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可编程超声波物位计在田坝电站拦污栅上的应用

时间:2010-08-12 08:06来源:未知 作者:yuanyi 点击:
摘要:在田坝电站拦污栅监测系统中,采用可编程超声波物位计测量栅前、栅后水位,及压差取得一定成功经验和经济效益。超声波物位计通过拦污栅前、后的两个换能器把水位转换成4-20mA的电流信号,A/D转换模块把电流信号转换成数?#20013;?#21495;送给可编程PLC,在PLC中进

一、超声波物位计没测量水位概况
  拦污栅位于进水口前,其作用为拦住杂物,防止杂物进入水轮机蜗壳,影响机组正常运行。机组长期运行后,必然导致拦污栅前渣滓堵塞,使栅前、栅后水位产生差值,对栏污栅形成一定的水压力。当压力超过拦污栅所能承受的限度?#20445;?#23558;发生拦污栅压塌的重大事故。为避免该事故的发生,水电厂一般采用测量拦污栅前、后水位差,?#30913;?#26029;拦污栅目前承受的压力,是否超出警界线,来决定是否需要排除拦污栅前渣滓,缓解拦污栅所承受压力。
  田坝电站位于云南省漫湾发电厂大坝左岸,?#22365;?#19968;台105MW的混流式机组,在汛期利用漫湾发电厂的弃水发电,在系统中承担腰荷。由于其进水口位于江水拐弯处,容易聚集江水中漂来的渣滓,又由于离漫湾发电厂表孔泄洪门较远,渣滓不容易排走,而长时间滞留于进水口门拦污栅前,造成堵塞,使得栅前、栅后水位产生差值。对拦污栅形成较大的压力。电厂必须对该压力进行实时监测,防患于未然。但目前拦污栅水位测?#23380;?#30830;、可靠性低,?#23548;?#36816;行中,需要运行班人员定期?#36739;值?#27979;量。这样既不能达到实时监测,又给“无人值班,少人值守”的电站提出了一个严峻的问题。
  带着问题,我们进行了大量调研,目前水电站多采用浮子式液位计或?#24230;?#24335;液位计来进行水位测量。其缺点为:测量精度低,不可靠,经常出现浮子卡死不动和传感器堵塞导致测不准;维护工作量大,安装、调?#22278;?#20415;,采集到的仅是模拟告警信号,不能直接进入电厂计算机监控系统。对无人值班电厂不实用。
  我们对拦污栅水位测量系统进行了反复对比,优化得出最后的方案设计,采用超声波物位计对栅前、栅后水位进行实时准确监测,用PLC?#22278;?#38598;量进行处理。并且把实时水位和压差数据送?#34903;?#25511;室,显示和越限报警。同时采用RS422/RS232接口,又把实时数据送到大坝集中控制室工控机,处理成计算机通信报?#27169;?#26368;终将采集量送到电厂计算机监控系统上位机。
   该项目实施后不仅满足栏污栅栅前、栅后水位及压差的多点实时监测,及报警功能,而且结束了拦污栅测量系统独立工作,无法与电厂计算机监控系统通讯的?#32622;妗?#23454;现与闸门系统的监视功能、控制功能以及故障时ON-CALL寻呼系统功能的集成。满足了无人值班电站的需要。该技术在云南省电力系统?#25925;?#31532;一家。
  今后,我们打算将拦污栅栅前水位(即坝前水位)送给水轮机调速器系统,实现?#36828;?#35843;整水头,使机组在最优工况下运行。
  
  二、超声波物位计测量水位的原理以及安装要求
  超声波物位计工作?#20445;?#39640;频脉冲声波由换能器(探头)发出,遇被测物体(水面)表面?#29615;?#23556;,折回的反射回波被同一换能器(探头)
  接收,转换成电信号。脉冲发送和接收之间的时间(声波的运动时间)与换能器到物体表面的距离成正比,声波传输的距离S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示:S= CⅹT/2
  例如:声速C=344m/s,传输时间为50ms,即可算出传输的距离为17.2m,测定距离为8.6m。
  系统如下:
  


  


  如上图可以看出新系统由超声波物位计(两个换能器和一块控制表)、数模转换模块(型号为:FXON-3A)、可编程控制器(即PLC)、七段管码显示器和两块“上润”仪表组成。具体工作原理如下:
  


  


  物位计具有强劲发射力的换能器,微处理器程序控制,智能信号处理技术,可实现多种典型工况软件处理模式,使物位计能适应固体、液体、粉尘、蒸汽、泡沫等复杂工况。红外线遥控编程调节、操作简单方便,并带有液晶显示。物位计可以配单通道、双通道、多通道三?#20013;?#21495;控制表,各种控制表都有各通道相对应的4 - -20mA的电流信号输出。
  安装换能器时应使换能器发出的声波垂直于被测物体,使换能器能接收到较多的物体反射回来的声波,使测量更精确。在被测物体与换能器之间不能存在任何物体,以免使声波被遮拦物反射给换能器,造成实测距离为换能器与遮拦物之间的距离。另外,为防止电磁干扰,换能器到控制表之间的传输线务必使用屏蔽电缆。
  
  三.可编程超声波式拦污栅水位测量系统在田坝电站应用产生的效果
  用超声波物位计测量大坝水位目前在国内尚不普遍,技术上?#24418;?#32463;验可?#36234;?#37492;。在这样的情况下,我们充分利用PLC与超声波物位计这一领域的先进技术,按照总体规划,长远考虑,一次到位,避免重复改造,重复投资的这一原则,对该项目进行自行设计,全面顺利地完成?#33487;?#19968;课题。在该领域取得了较有价值的经验。为目前我国国内水电站实现?#28304;?#22365;水位监测系?#31243;?#20379;了一个可?#36234;?#37492;的范例。
  目前能够成功实现拦污栅水位远方实时监测的电厂并不多,漫湾发电厂的这一课题项目已实现这一目标。从应用的效果看,能够满足电厂对拦污栅栅前、栅后水位及前后压差的实时监测和报警。提高了防洪渡讯的应变能力和坝区水位控制的?#36828;?#21270;手段,该项目在国内处于先进行列。
   可编程超声波式拦污栅水位测量系统?#24230;?万余元,在云南省漫湾发电厂田坝电站使用中,已取得了很好的效益。杜绝了过去由于值班人员在中控室不能实时监测压差,造成当压差快越限?#20445;?#19981;能及时调整机组和闸门的运行方式,使得压差继续增大,被迫停机清渣,给企业带来经济损失,和拦污栅压塌的事故隐患。
  
  四、结束语
  可编程超声波式拦污栅水位测量系统研制成功及运用,提高了漫湾发电厂田坝电站的运行可靠性,安全性。将进一步提高漫湾发电厂?#36828;?#21270;水平,为防洪渡汛提供技术支持,为进一步巩固无人值班(少人值守)奠定了基础。
 

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