技术使得排水的可靠性得到了提升，避免因为人为操作失误导致水淹厂房等事故发生。这种工作方式。这样的工作方式，为以后的工作积累宝贵的经验，今后大修工作的尾管排水，也可以按照次方运行。
5 结束语
排水闸门漏水是水电厂普遍存在的问题，如果运行值班人员人手足，在工作较为繁忙的情况下开展机组检修工作并不困难，但是，当前水电厂正在倡导少人值班、无人推广的工作理念，人手不足已经成为了一个很突出的问题。通过检修排水泵的自动控制，可以有效解决这类问题和矛盾。依靠PLC自动化模块进行控制，使排水泵能够自动化的进行工作，有效而且精确的保证检修工作人员的安全，同时，这种方法也十分容易实现，值得在水电厂中推广利用。
参考文献
[1]杨金雨.水电厂检修排水泵自动控制的实现[J].东北电力技术，2007（09）：33～34.
[2]杨金雨.实现水电厂检修排水泵自动控制[J].水电厂自动化，2008（01）：50～51.
[3]韦家武，冯荣芳，赵胜荣.浅谈水电厂检修排水泵的自动控制[J].中国城市经济，2011（23）：386.
[4]郭志林.水电站检修排水泵的自动控制[J].科技风，2012（10）：134+138.
[5]金美琴.水泵自動控制系统工作原理与故障检修分析[J].机电信息，2013（27）：77～78.
收稿日期：2018-5-14
关键词：水电厂；排水泵检修；自动控制
中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0075-02
引 言
很多水电厂都有排水泵漏水的问题，在对机组检修的过程中，为了保证检修人员的安全，排水泵要在检修开始时将尾水管内的水排空，并且还要时刻排出尾水闸门漏水。传统的设计中，检修排水泵都是由手动控制的，水泵的开启和关闭，由运行值班人员定时控制，从而保证尾水管内的水有效排出[2]。对于工作人员来说，不仅要控制好水泵，还要确保水电厂内其他设备和机组仍然在正常运转，如果在大修期间，会增加值班人员的工作压力，并且容易出现问题，因此，当前水电厂都对检修排水泵进行改造，实现排水泵的自动控制。
1 水电厂排水泵检修系统控制功能要求
1.1 排水泵的排水过程
排水泵需要将尾水管排空，并且保证尾水管水位在肘管一下，由于尾水闸门密封不严，就会有尾水通过为水闸门进入尾水管。为了保证工作人员的安全，就需要设置一个排水泵开启水位，当水位达到开启水位时，使尾门漏水通过尾水盘型阀排入检修集水井，检修集水井的水又由两台检修排水泵排出尾水。
1.2 功能特点
在检修排水泵时，在检修开始前就排空尾水管内的水，并且在检修的过程中，还要检查尾水闸门漏水的情况，并不断将漏水排出，从而保证尾水管内作业人员的安全。最开始的设计中，检修排水泵的工作需要手动控制，运行值班人员因此需要定时启动检修排水泵排水[3]。在对排水泵进行大修时，需要进行频繁的操作，但由于水电厂有不同的设备，其他设备也要安全运行，如果水电厂的值班人手不足，就无法应对巨大的工作压力，因此，对于排水泵自动控制系统，必须符合一下几点要求：
（1）系统要符合水电厂工作的实际需求，完全按照排水系统的工作原理进行设计。
（2）可以侦测水位的变化，并根据水位变化情况自行停止或者启动。
（3）必须有拥有较高的自动化程度，能够做到远方监控，从而让水电厂实现现代化的“无人值班”。
（4）可以通过网络技术对排水泵的状态进行监控，通过远程计算机操控，提升运行时的监控能力。
（5）采用软件逻辑对系统进行控制，尽量少的使用电气接线，保证系统可靠性，降低维修时的工作量。
1.3 控制功能
自动控制系统需要能够根据水电厂泵站的运行状态，做出即时反应，按照实现设定好的要求或控制规律，对变电所内的变压器、主机机组、泵站其他辅助设施、节制闸等水工建筑物进行自动化控制[4]。同时，为了保证控制能够适应不同情况，控制系统还需要能够在自动控制、手动控制、试验这三种模式之间切换。控制系统的主要控制目标有：
（1）控制变电所内的主变压器、站用变压器、电容器。
（2）控制主机机组开启和关闭。
（3）控制泵站内的辅助设备，如供水泵、排水泵、供油系统、压缩空气。
（4）控制系统自身。
（5）控制励磁设备进行自动调节，以及上下游闸门、水利枢纽中的节制闸。
1.4 水位控制线路安装
