镜泊湖发电厂蝶阀室钢管蝶阀控制系统设计改造
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摘要：本文论述了镜泊湖发电厂蝶阀室蝶阀控制系统的设计改造内容，分析了原蝶阀控制系统存在的问题和不足，提出了改造方案，进行了油路设计改造，编制了PLC控制程序，建立了蝶阀室PLC监控站点，完善了中控监控、报警信息。改造后的控制系统更加合理、安全和可靠。
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1概述
镜泊湖发电厂由地下电站和蓝筹电站组成。地下电站装机容量4×15 MW，蓝筹电站装机容量2×18MW。蓝筹电站始建于1938年，完工于1945年。蓝筹电站设一条3003m引水隧洞，分出两台机钢管各为134m,钢管初始段设有蝶阀室，蝶阀室安装有1、2号机钢管蝶阀，主要作用为：机组检修时用于切断水源；当厂内蜗管蝶阀不能关闭时，可动水关闭；当钢管出现问题时可动作关闭。蝶阀室蝶阀油操作控制系统形式老化、结构复杂、自动化程度低，蝶阀室距中控室较远，为巡视死角，给安全生产带来隐患，为此决定对蝶阀控制系统进行设计改造。
2蝶阀控制系统存在的问题
2.1设备老化。运行年限长，形式老化、结构复杂、动作不可靠，出现误动、漏油等故
障。
2.2没有备件。主配压阀等为老式阀，经常不能正常动作现象，没有备件，不便维护、
检修。
2.3自动化程度低。控制系统为常规系统，不具备远方监视功能，事故隐患无法及时发
现，威胁安全生产。
3蝶阀控制系统的设计改造方案和原则
3.1 保留远方启闭功能不变。取消中控远方开蝶回路，采用PLC实现远方开阀功能，保留远方紧急关蝶阀的强电手操功能。
3.2 在蝶阀室建设PLC监控站点。取消油路制约阀门，改用PLC逻辑判断，通过光纤、以太网交换机与主站相连，中控实现监视控制。
3.3原压油泵、漏油泵控制只能在现地单独控制，本次引入PLC监控单元，启停、报警等远传至中控室。
3.4保证充水平压可靠。将蝶阀前后压差和空气阀行程开关的位置串联作为主阀控制条件。
3.5油源控制。主阀、侧路阀接力器由两个四通电动阀控制，总油源由一个两通电动阀控制。总油源阀的开和关，使用独立的继电器分别控制。
3.6更换压油罐、集油箱、漏油箱液位计为磁翻柱液位计，实现中控监控显示和信号报警。
3.7 蝶阀室PLC站点电源。采用中控室的UPS220V交流逆变电源供电。
4蝶阀控制系统设计改造内容
4.1操控油路设计改造
4.1.1改造前油路操控系统
以开阀为例，当发出开阀令后，图1，1DP左移，控制油源经1DP进入轴头滑阀下腔，分别送到侧路阀配压阀、辅助阀和液压锁锭，侧路阀活塞左移,其接力器右移，开侧路阀充水，液压锁锭左移,辅助阀活塞压下，阻止阀上腔排油，活塞上移打开时间阀压力油路，水充满后，空气阀上浮将活塞推至上侧。1DP油源经空气阀和2161进入主配右腔，活塞推至左侧，上腔排油，时间阀来的压力油经主配阀中腔、液压锁锭引到主接力器下腔，活塞上移，通过齿轮带动蝶阀开启。油路复杂、阀体互相制约，一阀体元件出现问题影响整体操作，出现问题没有备件，且查找故障困难。
4.1.2 改造后油路操控系统
改造后的油控系统取消7个油阀，保留空气阀浮子阀，其它由电动阀代替。见图2，以开阀过程为例，先开启油源两通电动阀，接通油源，开启旁通阀四通电动阀，旁通阀接力器左腔通压力油、右腔排油，旁通阀开启，空气浮子阀浮起、主阀前后平压，开启主阀四通电动阀，主接力器下腔通压力油、上腔排油，主阀开启，全开后，关闭旁通阀四通阀，旁通阀右腔通压力油，左腔排油，旁通阀关闭，关闭油源两通阀，完成开阀过程，过程简单、可靠、安全。
4.2蝶阀PLC监控系统设计改造
4.2.1蝶阀PLC监控系统结构及原理
蝶阀自动控制系统见图3。通过PLC，依靠液位变、压变进行模拟量判断，后通过逻辑判断，发出PLC开出指令进行开和关油源阀等操作。通过PLC程序还可进行压油泵启停、监视、报警，压油罐液位监视、报警。各项信息通过光纤、以太网交换机，送到中控服务器、工程师站、操作员站，进行蝶阀室主阀和辅助设备的控制操作、正常和报警监视。
4.2.2 蝶阀控制系统PLC程序设计
蝶阀室PLC采用先进的施耐德昆腾模块,用concept2.6编程软件编写。优点：依照Windows操作习惯设计，易学易用，开发和工作内容一目了然，联机多样化；提供联机程序编辑功能，提供多窗口的阶梯程序画面；提供多页的状态测试页窗口；提供组件、缓存器、网络、程序单元。见图4。
图4开阀程序图
4.2.3 蝶阀操作控制方式
改造后的蝶阀控制有三种方式：一是中控操作把手操作，二是蝶阀室控制屏操作，三是蝶阀室纯手动操作。
a.正常采用中控把手靠PLC流程操作，开阀：将开关阀把手切至开侧，PLC自动进行开阀，全开后，红灯亮，见图5。关阀：将开关阀操作把手切至关侧，进行自动回路强电手操关阀，全关后，绿灯亮。
b.当中控不好使时使用蝶阀室控制屏按钮分步操作，开旁通阀、开主阀、关旁通阀、关主阀等操作。
c.当中控和蝶阀室控制屏操作不好使，电动阀交流电源消失或试验时使用电动球阀纯手动方式操作。
4.2.4中控蝶阀室状态监视和报警信息
改造后，实现了在中控室对蝶阀室压油泵、漏油泵状态，主阀操作过程状态，集油箱、漏油箱液位，压油罐气压、压油罐油压、蝶阀前后压力、蝶阀室温度、集油箱温度等非电量状态的实时监视及报警信息实时上报。见图6。
图6 蝶阀室状态监视图
5 结束语
通过改造，使运行60余年的蝶阀室实现了实时监控和自动报警。经实践应用证明改造非常成功，主阀操作动作可靠、灵活，中控状态监视和报警信息全面，2011年曾由于中控准确报警发现蝶阀室漏油箱油位过高，进而发现管路漏油，后妥善处理，减少了经济损失和避免了安全事故。蝶阀控制系统设计改造的完成，减轻了运行人员的工作强度，提高了监控系统的功能，保证了蝶阀安全、稳定运行，适应了现代化水电厂“无人值班、少人值守”的发展要求。
参考文献
[1] 殷洪义，可编程控制器的选择设计与维护，北京：机械工业出版社.2003
[2] Quantum with Unity Pro 硬件参考手册（06/2006）
[3] Concept2.6用户手册
作者简介：
苏玉环（1975－），女，黑龙江省牡丹江水力发电总厂，计算机专业，工程师，从事计算机维护工作。
党华强(1972－),男，黑龙江省牡丹江水力发电总厂，电气工程专业，高级工程师，从事发电运行工作。