婁彥芳，方書博，常東亮，倪 冉

（河南國(guó)網(wǎng)寶泉抽水蓄能有限公司，河南省新鄉(xiāng)市 453636）

尾水事故閘門閉門分析

婁彥芳，方書博，常東亮，倪 冉

（河南國(guó)網(wǎng)寶泉抽水蓄能有限公司，河南省新鄉(xiāng)市 453636）

本文對(duì)寶泉電站尾水事故閘門閉門邏輯進(jìn)行介紹，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析處理。

尾水事故閘門；鎖定；閉門；邏輯

0 前言

寶泉抽水蓄能電站位于河南省輝縣市薄壁鎮(zhèn)大王廟以上2.4km的峪河上，距新鄉(xiāng)市45km，距焦作市約30km，與鄭州市直線距離約80km，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站。電站裝機(jī)容量1200MW，裝設(shè)4臺(tái)單機(jī)容量為300MW的立軸單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)—發(fā)電電動(dòng)機(jī)組。由于抽水蓄能電站布置上的特殊性，機(jī)組安裝高程很低，其尾水遠(yuǎn)高于廠房，尾水事故閘門的主要功能就是及時(shí)阻斷下水庫(kù)的水流，以便于機(jī)組的檢修，在緊急情況下可動(dòng)水關(guān)閉，防止下水庫(kù)水流淹沒(méi)廠房。

1 尾水事故閘門系統(tǒng)介紹

4臺(tái)機(jī)組共裝設(shè)四面尾水事故閘門，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)尾水事故閘門（尾閘），共四臺(tái)尾閘， 四臺(tái)尾閘共用一套液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)由一面現(xiàn)地控制柜控制，每臺(tái)尾閘由一面現(xiàn)地控制柜控制。 閘門為閘閥式平面滑動(dòng)閘門， 主支撐采用滑道形式，能承受下庫(kù)單向水壓，在尾水管排空或水淹廠房時(shí)起到截?cái)嘞聨?kù)水源的作用。

尾水事故閘門正常情況下為全開(kāi)狀態(tài)，以保證機(jī)組的過(guò)水流道通暢。在緊急事故情況下，閘門自動(dòng)閉門，5min內(nèi)即可全關(guān)切斷水源，第一時(shí)間防止事故擴(kuò)大化，縮小事故損失。尾水閘門也是全廠切斷下庫(kù)水源的唯一事故閘門，在電站地下廠房的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

尾閘的啟閉由液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作（見(jiàn)圖1）， 一門一機(jī)配置， 由各自的 PLC （ PLC1 ～ PLC4 ）控制，四套液壓?jiǎn)㈤]機(jī)共用一個(gè)泵站，該泵站由 PLC 控制。

2 尾水事故閘門閉門液壓回路分析

2.1 啟動(dòng)液壓泵

收到共用油站啟動(dòng)命令，電磁閥YV1勵(lì)磁，空載啟動(dòng)液壓油泵，經(jīng)延時(shí)，YV1斷電，油泵轉(zhuǎn)負(fù)載運(yùn)行。

2.2 退液壓鎖定

油站啟動(dòng)，建立油壓后，電磁閥YV5勵(lì)磁，液壓鎖定有桿腔接無(wú)壓油，無(wú)桿腔接有壓油，液壓鎖定向左移動(dòng)，脫鎖到位SQ4，液壓鎖定確認(rèn)退出，電磁閥YV5失磁。

2.3 尾水事故閘門落門

收到液壓鎖定退出信號(hào)后，電磁閥YV3勵(lì)磁，液控單向閥17導(dǎo)通，有桿腔油通過(guò)節(jié)流閥15調(diào)節(jié)閥門速度后經(jīng)閥門19、液控單向閥17、閥門34進(jìn)入液壓無(wú)桿腔，同時(shí)油站通過(guò)順序閥16、閥門34向無(wú)桿腔注油。

3 尾水事故閘門閉門方式

3.1 現(xiàn)地手動(dòng)閉門

分別在泵站控制柜上選擇“手動(dòng)”和在閘門控制柜上選擇“現(xiàn)地”“手動(dòng)”后，“手動(dòng)啟1號(hào)泵”或“手動(dòng)啟2號(hào)泵”后，油泵電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，等待延時(shí)10s后，在閘門控制柜上進(jìn)行閘門“脫鎖”，直至鎖定缸限位開(kāi)關(guān)到位；再進(jìn)行“手動(dòng)閉門”，直至閘門全關(guān)；然后“停止”泵站控制柜上電動(dòng)機(jī)；最后在閘門控制柜上手動(dòng)“關(guān)閉”充水閥到位。在閉門時(shí)，選擇“切除”手動(dòng)啟閉門，可以停止相應(yīng)的閘門運(yùn)行；要求等待閘門全關(guān)后，再關(guān)閉充水閥。

