船闸检修排水泵控制系统改造方案

付建敏

(广东省飞来峡水利枢纽管理处，广东 清远 511500)

1 前言

飞来峡水利枢纽船闸设计中包括2台检修排水长轴深井泵，其型号为900JO/K800X2 110kW，担负着船闸廊道检修时的排空重任，但这2台检修排水泵控制方式落后、元器件质量差，时间继电器等元件在使用多年后，电气性能发生变化，控制继电器存在易烧毁、接点易粘等故障。设计人员要结合具体工程背景，对水泵的电气控制部分进行技术改造，为设备提供良好的运行环境，保证其检修过程中的安全性。

2 船闸检修排水深井泵电气控制部分存在的问题

2.1 水泵电机的启动控制方式落后

检修排水泵的电机起动方式以自耦变压器降压起动为主。它容易在电机的启、停过程中，对电机和水泵冲击产生先天性干扰，严重影响电动机和水泵的运行质量和寿命；自耦变压器起动中主接触器数量不少于3个，任一接触器疏漏，都将造成不能启动电机和水泵的故障。

2.2 电机保护方式不合理

热继电器是检修排水泵电机主回路中的主要元素，其对电动机进行保护。它是电机中仅有的单一性电气保护装置。传统双金属片式热继电器的电机保护原理是：经过热继电器发热元件的电流比额定电流大，使金属触片发生变形，直至其与热继电器两端的触头不再接触，使电机电源回路处于切断状态，进行电机保护。能量的转换和金属触片形状的改变，都需要具体的热积累和形变过程为辅助，当出现水泵电机堵转时，易造成电机的烧毁事故。

2.3 水泵无法进行自动启停控制及无远方监控功能

船闸检修集水井缺乏完整的水位计。船闸检修实践中，运行人员要将廊道漏水问题，作为现场启动和监视的重要参考要素。将电机电流和泵出水口的出水量作为停泵与否的重要考量指标。目前船闸检修排水泵的运行状态及相关信息未上送至监控系统，每次船闸检修期间，需运行人员到现场进行操作和监视。

3 改造方案

3.1 用电机软启动器代替现有电机启动用自耦变压器降压起动回路

软启动器具有极为明显的优势，其既有良好的节能性，又能够对电机进行平滑启停。同时，对电机和水泵的干扰也比较小。借助其内部电子保护装置能够对电机进行过载保护。并配备有RS232、RS485等网络通信接口对部分软启动器进行辅助，可实现程序的自动化控制。所以，应用电机软启动器对当前的自耦变压器降压起动回路进行提高，能够为电机营造良好的软启软停环境。

3.2 在电机的主回路中加装电机保护器

运行人员可以借助电机保护器弥补热继电器自身的不足。相较于热继电器，其具备更加完善、可靠的保护功能。其保护主体主要是电机在缺相状态下的运行、起动、过载、过流、堵转、过欠压等。运行人员也可以将电机保护器安装在水泵电机主回路中，提高电机安全系数。

3.3 增加两只投入式水位变送器

投水式水位变送器具有测量精度层面的优势，且温度漂移小，能够长期稳定工作，原理是借助静压法对水位变送器进行测量，并将变送器输入的直流电压控制在12V～36V，在水中放置感测探头，结合具体水位高度，在变送器中输出直流电流，并将其控制在4～20mA，直接在液晶指示表上显示具体水位高度，并将其作为启停泵的水位值设定要素。同时，借助变送器输出信号，将另一个水位计与PLC监控系统进行连接。

3.4 增加一套现地PLC装置

在检修排水泵电机控制回路中增设PLC系统，借助其内部编程优势，对水泵电机进行自动切换，有效避免常规控制元件的浪费，使电路接线更加简单，降低故障发生率。

3.5 完善远方监控系统

(1)集水井水位开关量分别送船闸公用PLC装置和现地控制PLC装置，实现控制、设备运行状态及设计故障信息显示和报警。设备运行状态开关量送公用LCU和现地PLC，借助PLC装置上送船闸公用PLC装置，实现水泵故障信号监测。

(2)水位有关模拟量送现地PLC装置，服务于监控系统的控制和显示，且现地PLC不处理模拟量。

(3)借助船闸公用PLC装置控制信号对水泵远方运行控制信号进行输送，使其送到现地PLC启动具体控制流程。如图1所示。

图1 具体控制流程图