制动风闸电气部分基本原理.docx

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1、制动风闸电气部门根本原理溪洛渡电厂筹建处电气维修部杨张斌（云南昭通）摘要：我国水轮发电机接纳的制动方法一般有两种：电气制动和机器制动。电气制动可以淘汰机组轴承、制动闸、制动环的磨损和机坑内的粉尘污染；由于电气制动存在系统造价高，对外围设备情况要求高的问题，一般水电厂的水轮机发电机接纳纯机器制动的方法，而较为先进的水电厂都接纳电气制动与机器制动相结合的方法。本文着重对机器制动电气部门根本原理进行论述，并结合实际生产中的应用，对制动风闸的自动控制情况加以说明。要害词： 制动 风闸 电气水轮发电机在停机历程中，进行制动可有效的淘汰停机时间，淘汰机组在低于额定转速的游走时间，淘汰机组轴承磨损以及低转速

2、下摩擦引起的过热烧瓦。在葛洲坝二江电厂的调速系统中，停机历程导叶接纳了分段快速封闭，与此相配合在机组转速低于15%额定转速时，投入制动风闸，包管机组停机历程中转速的快速控制；三峡电厂水轮发电机接纳电气制动与机器制动相结合的方法，停机历程中导叶接纳快速分段封闭的方法，机组转速低于额定50%时投入电气制动，转速低于15%额定转速时，投入机器风闸制动，而且在停机历程中投入高压油系统，以包管机组能够以快速、稳定、宁静的方法转换运行工况。在建的溪洛涉水发电厂也是接纳电气制动与机器制动相结合的制动方法，其他大中型水电厂的制动方法与此类似，现就制动风闸电气部门在结构、原理、应用上加以论述。一、制动风闸的组成

3、和结构水轮发电机制动器（俗称风闸）是机组机器制动系统中的重要部件。机组制动系统由制动器、油风管路、手动和自动控制装置组成。1.1制动器图1为制动器外观图，图2为制动器结构图：图1 制动器外观图图2 制动器结构图制动器的作用包罗以下几方面： 制止机组停机历程中长时间在低转速下运行，迅速制动（刹车）； 在机组安装或检验期间，可用作千斤顶顶起转子； 对付停运状态的机组，可防备其转动； 便于塑料瓦机组重新创建起油膜。1.2油风回路油风管路是制动器行动复归的能量供应通道，控制油作用于换向阀电磁铁的控制，而带压气系统通过风管通道，为制动器的上下腔进行充放气，实现制动器的行动控制。图3为制动系统中低压气管路

4、图。图3 低压气管路图1.3手自动控制装置制动风闸的重要性决定了其高可靠性要求，单纯的自动控制存在误动拒动的运行风险，为其增设手动控制回路，一方面增加其行动可靠性，在自动失效的情况下可以人为干涉，另一方面，手动操纵的灵活性，为机组的检验作业提供方便。在图3中，电磁换向阀与手动换向阀并联形成的制动系统，是一种简朴有效的制动系统。图4为检验作业中的制动器部署（环形部署黄色部门）。图4 检验作业中的制动器部署二、制动风闸的电气部门制动风闸电气部门有两个作用： 风闸接点把风闸的位移信号转换为开关量电信号，并通过电缆传送至现地控制单位PLC和指示灯，为机组LCU的流程判据以及运行人员的操纵提供依据； 机

5、组LCU通过开出控制，发令投入或撤消制动风闸，通过控制通讯电缆，行动风闸投退电磁铁，再通过低压气系统作用于制动风闸上下腔，实现制动风闸的投退控制。图5为风闸信号行动返回接点（行程开关），图6为制动风闸行动切换电磁铁：图5 风闸信号行动返回接点图6 制动风闸行动切换电磁铁行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机器运动部件的碰撞使其触头行动来实现接通或分断控制电路，到达一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机器运动的位置或行程，使运动机器按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。 在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制

6、和位置状态的检测。用于控制机器设备的行程及限位掩护。结构：由操纵头、触点系统和外壳组成。 在我们的制动系统中，行程开关被牢固安装在支架上，制动风闸闸体上安装牢固刚性拨条，拨条随风闸闸体的行动而上下移动。在拨条行动到某个牢固位置时，触动行程开关操纵触头，行程开关内部常开接点闭合，常关接点断开；当拨条离开牢固位，行程开关操纵触头复归，内部接点常开接点打开，常关接点闭合，从而实现制动风闸实际位置信号由机器信号向电气信号的转变。电磁阀是用电磁控制的产业设备，用在产业控制系统中调解介质的偏向、流量、速度和其他的参数。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方法由继电器控制。这样，电磁阀可以配合差别的电路

