樊婉婉 陳松

黃河水利委員會黃河機(jī)械廠 河南鄭州 450006

流域梯級集控模式有效的精簡了電廠運(yùn)行人員，水電廠實(shí)現(xiàn)“無人值班”、“夜間關(guān)門運(yùn)行”，大大提高了流域梯級水電廠遠(yuǎn)程集控運(yùn)行的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。但因水電廠泄洪閘門的重要性和特殊性，大多數(shù)流域梯級集控中心未真正實(shí)現(xiàn)泄洪閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控,而部分電廠為貫流式機(jī)組，水頭低、庫容小，汛期閘門調(diào)節(jié)操作頻繁，當(dāng)上游來水過大或發(fā)生線路跳閘、機(jī)組甩負(fù)荷等情況時(shí)，電廠下泄流量小于來水量，將導(dǎo)致大壩水位迅速上漲，如果不能及時(shí)開閘泄洪，將會出現(xiàn)水漫大壩、水淹廠房的風(fēng)險(xiǎn)。因此，實(shí)現(xiàn)泄洪閘門與動(dòng)態(tài)負(fù)荷及水位自動(dòng)聯(lián)動(dòng)尤為重要[1]。

1 閘門泄洪的作用

閘門運(yùn)行圖是根據(jù)閘門開度曲線繪制而成，對于相同的工程來說，隨著閘門開度的不斷增加，可以根據(jù)開度繪制出不同的曲線圖，在保障河流斷面能夠均勻分布的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)閘后消能、整流的雙向作用。一般情況下，為了提升抗沖效果，主要采用護(hù)岸措施、消能工、閘門管理等方面，這樣不但能夠獲得良好的抗沖效果，還能夠?yàn)楣こ坦?jié)省大量的費(fèi)用投入。在閘門開啟方式的選擇上，將其應(yīng)用到抗沖方面具有成本低、可行性強(qiáng)等特征，主要具備以下功能：（1）增加水流能量的消耗，促進(jìn)下游斷面的均勻分布；（2）避免和減輕泄洪始流的沖刷；（3）提升閘下潮感河道抗沖能力，形成高效的面流消能。通常情況下，閘下抗沖最關(guān)鍵的便是下游的純面流與淹沒面流，免流的形成與水面深度、下游水位、單寬流量等多個(gè)因素存在較大聯(lián)系，而這些因素又會對閘門的開啟方式起到?jīng)Q定性作用。由此可見，對閘門開啟方式進(jìn)行調(diào)整，能夠起到其他抗沖方式難以替代的效果。

2 口水電站泄洪閘門遠(yuǎn)方自動(dòng)控制現(xiàn)狀與存在問題

接力式液壓啟閉機(jī)經(jīng)受了歷年的啟閉運(yùn)行考驗(yàn)，表明該機(jī)型工作原理正確，總體布置方案可行，但運(yùn)行中尚存在如下問題，導(dǎo)致遠(yuǎn)方自動(dòng)控制無法正常運(yùn)行：①受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，雙吊點(diǎn)采用了開環(huán)同步糾偏系統(tǒng)，導(dǎo)致閘門啟閉過程出現(xiàn)偏斜而損壞側(cè)水封；②由于部分弧門面板上導(dǎo)軌表面平整度不夠，存在換鉤不可靠的隱患，啟閉過程需要操作人員現(xiàn)場監(jiān)視；③國產(chǎn)液壓泵運(yùn)行多年，容積效率低，閘門啟閉速度比設(shè)計(jì)值降低較多；④油箱容積偏小，運(yùn)行時(shí)油液溫升偏高；⑤部分液壓缸活塞桿存在鍍鉻層剝落現(xiàn)象。因此，需應(yīng)用現(xiàn)有的技術(shù)及設(shè)計(jì)理念對設(shè)備進(jìn)行有針對性的改造，以達(dá)到遠(yuǎn)方自動(dòng)控制及提升運(yùn)行安全可靠性的目的。

3 電廠閘門聯(lián)動(dòng)功能設(shè)計(jì)

3.1 閘門精細(xì)化調(diào)節(jié)

正常情況水位過高自動(dòng)提門和事故情況下的應(yīng)急提門有效地保障了大壩運(yùn)行安全，為提高電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)置精細(xì)化調(diào)節(jié)功能，結(jié)合水庫來水及機(jī)組負(fù)荷信息，提高水庫運(yùn)行水位在安全范圍內(nèi)。同時(shí)在保證電廠安全的前提下，盡量減少閘門啟閉次數(shù)，延長閘門使用壽命。

