水轮发电机组及辅助设备PLC控制系统的设计

1、坡应注意不能超削欠削量不宜过大。削坡的挖掘机需要在斗牙上安装刮板,以使修整的坡面尽可能平整。待将第八层活动边墙拆除安装至第十二层,并完成前六层垫层区机械削坡后,在该坡面上测量放样3m3m的方格网,人工挂线对坡面进行二次整坡,使其坡面与设计坡面(11.5一致,局部低洼处人工铺料挂线找平并洒水夯实。2.4质量检测每层垫层料碾压完毕后取样检测干密度、相对密度,其中每层在靠近活动边墙处取样3个,距活动边墙1.2m处取样1个,待前六层人工修整坡面完成后,在坡面上取样2个,取样结果: 2.4.1取样32组,相对密度0.9,实测干密度2.272.32,实测密度相对密度0.91.0,合格率100%;2.4.2

2、取样2组,相对密度0.9,实测干密度2.272.29,实测密度相对密度0.920.93,合格率100%。可见,每填筑层面及坡面取样结果合格率均为100%,即垫层在活动边墙的侧限作用下,其层面及上游坡面的压实质量可满足设计要求。3结语3.1垫层料活动式挤压边墙施工比传统的垫层料施工,减少了垫层料机械削坡时对坡面的扰动,使坡面密实度保持不变,减少了斜坡碾压这一环节,可缩短施工的直线工期;比固定式挤压边墙施工,减少了在每一填筑层均需浇筑挤压边墙的环节,较为经济;而且可保证垫层料压实质量,对其它工程中垫层的填筑施工具有推广借鉴意义。3.2在施工时,尽量使填筑的垫层料施工工作面处在同一水平面,避免有较大

3、的高差或陡坎,这样活动边墙才能安放成直线保证压实度。避免漏压碾压不密实的人为施工因素出现,这将会导致因基础松散边墙滚落下坡面的不安全事故发生。还需严格控制活动边墙的预制、安装、机械削坡的精度。避免造成坡面低洼不平,坡面需要人工回填料过多而坡面密实度达不到设计要求等问题。水轮发电机组及辅助设备P LC控制系统的设计刘建新廖力清戴益群(中南大学信息工程与科学学院湖南长沙410083摘要在水电厂机组及辅助设备自动控制系统中,各子系统的可靠运行对电厂的安全稳定运行具有重要作用。针对传统子系统采用的继电器保护、闭锁不完善在实际运行中存在的不足,本文介绍了小水电站中的一种“P LC+触摸屏”机组控制模式,

4、减小了投资成本,简化了屏内接线,增强了对辅机设备及机组的控制功能,提高了小水电站综合自动化运行的可靠性。非常适合中小电站同类系统的改造。关键词水轮发电机组;P LC控制系统;设计近年来,我国水电发展迅速,装机容量在不断扩大。但另一方面,我国小水电自动化水平的发展仍然相对落后。许多新建小水电的设备配置和电气设计理念仍然是模仿大中型水电站的模式,使得整套自动化系统价格昂贵、结构复杂,性价比不高,并不适合小水电的实际情况。传统的水电站辅助设备控制系统一般是采用大量的中间继电器和部分时间继电器实现其基本控制要求的。其缺点是占地面积大、闭锁不完善,对主设备的安全监视性能差,控制系统本身没有自检功能。部分

5、新建的小水电站虽然采用P LC控制实现机组自动化,通常采用指示灯来显示机组的运行状态和手柄开关来控制机组的运行,自动化屏内接线复杂,增加故障接点。随着电子技术与软件技术的飞速发展,完全可以采用“P LC+触摸屏”机组控制模式,不但经济可靠,而且操作简单、技术先进,减少故障点,简化屏内接线,克服了有触点接触可靠性差以及有固定接线所导致的通用性差、灵活性差的问题。增强了对辅助设备及机组的监控功能,提高了小水电站综合自动化运行的可靠性。1机组及辅助设备自动化控制系统的构成水轮发电机组是对水轮机、发电机及其联系部分的总称,简称机组。通常配有调速器、水轮机进水阀、励磁装置、同期装置等附属设备。辅助设备主

6、要有油、水、气系统及其操作系统组成。其中油压系统是机组启动、停机、调整负荷等操作的能源,不管机组在运行还是停机状态,油压装置都要求处于准备状态。气机系统也是水轮机调节系统、主阀操作系统、机组制动系统的能源。技术供水系统主要是向水轮发电机组及其辅助设备供应冷却水、润滑用水及水压操作用水。只有在水轮机辅助设备运行良好,才能保证水轮机高效、安全、可靠的运行。本文采用西门子可编程程序控制器(P LCS7-200系列226控制器,完成对机组及辅助设备的监控与管理。采用台湾W eintek M T506触摸屏实现开机停机操作、系统状态显示、异常报警、参数设置、紧急停机功能。32水工建筑2机组自动控制系统设

