丹江口水电站快速闸门的设计原则及硬件配置

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概述

丹江口水电站装设有 6 台混流式水轮发电机组, 每台机组对应 1台快速闸门.原快速闸门控制系

统装置由中控室闸门控制盘和坝顶闸门控制盘组成,通过光纤通讯实现中控室和坝顶信息的交

换,6 台快速闸门共用 2 台油泵,一台为主用泵, 当闸门下滑 250MM 时启动打油提门,一台为备用

泵, 当闸门下滑 300MM 时启动提门.油泵的启停由交流电机固态控制器(SGK)来实现.当机组转速

逸速至 150%Ne 时,系统将紧急落闸门;当机组进行检修时,将进水口闸门关至全关,给检修增加一

道安全屏障.因此,进水口闸门控制系统性能的优良以及设备的健康水平,将直接影响到机组的安

全稳定运行.

1 原快速闸门控制系统存在的主要问题

1.1 原快速闸门控制系统已经运行十多年,元器件出现不同程度老化,工业控制计算机不定时出现

死机或自动重启现象,无法进行远方自动监控等操作.

1.2 六台机组闸门控制回路共用一套系统,无法对系统元件进行校验、检修,而且一个局部故障会

对整个系统造成影响.

1.3 事故落门回路仅由一个电磁阀控制,一旦电磁阀发卡或者锈蚀,不能正常动作,将会造成严重后

果,单一的电磁阀控制回路可靠性较低.

1.4 单一一路光纤通讯模式,无冗余机制,稳定性差综上所述,无论是在性能结构、配置、控制方式

上,还是可靠性方面,该控制系统都已不能满足安全生产需求,必须进行全面改造.

2 快速闸门的设计原则

鉴于原快速闸门控制系统存在的问题,改造后的快速闸门主要设计原则是每台机组进水口快速闸

门控制回路独立,可随机组大修进行检修和维护, 沿用 PLC 控制方式,利用现代计算机技术构建远

程集中控制和现地控制相结合的结构模式.经过多层面研究讨论最后确定每台机组配置 1 套进水

口快速闸门, 共6 套. 每2 套快速闸门由 1 套液压泵站驱动, 共3套液压泵站.每套液压泵站设置 1

套现地控制站, 在中控室设置 1 套闸门集控站,与三套现地控制站组成一个环形网络, 实现对 6 台

闸门的远方控制与监视.

2.1 系统方案

丹江口水电站 6 套进水口快速闸门设置一套闸门计算机监控系统,其监视与控制对象为 6 套进水

口闸门液压启闭机现场机电设备.

新闸门计算机监控系统采用集中控制与分散操作相结合的监控系统方案.系统由闸门集控站、通

讯网络、现地控制站三大部分组成.

闸门计算机监控系统集控站和现地控制站采用西门子 S7-300 系列 PLC 作为控制核心,工业级以

太环网组网, 网络通讯模块采用西门子 S7-300 系列以太网通信模块, 网络交换机采用台湾摩莎

MOXA 工业以太网交换机 EDS-405 系列产品, 集控站的彩色图形操作面板通过以太网络与集控

PLC 相连,实现集控站人机接口功能.

2.2 系统功能

2.2.1 控制功能

新闸门控制系统可以选择三种方式控制闸门的操作,分别是手动、程控、集控控制方式.

(1)快速事故闭门:当水轮发电机组发生飞逸事故或引水管破裂事故时,闸门需要迅速关闭.在集控

站通过触摸屏操作,发出快速闭门命令,由现地控制站执行快速闭门命令,闸门靠自重迅速关闭.

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丹江口水电站快速闸门的设计原则及硬件配置概述丹江口水电站装设有6台混流式水轮发电机组,每台机组对应1台快速闸门.原快速闸门控制系统装置由中控室闸门控制盘和坝顶闸门控制盘组成,通过光纤通讯实现中控室和坝顶信息的交换,6台快速闸门共用2台油泵,一台为主用泵,当闸门下滑250MM时启动打油提门,一台为备用泵,当闸门下滑300MM时启动提门.油泵的启停由交流电机固态控制器(SGK)来实现.当机组转速逸速至150%Ne时,系统将紧急落闸门;当机组进行检修时,将进水口闸门关至全关,给检修增加一道安全屏障.因此,进水口闸门控制系统性能的优良以及设备的健康水平,将直接影响到机组的安全稳定运行.1原快速闸门控制...

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