亭子口水电站技术供水控制系统改造

何虎

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

1 工程概况

嘉陵江亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，是以防洪、发电及城乡供水、灌溉为主，兼顾航运以及拦沙减淤等其它综合利用工程。

本枢纽工程主要建筑物有拦河大坝及泄水建筑物、左岸及右岸灌溉渠首进水塔及渠首引水隧洞、垂直升船机及电站厂房等。电站共安装4台单机额定容量为275MVA的水轮发电机组，电站总装机1100MW。截止2014年5月1日，四台机组相继投产发电。

机组技术供水系统水源取自水轮机蜗壳，并设置取水电动阀门，1号和2号机为一组，3号和4号机为一组。两台机组取水管道用电动阀门相互连通，互为备用。控制系统采用法国施耐德公司的TSXPremium系列PLC。

2 系统的结构

技术供水系统主要包括发电机空气冷却器(12台水冷式)、推力轴承及导轴承油冷却器、水轮机水导轴承油冷却器、主变冷却器等设备所需的冷却用水和主轴密封用水。每台机组均设有1套技术供水系统，包括1面技术供水控制柜、2面滤水器控制箱。其控制柜主要实现对两台滤水器DT1、DT2(1台工作，1台备用)，两台机组供水减压阀DT3、DT4(1台工作，1台备用)，两台主变供水减压阀DT5、DT6(1台工作，1台备用)及相关的技术供水电动阀门的控制(包括机组供水的正冲、反冲和主变供水的正冲、反冲);并对相关电磁流量计、压力变送器等自动化元件进行监视、切换控制等。

2.1 系统改造前的控制方式

2.1.1 机组技术供水滤水器供水控制

被控设备必须满足操作条件，技术供水控制柜才能对其进行自动控制。其中，滤水器控制方式为“远控”且无故障，故障信号包括滤水器发出的故障、堵塞信号和启动失败。正常运行时开启取水电动阀门1202，打开滤水器DT1进出水阀1203、1204，开启滤水器DT1。如DT1或1203、1204不满足操作条件，则打开滤水器DT2进出水阀1210、1211，开启滤水器DT2。滤水器清洗时自动切换至另1路，工作与备用滤水器每周定期轮换1次。

2.1.2主变冷却器供水控制

正常运行时控制方式在“远控”且无故障，打开主变供水1#减压阀DT5进水阀1270，开启减压阀DT5，减压阀出口压力或减压阀进口流量小于设定值，则打开主变供水2#减压阀DT6进水阀1272，开启减压阀DT6;同时关闭1#减压阀DT5进水阀1270和减压阀DT5。工作与备用减压阀每周定期轮换1次。主变冷却器供排水总管相互切换，由双向供水转阀DF17′实现，分汛期和非汛期两种方式实现轮换控制。

2.1.3 机组供水控制

机组开机运行时，当供水压力值低于等于0.7MPa，同时相邻机组运行;供水压力值高于0.7MPa时，电动阀门1201自动开启。打开机组供水1#减压阀DT3进水阀1217，开启减压阀DT3，减压阀出口压力或减压阀进口流量小于设定值，则打开机组供水2#减压阀DT4进水阀1219，开启减压阀DT4，同时关闭1217电动阀和DT3减压阀。工作与备用减压阀每周定期轮换1次。机组正向供水时，开启总管上的电动蝶阀1221和1223，关闭总管上的电动蝶阀1224和1222;反向供水时，开启1224和1222，关闭1221和1223。正反向供水分汛期和非汛期实现轮换控制。

2.2 PLC控制程序设计与设备实际运行存在的问题

2.2.1 PLC控制程序中对机组供水、主变供水、正反冲、四通阀正反冲实行自动定期轮换，并且分汛期和非汛期两种方式进行，而现场控制设备电动阀门可靠性不高，经常开阀、关阀不到位，造成切换不成功易引起机组冷却水中断。

2.2.2 PLC控制程序中对机组滤水器控制设计不是很合理，每次当滤水器定时清洗或差压清洗时，都会使1号滤水器与2号滤水器自动切换，切换频率过于频繁。且滤水器清洗、故障、堵塞等信号上位机无法监视。

2.2.3 PLC控制程序中对机组供水时流量低、压力低切换至另1路供水，同时关闭原供水阀和减压阀，容易造成当流量低、压力低时，另1路阀门未完全打开就将原水源关闭，易引起机组冷却水中断。

2.3 系统改造后的控制方式

2.3.1 在触摸屏上保留对所有技术供水系统电动阀门(1201－1阀除外)的单步操作按钮。

2.3.2 将2台滤水器清洗、故障、堵塞信号;机组减压阀前压力低、机组减压阀后压力低、机组减压阀前流量低、主变减压阀前压力低、主变减压阀后压力低、主变减压阀前流量低、机组供水减压阀DT3、DT4和主变供水减压阀DT5、DT6的全关信号分别经技术供水控制柜再送至机组监控系统，便于运行人员监视。

2.3.3 将机组供水控制逻辑进行了修改，使2路机组供水只在开机过程中按开停机次数自动进行轮换。取消所有被控设备的自动定期轮换。取消2台滤水器的远方自动控制，由滤水器现地自动/手动控制。在触摸屏上增加了机组正反冲成组操作、主变供水成组操作、主变四通阀成组操作。

2.3.4 将触摸屏进行优化，使操作方法简便、灵活、可靠。技术供水系统单步操作界面如图1所示，成组操作界面如图2所示。

图1 改造后技术供水系统单步操作界面

图2 改造后技术供水系统成组操作界面

3 小结

通过对1号、2号、3号、4号机组技术供水控制系统的改造，提高了机组运行的安全稳定性，使设备能控、可控;通过触摸方式选择画面信息，画面显示功能组织层次清晰明了，信息主次分明，美观实用，操作简单。技术供水控制系统改造至今，多次开、停机运行正常，未发生设备缺陷。