某水電站廠房滲漏排水系統運行異常的分析與處理

趙 軍

(四川中鼎科技有限公司，四川 成都 610045)

某水電站廠房滲漏排水系統運行異常的分析與處理

趙 軍

(四川中鼎科技有限公司，四川 成都 610045)

廠房滲漏排水系統發生故障將直接影響到水電站的安全運行，嚴重時可導致水淹廠房事故的發生。針對某水電站廠房滲漏排水自動控制系統在運行過程中出現的異常，分析了故障的起因，介紹了一種針對不常見程序缺陷的解決辦法，希望能對其他水電站出現類似故障時的排查和消除起到參考和借鑒作用。

滲漏排水；自動控制；異常處理；PLC程序；水電站

1 概 述

廠房滲漏排水自動控制系統在保障水電站安全運行方面發揮著重要作用，它由集水井、排水泵、外圍自動化元件和現地控制屏組成。現地控制屏的主要功能是采集外圍自動化元件及設備的信號，經可編程控制器(PLC)內部運算和邏輯判斷自動啟停水泵，維持集水井水位在正常范圍。若其中某個環節出現問題，水泵將不能正常工作、集水井水位失控，嚴重時可導致水淹廠房事故的發生。

廠房滲漏排水系統出現異常的原因不外乎機械、電氣和PLC程序三個方面。機械和電氣上的缺陷通常易于發現，而PLC程序中隱藏的錯誤卻難以檢測出來。特別是當程序錯誤、反映出來的異常現象具有偶然性這一特征時，就會給排查故障造成一定困難。筆者介紹了在某水電站執行回訪消缺任務時遇到的情況以及采取的處理措施。

2 異常情況發現的經過

筆者到某水電站執行回訪消缺任務時，電站工作人員反映廠房滲漏排水系統一直存在問題。他們在日常巡視時發現“廠房滲漏排水泵自動控制屏”(以下簡稱“控制屏”)上的“2號泵故障”指示燈點亮，然而，經過仔細檢查后卻發現2號泵本身沒有任何問題，故懷疑是誤報。他們將這臺水泵從自動控制方式切換到手動方式啟動該泵，水泵正常運轉。按控制屏上的“復位”按鈕，“2號泵故障”指示燈熄滅；再將該泵切換到自動控制方式，經過一段時間的觀察，在新一輪水泵自動切換時，水泵又能夠正常啟動運行。針對這種異常情況，電站工作人員對設備和控制回路進行了徹底檢查，但均未找到原因。之后，這種現象又多次出現且不局限于2號泵，其他泵也時有發生。對于這類誤報，運行人員通常都用“復位”故障信號并重新投運一次予以解決，但并沒有深究其產生的原因。然而，一次未遂的水淹廠房事故給電廠敲響了警鐘，迫使他們開始重新審視這個一直被忽略的問題，并請筆者協助解決。

3 故障分析及采取的解決措施

根據電廠工作人員提供的線索，筆者經過認真調查和分析，通過各種現場試驗排除了水泵本身和外圍元件設備的問題，最后將重點放在PLC程序上。

PLC程序語言通常采用梯形圖表示，屬于計算機高級語言。像其他高級語言一樣，程序員在編寫PLC程序時也會犯錯。如果這些程序錯誤沒有在調試過程中排查出來并得以修復，就會給整個自動控制系統留下安全隱患。

廠房滲漏排水自動控制系統的PLC程序主要包含以下四個功能模塊：集水井水位輸入信號采集和分析模塊、水泵輪換模塊、啟停水泵流程模塊、控制和故障信號輸出模塊。按照常規，這四個模塊都應該是從標準模板復制過來并經過嚴格的出廠檢驗。筆者從頭至尾將程序仔細檢查了一遍，并沒有發現問題。與此同時，從當天的現場情況看也沒有出現任何故障的跡象。但到了第二天上午才在控制屏上發現點亮了的“1號泵故障”指示燈。連機查看PLC程序，發現故障是由“1號泵無運行反饋”信號引起的。所謂“1號水泵無運行反饋”是指PLC輸出啟動水泵的命令后未在預定時間內收到軟啟動器或接觸器的運行反饋接點閉合信號。因該電站水泵電機功率很大，故其配置的是軟啟動器。為了驗證軟啟動器的運行反饋信號是否正常，手動啟動1號水泵并監視運行信號反饋的時間。令人費解的是，該信號反饋正常，并且遠遠短于預定的時間，按道理來講是不該報故障的。

筆者憑借以往的經驗進行分析認為，問題必定出在運行反饋信號環節上，既然啟動環節沒出問題，問題就很有可能出在停止環節。接下來的試驗證實了這個猜測。

在對4號水泵進行手動啟停試驗時，突然在停泵瞬間報出了“4號泵故障”和“4號水泵無運行反饋”信號。問題終于浮出水面，但它是如何產生的呢？筆者再次研究了PLC程序后，最終找到了程序存在的缺陷。

原來，依照慣例，為防止信號抖動，都會在信號確認前加上延時判斷。但從程序看，啟泵過程結束后延時繼電器一直導通，因此，無論任何時候，只要“運行反饋信號”消失就會立刻報故障，因而并沒有將信號抖動屏蔽掉。正常情況下，水泵運行時軟啟動器的運行反饋接點一直閉合，故不會報故障。但在停泵時，由于發出停泵命令和水泵停止運行幾乎是同時，再加上PLC掃描周期延遲等因素，PLC很有可能判定收到運行反饋接點斷開信號時水泵仍處于運行狀態，于是即報故障。這一點得到了試驗的證明，程序的缺陷也就找到了。

筆者經過認真考慮后決定采用增加延時防止信號抖動的辦法消除缺陷。在“運行反饋信號”確認之前，先延時幾秒鐘(無論是動合還是動斷)，這樣做的效果：停泵時，“運行反饋信號”總會在停泵令之后的幾秒鐘才會被確認，從而解決了兩個信號的順序問題。果然，加上延時后再進行啟停泵試驗，故障不再報出。經過一周的監視運行，該控制系統再沒有出現運行異常，基本確定故障已經得以消除。

4 結 語

從以上案例的分析可以看出：一個系統的異常現象看似偶然發生，卻有其產生的必然性。在PLC程序里對兩個信號的時序處理不當可導致水泵誤報故障，從而引發連鎖反應。水電站廠房滲漏排水自動控制系統雖然并不復雜，但其重要性卻不可低估，因此，我們應當對系統異常隨時保持警惕。PLC程序看似簡單，但如果不清楚PLC的工作原理以及各個指令的功能，就可能會在程序中留下缺陷，從而給整個系統埋下安全隱患。PLC程序與其它軟件一樣，都需要在反復調試過程中不斷完善，而充分利用經過現場反復檢驗過的標準程序往往能起到事半功倍的效果。希望筆者提供的經驗能夠給遇到類似情況的水電站提供一定的幫助和借鑒。

TV7;TV737

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1001-2184(2017)06-0093-02

2017-06-10

趙 軍(1969-)，男，四川宣漢人，工程師，從事水電廠輔助設備自動控制系統設計、編程和調試等工作.

李燕輝)