尾水事故閘門閉門分析

婁彥芳，方書博，常東亮，倪 冉

（河南國網(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

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

本文對寶泉電站尾水事故閘門閉門邏輯進行介紹，對運行過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行分析處理。

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。電站裝機容量1200MW，裝設(shè)4臺單機容量為300MW的立軸單級混流可逆式水泵水輪機—發(fā)電電動機組。由于抽水蓄能電站布置上的特殊性，機組安裝高程很低，其尾水遠高于廠房，尾水事故閘門的主要功能就是及時阻斷下水庫的水流，以便于機組的檢修，在緊急情況下可動水關(guān)閉，防止下水庫水流淹沒廠房。

1 尾水事故閘門系統(tǒng)介紹

4臺機組共裝設(shè)四面尾水事故閘門，每臺機組設(shè)置一臺尾水事故閘門（尾閘），共四臺尾閘， 四臺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，每臺尾閘由一面現(xiàn)地控制柜控制。 閘門為閘閥式平面滑動閘門， 主支撐采用滑道形式，能承受下庫單向水壓，在尾水管排空或水淹廠房時起到截斷下庫水源的作用。

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

尾閘的啟閉由液壓啟閉機操作（見圖1）， 一門一機配置， 由各自的 PLC （ PLC1 ～ PLC4 ）控制，四套液壓啟閉機共用一個泵站，該泵站由 PLC 控制。

2 尾水事故閘門閉門液壓回路分析

2.1 啟動液壓泵

收到共用油站啟動命令，電磁閥YV1勵磁，空載啟動液壓油泵，經(jīng)延時，YV1斷電，油泵轉(zhuǎn)負載運行。

2.2 退液壓鎖定

油站啟動，建立油壓后，電磁閥YV5勵磁，液壓鎖定有桿腔接無壓油，無桿腔接有壓油，液壓鎖定向左移動，脫鎖到位SQ4，液壓鎖定確認退出，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后，電磁閥YV3勵磁，液控單向閥17導通，有桿腔油通過節(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進入液壓無桿腔，同時油站通過順序閥16、閥門34向無桿腔注油。

3 尾水事故閘門閉門方式

3.1 現(xiàn)地手動閉門

分別在泵站控制柜上選擇“手動”和在閘門控制柜上選擇“現(xiàn)地”“手動”后，“手動啟1號泵”或“手動啟2號泵”后，油泵電動機開始運行，等待延時10s后，在閘門控制柜上進行閘門“脫鎖”，直至鎖定缸限位開關(guān)到位；再進行“手動閉門”，直至閘門全關(guān)；然后“停止”泵站控制柜上電動機；最后在閘門控制柜上手動“關(guān)閉”充水閥到位。在閉門時，選擇“切除”手動啟閉門，可以停止相應的閘門運行；要求等待閘門全關(guān)后，再關(guān)閉充水閥。

3.2 現(xiàn)地自動閉門

分別在泵站控制柜上選擇“自動/遠方”和在閘門控制柜上選擇“現(xiàn)地”“自動”后，再在泵站控制柜油泵上選擇“1號泵”或“2號泵”，此時，自動閉門工作已經(jīng)準備完畢。當在閘門控制柜上按“閉門”按鈕時，油泵電動機自動開始運行并延時10s后，系統(tǒng)會自動進行閘門脫鎖直至到位，然后閘門自動下降至全關(guān)，最后系統(tǒng)會自動關(guān)閉充水閥直至限位開關(guān)到位。閘門關(guān)閉，觸摸屏顯示實時開度。在閉門時，按“停門”按鈕，可以停止相應的閘門運行。

3.3 遠方自動閉門

分別在泵站控制柜上選擇“自動/遠方”和在閘門控制柜上選擇“遠方”后，后續(xù)操作與上述“現(xiàn)地自動閉門”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送至尾閘控制柜，分別使繼電器*K22、*K23勵磁。

4.2 尾水事故閘門液壓鎖定脫鎖

4.2.1 現(xiàn)地手動時退液壓鎖定

如圖3所示，當無投液壓鎖定且鎖定不在脫鎖位時，按下“脫鎖”按鈕，*KA14勵磁（如圖4所示），電磁閥YV5通電，開始退液壓鎖定，直至鎖定缸限位開關(guān)到位SQ4動作，*KA14失磁，電磁閥YV5斷電，完成手動退液壓鎖定。

4.2.2 自動閉門時退液壓鎖定

尾閘PLC收到退液壓鎖定命令后，PLC發(fā)令使*KA24勵磁，電磁閥YV5通電，開始退液壓鎖定，直至鎖定缸限位開關(guān)到位SQ4動作，監(jiān)控收到SQ4動作信號后，發(fā)令使*KA24失磁，電磁閥YV5斷電，完成自動退液壓鎖定。

4.3 閉門

4.3.1 現(xiàn)地手動閉門

按下“閉門”按鈕，此時無啟門令（*KA15不勵磁），尾閘不在下限（*K15不勵磁），則繼電器KA16（現(xiàn)地發(fā)令）勵磁；此時尾閘PLC收到球閥全關(guān)位和工作密封投入信號，分別使繼電器*K22、*K23勵磁，電磁閥YV3通電，閘門開始關(guān)閉，直至閘門全關(guān)，閘門下限位置開關(guān)SQ2動作，*KA16失磁，YV3斷電，完成現(xiàn)地手動閉門。

4.3.2 自動閉門

操作員工作站或現(xiàn)地自動發(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，PLC發(fā)令使繼電器KA26勵磁，電磁閥YV3通電，閘門開始關(guān)閉，直至閘門全關(guān)，閘門下限位置開關(guān)SQ2動作，PLC收到閘門下限信號后，發(fā)令使*KA16失磁，YV3斷電，完成現(xiàn)地自動閉門。

5 尾水事故閘門閉門時存在的問題及改進建議

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。

（2）尾閘油站正確啟動。

（3）尾閘鎖定脫鎖液壓閥YV5和避免液壓閥YV3正確通電。

5.1 存在的問題

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

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

（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、漏水導致液壓閥無法通電，導致尾閘無法脫鎖和閉門。

5.2 解決方法

（1）球閥向監(jiān)控和尾閘傳遞的信號改為無源節(jié)點，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法啟動，可通過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致閉門失敗。

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

6 結(jié)束語

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

為防止尾水事故閘門閉門失敗，在日常運維中對尾水事故閘門的不足應進一步完善，消除安全隱患，進一步減小發(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)定運行的同時也保證了廠房安全。

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

[2]劉鵬龍，張旭，張紅方．抽水蓄能機組主進水閥與尾水事故閘門的安全聯(lián)鎖控制[J]．水電站機電技術(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)計探討．浙江抽水蓄能電站建設(shè)管理技術(shù)研討會論文集，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．清遠抽水蓄能電站尾水事故閘門設(shè)計特點[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學科代碼：470．30

10．3969/j．issn．2096-093X．2017．05．022