1、水泵叶片调节自动控制装置在南水北调泗阳站的应用摘要：南水北调泗阳泵站（简称泗阳站，下同）是南水北调东线中运河输水线上第四梯级、淮水北调第一梯级泵站。根据泗阳站的水泵机组流量、杨程，叶片角度调节范围等实际情况，选用型号为 BYKJ-BD-4-25-TS01 为泗阳站水泵机组的叶片调节装置。该叶片调节装置采用了日本松下公司的可编程控制器 (Programmable logic Controller 以下简称PLC) 作为核心控制单元。不仅具有自动化程度高、运行可靠、功能齐全等特点,而且具有通讯接口，能适应水泵叶片的各种运行工况，与其它设备相配合，能很好的满足泵站无人值班(少人值班)的运行要求。该技
2、术的应用可供同类泵站设计或改造时采用。 关键词：PLC 泵站叶片调节 中图分类号：TV675 文献标识码： A 1、工程概况 南水北调泗阳泵站（简称泗阳站，下同）是南水北调东线中运河输水线上第四梯级、淮水北调第一梯级泵站。安装 3100ZLQ33-6.3 型立式全调节轴流泵，配 TL3000-48 /10kV 型立式同步电动机 6 台套，总装机容量 18000kw，单机流量为 33m3/s；机组设计扬程 6.3m，水泵叶轮直径3.1m，叶轮中心高程 6.75m。泵站为堤身式块基型结构，采用肘形进水流道，虹吸式出水流道，电动式真空破坏阀断流。泵站可利用上游来水使机组逆转发电。根据泗阳站的水泵机组
3、流量、杨程，叶片角度调节范围等实际情况，选用型号为 BYKJ-BD-4-25-TS01 为泗阳站水泵机组的叶片调节机构。 BYKJ-BD-4-25-TS01 型叶调机构的控制装置采用了日本松下公司的可编程控制器 (Programmable logic Controller 以下简称 PLC) 作为核心控制单元。PLC 具有可靠性高、硬件模块组态灵活、通讯组网能力强等特点。人机界面采用台湾威伦公司的 7 英寸彩色触摸屏，可进行水泵叶片的参数设定、数值显示、状态显示、增减叶角、故障报警，从而实现自动控制功能。 该产品不仅具有自动化程度高、运行可靠、功能齐全等特点,而且具有通讯接口，能适应水泵叶片的
4、各种运行工况，与其它设备相配合，能很好的满足泵站无人值班(少人值班)的运行要求。 2、运行条件 电源：AC220V15%50Hz 平均功耗：400VA 运行环境温度：40C(海拔 1000m 时)；32.5C(海拔2500m 时) 运行环境相对湿度：90% 3、功能和特点 3.1 功能 PLC 可接收触摸屏的叶角设定，使水泵叶片平稳地变化至给定角度。 PLC 可接收触摸屏或者操作柜增减叶角命令，平稳地增减水泵叶片角度。 当 PLC 发生故障时，用户可在现场手动进行水泵叶片调节，PLC 屏蔽触摸屏控制信号。 具有故障自诊断和容错功能。当系统好发生故障时，触摸屏会显示故障信号，同时 PLC 发出报
5、警信号，并保持现有叶角不变。 3.2 特点 3.2.1 高可靠性 3.2.1.1 硬件配置 所有关键硬件均采用国内外成熟技术，电气部分硬件可靠性有保障，MTBF 达 30 万小时以上。 硬件各模块之间采用鼠笼弹簧压接式连接方式，无焊接、无插接，确保连接牢固可靠。 3.2.1.2 柜体结构 采取有效防雷击、防浪涌措施，采用金属封闭控制柜体，有效地防止空间电磁辐射，提高装置抗干扰能力。 控制柜的外形尺寸定为 400200450mm。 控制柜背部下方留有电缆入口，电缆安装完毕后采用与过线胶圈密封。 控制柜的柜体和其所有部件均按照 IEC-439 的标准制造和试验。 3.2.1.3 采用硬件/软件滤波