3.2 正常情況下，水位過高自動(dòng)提門

上游水位是閘門啟閉的唯一條件，水位信號的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性至關(guān)重要。建設(shè)3個(gè)不同測量原理的水位計(jì)，單個(gè)水位信號經(jīng)容錯(cuò)濾波處理后取10s內(nèi)的平均值作為有效水位值，再經(jīng)3取2計(jì)算作為程序計(jì)算水位。同時(shí)設(shè)置水位計(jì)之間偏差過大告警并自動(dòng)退程序功能，有效地確保水位信號的準(zhǔn)確、無誤。電廠側(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)視水庫水位，設(shè)置警戒水位，當(dāng)水位達(dá)到警戒水位時(shí)，程序發(fā)出告警信息自動(dòng)聯(lián)動(dòng)泄洪警報(bào)系統(tǒng)（按電廠閘門調(diào)度規(guī)程提前30min），警示上下游泄洪區(qū)域人員撤離，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)告警提示運(yùn)行人員。當(dāng)達(dá)到提門水位時(shí)，程序下發(fā)指令進(jìn)行提門操作，期間運(yùn)行人員可以干預(yù)終止預(yù)警、終止提門操作。

3.3 增加防脫軌導(dǎo)輪裝置

為解決空載液壓缸升降運(yùn)行全程的平穩(wěn)性，需設(shè)置防脫軌導(dǎo)輪裝置。原設(shè)計(jì)利用弧門面板上的兩片吊耳板作為導(dǎo)輪軌道，由于吊耳板切割端面未進(jìn)行機(jī)械加工，作為導(dǎo)輪的兩軌頂面存在高差，使得空載缸吊鉤在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)搖擺現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)脫軌傾向。

4 集控中心閘門中長期調(diào)度功能設(shè)計(jì)

4.1 閘門啟閉實(shí)施方案

系統(tǒng)以當(dāng)前時(shí)段所處狀態(tài)為前提條件，與集控側(cè)水情水調(diào)通信獲得未來24h內(nèi)上游電廠的出庫流量、以及經(jīng)區(qū)間降雨產(chǎn)流計(jì)算得到的區(qū)間流量（若水情系統(tǒng)里存在24h計(jì)算時(shí)段入庫流量，也可直接采用），以水量平衡方程為基礎(chǔ)，以24h電廠控制水位為邊界條件，以15min為間隔制定閘門啟閉計(jì)劃。

4.2 閘門水封噴淋裝置控制

液壓啟閉機(jī)電控柜設(shè)有閘門水封噴淋潤滑裝置操作程序，開啟或關(guān)閉閘門前應(yīng)先開啟噴淋裝置，閘門開啟或關(guān)閉到位，液壓系統(tǒng)停機(jī)后，關(guān)閉噴淋裝置，并具備自動(dòng)與手動(dòng)切換的開關(guān)[2]。

4.3 閘門啟閉計(jì)劃制定

閘門啟閉計(jì)劃原則：水庫水位維持在安全的高水位，以當(dāng)前時(shí)段電廠所處狀態(tài)為決策前提，結(jié)合來水預(yù)報(bào)信息、既定負(fù)荷曲線，以電廠發(fā)電效益最大化為目標(biāo)，遵守水庫調(diào)度規(guī)程，制定24h閘門啟閉計(jì)劃。同時(shí)根據(jù)滾動(dòng)更新變化的來水信息，按不同時(shí)長（1h、30min、15min等）對啟停計(jì)劃滾動(dòng)調(diào)整，自動(dòng)生成閘門啟閉方案。在方案生成之后，可對方案按照閉環(huán)、開環(huán)兩種方式，在集控模式下直接下發(fā)到電廠執(zhí)行。

5 結(jié)語

水電站泄洪閘門遠(yuǎn)方集中控制是智能化電站建設(shè)的趨勢。本文根據(jù)運(yùn)行中存在問題，提出對應(yīng)措施，以期設(shè)備通過升級改造能達(dá)到遠(yuǎn)方自動(dòng)控制的運(yùn)行方式。提高水能利用率，同時(shí)大大減輕現(xiàn)場勞動(dòng)強(qiáng)度，真正意義上實(shí)現(xiàn)電廠夜間關(guān)門運(yùn)行，充分適應(yīng)“遠(yuǎn)程集控，無人值班”的要求，值得在全國同類型低水頭電廠全面推廣。