7、来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够包管。电磁阀有许多种，差别的电磁阀在控制系统的差别位置发挥作用，最常用的是单向阀、宁静阀、偏向控制阀、速度调治阀等。电磁阀里有密闭的腔，在差别位置开有通孔，每个孔都通向差别的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来挡住或漏出差别的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入差别的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又动员活塞杆，活塞杆动员机器装置动。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机器运动。在机器制动系统中，通过继电器的行动接点来控制投风闸、撤风闸两个电磁铁，电磁铁在电源接通后线圈充

8、电产生磁性，来驱动电磁阀阀芯行动，从而实现低压气在管路中差别形式的流通，进而实现制动风闸差别的充压泄压方法，最终到达制动风闸在自动或手动方法下，凭据运行规程行动的目的。图7为机器制动电气部门原理图。图7 机器制动系统电气图上图中PS为LCU现地控制单位的电源模块，CP为通讯模块，DO为开关量开出模块，AI为模拟量输入模块，DI为开关量输入模块。三、制动风闸在水电厂的应用 在水电厂中，制动风闸安装在风洞层，围绕定子座环均匀部署。制动风闸的行程开关的常开接点以并联的方法用屏蔽电缆连接，屏蔽电缆走经电缆廊道或桥架连接至现地控制单位，现地控制单位对信号进行收罗处置惩罚后，以通讯的方法把收罗到的信号上送

9、至LCU，LCU卖力把风闸的机器位置以图表的形式体现给监控系统；另一方面，LCU内部通过流程执行，在条件满足时，由开出模块发投/撤风闸令，开出模块接通开出继电器线圈励磁电源，继电器的常开接点闭合，连通电磁铁行动的220V直流回路，驱动电磁铁行动，电磁铁行动动员电磁阀阀芯移动，从而低压气经由阀芯移动产生的孔洞，进入制动风闸的下/上腔，制动风闸在气压存在的情况下，上/下移动，以完成对LCU发令的任务执行。 在葛洲坝二江电厂的制动系统中，检验需求的风闸投退由运行人员手动完成。机组运行中的行动情况是这样的:在机组接到停机令后，导叶分段封闭，机组转速迅速下降，当机组转速降至15%额定转速时（7.5HZ）

10、，投入制动风闸，导叶开度小于3%时投入锁定，转速小于5%时， LCU查抄风闸投入、锁定投入、后延时60S撤消风闸制动，投入紧停，机组进入停机状态。因为机组测速方法接纳齿盘测速，因此在风闸撤消后，如果机组另有低速运转的情况，监控系统会进行蠕动报警，运行人员进入现场人为干涉。图8为监控系统停机流程图。图8 监控系统停机流程图三峡电厂机器制动历程与葛洲坝电厂相同，由于三峡电厂属于巨型水轮机组，在停机阶段，50%额定转速时投入电气制动方法，以淘汰机组低速运行的时间，加速停机历程。溪洛渡、向家坝电厂的制动方法与制动历程，与三峡电厂相类似。四、制动风闸的革新要求和生长偏向 制动风闸的实际运行经验表明，在机

11、组的正常运行历程中经常存在风闸的误动拒动情况，严重时直接导致机组制动环磨损，风闸损坏，产生大量烟尘，造成机组强迫性检验和惨重的经济损失。因此制动风闸不但仅是简朴的接点信号返回，行动命令下发，在细节处置惩罚和流程执行条件掌握上应该赐与更多的思考。 4.1误动 拒动制动风闸的误动主要有以下原因：1） 流程编写不严谨，导致出现的误动2） 开出模块妨碍造成的误动3） 继电器接点发抖出现的误动4） 回路接线错误出现的误动 制动风闸的拒动主要有以下原因：1） 流程编写不严谨造成的拒动2） 开出模块妨碍造成的拒动3） 继电器损坏造成的拒动4） 电磁铁、电磁阀妨碍造成的拒动5） 油气管路堵塞造成的制动风闸拒动

12、针对以上误动原因，制动风闸系统应做以下革新：1） 完善流程的执行判断条件，对投风闸、撤风闸的执行条件进行更为细致的论证；同时，增加机组运行历程中风闸误投后立即撤消风闸的步伐流程，最大限度的掩护运行中的设备宁静；2） 接纳高可靠性、高性能的开出模件和继电器，继电器可考虑接纳并联冗余的方法；开出继电器增加开出使能环节，从而增加制动风闸行动的可靠性；3） 检验作业中增加制动系统电气回路查抄环节，防备由于接线错误引起的设备误动拒动；4） 对低压气管路加装气压传感器，对压力异常的情况，通过监控系统进行报警，以实时提醒维护人员现场处置惩罚；5） 为防备出现机组运行历程中，由于转速丈量信号直接消失，导致的系

