水电站集水井水位自动控制的技术改进.doc

免费查阅标准与论文：/week114 - - 水电站集水井水位自动控制的技术改进 张占，吾买尔?吐尔逊，严继松 河海大学水利水电工程学院，江苏南京（210098） E-mail HYPERLINK mailto:wapadar@ ：wapadar@ 摘 要：介绍了水电站集水井排水装置控制系统的基本要求，同时介绍了集水井水位自动控 制的两种方法，阐述了利用继电器实现集水井水位自动控制存在的问题，重点论述了利用 PLC 和计算机进行集水井水位自动控制的过程和优点。 关键词：自动化，继电器，可编程控制器，串行通信 中图分类号：TP29 1．引言 自动化程度是水电站现代化水平的重要标志之一，同时，自动化技术又是水电站安全经 济运行必不可少的技术手段。随着机组容量的不断增大，自动化技术对水电站的安全经济运 行起着越来越重要的作用。 水电站自动化一般包括水闸门的自动化、水轮发电机组及其辅助设备的自动化、电气设 备的自动化。辅助设备自动化包括以下内容：（1）油压装置的自动控制和保护；（2）压缩空 气装置的自动控制和保护；（3）技术供水装置的自动控制和保护；（4）集水井排水装置的自 动控制和保护。 2．水电站集水井排水装置控制系统的基本要求 集水井排水装置是水电站辅助设备的重要内容之一，主要用于排除厂房渗流水和生活污 水。为了保证运行安全，集水井排水装置应该实现自动控制。主要要求如下： (1) 自动启动和停机，工作水泵维持集水井水位在规定的范围内； (2) 当来水量增大，集水井水位上升到备用泵启动水位时，应自动投入备用水泵； (3) 当备用水泵投入运行时，应同时发出报警信号。 图 1 为集水井排水装置机械系统图[1]，水泵电动机的控制由电极式水位信号器来实现。 排至下游尾水位 M1 M2 M M 3～ 3～ 电极式水位信号器 1号 2号 水泵室 备用泵启动水位 排 水 工作泵启动水位 总 管 水泵停止工作水位  集水井 图 1 集水井排水装置机械系统图 3．用继电器实现集水井水位的自动控制 传统的集水井排水装置控制系统一般都是采用大量的中间继电器和部分时间继电器来 实现其基本要求的。图 2 为集水井排水装置自动控制的电气接线图，控制方式有自动、备用、 和手动三种。所有操作都是借助电极式水位信号器及其引出装置、切换开关 SH1 和 SH2 以 及磁力启动器 QC1 和 QC2 来实现。 L+ SH1 SH2  2QC1 2 QC M709 备 用 投 入 备 用 投 入 信 号 回 路 水泵 电动机 2号 泵 电 动 机 操 作 备用 自动 手动 水泵 电动机 1号 泵 电 动 机 操 作 备用 自动 手动 电极式水位 信号装置 N A B  FU2b FU2a  QC2 QC2  KTH2a  M2 KTH2c M 3～  QC2 C FU2c SH2  KM23 KM13 KTH2a QC2  KTH2c FU1b FU1a  QC1 QC1  KTH1a M1 KTH1c M 3～  QC1  FU1c SH1  KM22 过高水位工作泵启动水位停泵水位KM12 过高水位 工作泵启动水位 停泵水位 KTH1a QC1  KTH1c KM2 KM1 R  KM21 KM11 电极 图 2 集水井排水装置自动控制电气接线图 现以 1 号为工作泵，2 号为备用泵，来说明集水井排水装置自动控制过程。若需要改变 水泵工作的方式，只要将切换开关转到相应的位置就可以实现（此处只介绍了自动操作部分， 其它的被省略）。 将切换开关 SH1 处于自动位置，当集水井水位上升到工作泵启动水位时，中间继电器 KM1 启动，其触点 KM11 闭和并自保持，KM12 闭和，QC1 励磁，1 号水泵电动机 M1 启动。 当集水井水位下降至水泵停止水位时，KM1 失磁，电动机 M1 停止运转。当水位再次上升 时，又重复上述操作过程，自动维持集水井的水位在规定的范围内。 虽然从原理上来说，该控制系统能实现水电站排水泵控制的基本要求。但该系统根据实 际的运行情况来看，存在着几个比较典型的问题： (1) 该水电站集水井水位自动控制采用的是磁浮子式水位继电器，这种装置在集水井有 泥沙淤积或存有污物时，会造成浮子卡住而不能可靠地控制水泵的启动和停止。 (2) 由于使用的是磁浮子式水位继电器，水位继电器是插在直径很小的钢管中，而该钢 管是放在集水井中的，因而该钢管底端的密封就存在很大的问题。 (3) 水位继电器控制回路由于是放在集水井中的小钢管中，所以对其维护和检修都极其 不方便。 (4) 采用这种控制方式要用大量的各种继电器。在频繁的动作情况下系统寿命较短，造 成系统故障，系统的可靠性差。 4．基于PLC和计算机的集水