6、技术、合理的柜体配线等多种技术措施，有效提高装置的电磁兼容能力。 3.2.1.4 可靠的质量保证体系，自 1998 年取得 ISO9001 质量体系认证以来，公司由专人监督严格遵照执行，并定期接受审核员检查，确保产品质量。 3.2.2 易操作性 由于触摸屏的采用及全中文触摸屏的引入，取消了传统产品中数码管显示、键盘、模拟表计等人机对话工具，使得各种运行操作异常简单，只要了解泵站的运行规程，即可在中文引导下完成对装置的各种控制操作。 触摸屏显示的操作画面可用于完成给定角度设定操作，增减叶角操作，系统时间设定操作。同时显示实际叶片角度，各种工作状态。其画面如图 1： 图 1 触摸屏操作画面截图 3
7、.2.3 安全保护性 由于控制装置具有完善的容错及故障处理系统，当控制装置发生非致命性故障时，装置仍可“容错”运行，通过装置的故障保持功能或改变运行方式，在故障处理系统的指导下，维护人员可不停机进行故障处理，提高装置的利用率。 当有故障发生时，图标故障信息中的“故障”两字会不停闪烁，点击图标故障信息即可进入故障信息画面查询当前故障。该画面用于在线显示故障以帮助操作人员查找错误，并可记录故障发生时间、确认时间及复归时间。故障发生时故障信息为红色，当故障消失时，变为绿色。其画面如图 2： 图 2 触摸屏操作画面故障信息截图 控制装置还设有故障报警功能，当发生下列情况时，PLC 发报警信号。PLC
8、内部诊断错误。 叶片调节器失灵。 叶片开向限位动作。 叶片关向限位动作。 叶片信号反馈故障。 3.2.4 易维护性 控制装置中无易损件，只要严格按照本说明书的要求进行操作并满足对运行环境的要求，电气部分控制柜是免维护的。 3.2.5 具有可扩展性 由于 PLC 的硬件采用功能模块化结构，如若干年后，对调节器进行功能扩展，只需增加必要的功能模块，并升级相应的软件即可，而原来的硬件部分保留，不会造成重复投资现象或前期投资浪费。 4、工作原理 4.1 硬件工作原理 PLC 调节器硬件主要由可编程控制主模块、模拟量输入模块、信号处理模块及触摸屏等组成，其中 PLC 的基本单元主要负责调节程序的执行、各
9、参数的计算，其结果通过高速脉冲信号控制水泵叶片调节机构。 PLC 上电以后，主模块首先对模块进行监测，如有故障，点亮主模块故障灯，不执行用户程序。如各模块工作正常，循环执行用户程序。工作流程如图 3 所示。 图 3CPU 工作流程图 4.2 水泵叶片的控制说明 调节装置的控制方式分手动控制和自动控制，可通过操作柜上的“手/自动切换旋钮”进行切换。 自动控制 水泵叶片调节装置在自动运行状态下，手/自动切换旋钮在自动位置，控制柜根据触摸屏上的叶角给定、增叶角、减叶角，或者根据操作柜上的增/减叶角旋钮指令发出增叶角或减叶角的信号。 手动控制 水泵叶片调节装置在自动运行状态下，手/自动切换旋钮在手动位
10、置。通过操作水泵叶片调节机构上的操作手轮带动步进电机动作，来调整叶片角度。 5、结语 泗阳站选用 PLC 叶片调节装置控制，在机组抽水、发电运行过程中，进行了叶片角度的调节操作，系统运行平稳，效果良好，达到预期的目的，该控制装置是设计理念先进的叶片调节机构。可供同类泵站在设计或改造时采用。 参考文献 1马玉春,赵跃华;松下 PLC 在大型泵站系统中的应用J;微计算机信息;1998 年 03 期 2林献坤,赵卫东;微机型保护继电器和 PLC 在泵站综合自动化中的应用J;排灌机械;2001 年 03 期 附：郭莉莉，1984 年 3 月，女，汉，江苏省泗阳县，学士学位，工程师，主要从事大型泵站技术管理工作。