在安装水位控制线路时，技术人员需要对水电厂的需求进行仔细分析，并且根据购买的潜水泵特点和使用要求，对水位控制线路进行改造和安装，改变过去手动进行开泵排水、人工手动停泵检修排水的工作方式。检修排水井是密封井，造成手动排水的过程中，难以对水位情况有效观察，同时，各个闸门止水情况也都不同，各水轮机组内检修排水时间长短也不容易控制，所以在人工操作时，经常出现井水已经排到抽空水位，但是水泵依然在运行的情况，如果水泵长时间在这种状态下运行，就会严重磨损水泵内的橡胶皮套，固定泵轴的轴承体内橡胶轴套也会严重磨损，当轴承体损坏，就无法继续起到泵轴定心的作用，水泵需要经常进行修理，不仅浪费了人力资源，也浪费了大量的电能[5]。
1.5 硬件控制连接
使用PLC可以提升增加系统的运行方式，让系统更加灵活，并且，PLC有很强的抗干扰能力，系统运行时可以长时间没有故障，让系统具有软启动器和电机互为备用、轮流启动的优势。系统的原本设计并没有考虑到尾水们漏水的情况，因此检修排水本没有设置自动控制部分。设计控制系统时，可以领用渗漏排水泵PLC输出一个时间量，通过时间量控制配水泵回路的启动，从而实现对一台检修排水泵的自动控制。
2 控制系统软件设计
2.1 计算机集中控制系统设计
计算机是整个控制系统的核心，主要工作是采样系统中各种设备的运行参数，如水位、压力、流量、温度、转速等，计算机将这些参数通过一定算法进行分析后，依靠系统中的PLC模块等自动化元器件，进行机组的调速器等系统控制，并对系统内的排水、供水等设备进行最优化的控制和监视，并能够显示和记录当前整个系统的运行情况，保留系统的运行日志，因此计算机要有两个方面的功能：
（1）根据计算机的操作指令，机组可以被迅速地开启和关闭，从而实现不同运行工况的转换。
（2）当机组或者辅助设备出现事故或故障时，计算机可以准确的对问题进行诊断，并且及时将事故位置从系统解列，并且能够将诊断结果和故障情况发送给运行值班人员。
2.2 PLC程序设计
检修排水泵的自动控制是由PLC可编程控制器对来自水位变送器的启动、停止数据进行运算和逻辑处理后，经PLC输出模块输出控制信号进行控制的。其软件控制流程要保证初始化后，能够从自动方式切换到手动方式，自动方式可以对水位进行检测，并进行水泵的开启，排水达到停泵水位后，关闭水泵，并且重新初始化。
3 系统的实施
3.1 系统实施方法
（1）用四芯控制电缆，将渗漏排水泵PLC模块的时间输出并接在检修排水泵控制回路中，启动按钮的接点上。
（2）令渗漏排水泵PLC模块从尾水管刚刚手动排空的那一时刻开始计数。
（3）单台检修排水泵每间隔2400s启动480s。
3.2 系统运行时的注意事项
在检修排水泵自动控制系统中没有水位过高报警功能，所以运行值班人员在巡回过程中要对尾水管水位进行检查。
4 水电厂检修排水泵的经济效益分析
通过自动化的使用排水泵，可以明显的减少人力的使用，保证机组大修期间，工作依然可以顺利开展。同时，自动化技术使得排水的可靠性得到了提升，避免因为人为操作失误导致水淹厂房等事故发生。这种工作方式。这样的工作方式，为以后的工作积累宝贵的经验，今后大修工作的尾管排水，也可以按照次方运行。
5 结束语
排水闸门漏水是水电厂普遍存在的问题，如果运行值班人员人手足，在工作较为繁忙的情况下开展机组检修工作并不困难，但是，当前水电厂正在倡导少人值班、无人推广的工作理念，人手不足已经成为了一个很突出的问题。通过检修排水泵的自动控制，可以有效解决这类问题和矛盾。依靠PLC自动化模块进行控制，使排水泵能够自动化的进行工作，有效而且精确的保证检修工作人员的安全，同时，这种方法也十分容易实现，值得在水电厂中推广利用。
参考文献
[1]杨金雨.水电厂检修排水泵自动控制的实现[J].东北电力技术，2007（09）：33～34.
[2]杨金雨.实现水电厂检修排水泵自动控制[J].水电厂自动化，2008（01）：50～51.
[3]韦家武，冯荣芳，赵胜荣.浅谈水电厂检修排水泵的自动控制[J].中国城市经济，2011（23）：386.
[4]郭志林.水电站检修排水泵的自动控制[J].科技风，2012（10）：134+138.
[5]金美琴.水泵自動控制系统工作原理与故障检修分析[J].机电信息，2013（27）：77～78.
收稿日期：2018-5-14