制动风闸电气局部根原理
溪洛渡电厂筹建处电气维修部杨张斌〔云南昭通〕
摘：国水轮发电机采取制动方式般两种：电气制动机械制动电气制动减少机组轴承制动闸制动环磨损机坑粉尘污染电气制动存系统造价高外围设备环境求高问题般水电厂水轮机发电机采纯机械制动方式较先进水电厂采电气制动机械制动相结合方式文着重机械制动电气局部根原理进行阐述结合实际生产中应制动风闸动控制情况加说明
关键词： 制动 风闸 电气
水轮发电机停机程中进行制动效减少停机时间减少机组低额定转速游走时间减少机组轴承磨损低转速摩擦引起热烧瓦葛洲坝二江电厂调速系统中停机程导叶采分段快速关闭相配合机组转速低15额定转速时投入制动风闸保证机组停机程中转速快速控制三峡电厂水轮发电机采电气制动机械制动相结合方式停机程中导叶采快速分段关闭方式机组转速低额定50时投入电气制动转速低15额定转速时投入机械风闸制动停机程中投入高压油系统保证机组够快速稳定安方式转换运行工况建溪洛渡水发电厂采电气制动机械制动相结合制动方式中型水电厂制动方式类似现制动风闸电气局部结构原理应加阐述
制动风闸组成结构
水轮发电机制动器〔俗称风闸〕机组机械制动系统中重部件机组制动系统制动器油风路手动动控制装置组成
11制动器
图1制动器外观图图2制动器结构图：
图1 制动器外观图
图2 制动器结构图
制动器作包括方面：
① 防止机组停机程中长时间低转速运行迅速制动〔刹车〕
② 机组安装检修期间作千斤顶顶起转子
③ 停运状态机组防止转动
④ 便塑料瓦机组重新建立起油膜
12油风回路
油风路制动器动作复量供应通道控制油作换阀电磁铁控制带压气系统通风通道制动器腔进行充放气实现制动器动作控制图3制动系统中低压气路图
图3 低压气路图
13手动控制装置
制动风闸重性决定高性求单纯动控制存误动拒动运行风险增设手动控制回路方面增加动作性动失效情况干预方面手动操作灵活性机组检修作业提供方便图3中电磁换阀手动换阀联形成制动系统种简单效制动系统图4检修作业中制动器布置〔环形布置黄色局部〕
图4 检修作业中制动器布置
二制动风闸电气局部
制动风闸电气局部两作：
① 风闸接点风闸位移信号转换开关量电信号通电缆传送现控制单元PLC指示灯机组LCU流程判运行员操作提供
② 机组LCU通开出控制发令投入撤制动风闸通控制通讯电缆动作风闸投退电磁铁通低压气系统作制动风闸腔实现制动风闸投退控制
图5风闸信号动作返回接点〔行程开关〕图6制动风闸动作切换电磁铁：
图5 风闸信号动作返回接点
图6 制动风闸动作切换电磁铁
行程开关位置开关〔称限位开关〕种种常电流令电器利生产机械运动部件碰撞触头动作实现接通分断控制电路达定控制目通常类开关限制机械运动位置行程运动机械定位置行程动停止反运动变速运动动返运动等
电气控制系统中位置开关作实现序控制定位控制位置状态检测控制机械设备行程限位保护构造：操作头触点系统外壳组成
制动系统中行程开关固定安装支架制动风闸闸体安装固定刚性拨条拨条风闸闸体动作移动拨条动作某固定位置时触动行程开关操作触头行程开关部常开接点闭合常关接点断开拨条离开固定位行程开关操作触头复部接点常开接点翻开常关接点闭合实现制动风闸实际位置信号机械信号电气信号转变
电磁阀电磁控制工业设备工业控制系统中调整介质方流量速度参数电磁阀电磁效应进行控制控制方式继电器控制样电磁阀配合电路实现预期控制控制精度灵活性够保证电磁阀种电磁阀控制系统位置发挥作常单阀安阀方控制阀速度调节阀等
电磁阀里密闭腔位置开通孔孔通油腔中间阀两面两块电磁铁面磁铁线圈通电阀体会吸引边通控制阀体移动挡住漏出排油孔进油孔常开液压油会进入排油然通油压力推动油缸活塞活塞带动活塞杆活塞杆带动机械装置动样通控制电磁铁电流通断控制机械运动
机械制动系统中通继电器动作接点控制投风闸撤风闸两电磁铁电磁铁电源接通线圈充电产生磁性驱动电磁阀阀芯动作实现低压气路中形式流通进实现制动风闸充压泄压方式终达制动风闸动手动方式运行规程动作目
图7机械制动电气局部原理图
图7 机械制动系统电气图
图中PSLCU现控制单元电源模块CP通讯模块DO开关量开出模块AI模拟量输入模块DI开关量输入模块
三制动风闸水电厂应
