葉亮

摘? 要：水電站滲漏排水系統(tǒng)的可靠運(yùn)行是水電站安全運(yùn)行的前提和保障，文章針對(duì)水電站水淹廠房風(fēng)險(xiǎn)存在的客觀形勢(shì)，從水電站水淹廠房面臨的風(fēng)險(xiǎn)出發(fā)，通過采用大量參考文獻(xiàn)的分析法、對(duì)比法，分析了水電站水淹廠房面臨的風(fēng)險(xiǎn)，研究了水電站水淹廠房的嚴(yán)重后果和防范措施。結(jié)合目前該電站滲漏排水系統(tǒng)的狀況，分析了水電站滲漏排水系統(tǒng)改造的原因，提出了優(yōu)化改造的方案并應(yīng)用于實(shí)際中，達(dá)到了預(yù)期的效果。

關(guān)鍵詞：水電站;滲漏集水井;風(fēng)險(xiǎn)分析;防范措施

中圖分類號(hào)：TV737? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）06-0123-02

Abstract： This paper aiming at the objective situation of hydropower station water plant risk， starting from hydropower station water plant risk， through the adoption of a large number of reference literature analysis method， comparative method， the risks of hydropower station water plant were analyzed， the consequences of hydropower station is studied in water plant and the preventive measures. Based on the present condition of the leakage and drainage system of the hydropower station， the reasons for the transformation of the leakage and drainage system of the hydropower station are analyzed， and the optimized transformation scheme is put forward and applied in practice， which achieves the desired effect.

Keywords： hydropower station; leaking collecting well; risk analysis; preventive measures

1 概述

水電站滲漏排水系統(tǒng)由集水井匯集了各層滲漏水后，經(jīng)兩臺(tái)深井潛水泵排至尾水。水電站的滲漏通常包括水工建筑物滲漏、壓力鋼管伸縮節(jié)處滲漏、機(jī)組頂蓋滲漏和主軸密封滲漏等組成。其滲漏的主要特點(diǎn)是排水量小，高度低，不能自流向下游排水。因此，大多的集水井都是采用將滲漏水集中抽干出來。滲漏排水系統(tǒng)是水電站最基本的系統(tǒng)也是非常重要的系統(tǒng)。在水電站，滲漏排水系統(tǒng)尤為重要，倘若滲漏排水系統(tǒng)不可靠，極易造成事故，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致水淹廠房，威脅水電站的安全運(yùn)行。

2 廠房滲漏排水控制系統(tǒng)介紹

2.1 電站簡(jiǎn)介

雜木寺水電站位于天祝藏族自治縣與涼州區(qū)境內(nèi)的雜木河干流上，電站安裝兩臺(tái)容量為9MW和一臺(tái)5MW的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出線額定電壓為10.5kV，采用三機(jī)一變擴(kuò)大單元接線。

雜木寺水電站集水井位于副廠房蝶閥層，深度5米， 集水井主要收集3臺(tái)機(jī)組頂蓋排水及廠房?jī)?nèi)各部滲漏水，并通過兩臺(tái)功率15kW深井潛水泵排至尾水。

雜木寺水電站排水系統(tǒng)開關(guān)量采用上海凡宜FLA浮球式液位開關(guān)，模擬量采用北京昆侖海岸投入式液位變送器，型號(hào)：JYB-KO-LAG 0-5m，滲漏排水系統(tǒng)PLC系統(tǒng)采用型號(hào)為：GE versamax。

2.2 廠房滲漏控制系統(tǒng)組成

滲漏排水控制系統(tǒng)主要由控制箱，外部測(cè)量設(shè)備等組成。控制柜由可編程控制器、繼電器、接觸器配電器等設(shè)備組成，可編程控制器主要任務(wù)為信號(hào)的采集、處理，并輸出控制信號(hào);正常運(yùn)行時(shí)，滲漏排水系統(tǒng)集中控制柜控制方式把手在“模擬量”，模擬量不正常時(shí)切換為“開關(guān)量”，分別通過投入式液位變送器和浮球開關(guān)進(jìn)行控制。