3.2 現(xiàn)地自動(dòng)閉門

分別在泵站控制柜上選擇“自動(dòng)/遠(yuǎn)方”和在閘門控制柜上選擇“現(xiàn)地”“自動(dòng)”后，再在泵站控制柜油泵上選擇“1號(hào)泵”或“2號(hào)泵”，此時(shí)，自動(dòng)閉門工作已經(jīng)準(zhǔn)備完畢。當(dāng)在閘門控制柜上按“閉門”按鈕時(shí)，油泵電動(dòng)機(jī)自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行并延時(shí)10s后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行閘門脫鎖直至到位，然后閘門自動(dòng)下降至全關(guān)，最后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉充水閥直至限位開(kāi)關(guān)到位。閘門關(guān)閉，觸摸屏顯示實(shí)時(shí)開(kāi)度。在閉門時(shí)，按“停門”按鈕，可以停止相應(yīng)的閘門運(yùn)行。

3.3 遠(yuǎn)方自動(dòng)閉門

分別在泵站控制柜上選擇“自動(dòng)/遠(yuǎn)方”和在閘門控制柜上選擇“遠(yuǎn)方”后，后續(xù)操作與上述“現(xiàn)地自動(dòng)閉門”相關(guān)步驟相同。

4 尾水事故閘門閉門控制回路

4.1 尾水事故閘門閉門閉鎖

如圖2所示：監(jiān)控將球閥全關(guān)位和工作密封投入信號(hào)送至尾閘控制柜，分別使繼電器*K22、*K23勵(lì)磁。

4.2 尾水事故閘門液壓鎖定脫鎖

4.2.1 現(xiàn)地手動(dòng)時(shí)退液壓鎖定

如圖3所示，當(dāng)無(wú)投液壓鎖定且鎖定不在脫鎖位時(shí)，按下“脫鎖”按鈕，*KA14勵(lì)磁（如圖4所示），電磁閥YV5通電，開(kāi)始退液壓鎖定，直至鎖定缸限位開(kāi)關(guān)到位SQ4動(dòng)作，*KA14失磁，電磁閥YV5斷電，完成手動(dòng)退液壓鎖定。

4.2.2 自動(dòng)閉門時(shí)退液壓鎖定

尾閘PLC收到退液壓鎖定命令后，PLC發(fā)令使*KA24勵(lì)磁，電磁閥YV5通電，開(kāi)始退液壓鎖定，直至鎖定缸限位開(kāi)關(guān)到位SQ4動(dòng)作，監(jiān)控收到SQ4動(dòng)作信號(hào)后，發(fā)令使*KA24失磁，電磁閥YV5斷電，完成自動(dòng)退液壓鎖定。

4.3 閉門

4.3.1 現(xiàn)地手動(dòng)閉門

按下“閉門”按鈕，此時(shí)無(wú)啟門令（*KA15不勵(lì)磁），尾閘不在下限（*K15不勵(lì)磁），則繼電器KA16（現(xiàn)地發(fā)令）勵(lì)磁；此時(shí)尾閘PLC收到球閥全關(guān)位和工作密封投入信號(hào)，分別使繼電器*K22、*K23勵(lì)磁，電磁閥YV3通電，閘門開(kāi)始關(guān)閉，直至閘門全關(guān)，閘門下限位置開(kāi)關(guān)SQ2動(dòng)作，*KA16失磁，YV3斷電，完成現(xiàn)地手動(dòng)閉門。

4.3.2 自動(dòng)閉門

操作員工作站或現(xiàn)地自動(dòng)發(fā)閉門令后，尾閘PLC收到球閥全關(guān)位和工作密封投入信號(hào)，PLC發(fā)令使繼電器KA26勵(lì)磁，電磁閥YV3通電，閘門開(kāi)始關(guān)閉，直至閘門全關(guān)，閘門下限位置開(kāi)關(guān)SQ2動(dòng)作，PLC收到閘門下限信號(hào)后，發(fā)令使*KA16失磁，YV3斷電，完成現(xiàn)地自動(dòng)閉門。

5 尾水事故閘門閉門時(shí)存在的問(wèn)題及改進(jìn)建議

正常情況，尾閘正確閉門需滿足以下條件：

（1）收到監(jiān)控傳遞的球閥全關(guān)位和工作密封投入信號(hào)。

（2）尾閘油站正確啟動(dòng)。

（3）尾閘鎖定脫鎖液壓閥YV5和避免液壓閥YV3正確通電。

5.1 存在的問(wèn)題

（1）因球閥所處位置較低，若發(fā)生水淹廠房很容易導(dǎo)致球閥控制系統(tǒng)失電，造成監(jiān)控和尾閘無(wú)法收到球閥全關(guān)位和工作密封投入信號(hào)，導(dǎo)致尾閘無(wú)法閉門。

