防止溢洪門提升后墜落的新技術

魏靖涵

(國網新源水電有限公司，北京 100053)

1 富春江電廠溢洪門的工作現狀

富春江水力發電廠地處杭州桐廬縣境內,于1968年12月25日建成發電，總裝機6臺，總裝機容量360 MW，是一座低水頭河床式電站。電站以發電為主, 主要擔負電網調峰、調頻及事故備用任務，同時電站兼有防洪減災、航運、灌溉、水產、城市供水、抗咸抵潮等綜合功能。

富春江電廠大壩右側共設置17扇弧形閘門，每孔高13 m，寬14 m，在正常高水位下，每扇弧形閘門的最大泄洪能力為1 100 m3/s，17孔全開泄洪流量為18 700 m3/s，最大泄洪能力33 800 m3/s。

富春江電廠溢洪道弧形閘門啟閉機采用固定卷揚式啟閉機，安裝于弧形閘門上方排架梁上。弧形閘門啟閉機由卷筒裝置、鋼絲繩、平衡吊具、開式齒輪裝置、工作及安全制動器、減速器、電動機、高度檢測裝置、荷載檢測及限制裝置、機架及其他附件組成。

2 防止溢洪門提升后墜落新技術的思路

溢洪門上升或下降操作過程中，當溢洪門開度品質好，控制電源正常且在正常位置時，監控流程執行松開安全制動器操作，經過5 s延時，制動器松開，投入變頻器電源，經過5 s延時，若溢洪門變頻器無故障，則進行溢洪門上升或下降操作；若中間任意判定不滿足條件，則輸出相應報警語句，復歸“松開安全制動器”及“溢洪門上升(下降)”操作，流程退出。

選取富春江電廠2019年7月4日13號溢洪門提升，下降輸出數據曲線圖(見圖1)與富春江電廠2019年7月18日3號溢洪門提升，下降輸出數據曲線圖(見圖2)，選取開度信號測值、變頻器輸出電壓測值，設定下降前溢洪門開度H1；對應時間t1，下降后溢洪門開度H2；對應時間t2；則溢洪門下落速度V=(H1-H2)/(t2-t1)。富春江電廠2019年7月4日13號溢洪門提升下落前后輸出數據表見表1。

圖1 富春江電廠2019年7月4日13號溢洪門提升數據輸出曲線圖

圖2 富春江電廠2019年7月4日13號溢洪門下落數據輸出曲線圖

富春江電力2019年7月18日3號溢洪門提升下落前后輸出數據報表如表2所示。通過對2019年7月4日13號溢洪門提升下落前后輸出數據進行研究，可以發現，變頻器輸出電壓在溢洪門提升過程中，最大值為77.37 V；通過開度的變化情況，可以推算出溢洪門具體的下降速度，下降速度V=(H1-H2)/(t2-t1)=(3.03-0)m/38s=0.08(m/s)。

表1 富春江電廠2019年07月04日13號溢洪門提升下落前后輸出數據表

表2 富春江電廠2019年7月18日3號溢洪門提升下落前后輸出數據表

富春江電廠2019年7月18日3號溢洪門提升數據輸出曲線圖如圖3所示。富春江電廠2019年7月18日3號溢洪門下落數據輸出曲線圖如圖4所示。

通過對2019年7月18日3號溢洪門提升下落前后輸出數據進行研究，可以發現，變頻器輸出電壓在溢洪門提升過程中，最大值為163.84 V；通過開度的變化情況，可以推算出溢洪門具體的下降速度，下降速度V=(H1-H2)/(t2-t1)=(3.03-0)m/120s=0.02(m/s)。

圖3 富春江電廠2019年07月18日3號溢洪門提升數據輸出曲線圖

圖4 富春江電廠2019年07月18日3號溢洪門下落數據輸出曲線圖

3 解決方案

通過分析對比可以看出，若在溢洪門開度操作控制流程中加入對變頻器輸出電壓以及溢洪門下落速度的監測，當輸出電壓小于35 V時，復歸“松開安全制動器”及“溢洪門上升(下降)”操作，并輸出報警語句“報警：變頻器故障”，流程退出。

當溢洪門下降速度大于0.03 m/s時,流程退出，可判定為溢洪門卷揚機電機故障，立即啟動溢洪門停止操作流程，停止相應溢洪門全開全關流程，復歸相應提升、下降操作以及松開安全制動器操作并清零相關設值，即可防止溢洪門提升后墜落故障的出現。

4 實施過程

通過數據對比推算，在原溢洪門的提升、下降流程中增加邏輯判斷語句“變頻器輸出電壓是否大于等于35 V”對輸出電壓進行判斷：當輸出電壓小于35 V，復歸“松開安全制動器”及“溢洪門上升(下降)”操作，并輸出報警語句“報警：變頻器故障”，流程退出；當輸出電壓大于等于35 V時，則繼續進行溢洪門上升操作。

溢洪門上升操作流程如圖5所示。溢洪門下降操作流程如圖6所示。

圖5 溢洪門上升操作流程

圖6 溢洪門下降操作流程

增加邏輯判斷語句“溢洪門下落速度是否大于0.03 m/s”對溢洪門下降速度進行監測；當溢洪門下落速度大于0.03 m/s時，可知是由于溢洪門卷揚機電機故障所引起。因此，將溢洪門下落速度大于0.03 m/s作為事故中斷量，在上升或下降的流程執行過程中，一經監測到下落速度大于0.03 m/s，啟動停止操作流程，停止相應溢洪門全開全關流程，復歸相應提升、下降操作以及松開安全制動器操作并清零相關設值。

溢洪門停止操作流程如圖7所示。

5 成果檢驗

在溢洪門的提升、下降流程中增加邏輯判斷語句“變頻器輸出電壓是否大于等于35 V”對輸出電壓進行判斷：當輸出電壓小于35 V，復歸“松開安全制動器”及“溢洪門上升(下降)”操作，并輸出報警語句“報警：變頻器故障”，流程退出。

增加邏輯判斷語句“溢洪門下落速度是否大于0.03 m/s”對溢洪門下降速度進行監測，在上升或下降流程執行過程中，一經監測到下落速度大于0.03 m/s，啟動停止操作流程，停止相應溢洪門全開全關流程，復歸相應提升、下降操作以及松開安全制動器操作并清零相關設值。

圖7 溢洪門停止操作流程

通過對監控系統溢洪門控制流程的修改完善，達到防止溢洪門提升后墜落的故障出現的效果。

6 結語

通過對控制流程的修改，增設判斷條件，不僅起到了防止溢洪門提升后墜落的作用，更使得運檢人員對設備運行狀況能夠清晰準確地判斷，無形中也減小了工作難度，同時降低了現場缺陷率，減少了安全隱患，保障了機組安全、穩定、經濟運行。