2.3 滲漏排水控制

滲漏排水系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟、停方式和可編程控制器的自動(dòng)控制，通過切換把手切換控制方式，控制信號(hào)常選用開關(guān)量浮球開關(guān)進(jìn)行泵的啟停，模擬量液位傳感器用于顯示集水井水位。當(dāng)水位達(dá)到工作泵水位時(shí)，工作泵自動(dòng)啟動(dòng)將水位抽至停泵水位，若工作泵由于各種原因未啟動(dòng)，那么水位繼續(xù)上漲，上漲至備用泵啟動(dòng)，備用泵啟動(dòng)兩臺(tái)泵同時(shí)進(jìn)行抽水，倘若備用泵也因?yàn)楦鞣N原因未啟動(dòng)，則到達(dá)水位過高，水位過高信號(hào)未上報(bào)至監(jiān)控或者運(yùn)行值班人員發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，則極容易造成水淹廠房事故，嚴(yán)重影響水電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 滲漏集水井控制系統(tǒng)升級(jí)

基于我廠滲漏排水系統(tǒng)存在的隱患和發(fā)現(xiàn)的問題，我電站積極采取辦法，在廠房最底層蝶閥層的集水井上沿設(shè)計(jì)安裝一個(gè)常開接點(diǎn)的浮球開關(guān)或者安裝電極式液位傳感器等措施，并在中控室安裝一個(gè)聲光報(bào)警器，當(dāng)集水井水位過高達(dá)到電極式液位傳感器位置并將其淹沒后，觸電接通，上報(bào)至中控室，中控室報(bào)警器響，提醒值班人員，及時(shí)去處理，防止集水井水溢出導(dǎo)致水淹廠房。總而言之，通過提高電站日常運(yùn)行維護(hù)要求，對(duì)解決水電站水淹廠房面臨的問題及風(fēng)險(xiǎn)起著至關(guān)重要的作用。

3.1 設(shè)計(jì)思路

水電站在生產(chǎn)過程工作中，排水系統(tǒng)的作用雖然相對(duì)比較的簡(jiǎn)單，但卻起到了非常重要的作用。如果集水井排水不能及時(shí)有效的進(jìn)行排水，極容易造成水淹廠房事故，經(jīng)濟(jì)損失不可估量。所以對(duì)集水井內(nèi)水泵的控制要求需要可靠性高、排水速度快、排水效率安全性高。滲漏排水系統(tǒng)的“自動(dòng)”控制方式和“手動(dòng)”控制方式應(yīng)相互獨(dú)立。

（1）手動(dòng)控制回路主要由PLC、自動(dòng)/手動(dòng)選擇把手、自復(fù)式啟動(dòng)、停止開關(guān)實(shí)現(xiàn)滲漏排水泵的手動(dòng)啟動(dòng)、手動(dòng)停止操作，運(yùn)行人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行手動(dòng)啟停泵。

（2）自動(dòng)控制回路主要由自動(dòng)/手動(dòng)選擇把手、可編程控制系統(tǒng)、浮球液位開關(guān)，投入式液位變送器組成。把手切至“自動(dòng)”位置時(shí)，手動(dòng)啟、停功能失效。同時(shí)，將泵的運(yùn)行狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)、集水井的水位信號(hào)、綜合故障信號(hào)送至監(jiān)控上位機(jī)。

（3）為了達(dá)到防止水淹廠房設(shè)計(jì)的目的，除了需要在蝶閥層集水井上沿設(shè)計(jì)安裝一個(gè)常開接點(diǎn)或者安裝電極式液位傳感器等措施外，在汛期來臨之前，應(yīng)在集水井增加一臺(tái)臨時(shí)排水泵，保證當(dāng)來水量增加或者工作泵不出水或者出水效率太低時(shí)，集水井水能夠及時(shí)排出至停泵水位，防止集水井水溢出導(dǎo)致水淹廠房?？偠灾ㄟ^提高電站日常運(yùn)行維護(hù)要求，對(duì)解決水電站水淹廠房面臨的風(fēng)險(xiǎn)起著至關(guān)重要的影響。

3.2 設(shè)計(jì)方案

3.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)電力部水電部的有關(guān)規(guī)定，該建模按照無人值守標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。集水井排水系統(tǒng)有“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種控制方式，這兩種控制方式應(yīng)相互獨(dú)立。在“自動(dòng)”狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)啟動(dòng)/停止功能失效。為了防止?jié)B漏排水泵運(yùn)行時(shí)水位過低，造成排水泵絕緣損壞，當(dāng)水位低至漏出排水泵上蓋時(shí)，停泵浮球開關(guān)應(yīng)可靠動(dòng)作，將信號(hào)送至PLC，排水泵自動(dòng)可靠地停止。同時(shí)，將排水泵運(yùn)行狀態(tài)，集水井的水位信號(hào)等信號(hào)及時(shí)傳送至上位機(jī)。在“自動(dòng)”運(yùn)行的情況下，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和設(shè)備運(yùn)行的安全性，該系統(tǒng)采用兩個(gè)獨(dú)立的液位控制系統(tǒng)：浮球開關(guān)和投入式液位計(jì)。浮球開關(guān)和投入式液位計(jì)通過或動(dòng)作以確保水位可靠地操作或停在給定位置。