13、统误认为机组转速低于15%投风闸的妨碍产生，在投制动风闸的流程执行中，应参加机端频率、导叶开度等须要的判断条件。4.2制动风闸系统的优化举例说明制动风闸系统的优化方法。机组的风闸制动器分上、下两腔，接纳2个电磁阀(1DK和2DK)进行控制，其中1DK控制上腔充气（1DK-a得电）/排气(1DK-b得电)，2DK电磁阀控制下腔充气（2DK-a得电/排气2DK-b得电），风闸投退操纵可接纳3种方法进行，其控制逻辑如下表1：表1：风闸投退行动逻辑操纵方法风闸投入风闸拆除下腔充气上腔充气/下腔排气上腔排气监控LCU步伐控制LCU发风闸投入DO指令制动柜ZDT1接点行动下腔充气LCU发风闸拆除DO指令制

14、动柜ZDT2接点行动上腔充气/下腔排气LCU在发风闸撤消指令延时15s发上腔排气指令DO制动柜A-68/A-70接点行动上腔排气监控PC2柜上的投入/撤消按钮操纵（共2个按钮）按投入AN3按钮制动柜ZDT1接点行动下腔充气，按撤消按钮AN4制动柜ZDT2接点行动上腔充气/下腔排气现地制动柜上按钮操纵（共3个按钮）按钮1AN行动下腔充气按钮2AN行动上腔充气/下腔排气按钮3AN行动上腔排气通过上表阐发，若通过PC2柜的按钮进行了风闸的撤消操纵，则在风闸撤消后制动器上腔仍然充气有压，当再次投入风闸时则上、下腔均充气有压，将产生制动器无法投入或投入后上腔有压，导致停机流程运行到投风闸步超时退出，停机

15、失败。为包管监控系统步伐、LCU的PC2柜、制动现地柜三处都能对制动风闸进行协调、可靠的控制，故对制动风闸的控制回路进行优化。优化方案经阐发电源电站机组风闸制动的公道控制逻辑应该为：制动器投入：下腔充气；制动器撤消：制动器上腔充气、下腔排气再经数秒的延时后，制动器上腔排气为下次的制动器投入（下腔充气）作准备。凭据以上控制逻辑逻辑阐发，革新明如下：保存PC2柜手动投入的按钮AN3与监控系统的制动器投入（下腔充气）的DO量，和手动撤消的按钮AN4与监控系统制动器撤消（制动器上腔充气、下腔排气）的DO量，而放弃原监控系统延时控制上腔排气的DO量线路。增加一个制动器上腔气压开关1YK控制的中间继电器6

16、KA(原1YK只将上腔有压的信号送与监控，优化后该信号由6KA送出)，并增加一个在制动风闸撤消后延时排掉上腔气压的延时继电器1SJ。当制动器撤消后（制动器上腔充气、下腔排气）后，由制动器落下的行程开关（J1至J6）控制的继电器3KA励磁，制动器上腔有压的继电器6KA也励磁，控制延时继电器1SJ励磁，经10秒的延时后，1SJ的常开接点行动，制动器上腔排气，上腔无压后6KA失电，控制1SJ失电。这样即可包管无论是监控系统发令或是PC2柜的按钮都能循环、可靠的控制制动风闸的投入、撤消。4.3制动风闸系统的生长偏向做为一个有着几十年运行经验的系统，制动风闸有着比力成熟的设计思路和运行经验，同时由于该系

17、统的帮助设备脚色，在大多数情况，该系统设计简朴。由于该系统投入使用率不高的问题，有些设备隐患恒久存在也难于被发明，在要害时候的拒动误动大概行动不到位的妨碍产生，都市影响到机组的稳定和设备的宁静。因此在水轮发电机机组体积越来越巨型，功率越来越高的形势下，制动风闸系统应该在未来的生长中具备更高的系统要求和控制精度。随着时间推移，电气制动系统的技能运行成熟，越来越多的发电时机接纳电气制动与机器制动相结合的方法，以在最优最快的方法下实现机组的快速控制，与电气制动方法的配合干系也是制动风闸系统在现代化智能电站中重点生长偏向。可以推断，未来的制动系统是电气制动与机器风闸制动、高压油系统相结合的系统，这个系统是智能的，有自己独立的控制单位，焦点控制单位间接纳多套冗余，分系统的协调由焦点控制单位决策，在设备末端有精密的智能传感器能实时准确的提供情况信号，并具有自我诊断、远程监控能力，协助电站的监控系统，完成机组稳定运行、宁静控制的目标。