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西龙池抽水蓄能电站下水库供水工程控制系统设计及实现

2010/11/8 13:14:00 来源: 评论: 0 条 点击: 3514 次

梁国才,吴志鹏

(中国水电顾问集团北京勘测设计研究院 北京 朝阳区 100024)

摘 要:本文介绍了下水库供水工程控制系统的设计,简要对软启动装置功能及运用作了说明。为供水工程控制系统设计提供一些借鉴和参考。

关键词:控制;计算机监控;软启动装置

西龙池抽水蓄能电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、下水库、地面开关站及副厂房以及补水泵站等附属建筑物组成。西龙池抽水蓄能电站上、下水库均为非河床开挖填筑而成的人工水库,除降雨外,平常无天然补给水源。

上/下水库供水系统为西龙池抽水蓄能电站的附属工程,主要为水库工程区的生产生活用水、水库初期充水及在电站正常运行期间下水库补水(由于水库渗漏及蒸发等原因造成一定的水量损失)提供水源,以满足机组调试和发电的用水需求。西龙池下水库供水工程控制系统(包括供水系统)已经顺利调试完成,目前此系统正在安全运行。本文就下水库供水工程控制系统设计作一介绍。

1 概述

西龙池抽水蓄能电站下水库布置在滹沱河西河村河段河流右岸的大龙池沟内,为岸边式水库。下水库供水系统设有二级泵站(每级泵站设有1个泵房、1个蓄水池和1个值班室)及3#、4#蓄水池。通过1#泵房中的水泵将水从1级泵站1#蓄水池送到2级泵站2#蓄水池,再通过2#泵房中的水泵将水从2级泵站2#蓄水池分别输送到3#蓄水池和4#蓄水池。见图1。

图1

1级泵站泵房设有为2级泵站的2#蓄水池供水的四台容量均为75kW的水泵。2级泵站泵房设有为4#蓄水池供水的四台容量均为250kW水泵和为3#蓄水池供水的二台容量均为160kW水泵。

2 系统控制要求

2.1 1级泵站

1级泵房四台水泵运行方式为三台工作、一台备用。表 1为1级泵站启/停条件。

表 1     1级泵站启/停条件

2.2   2级泵站

2级泵站泵房为4#蓄水池供水的水泵运行方式为三台工作、一台备用;为3#蓄水池供水的水泵为一台工作、一台备用。表 2 为2级泵站启/停条件。

表 2    2级泵站启/停条件

 


3 控制系统设计

3.1 控制方式

下水库1#,2#泵房水泵的控制设有现地/切除/远方三种运行方式,当切换在“现地” 运行方式时,可通过柜上的启/停按钮,通过专用PLC来直接控制水泵启/停;当切换在“切除” 运行方式时,同时切除手动和自动操作回路,水泵退出运行;当切换在“远方” 运行方式时,在表1和表2启/停条件制约,通过以工业微机为主的下水库供水工程控制网络来控制水泵的启/停。

根据泵站动力电源的条件,下水库1#,2#泵房工作水泵启动,设计为逐台启动。

3.2 自动控制

为了实现下水库供水工程控制系统的远方手动和自动控制,控制系统配置了以布置在1# 值班室的工业微机,各泵房控制柜和3#、4# 蓄水池控制箱内的PLC,连接泵房、3#及4# 蓄水池之间的光缆和网络交换机组成的以工业微机为核心的以太网络,即监控系统,见图2。运行人员可在值班室通过工业微机上的键盘和鼠标,设置手动/自动两种运行模式,在“手动”模式时,可通过鼠标或键盘直接控制各泵房内的水泵启/停;在“自动”模式时,控制系统通过水位计,根据各蓄水池水位自动完成泵房水泵的启/停。工作水泵和备用水泵选择可根据水泵的运行次数和水泵的工作正常情况自动完成。

3.3 水泵启动方式

为了减少泵站变压器容量,泵站水泵启动采用软启动。考虑到水泵动力电源要求不允许水泵直接启动及供水系统水泵启动的可靠性,1级泵站水泵启动采用了二台软启动装置(一台工作,一台备用)分别启动四台水泵,即“二拖四”软启动方式;2级泵站水泵启动采用了“二拖六”软启动方式。二台软启动装置工作或备用模式的确定,可通过控制柜上的切换开关来选择。

针对多台不同容量的水泵用一台软启动装置启动,设计充分考虑了软启动装置启动不同容量水泵时,所允许的水泵电机功率比的范围。西龙池下水库供水工程2#泵房水泵电机功率比为0.64。施耐德Altistart 48系列软启动装置对多个电机进行启动和减速时,为了最大限度的获取控制转矩,电机的功率比允许范围在0.5至1之间。

在控制回路在设计时,充分利用施耐德Altistart 48系列软启动装置减速水泵特性,通过同一软启动装置分别对多个水泵进行减速停泵,并结合减压阀门达到了减小输水管路水锤的设计要求。

4 系统配置

4.1 监控系统

(1) 主计算机

生产厂商:美国DELL

型号:DELL4500

主存容量:512MB

CPU字长:32b

CPU主频:P4 2.0G

硬盘容量:80GB

(2) 以太网Hub 4 10M

(3) 打印机

EPSON 1600KIII+

(4) UPS

生产厂商:美国山特

型号:C1K 1H

输出电压:逆电223-224V

输入电压:220V

输入、输出频率:50Hz

容量:1000W

(5) 可编程控制器PLC

施耐德的Momentum产品

4.2 可编程控制器PLC

用于现地控制的为欧姆龙CPM1A-40CDR产品

4.3 软启动装置

采用施耐德的Altistart 48系列产品。

4.4 水位计

选用投入式液位计

5 结论

西龙池下水库供水系统是一个相对独立的供水系统,由于供水线路较长,各泵站及蓄水池之间的水位信号、泵站的状态信号、故障信号的传输采用光缆,消除了由于距离长引起的信号衰减和干扰造成的供水系统控制不可靠问题。供水系统的自动控制采用了以工业微机为核心的计算机监控系统,在电站建设期间,运行人员在一级泵站值班室即可完成整个供水系统运行管理任务,减少了运行人员。

西龙池下水库供水系统除承担电站施工期间的供水任务外,还承担电站正常运行时的水库补水任务。通过下水库供水工程监控系统的实现,使得将来与电站计算机监控系统的通信变得简单。为电站建成后下水库供水系统运行由电站计算机监控系统统一监控提供了条件。

实现了采用二台软启动装置(1工作、1备用)启动6台不同容量水泵控制系统设计,既节省投资又保证系统可靠性。

参考文献:

[1] Altistart 48 软起动软停止单元 用户手册 2004.

[2] Momentum I/O 基板和通讯适配器 产品目录 1998.