模擬量變送器采用超聲波液位計(jì)。量程5米、輸出4-20mA。是利用超聲波在氣體、液體或固體中的衰減、穿透能力和聲阻抗不同的性質(zhì)來測(cè)量?jī)煞N介質(zhì)的界面。相對(duì)于投入式液位變送器而言可靠性較高，不會(huì)因?yàn)樗|(zhì)原因造成測(cè)量精度不準(zhǔn)或損壞。

開關(guān)量采用浮球式液位開關(guān)，是依靠浮子浮在液體中隨液面變化而升降，動(dòng)作接點(diǎn)。因特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)方便。要求開關(guān)量采用較好品牌，動(dòng)作可靠、靈敏度較高廠家生產(chǎn)。

3.2.2 軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)使用可編程控制器作為基本控制器，這是一種專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的控制器。繼電器控制功能最初由內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)。使用PLC后，硬件連接大大減少?？删幊炭刂破鞯目垢蓴_能力強(qiáng)，很大程度上提高了控制的可靠性。主要實(shí)現(xiàn)功能包括：

（1）數(shù)據(jù)收集和處理。收集所有I/O點(diǎn)信號(hào)，包括集水井水位、泵的運(yùn)行狀態(tài)，泵的運(yùn)行方式，有無故障告警等所有事件信息。

（2）控制和監(jiān)管。兩臺(tái)泵不得同時(shí)進(jìn)行檢修，在任何情況下，必須保障有一臺(tái)排水泵在可啟動(dòng)狀態(tài)。

（3）人機(jī)界面和附加界面。對(duì)話框顯示狀態(tài)表，原理圖，操作流程，操作說明，語音報(bào)警等，擴(kuò)展槽保留在PLC中。

4 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

（1）滲漏排水控制柜采用可編程控制為主控單元，通過控制柜、浮球液位開關(guān)和投入式液位變送器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制?？刂乒駷槊颗_(tái)水泵分別設(shè)置了“手動(dòng)”、“工備自轉(zhuǎn)”、“切除”3種位置狀態(tài)。

（2）帶觸摸功能的液晶顯示器能直觀精準(zhǔn)地顯示水位，根據(jù)水位直接產(chǎn)生4個(gè)液位控制點(diǎn)，且每個(gè)液位控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的液位可通過設(shè)置菜單直接設(shè)定、調(diào)整。斷電后控制器的設(shè)定參數(shù)在上電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

（3）每臺(tái)排水泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)、運(yùn)行時(shí)間和啟停次數(shù)等均可在就地控制柜觸摸屏上顯示。

（4）可編程控制器可根據(jù)每臺(tái)排水泵啟動(dòng)次數(shù)在工作泵和備用泵之間進(jìn)行自動(dòng)切換，以延長(zhǎng)排水泵的使用壽命。當(dāng)主排水泵啟動(dòng)異?；蚬收蠒r(shí)，應(yīng)立即停止該泵的主用狀態(tài)，控制柜光字牌電亮，中控室語音報(bào)警響，并啟動(dòng)另一臺(tái)水泵運(yùn)行。

（5）監(jiān)視和報(bào)警。對(duì)狀態(tài)、過程和故障等進(jìn)行監(jiān)視，并對(duì)故障進(jìn)行判斷和報(bào)警并及時(shí)記錄。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國(guó)對(duì)水電站水淹廠房面臨的風(fēng)險(xiǎn)不斷的關(guān)注和重視，我們一方面要重視對(duì)水電站水淹廠房面臨風(fēng)險(xiǎn)的分析，另一方面要重視對(duì)水電站水淹廠房防范措施的應(yīng)用，總而言之，通過應(yīng)用水電站水淹廠房防范措施，可以有效的解決水電站水淹廠房面臨風(fēng)險(xiǎn)，從而維護(hù)水電站正常、安全、穩(wěn)定的工作產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。

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