抽水蓄能电站尾水事故闸门控制逻辑优化

引言

抽水蓄能电站机组吸出高程大、安装高程低,厂房深埋于下水库正常蓄水以下百米以上的深度。尾水事故闸门能够及时阻断下水库及尾水隧洞的水流,以便于机组检修,在紧急情况下可动水关闭,防止下库水流淹没厂房。

尾水事故闸门设置1套液压油缸、1套液压系统和1套电气控制系统。现地电气控制系统留有Profibus-DP、以太网通信接口或硬接线方式与上位机监控系统连接。

现地电气控制系统由一个控制柜组成,包括断路器、接触器、热继电器、开关电源、操作按钮、指示灯、触摸屏、西门PLC、中间继电器、开关电源、温湿度控制器及其他控制元件。电气控制系统控制液压泵站、液压油缸及旁通阀,使闸门及旁通阀进行开启、关闭动作。PLC用于采集闸门位置信号、闸门开度信号、油泵电机信号、液压系统信号、旁通阀信号等,并输出油泵电机、闸门、旁通阀等控制信号。

1原控制策略简介

1.1尾水事故闸门全开信号送进水阀与监控系统的判断逻辑尾水事故闸门全开信号上送至计算机监控系统是由尾水

事故闸门全开位接近开关SQ1(开关量）和提升高度(模拟量）并联判断,在SQ1动作或提升高度达到全开位时均发送全开信号至监控系统:而尾水事故闸门全开信号上送至进水阀是由尾水事故闸门全开位接近开关SQ1(开关量）判断。

1.2尾水事故闸门下滑重提逻辑

正常运行情况下尾水事故闸门很可能会下滑,为此尾水事故闸门控制系统设计了下滑重提的功能,即尾水事故闸门下滑20mm、30mm、50mm后,尾水事故闸门将自动重提至全开。原闸门控制程序块FC4程序段7中的启门条件M2.5用到了球阀全关信号、尾水事故闸门故障信号、尾水事故闸门控制方式在现地或远方信号以及油泵可用信号。

1.3尾水事故闸门补压逻辑

正常运行时,为了能让尾水事故闸门保持全开状态,设置了储能罐来保持尾水事故闸门系统供油压力,且当尾水事故闸门系统压力下降时,需向储能罐补压。原闸门控制程序块FC4程序段3中关于补压逻辑部分所用的启门条件M2.5用到了进水阀全关信号。

1.4尾水事故闸门全开及下滑20mm、30mm、50mm信号判断逻辑

程序中闸门全开及下滑20mm、30mm、50mm信号均由与尾水事故闸门联动的限位装置上的传感器控制(开关量）。当闸门下落时,限位装置随着下落,触发全开及下滑20mm、30mm、50mm传感器信号从1变成0。

2存在问题

2.1尾水事故闸门全开信号送进水阀与监控系统的判断逻辑存在的问题

其一,由于原送监控系统的尾水事故闸门全开信号为PLC输出全开位(模拟量）和接近开关SQ1(开关量）并联判断,原送球阀的尾水事故闸门全开信号为接近开关判断。在实际运行过程中曾出现与尾水事故闸门联动的限位装置卡涩,导致闸门已关闭但限位装置上的全开位接近开关SQ1仍动作。此时,机组启动条件和进水阀开启条件都满足,造成了较大的安全隐患。

其二,由于闸门全开位置的提升高度为4840mm,当闸门下降至4830mm时,PLC输出闸门全开位才复归,所以PLC输出全开位在尾水事故闸门全开至下落10mm之间都是有效的,即在此期间监控上机组预启动条件是满足的。但进水阀上收到的尾水事故闸门全开信号SQ1已复归,进水阀开启条件不满足。这样就造成了监控上机组开机条件与进水阀开启条件不一致的情况。一旦尾水事故闸门下滑至全开信号消失且小于10mm,若此时开机,进水阀将因尾水事故闸门闭锁而无法开启,导致机组开机失败。

2.2尾水事故闸门下滑重提逻辑存在的问题

由于尾水事故闸门下滑重提逻辑存在启门条件M2.5,所以机组开机(进水阀全开）时、尾水事故闸门故障时、尾水事故闸门控制方式在切除时或者油泵不可用时,M2.5均无效为0,若此时尾水事故闸门下滑至20mm,尾水事故闸门下滑20mm重提的信号将被闭锁,下滑20mm信号无法正常发出,最终将导致重提功能失效,尾水事故闸门无法立即重提。并且,在查看机组与尾水事故闸门通信变量后,发现尾水事故闸门送给上位机的尾水事故闸门下滑20mm信号也是采用的M4.3该信号,也即,此时上位机也不会发出下滑20mm报警,只有尾水事故闸门全开信号消失报警。在这种情况下,如果没有及时发现并处理,机组在运行过程中尾水事故闸门将很有可能会继续下滑,最终导致不必要的跳机。

2.3尾水事故闸门补压逻辑存在的不足

由于尾水事故闸门补压逻辑中所用的启门条件M2.5用到了进水阀全关信号,所以当机组运行期间尾水事故闸门系统需要补压时,由于进水阀未全关,其不能立即补压,尾水事故闸门很有可能因压力过低而下滑,最终导致跳机。

2.4尾水事故闸门全开及下滑20mm、30mm、50mm信号判断逻辑存在的不足

根据尾水事故闸门实际的运行情况,在闸门下落时限位装置存在卡涩导致不随闸门下落而下落的情况,导致闸门全开信号仍然保持而下滑20mm、30mm、50mm信号均不动作,造成闸门仍然全开的假象,对机组的正常运行造成了较大风险。

3控制策略优化

3.1尾水事故闸门全开信号送进水阀与监控系统的判断逻辑优化

为了避免原判断逻辑可能导致的事故,保持机组开机条件判断逻辑所采用的尾水事故闸门全开信号与尾水事故闸门闭锁进水阀所采用的闸门全开信号一致,将送进水阀与监控的尾水事故闸门全开信号统一修改为PLC输出全开位与接近开关SQ1动作串联判断。

3.2尾水事故闸门下滑重提逻辑优化

为避免机组在运行过程中尾水事故闸门下滑导致跳机这种极端情况的发生,使闸门一旦出现下滑及时发出报警信息,且能够立即重提,在下滑重提控制逻辑中删除控制程序中程序块FC4(闸门控制）程序段7中的启门条件M2.5,使其无论在任何情况下,只要闸门出现下滑,就立即重提。

3.3尾水事故闸门补压逻辑优化

在闸门控制程序块FC4启门条件M2.5中,删除网络段3的进水阀全关信号I1.6,并且在网络段4中增加进水阀全关信号I1.6,使尾水事故闸门在机组运行期间也能及时补压,同时保证远控开门等其他控制逻辑不受影响。

4结语

优化后的闸门控制逻辑已在电站中三台机组的尾水事故闸门中应用,调试结果表明,优化后的功能均得以实现,较大程度上提高了电站尾水事故闸门运行的安全性和可靠性,对于其他同类型电站尾水事故闸门控制具有一定的参考意义。