水电厂中制动风闸安装风洞层围绕定子座环均匀布置制动风闸行程开关常开接点联方式屏蔽电缆连接屏蔽电缆走电缆廊道桥架连接现控制单元现控制单元信号进行采集处理通讯方式采集信号送LCULCU负责风闸机械位置图表形式表现监控系统方面LCU部通流程执行条件满足时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常开接点闭合连通电磁铁动作220V直流回路驱动电磁铁动作电磁铁动作带动电磁阀阀芯移动低压气阀芯移动产生孔洞进入制动风闸腔制动风闸气压存情况移动完成LCU发令务执行
葛洲坝二江电厂制动系统中检修需求风闸投退运行员手动完成机组运行中动作情况样机组接停机令导叶分段关闭机组转速迅速降机组转速降15额定转速时〔75HZ〕投入制动风闸导叶开度3时投入锁定转速5时 LCU检查风闸投入锁定投入延时60S撤风闸制动投入紧停机组进入停机状态机组测速方式采齿盘测速风闸撤果机组低速运转情况监控系统会进行蠕动报警运行员进入现场干预图8监控系统停机流程图
图8 监控系统停机流程图
三峡电厂机械制动程葛洲坝电厂相三峡电厂属巨型水轮机组停机阶段50额定转速时投入电气制动方式减少机组低速运行时间加快停机程溪洛渡家坝电厂制动方式制动程三峡电厂相类似
四制动风闸改良求开展方
制动风闸实际运行验说明机组正常运行程中常存风闸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量烟尘造成机组强迫性检修沉重济损失制动风闸仅仅简单接点信号返回动作命令发细节处理流程执行条件握应该予更思考
41误动 拒动
制动风闸误动原：
1） 流程编写严谨导致出现误动
2） 开出模块障造成误动
3） 继电器接点抖动出现误动
4） 回路接线错误出现误动
制动风闸拒动原：
1） 流程编写严谨造成拒动
2） 开出模块障造成拒动
3） 继电器损坏造成拒动
4） 电磁铁电磁阀障造成拒动
5） 油气路堵塞造成制动风闸拒动
针误动原制动风闸系统应做改良：
1） 完善流程执行判断条件投风闸撤风闸执行条件进行更细致证时增加机组运行程中风闸误投立撤风闸程序流程限度保护运行中设备安
2） 采高性高性开出模件继电器继电器考虑采联冗余方式开出继电器增加开出环节增加制动风闸动作性
3） 检修作业中增加制动系统电气回路检查环节防止接线错误引起设备误动拒动
4） 低压气路加装气压传感器压力异常情况通监控系统进行报警时提醒维护员现场处理
5） 防止出现机组运行程中转速测量信号直接消失导致系统误认机组转速低15投风闸障发生投制动风闸流程执行中应参加机端频率导叶开度等必判断条件
42制动风闸系统优化
举例说明制动风闸系统优化方式
机组风闸制动器分两腔采2电磁阀（1DK2DK）进行控制中1DK控制腔充气〔1DKa电〕排气（1DKb电）2DK电磁阀控制腔充气〔2DKa电排气2DKb电〕风闸投退操作采3种方式进行控制逻辑表1：
表1：风闸投退动作逻辑
操作方式
风闸投入
风闸撤
腔充气
腔充气腔排气
腔排气
监控LCU程序控制
LCU发风闸投入DO指令→制动柜ZDT1接点动作→腔充气
LCU发风闸撤DO指令→制动柜ZDT2接点动作→腔充气腔排气
LCU发风闸撤指令延时15s发腔排气指令DO→制动柜A68A70接点动作→腔排气
监控PC2柜投入撤钮操作〔2钮〕
投入AN3钮→制动柜ZDT1接点动作→腔充气
撤钮AN4→制动柜ZDT2接点动作→腔充气腔排气
现制动柜钮操作〔3钮〕
钮1AN动作→腔充气
钮2AN动作→腔充气腔排气
钮3AN动作→腔排气
通表分析假设通PC2柜钮进行风闸撤操作风闸撤制动器腔然充气压次投入风闸时腔均充气压发生制动器法投入投入腔压导致停机流程运行投风闸步超时退出停机失败
保证监控系统程序LCUPC2柜制动现柜三处制动风闸进行协调控制制动风闸控制回路进行优化
优化方案
分析电源电站机组风闸制动合理控制逻辑应该：
制动器投入：腔充气
制动器撤：制动器腔充气腔排气→数秒延时制动器腔排气→次制动器投入〔腔充气〕作准备
根控制逻辑逻辑分析改良明：
保存PC2柜手动投入钮AN3监控系统制动器投入〔腔充气〕DO量手动撤钮AN4监控系统制动器撤〔制动器腔充气腔排气〕DO量放弃原监控系统延时控制腔排气DO量线路
增加制动器腔气压开关1YK控制中间继电器6KA（原1YK腔压信号送监控优化该信号6KA送出）增加制动风闸撤延时排掉腔气压延时继电器1SJ