（2）尾閘油站一般在尾閘附近，若尾閘靠近機(jī)組側(cè)管路破裂需緊急落尾閘時(shí)，因破裂處距尾閘油站控制柜較近，可能導(dǎo)致尾閘油站失電，導(dǎo)致尾閘無(wú)法閉門。

（3）若尾閘鎖定脫鎖液壓閥YV5和液壓閥YV3放置位置較低，很容易因潮濕、漏水導(dǎo)致液壓閥無(wú)法通電，導(dǎo)致尾閘無(wú)法脫鎖和閉門。

5.2 解決方法

（1）球閥向監(jiān)控和尾閘傳遞的信號(hào)改為無(wú)源節(jié)點(diǎn)，避免緊急情況下閉鎖閉門。

（2）將尾閘控制柜安裝于位置較高地方，避免因水管破裂導(dǎo)致尾閘油站失電，避免緊急閉門失敗。

（3）油站增加蓄能器，即便尾閘油站因漏水無(wú)法啟動(dòng)，可通過(guò)蓄能器油壓將尾水事故閘門閉門。

（4）將尾閘鎖定脫鎖液壓閥YV5和避免液壓閥YV3放置位置較高、干燥位置，防止因電磁閥故障導(dǎo)致閉門失敗。

（5）在尾閘控制室內(nèi)增加除濕機(jī)，降低尾閘控制柜內(nèi)濕度，提高液壓閥動(dòng)作可靠性。

6 結(jié)束語(yǔ)

尾水事故閘門平時(shí)很少使用，但卻是電廠重要組成部分，對(duì)電站正常運(yùn)行起著重要作用，它的設(shè)計(jì)方案是否合理、日常維護(hù)是否到位直接影響電站運(yùn)行安全。

為防止尾水事故閘門閉門失敗，在日常運(yùn)維中對(duì)尾水事故閘門的不足應(yīng)進(jìn)一步完善，消除安全隱患，進(jìn)一步減小發(fā)生尾水事故閘門故障的可能性，在保證尾水事故閘門安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)也保證了廠房安全。

[1]劉細(xì)龍，劉福榮．閘門與啟閉設(shè)備[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2003．LIU Xilong，LIU furong． Gate and Hoist[M]．China water &Power Press，2003．

[2]劉鵬龍，張旭，張紅方．抽水蓄能機(jī)組主進(jìn)水閥與尾水事故閘門的安全聯(lián)鎖控制[J]．水電站機(jī)電技術(shù)．2016，10．LIU penglong，ZHANG xu，ZHANG hongfang．The safety interlock control of pumped storage power station tailwater Emergency Gate and main inlet valve[J]．mechanical&Electical Technique of Hydropower Station ．2016，10．

[3]闕劍生．抽水蓄能電站尾水事故閘門設(shè)計(jì)探討．浙江抽水蓄能電站建設(shè)管理技術(shù)研討會(huì)論文集，2005．QUE jiansheng．the discussion of Tailwater Emergency Gate design． Proceedings of Symposium on construction management of Zhejiang pumped storage power station．2005．

[4]陶云冬．清遠(yuǎn)抽水蓄能電站尾水事故閘門設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J]．吉林水利．2016年07期．TAO yundong ．The design features of qingyuan pumped storage power station[J]．Jilin Water Resources．2016，07．

2017-04-15

2017-06-05

婁彥芳（1986—），女，工程師，研究方向：尾閘系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究。E-mail ：yanfang-lou@sgxy．sgcc．com．cn

方書博（1989—），男，工程師，研究方向：尾閘系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)研究。E-mail ：shubo-fang@sgxy．sgcc．com．cn

常東亮（1984—），男，工程師，研究方向：抽水蓄能電站技術(shù)管理。E-mail ：dongliang-chang@sgxy．sgcc．com．cn

倪 冉（1984—），女，工程師，研究方向：尾閘系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究。E-mail ：ran-ni@sgxy．sgcc．com．cn

Closing Logic Analysis of Tailrace Emergency Gate

LOU Yanfang，F(xiàn)ANG Shubo， CHANG Dongliang， NI Ran
（State Grid Henan Baoquan Pumped Storage Co. Ltd.，Xinxiang 453636，China）

This Article provides introduction on tailrace emergency gate closing logic of Baoquan pumped storage power station and makes analysis and handling for the problems found during operation.

tailwater emergency gate；locking；closing；logic

TK71

A學(xué)科代碼：470．30

10．3969/j．issn．2096-093X．2017．05．022