7、计2.1机组自动控制系统任务水轮发电机组(以下简称“机组”自动控制的基本任务,是借助于自动化元件和装置,组成一个不间断进行的操作过程,代替生产过程中的所有手动操作,即实现机组调速操作系统和油、气、水辅助设备系统的逻辑控制和监视,从而实现单机生产流程的自动化。随着技术的发展和自动化水平的提高,除了上述基本任务外,机组的自动控制程序还应实现与水电站其他控制设备联网通信,以实现整个水电站的综合自动化。就这个意义来说,机组自动控制是实现全厂综合自动化的基础机组的自动控制在很大程度上与水轮机的类型、结构和调速器的类型,机组油、气、水辅助系统的特点,以及机组运行方式等条件有关。对于不同的电站和不同的机型,

8、上述条件虽然可能有很大的差别,但是对机组自动控制的基本要求和内容却大体上是相同的。这些基本要求有以下几方面:2.1.1根据一个操作指令,机组应能迅速可靠地完成开、停机的自动操作,能调节有功功率和无功功率。2.1.2当机组或辅助设备(如调速器、机组油、气、水系统以及自动化元件出现事故或故障时,应能迅速、准确地进行诊断,或将有事故的机组从系统中解列,或用信号系统向运行人员指明故障的性质和部位,指导运行人员进行处理。2.1.3应能根据运行的需要,改变并列运行的机组间的负荷分配。作为全厂综合自动化的基础,机组自动控制系统与电站的主控计算机之间应具有方便的接口。2.1.4在实现上述基本要求的前提下,机组

9、自动控制系统应力求简单、可靠,使用元件少,并应尽量节省电缆;在一个操作指令结束后,应能自动复归,为下一次操作作好准备。同时,还应便于运行人员修正操作中的错误。2.2P LC 控制主程序设计控制主程序设计采用模块化设计方式,首先是MODBUS 通讯初始化以及主程序的初始化。主要模块包括故障检测报警模块、油气水控制模块、蝶阀开关模块、水位采样模块、停机模块及开机模块。2.3自动开机流程当工作人员发出开机命令后,P LC 检查机组是否具备以下条件:机组无事故;制动系统无压力;发电机断路器处于跳闸位置;接力器锁定拔出。上述开机条件表明了机组目前的状态,只要其中有一个不满足就坚决不能开机,否则会造成重大

10、的机组事故。开机条件具备后,P LC 检查蝶阀状态,如果蝶阀处于全关的位置,则要打开蝶阀,当超过规定时间没有检测到蝶阀全开时,则报警并取消下一步动作。蝶阀打开后,需延时20s 再向调速器发开机令,以便让水流充满蜗壳,调速器将导叶开度打至空载位置;当P LC 检测到机组95%额定转速节点信号后投入灭磁开关,起励建压;当检测到励磁屏95%额定电压节点信号时,检查机组同期转换开关位置,以判定是否投入自动准同期装置;当机端电压和频率接近系统频率时,在适当的时间合发电机断路器,机组与系统并列。在规定的时间内,P LC 如没有检测到断路器合位信号,则取消本次开机,切除自动准同期并停励磁和调速器,延时10s

11、 弹出并网失败画面。如检测到合位信号,则延时20s 切除自动准同期装置,弹出并网成功画面。调速器在检测到机组并网信号后,将导叶开度打至全开位置,机组带上负荷,至此开机流程结束。2.4自动停机流程当机组卸掉有无功负荷后,发出停机命令,P LC 跳开发电机断路器,使机组与系统解列。检测到断路器跳位后,系统向励磁屏发正常停机命令,延时0.2s 经逆变灭磁后跳灭磁开关。检测到灭磁开关处于分位后,向调速器发正常停机命令,将导叶开度打至全关位置。当P LC 检测到机组35%额定转速节点信号后投入制动电磁阀,检测到5%额定转速节点信号关闭蝶阀。蝶阀全关后,解除制动,为下一次开机做好准备,至此停机流程结束。2

