南水北调解台站立式轴流泵转子顶车装置自动化控制系统改造技术研究应用

李尚志 戴 康 张景峰 李浩宇 王 勇 荐 威

（1.南水北调东线江苏水源有限责任公司徐州分公司 徐州 221000 2.江苏省徐州水利建设有限责任公司 徐州 221000）

1 概况

南水北调解台站是南水北调东线工程的第八级抽水泵站，位于江苏省徐州市贾汪区境内的不牢河输水线上，毗邻解台船闸，与刘山站、蔺家坝站联合运行，共同实现出骆马湖125m3/s、入下级湖75m3/s 的调水目标，同时发挥枢纽原有的排涝效益。

解台站主体工程包括泵站、节制闸等工程。泵站设计调水流量125m3/s，设计扬程5.84m，安装5 台套2900ZLQ32-6 型立式轴流泵（含备机1台），配TL2800-40/3250 型同步电动机。水泵叶轮直径2900mm，单机设计流量31.5m3/s，单机功率2800kW，总装机容量14000kW。泵站为堤身式块基型结构，站身共分两块底板，中块两孔一联，边块三孔一联。采用肘形进水流道，平直管出水流道，快速门加小拍门断流。站上设工作门、事故门各5台套，均采用QPPY Ⅱ-2×160kN 液压启闭机启闭；站下进水流道配平面钢质检修门2 套共4 扇，电动葫芦起吊。站下游有拦污栅桥和拦污栅，配HQ-A型回转式清污机10 台套，SPW 型皮带输送机输送污物。解台节制闸设计排涝流量500m3/s，为钢筋混凝土胸墙式结构，共3 孔，每孔净宽10m，设钢质平板门，采用QPPY Ⅱ-2×160kN 液压启闭机启闭。

2 运行管理中存在的问题

解台站机组长时间停机后，推力轴承油膜破坏，机组在开机运行前必须进行顶转子操作，将镜板与推力瓦脱开使其间充满润滑油再落下开机，为避免烧瓦，目前解台站采用由一台移动式液压泵站分别对5 台机组的液压顶组进行加压，人工观测液压顶是否工作和转子顶起的位置。此方式存在如下缺陷：①因无人工观测设施，工作人员需临时踩爬才能观察到液压顶工作动作状态及转子顶起高度，存在人员安全隐患；②人工观测存在误差，易造成转子顶起高度不够或超过规定顶起高度，以及液压顶回位不够；③移动式液压泵站在安装输油管时会有溢油现象。

3 顶车装置自动化控制改造措施

3.1 液压系统改造措施

安装1 台液压装置为5 台机组的液压顶提供液压源，液压装置工作压力为：20MPa，最高允许压力24MPa；流量：2.0L/min；功率：0.75kW；电源：380V，装置包括电机、油泵、电磁换向阀、溢流阀等。液压管路布置采用集中式对5 台机组液压顶组分别供油，并由手动球阀选择对应的机组，油管采用无缝钢管，进入机组风道后改用高压软管与液压顶组管路连接。顶车形成设定为3～5mm，电源采用AC380V。自动化控制系统如图1。

图1 自动化控制系统图

3.2 测控系统改造措施

在每台机组水泵层安装控制箱，包括PLC1 套，8 路隔离输出；触摸屏1 块，机组运行信号检测仪，控制继电器和按钮，液压装置控制电路等；在液压顶位置安装4 个传感器，转子位置安装2 个传感器。PLC 控制系统采用40 路隔离输入，测控电源采用DC24V；液压顶位置传感器，检测距离为50cm可调，分辨率≤3mm，响应时间≤2ms；恢复至原位；转子位置传感器检测距离为15±1mm，响应频率0.5kHz。测控系统如图2 所示。

图2 测控系统图

4 操作方式

4.1 自动控制

将顶车装置现地控制箱电源送上，将控制箱内断路器置于ON 位置，然后按“电源启动”按钮（蓝色）使测控装置通电，待触摸屏进入测控界面后，观察各位置状态，位置信号应全部为绿色，待一切正常后，启动油泵，液压站开始工作，再按红色“供油”触摸按钮，测控装置开始进入自动测控程序。测控启动后，供油信号中“正在供油”字闪烁（移动式液压装置启动供油），四个液压顶位置信号由绿色变红色，蜂鸣器响（液压顶开始上升），当二个转子“顶到位”信号之一由绿色变红色时，出现“停止供油”信号，延时数秒钟后，“正在回油”闪烁（移动式液压装置开始回油），待四个液压顶位置信号由红色变成绿色，蜂鸣器不响后，延时数秒钟出现“停止回油”信号。至此，整个顶转子操作过程全部结束。数秒钟后，测控装置自动切除电源。自动测控过程中如遇到紧急情况，可以按“急停”按钮切断测控装置电源。

4.2 手动操作

现地控制箱内设有导轨式按钮，可直接按箱内的“油泵启动”“供油”“回油”按钮，进行手动操作。

5 结语

南水北调解台站立式轴流泵机组顶车装置改造消除了工作人员观察转子是否到位存在的安全隐患，解决了人工观测转子和液压顶位置不准确极易造成水泵机组运行事故的问题。改造后顶车装置自动化程度高，实现自动顶车装置一键启动，测控精准，安装调试操作方便，所用技术成熟，工作稳定可靠，填补了立式轴流泵机组自动化顶转子的技术空白，同时为南水北调二期工程立式水泵机组顶车装置积累了经验■