船闸检修排水泵控制系统改造探讨

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摘要:对飞来峡水利枢纽船闸排水泵中存在的问题进行总结,发现其电机保护不合理,启动方式落后,水泵无法实施远程监控.对于这些问题,对其排水泵控制系统提出了可行的改造方案,从启动器、电机保护器、投入式水位变送器、现地PLC装置等方面进行改造,很好的解决了上述问题.

关键词:船闸;排水泵;控制系统;改造

1前言

飞来峡水利枢纽船闸设计中包括2台检修排水长轴深井泵,其型号为900JO/K800X2110kW,担负着船闸廊道检修时的排空重任,但这2台检修排水泵控制方式落后、元器件质量差,时间继电器等元件在使用多年后,电气性能发生变化,控制继电器存在易烧毁、接点易粘等故障.设计人员要结合具体工程背景,对水泵的电气控制部分进行技术改造,为设备提供良好的运行环境,保证其检修过程中的安全性.

2船闸检修排水深井泵电气控制部分存在的问题

2．1水泵电机的启动控制方式落后

检修排水泵的电机起动方式以自耦变压器降压起动为主.它容易在电机的启、停过程中,对电机和水泵冲击产生先天性干扰,严重影响电动机和水泵的运行质量和寿命;自耦变压器起动中主接触器数量不少于3个,任一接触器疏漏,都将造成不能启动电机和水泵的故障.

2．2电机保护方式不合理

热继电器是检修排水泵电机主回路中的主要元素,其对电动机进行保护.它是电机中仅有的单一性电气保护装置.传统双金属片式热继电器的电机保护原理是:经过热继电器发热元件的电流比额定电流大,使金属触片发生变形,直至其与热继电器两端的触头不再接触,使电机电源回路处于切断状态,进行电机保护.能量的转换和金属触片形状的改变,都需要具体的热积累和形变过程为辅助,当出现水泵电机堵转时,易造成电机的烧毁事故.

2．3水泵无法进行自动启停控制及无远方监控功能

船闸检修集水井缺乏完整的水位计.船闸检修实践中,运行人员要将廊道漏水问题,作为现场启动和监视的重要参考要素.将电机电流和泵出水口的出水量作为停泵与否的重要考量指标.目前船闸检修排水泵的运行状态及相关信息未上送至监控系统,每次船闸检修期间,需运行人员到现场进行操作和监视.

3改造方案

3．1用电机软启动器代替现有电机启动

用自耦变压器降压起动回路软启动器具有极为明显的优势,其既有良好的节能性,又能够对电机进行平滑启停.同时,对电机和水泵的干扰也比较小.借助其内部电子保护装置能够对电机进行过载保护.并配备有RS232、RS485等网络通信接口对部分软启动器进行辅助,可实现程序的自动化控制.所以,应用电机软启动器对当前的自耦变压器降压起动回路进行提高,能够为电机营造良好的软启软停环境.

3．2在电机的主回路中加装电机保护器

运行人员可以借助电机保护器弥补热继电器自身的不足.相较于热继电器,其具备更加完善、可靠的保护功能.其保护主体主要是电机在缺相状态下的运行、起动、过载、过流、堵转、过欠压等.运行人员也可以将电机保护器安装在水泵电机主回路中,提高电机安全系数.

3．3增加两只投入式水位变送器

投水式水位变送器具有测量精度层面的优势,且温度漂移小,能够长期稳定工作,原理是借助静压法对水位变送器进行测量,并将变送器输入的直流电压控制在12V~36V,在水中放置感测探头,结合具体水位高度,在变送器中输出直流电流,并将其控制在4~20mA,直接在液晶指示表上显示具体水位高度,并将其作为启停泵的水位值设定要素.同时,借助变送器输出信号,将另一个水位计与PLC监控系统进行连接.

3．4增加一套现地PLC装置

在检修排水泵电机控制回路中增设PLC系统,借助其内部编程优势,对水泵电机进行自动切换,有效避免常规控制元件的浪费,使电路接线更加简单,降低故障发生率.

3．5完善远方监控系统

(1)集水井水位开关量分别送船闸公用PLC装置和现地控制PLC装置,实现控制、设备运行状态及设计故障信息显示和报警.设备运行状态开关量送公用LCU和现地PLC,借助PLC装置上送船闸公用PLC装置,实现水泵故障信号监测.

(2)水位有关模拟量送现地PLC装置,服务于监控系统的控制和显示,且现地PLC不处理模拟量.

(3)借助船闸公用PLC装置控制信号对水泵远方运行控制信号进行输送,使其送到现地PLC启动具体控制流程.

作者：付建敏 单位：广东省飞来峡水利枢纽管理处