PLC在南水北调泗阳站水泵叶片调节装置中的应用

2013-08-31王金东郭莉莉赵水汨韩英才

江苏水利 2013年12期

王金东郭莉莉赵水汨韩英才

（江苏省骆运水利工程管理处，江苏宿迁 223800）

1 工程概况

南水北调泗阳泵站（简称泗阳站，下同）是南水北调东线中运河输水线上第四梯级、淮水北调第一梯级泵站。安装3100ZLQ33-6.3型立式全调节轴流泵，配TL3000-48/10kV型立式同步电动机6台套，总装机容量18000 kW，单机流量为33m3/s；机组设计扬程6.3m，水泵叶轮直径3.1m，叶轮中心高程6.75m。泵站为堤身式块基型结构，采用肘形进水流道，虹吸式出水流道，电动式真空破坏阀断流。泵站可利用上游来水使机组逆转发电。根据水泵机组流量、扬程、叶片角度调节范围等实际情况，泗阳站水泵机组叶片调节机构选用的型号为BYKJ-BD-4-25-TS01。

BYKJ-BD-4-25-TS01型叶片调节机构的控制装置采用了可编程控制器（Programmable logic Controller，以下简称PLC）作为核心控制单元。PLC具有可靠性高、硬件模块组态灵活、通讯组网能力强等特点。人机界面采用7英寸彩色触摸屏，可进行水泵叶片的参数设定、数值显示、状态显示、增减叶角、故障报警，以实现自动控制功能。

本产品不仅具有自动化程度高、运行可靠、功能齐全等特点，而且有通讯接口，能适应水泵叶片的各种运行工况，与其它设备相配合，能很好地满足泵站无人值班（少人值班）的运行要求。

2 运行条件

电源：AC220V，15%，50Hz；

平均功耗：≤400VA；

运行环境温度：≤40°C（≤海拔1000m 时），≤32.5°C（≤海拔 2500m时）；

运行环境相对湿度：≤90%。

3 功能和特点

3.1 功能

PLC可接收触摸屏的叶角设定，使水泵叶片平稳地变化至给定角度。

PLC可接收触摸屏或者操作柜增减叶角命令，平稳地增减水泵叶片角度。

当PLC发生故障时，用户可在现场手动进行水泵叶片调节，PLC屏蔽触摸屏控制信号。

具有故障自诊断和容错功能。当系统发生故障时，触摸屏会显示故障信号，同时PLC发出报警信号，并保持现有叶片角度不变。

3.2 特点

3.2.1 高可靠性

（1）硬件配置。见表1。

表1 硬件配置

所有关键硬件均采用国内外成熟技术，电气部分硬件可靠性有保障，MTBF达30万h以上。

硬件各模块之间采用鼠笼弹簧压接式连接方式，无焊接、无插接，确保连接牢固可靠。

（2）柜体结构。采取有效防雷击、防浪涌措施，采用金属封闭控制柜体，有效地防止空间电磁辐射，提高装置抗干扰能力。

控制柜的外形尺寸定为400mm×200mm×450mm。

控制柜背部下方留有电缆入口，电缆安装完毕后采用与过线胶圈密封。

控制柜的柜体和其所有部件均按照IEC-439的标准制造和试验。

（3）采用硬件/软件滤波、合理的柜体配线等多种技术措施，有效提高装置的电磁兼容能力。

（4）可靠的质量保证体系。自1998年取得ISO9001质量体系认证以来，由专人监督严格遵照执行，并定期接受审核员检查，确保产品质量。

3.2.2 易操作性

由于触摸屏的采用及全中文触摸屏的引入，取消了传统产品中数码管显示、键盘、模拟表计等人机对话工具，使得各种运行操作异常简单，只要了解泵站的运行规程，即可在中文引导下完成对装置的各种控制操作。触摸屏显示的操作画面可用于完成给定角度设定操作、增减叶角操作、系统时间设定操作。同时，显示实际叶片角度和各种工作状态。其画面如图1。

3.2.3 安全保护性

由于控制装置具有完善的容错及故障处理系统，当控制装置发生非致命性故障时，装置仍可“容错”运行。通过装置的故障保持功能或改变运行方式，在故障处理系统的指导下，维护人员可不停机进行故障处理，提高装置的利用率。

当有故障发生时，图标故障信息中的“故障”两字会不停闪烁，点击图标故障信息即可进入故障信息画面查询当前故障。该画面用于在线显示故障以帮助操作人员查找错误，并可记录故障发生时间、确认时间及复归时间。故障发生时故障信息为红色，当故障消失时，变为绿色。其画面如图2。

控制装置还设有故障报警功能，当发生下列情况时，PLC发报警信号：①PLC内部诊断错误；②叶片调节器失灵；③叶片开向限位动作；④叶片关向限位动作；⑤叶片信号反馈故障。