南水北調(diào)解臺站立式軸流泵轉(zhuǎn)子頂車裝置自動化控制系統(tǒng)改造技術(shù)研究應(yīng)用

李尚志 戴 康 張景峰 李浩宇 王 勇 薦 威

（1.南水北調(diào)東線江蘇水源有限責(zé)任公司徐州分公司 徐州 221000 2.江蘇省徐州水利建設(shè)有限責(zé)任公司 徐州 221000）

1 概況

南水北調(diào)解臺站是南水北調(diào)東線工程的第八級抽水泵站，位于江蘇省徐州市賈汪區(qū)境內(nèi)的不牢河輸水線上，毗鄰解臺船閘，與劉山站、藺家壩站聯(lián)合運(yùn)行，共同實現(xiàn)出駱馬湖125m3/s、入下級湖75m3/s 的調(diào)水目標(biāo)，同時發(fā)揮樞紐原有的排澇效益。

解臺站主體工程包括泵站、節(jié)制閘等工程。泵站設(shè)計調(diào)水流量125m3/s，設(shè)計揚(yáng)程5.84m，安裝5 臺套2900ZLQ32-6 型立式軸流泵（含備機(jī)1臺），配TL2800-40/3250 型同步電動機(jī)。水泵葉輪直徑2900mm，單機(jī)設(shè)計流量31.5m3/s，單機(jī)功率2800kW，總裝機(jī)容量14000kW。泵站為堤身式塊基型結(jié)構(gòu)，站身共分兩塊底板，中塊兩孔一聯(lián)，邊塊三孔一聯(lián)。采用肘形進(jìn)水流道，平直管出水流道，快速門加小拍門斷流。站上設(shè)工作門、事故門各5臺套，均采用QPPY Ⅱ-2×160kN 液壓啟閉機(jī)啟閉；站下進(jìn)水流道配平面鋼質(zhì)檢修門2 套共4 扇，電動葫蘆起吊。站下游有攔污柵橋和攔污柵，配HQ-A型回轉(zhuǎn)式清污機(jī)10 臺套，SPW 型皮帶輸送機(jī)輸送污物。解臺節(jié)制閘設(shè)計排澇流量500m3/s，為鋼筋混凝土胸墻式結(jié)構(gòu)，共3 孔，每孔凈寬10m，設(shè)鋼質(zhì)平板門，采用QPPY Ⅱ-2×160kN 液壓啟閉機(jī)啟閉。

2 運(yùn)行管理中存在的問題

解臺站機(jī)組長時間停機(jī)后，推力軸承油膜破壞，機(jī)組在開機(jī)運(yùn)行前必須進(jìn)行頂轉(zhuǎn)子操作，將鏡板與推力瓦脫開使其間充滿潤滑油再落下開機(jī)，為避免燒瓦，目前解臺站采用由一臺移動式液壓泵站分別對5 臺機(jī)組的液壓頂組進(jìn)行加壓，人工觀測液壓頂是否工作和轉(zhuǎn)子頂起的位置。此方式存在如下缺陷：①因無人工觀測設(shè)施，工作人員需臨時踩爬才能觀察到液壓頂工作動作狀態(tài)及轉(zhuǎn)子頂起高度，存在人員安全隱患；②人工觀測存在誤差，易造成轉(zhuǎn)子頂起高度不夠或超過規(guī)定頂起高度，以及液壓頂回位不夠；③移動式液壓泵站在安裝輸油管時會有溢油現(xiàn)象。

3 頂車裝置自動化控制改造措施

3.1 液壓系統(tǒng)改造措施

安裝1 臺液壓裝置為5 臺機(jī)組的液壓頂提供液壓源，液壓裝置工作壓力為：20MPa，最高允許壓力24MPa；流量：2.0L/min；功率：0.75kW；電源：380V，裝置包括電機(jī)、油泵、電磁換向閥、溢流閥等。液壓管路布置采用集中式對5 臺機(jī)組液壓頂組分別供油，并由手動球閥選擇對應(yīng)的機(jī)組，油管采用無縫鋼管，進(jìn)入機(jī)組風(fēng)道后改用高壓軟管與液壓頂組管路連接。頂車形成設(shè)定為3～5mm，電源采用AC380V。自動化控制系統(tǒng)如圖1。

圖1 自動化控制系統(tǒng)圖

3.2 測控系統(tǒng)改造措施

在每臺機(jī)組水泵層安裝控制箱，包括PLC1 套，8 路隔離輸出；觸摸屏1 塊，機(jī)組運(yùn)行信號檢測儀，控制繼電器和按鈕，液壓裝置控制電路等；在液壓頂位置安裝4 個傳感器，轉(zhuǎn)子位置安裝2 個傳感器。PLC 控制系統(tǒng)采用40 路隔離輸入，測控電源采用DC24V；液壓頂位置傳感器，檢測距離為50cm可調(diào)，分辨率≤3mm，響應(yīng)時間≤2ms；恢復(fù)至原位；轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測距離為15±1mm，響應(yīng)頻率0.5kHz。測控系統(tǒng)如圖2 所示。

圖2 測控系統(tǒng)圖

4 操作方式

4.1 自動控制

將頂車裝置現(xiàn)地控制箱電源送上，將控制箱內(nèi)斷路器置于ON 位置，然后按“電源啟動”按鈕（藍(lán)色）使測控裝置通電，待觸摸屏進(jìn)入測控界面后，觀察各位置狀態(tài)，位置信號應(yīng)全部為綠色，待一切正常后，啟動油泵，液壓站開始工作，再按紅色“供油”觸摸按鈕，測控裝置開始進(jìn)入自動測控程序。測控啟動后，供油信號中“正在供油”字閃爍（移動式液壓裝置啟動供油），四個液壓頂位置信號由綠色變紅色，蜂鳴器響（液壓頂開始上升），當(dāng)二個轉(zhuǎn)子“頂?shù)轿弧毙盘栔挥删G色變紅色時，出現(xiàn)“停止供油”信號，延時數(shù)秒鐘后，“正在回油”閃爍（移動式液壓裝置開始回油），待四個液壓頂位置信號由紅色變成綠色，蜂鳴器不響后，延時數(shù)秒鐘出現(xiàn)“停止回油”信號。至此，整個頂轉(zhuǎn)子操作過程全部結(jié)束。數(shù)秒鐘后，測控裝置自動切除電源。自動測控過程中如遇到緊急情況，可以按“急停”按鈕切斷測控裝置電源。

4.2 手動操作

現(xiàn)地控制箱內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌式按鈕，可直接按箱內(nèi)的“油泵啟動”“供油”“回油”按鈕，進(jìn)行手動操作。

5 結(jié)語

南水北調(diào)解臺站立式軸流泵機(jī)組頂車裝置改造消除了工作人員觀察轉(zhuǎn)子是否到位存在的安全隱患，解決了人工觀測轉(zhuǎn)子和液壓頂位置不準(zhǔn)確極易造成水泵機(jī)組運(yùn)行事故的問題。改造后頂車裝置自動化程度高，實現(xiàn)自動頂車裝置一鍵啟動，測控精準(zhǔn)，安裝調(diào)試操作方便，所用技術(shù)成熟，工作穩(wěn)定可靠，填補(bǔ)了立式軸流泵機(jī)組自動化頂轉(zhuǎn)子的技術(shù)空白，同時為南水北調(diào)二期工程立式水泵機(jī)組頂車裝置積累了經(jīng)驗■