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小浪底水库闸门控制系统研究与开发(一)

作者:神马 整理:本网站论文网 录入时间:2011-12-14 00:04:56

  

  小浪底水利枢纽的开发目标是防洪(包括防凌)、减淤为主,兼顾供水、灌溉、发电,蓄清排浑,综合利用。小浪底水库在黄河水量调度、保证下游不断流、河床不抬高等方面的作用十分重要,调水调沙是小浪底水库的主要运用方式。这就决定了枢纽运用以水调为主,电调为辅,正常运行时以发电流量保证下游供水,当出现缺额时开启相应闸门泄水补充水量。为了更好地发挥小浪底水利枢纽的作用,我们对水库闸门控制系统进行了较长时间的研究与开发,1999年9月水库下闸蓄水后现地控制设备投入运行,2000年系统投入正常运行。转载于 无忧论文网 http://www.wypaper.com

  1 问题的提出

  小浪底水库闸门控制系统开发经历了两个过程,即采用常规继电器逻辑控制和采用可编程逻辑控制器(PLC)控制。用于集控小浪底这样被控对象分散的系统,如采用早期的PLC作为控制核心其投入大、可靠性尚无法保证。随着微电子技术的飞速发展,计算机越来越多地运用于工业控制,PLC也逐渐开发出开放的上网产品,在1995年以后着重研究采用PLC取代常规继电器控制逻辑的方案,并展开设备招标及施工详图设计。1997年小浪底水库闸门控制系统招标采购,1998年开始陆续供货并安装。

  2 系统特点

  小浪底水库闸门控制系统适应水库运用的特点,操作方便,运行安全可靠。主要特点如下:

  (1)枢纽洞群系统复杂,各类闸门众多,闸门操作运行可靠性关系水库运用的安全和效益的发挥,在闸门控制系统的设计中充分考虑技术先进性和操作安全可靠性。

  (2)黄河水沙条件复杂,为保证泄水洞不被淤堵,平时泄洪排沙洞经常由进水塔内事故闸门下闸挡水,泄水时需先充水平压,然后提事故门,再开工作门,在布置上有一洞两门、一门两(启闭)机等形式及其组合,操作程序相对复杂。

  (3)设备布置分散,环境条件差,大尺寸、高水头闸门分别布置在进口、中部和出口处,由设在坝顶控制楼的控制室进行集中控制,控制范围2 km,高差100多m。闸门启闭机有些在洞内,有些在露天,要求现地控制装置有良好的防护性能。

  (4)设置了充水平压控制系统,对进水塔内上下左右贯通的充水平压管路中18个进水电动闸阀和72个分水电动蝶阀进行集中操作。

  (5)闸门控制系统是包括1个控制中心、25套现地控制装置,集中控制32扇闸门和90个电动阀门,采用计算机、可编程逻辑控制器、通信网络、自动化元件等组成的完整的控制系统。闸门监控系统不仅要进行现地和远方启闭控制;同时还要对这些闸门和阀门的工作状态及其参数进行监视,并与电站计算机监控系统、水库调度系统进行信息交换。

  (6)闸门开度采集采用德国Ifm公司的绝对型多圈光电编码器,为控制系统提供了准确的闸门位置信息,使远方控制成为可能,提高了闸门运行的安全性和可靠性。

  (7)在系统开发方面,上位机应用UNIX操作系统下的C语言程序,现地控制单元采用PLC梯形图语言。梯形图语言具有简单易用、方便直观的优点,既可进行离线程序开发,也可进行在线的显示、更改。

  3 监控对象

  闸门系统监控对象包括10座进水塔、孔板洞中间闸室、排沙洞出口、溢洪道的工作闸门和事故闸门共计32扇以及闸门充水平压系统电动阀门90个,其具体分布如下:

  3.1 进水塔

  (1)明流洞事故闸门控制。4台卷扬启闭机,分别控制1号明流洞2扇平面闸门和2、3号明流洞各1扇平面闸门。

  (2)孔板洞事故闸门控制。6台卷扬启闭机,分别控制3条孔板洞6扇平面闸门。

  (3)排沙洞事故闸门控制。6台卷扬启闭机,分别控制3条排沙洞6扇平面闸门。

  (4)明流洞工作闸门控制。3台油压启闭机,分别控制3条明流洞3扇弧形闸门。

  (5)灌溉洞事

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