船閘檢修排水泵控制系統改造探討

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摘要:對飛來峽水利樞紐船閘排水泵中存在的問題進行總結,發現其電機保護不合理,啟動方式落后,水泵無法實施遠程監控.對于這些問題,對其排水泵控制系統提出了可行的改造方案,從啟動器、電機保護器、投入式水位變送器、現地PLC裝置等方面進行改造,很好的解決了上述問題.

關鍵詞:船閘;排水泵;控制系統;改造

1前言

飛來峽水利樞紐船閘設計中包括2臺檢修排水長軸深井泵,其型號為900JO/K800X2110kW,擔負著船閘廊道檢修時的排空重任,但這2臺檢修排水泵控制方式落后、元器件質量差,時間繼電器等元件在使用多年后,電氣性能發生變化,控制繼電器存在易燒毀、接點易粘等故障.設計人員要結合具體工程背景,對水泵的電氣控制部分進行技術改造,為設備提供良好的運行環境,保證其檢修過程中的安全性.

2船閘檢修排水深井泵電氣控制部分存在的問題

2．1水泵電機的啟動控制方式落后

檢修排水泵的電機起動方式以自耦變壓器降壓起動為主.它容易在電機的啟、停過程中,對電機和水泵沖擊產生先天性干擾,嚴重影響電動機和水泵的運行質量和壽命;自耦變壓器起動中主接觸器數量不少于3個,任一接觸器疏漏,都將造成不能啟動電機和水泵的故障.

2．2電機保護方式不合理

熱繼電器是檢修排水泵電機主回路中的主要元素,其對電動機進行保護.它是電機中僅有的單一性電氣保護裝置.傳統雙金屬片式熱繼電器的電機保護原理是:經過熱繼電器發熱元件的電流比額定電流大,使金屬觸片發生變形,直至其與熱繼電器兩端的觸頭不再接觸,使電機電源回路處于切斷狀態,進行電機保護.能量的轉換和金屬觸片形狀的改變,都需要具體的熱積累和形變過程為輔助,當出現水泵電機堵轉時,易造成電機的燒毀事故.

2．3水泵無法進行自動啟停控制及無遠方監控功能

船閘檢修集水井缺乏完整的水位計.船閘檢修實踐中,運行人員要將廊道漏水問題,作為現場啟動和監視的重要參考要素.將電機電流和泵出水口的出水量作為停泵與否的重要考量指標.目前船閘檢修排水泵的運行狀態及相關信息未上送至監控系統,每次船閘檢修期間,需運行人員到現場進行操作和監視.

3改造方案

3．1用電機軟啟動器代替現有電機啟動

用自耦變壓器降壓起動回路軟啟動器具有極為明顯的優勢,其既有良好的節能性,又能夠對電機進行平滑啟停.同時,對電機和水泵的干擾也比較小.借助其內部電子保護裝置能夠對電機進行過載保護.并配備有RS232、RS485等網絡通信接口對部分軟啟動器進行輔助,可實現程序的自動化控制.所以,應用電機軟啟動器對當前的自耦變壓器降壓起動回路進行提高,能夠為電機營造良好的軟啟軟停環境.

3．2在電機的主回路中加裝電機保護器

運行人員可以借助電機保護器彌補熱繼電器自身的不足.相較于熱繼電器,其具備更加完善、可靠的保護功能.其保護主體主要是電機在缺相狀態下的運行、起動、過載、過流、堵轉、過欠壓等.運行人員也可以將電機保護器安裝在水泵電機主回路中,提高電機安全系數.

3．3增加兩只投入式水位變送器

投水式水位變送器具有測量精度層面的優勢,且溫度漂移小,能夠長期穩定工作,原理是借助靜壓法對水位變送器進行測量,并將變送器輸入的直流電壓控制在12V~36V,在水中放置感測探頭,結合具體水位高度,在變送器中輸出直流電流,并將其控制在4~20mA,直接在液晶指示表上顯示具體水位高度,并將其作為啟停泵的水位值設定要素.同時,借助變送器輸出信號,將另一個水位計與PLC監控系統進行連接.

3．4增加一套現地PLC裝置

在檢修排水泵電機控制回路中增設PLC系統,借助其內部編程優勢,對水泵電機進行自動切換,有效避免常規控制元件的浪費,使電路接線更加簡單,降低故障發生率.

3．5完善遠方監控系統

(1)集水井水位開關量分別送船閘公用PLC裝置和現地控制PLC裝置,實現控制、設備運行狀態及設計故障信息顯示和報警.設備運行狀態開關量送公用LCU和現地PLC,借助PLC裝置上送船閘公用PLC裝置,實現水泵故障信號監測.

(2)水位有關模擬量送現地PLC裝置,服務于監控系統的控制和顯示,且現地PLC不處理模擬量.

(3)借助船閘公用PLC裝置控制信號對水泵遠方運行控制信號進行輸送,使其送到現地PLC啟動具體控制流程.

作者：付建敏 單位：廣東省飛來峽水利樞紐管理處