12、.5事故和紧急停机流程当机组出现轴承(包括定子温度过高,调速器油压过低,电气事故、风机故障等事故,直接跳发电机断路器、灭磁开关,向调速器发停机令,将导水叶迅速关闭而无需经过先卸负荷后停机的动作程序,从而加快停机过程以免事故扩大。当机组飞逸(140%或在事故停机时出现剪断销剪断,立即紧急停机,投入紧急停机电磁阀并关闭蝶阀。值得注意的是,在机组自动开停机的过程中,P LC 没有进行开启和关闭冷却水的操作。这并不是说明机组在运行中不需要冷却水,相反它的作用相当重要,如果冷却水突然中断有可能烧毁发电机的定子线圈和转子励磁线圈。但由于该电站机组的蝶阀与冷却水阀门之间自身有着联动关系,当蝶阀打开时会自动开

13、启冷却水阀门,而当蝶阀关闭时会自动关掉冷却水阀门,这一过程无需P LC 参与,因此在机组开停机的过程中也就没有对冷却水的操作。3机组现地级控制的人机界面设计P LC 本身的人机接口功能不强,触摸屏是常用的与其配套的接口装置。用户不需要对P LC 和触摸屏进行通讯编程,可直接用专用的通讯线连接,使配线标准化、简单化,同时减少P LC 控制器的I/O 点数。使用专用的组态软件,用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化的信息。触摸屏作为一种新型的人机界面,通过组态能够指示并告知机组运行的状态,使操作变得简单生动,并且可以减少操作上的失误。42陕西水利2008年科技

14、专刊本文采用台湾W eintek MT506触摸屏,它是专门面向P LC应用的,功能强大,使用方便。运行人员可通过机组LCU单元的智能液晶触摸屏等人机接口设备实现人机接口功能。它包括系统控制权的设置和切换;参数整定值和限值的修改;机组及重要设备的状态显示;故障和事故停机、紧急停机的报警;机组的启停;各种操作界面的切换。e V ie w MT500包括Easy M anager、P LC Ad2 dress V iew和Easy Builder,它们共同构成了W eintek M T506触摸屏的软件编程环境。4结语该系统改变了传统的测控方式,利用成熟的P LC技术取代常规的中间继电器和时间继电

15、器,选用功能匹配、操作简单的触摸屏作为人机界面,减少了故障接点,简化了屏内接线,具有体积小、功能强、程序设计简单、运行可靠、维护方便等优点。完全能满足小水电站辅助设备及机组的检测控制,符合小水电站无人值班、少人值守的发展要求。参考文献1叶晴炜.小水电综合自动化研究与开发D中南大学,20072廖亮.水电发电机组监控系统的研究D重庆大学,20053深圳人机电子有限公司.Easy Builder500软件使用手册,2002顶管技术方案设计浅析赵向军陈吉昆(陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局陕西咸阳712000摘要顶管技术是一门综合地质学、电子技术、机械、冶金、液压控制及化学等多门学科的综合性土建工程。地下管

16、道的敷设一般采用开槽方法,这种方法施工时挖填土方量大,临时占地多,且影响交通,影响环境,特别对于埋深较大的管道更是如此。而采用顶管技术施工,无须挖槽,并可避免为疏干和固结土体而采用降低地下水位等辅助措施,从而大大加快施工进度,降低造价,并能克服在穿越河流、公路等特殊环境下施工的困难。关键词顶管;方案设计;顶力计算1顶管技术的设备和施工程序1.1顶管技术的基本设备顶管施工的基本设备主要包括管段前端的工具管,后部顶进设备及贯穿前后的出泥与气压设备,此外还有通风照明等设施。工具管主要起定向、纠偏、防止塌方、出泥等,工具管从前到后由冲油仓、操作室和控制室组成;顶进设备主要包括后座、主油缸、顶铁和导轨等

17、;出泥设备主要是吸泥机。另外,在水下进行长距离顶管,工具管有时需要采用局部气压施工,因此,还需要压缩空气供气系统。1.2长距离顶管施工的施工程序普通顶管施工是在一般条件下的顶进技术,在最佳施工条件下,一次顶进距离为100m左右,但在城市干管施工中,或管线穿越大型建筑群或河道时,普通顶管法的一次顶进长度不足以顶完全程,就需要完善长距离顶管技术。长距离顶管的施工程序是:先在管道的一端挖掘工作井(坑,在井内安装顶进设备,将管道顶进土层,边顶进边挖土,直到顶至设计长度为止。2前期技术准备前期技术准备重点在于地质情况的摸查及设备的选型。掌握顶管顶进路线详尽的地质资料;了解土层的物理性质(颗粒组成、含水量大小、透水系数及塑性指数、力学参数(标准贯入值、内粘聚力及内摩擦角、分布状况(分布范围及埋深厚度等;了解地下水的状况及变化规律如地下水来源、水面标高及是否受到潮汐影响而变化等。如果有砂层则