一起大壩溢流門動作異常的分析及處理

馬浚艦

摘 要：某電站大壩LCU系統升級改造后，因溢流門不具備實際動作的條件，只進行了動作邏輯的調試，為一次溢流門動作后停止時出現較長延遲埋下了隱患。現結合此次異常，重點闡述了閘門開度的測量原理和閘門升降的邏輯，分析了導致閘門停止時發生較長延遲的原因，提出了解決方法并成功實施。

關鍵詞：大壩LCU;溢流門;開度測量

0? ? 引言

進入5月后，某電站所處流域的降水開始增大，庫區來水變得充沛。在用電負荷增加不多的情況下，特別是夜晚負荷下降時，庫區水位上漲較快，此時需要開啟溢流門對水位進行一定的調節。

運行人員發現，在通過大壩LCU對溢流門進行開度調節的過程中，溢流門出現了停止延遲的現象。即當閘門需要提升到某個開度值時，比如上位機設置30 cm，閘門實際會提升到35 cm才停止;當需要關閉溢流門時，比如上位機設置開度為0 cm，閘門實際會下降到-7 cm才停止，鋼繩下垂厲害。

1? ? 大壩LCU介紹

該電站原大壩LCU系統于2006年投入使用，采用施耐德PL7系列控制器。因無法與電站集控新改造的監控系統進行可靠通信，且大壩LCU上位機組態軟件占用系統資源嚴重，響應遲緩，存在與集控新監控系統上位機操作權限不清、操作記錄不全等問題，影響了設備安全可靠運行。鑒于以上問題，對大壩LCU進行了升級改造和完善，采用施耐德M580系列控制器和FameView上位機組態軟件。

改造完成后，正處于冬季枯水期，水資源寶貴，為了避免棄水，在對溢流門進行調試時，采用了斷開電機動力電源的辦法，即不實際動作閘門，只檢查動作的邏輯性。所以，未能在調試時發現本次發生的異常。

2? ? 溢流門開度測量原理

溢流門可在現地控制柜的HMI人機界面上進行升降操作，也可在中央控制室通過大壩LCU控制溢流門現地控制柜內的PLC，對其進行升降操作，即溢流門都需要通過其現地控制柜的PLC來控制電機正轉或反轉，并帶動滾筒上的鋼繩上升或下降，從而提升或落下閘門。

在鋼繩上升或下降的極限位置分別安裝有一限位開關，作為全開或全關的位置信號。在滾筒的軸端伸長處安裝有一圓形齒盤，隨滾筒一起同軸轉動;另外，在齒盤的側面安裝有一NPN型接近開關，對齒盤轉過的齒牙進行計數，從而計算閘門的開度。

圓形齒盤一共有84個齒牙，溢流門最大提升開度6 620 mm，最大開度時齒盤轉動總圈數9.92圈，每齒對應開度7.94 mm。當溢流門PLC測得閘門全開或全關信號后，會對高速計數模塊進行清零。

當齒盤的齒牙對著接近開關時，接近開關的主回路感應出高電平，其內部的NPN三極管導通，高速計數模塊的光電三極管也導通，輸入計數信號P1;當齒盤的齒槽對著接近開關時，接近開關的主回路感應出低電平，其內部的NPN三極管截止，高速計數模塊的光電三極管也截止，不輸入計數信號。接近開關計數原理如圖1所示。

3? ? 故障原因分析

3.1? ? 抱閘松動

當抱閘系統制動不良時，由于閘門運動的慣性，可能會導致閘門停止延遲。通過對電機抱閘系統的檢查發現，當電機抱閘線圈失電后，其銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯迅速分開，制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪，電機被制動而立即停轉[1]。由此排除了抱閘松動的嫌疑。

3.2? ? 電氣回路檢查

如果控制閘門起升和下降的中間繼電器出現掉電延時斷開的情況，也會造成閘門停止延遲。為此，對起升中間繼電器KA5和下降中間繼電器KA6進行了校驗，如表1所示。

另外，在現地控制柜的HMI人機界面上進行了溢流門升降操作，即不是通過大壩LCU進行的操作。當提升溢流門開度到30 cm時，按下“停止”按鈕，閘門沒有繼續上升，開度停止在30 cm;當關閉溢流門開度到0 cm時，按下“停止”按鈕，閘門沒有繼續下降，開度停止在0 cm。

3.3? ? LCU程序檢查

結合故障現象及以上檢查和試驗可知，造成溢流閘門停止延遲的情況，是在大壩LCU對溢流門進行控制時發生的。為此，對大壩LCU程序進行了以下分析和研判，以閘門下降程序段為例進行說明。

3.3.1? ? 閘門下降動作的原理

當控制方式在自動位置YLZ_ZD=：True，下降條件滿足YLZ_TJ_DROP=：True，操作人員在控制室上位機發出“下降”令LCU_OP=：True，閘門下降線圈YLZ_DO16_DROP通電。2 s后，“下降”令會自動復歸LCU_OP=：False，但由于線圈YLZ_DO16_DROP能通過自身的接點實現自保持，線圈持續帶電;其對應PLC上的開出點%Q0.6.16有24 V正電開出，下降繼電器KA6動作，下降接觸器動作，電機通電，落下閘門。

If （LCU_OP AND YLZ_ZD） OR YLZ_DO16_DROP

**線圈動作條件和自保持接點**

If YLZ_TJ_DROP? ? ? ? ? **閘門下降條件滿足**

Then YLZ_DO16_DROP：=True

**閘門下降線圈動作**

End If

End If

當YLZ_PJ_KD溢流門開度平均值>YLZ_NEED_KD溢流門開度需求值時，閘門下降條件線圈YLZ_TJ_DROP通電，其常開接點YLZ_TJ_DROP閉合，閘門下降條件滿足。

溢流門開度需求值YLZ_NEED_KD取自上位機下發的目標值。