制动器撤〔制动器腔充气腔排气〕制动器落行程开关〔J1J6〕控制继电器3KA励磁制动器腔压继电器6KA励磁控制延时继电器1SJ励磁10秒延时1SJ常开接点动作制动器腔排气腔压6KA失电控制1SJ失电
样保证监控系统发令PC2柜钮循环控制制动风闸投入撤
43制动风闸系统开展方
做着十年运行验系统制动风闸着拟成熟设计思路运行验时该系统辅助设备角色数情况该系统设计简单该系统投入率高问题设备隐患长期存难发现关键时候拒动误动者动作位障发生会影响机组稳定设备安水轮发电机机组体积越越巨型功率越越高形势制动风闸系统应该未开展中具备更高系统求控制精度
着时间推移电气制动系统技术运行成熟越越发电时机采电气制动机械制动相结合方式优快方式实现机组快速控制电气制动方式配合关系制动风闸系统现代化智电站中重点开展方
推断未制动系统电气制动机械风闸制动高压油系统相结合系统系统智独立控制单元核心控制单元间采套冗余分系统协调核心控制单元决策设备末端精密智传感器时准确提供环境信号具诊断远程监控力协助电站监控系统完成机组稳定运行安控制目标
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溪洛渡电厂筹建处电气维修部杨张斌〔云南昭通〕
摘：国水轮发电机采取制动方式般两种：电气制动机械制动电气制动减少机组轴承制动闸制动环磨损机坑粉尘污染电气制动存系统造价高外围设备环境求高问题般水电厂水轮机发电机采纯机械制动方式较先进水电厂采电气制动机械制动相结合方式文着重机械制动电气局部根原理进行阐述结合实际生产中应制动风闸动控制情况加说明
关键词： 制动 风闸 电气
水轮发电机停机程中进行制动效减少停机时间减少机组低额定转速游走时间减少机组轴承磨损低转速摩擦引起热烧瓦葛洲坝二江电厂调速系统中停机程导叶采分段快速关闭相配合机组转速低15额定转速时投入制动风闸保证机组停机程中转速快速控制三峡电厂水轮发电机采电气制动机械制动相结合方式停机程中导叶采快速分段关闭方式机组转速低额定50时投入电气制动转速低15额定转速时投入机械风闸制动停机程中投入高压油系统保证机组够快速稳定安方式转换运行工况建溪洛渡水发电厂采电气制动机械制动相结合制动方式中型水电厂制动方式类似现制动风闸电气局部结构原理应加阐述
制动风闸组成结构
水轮发电机制动器〔俗称风闸〕机组机械制动系统中重部件机组制动系统制动器油风路手动动控制装置组成
11制动器
图1制动器外观图图2制动器结构图：
图1 制动器外观图
图2 制动器结构图
制动器作包括方面：
① 防止机组停机程中长时间低转速运行迅速制动〔刹车〕
② 机组安装检修期间作千斤顶顶起转子
③ 停运状态机组防止转动
④ 便塑料瓦机组重新建立起油膜
12油风回路
油风路制动器动作复量供应通道控制油作换阀电磁铁控制带压气系统通风通道制动器腔进行充放气实现制动器动作控制图3制动系统中低压气路图
图3 低压气路图
13手动控制装置
制动风闸重性决定高性求单纯动控制存误动拒动运行风险增设手动控制回路方面增加动作性动失效情况干预方面手动操作灵活性机组检修作业提供方便图3中电磁换阀手动换阀联形成制动系统种简单效制动系统图4检修作业中制动器布置〔环形布置黄色局部〕
图4 检修作业中制动器布置
二制动风闸电气局部
制动风闸电气局部两作：
① 风闸接点风闸位移信号转换开关量电信号通电缆传送现控制单元PLC指示灯机组LCU流程判运行员操作提供
② 机组LCU通开出控制发令投入撤制动风闸通控制通讯电缆动作风闸投退电磁铁通低压气系统作制动风闸腔实现制动风闸投退控制
图5风闸信号动作返回接点〔行程开关〕图6制动风闸动作切换电磁铁：
图5 风闸信号动作返回接点
图6 制动风闸动作切换电磁铁
行程开关位置开关〔称限位开关〕种种常电流令电器利生产机械运动部件碰撞触头动作实现接通分断控制电路达定控制目通常类开关限制机械运动位置行程运动机械定位置行程动停止反运动变速运动动返运动等
电气控制系统中位置开关作实现序控制定位控制位置状态检测控制机械设备行程限位保护构造：操作头触点系统外壳组成
制动系统中行程开关固定安装支架制动风闸闸体安装固定刚性拨条拨条风闸闸体动作移动拨条动作某固定位置时触动行程开关操作触头行程开关部常开接点闭合常关接点断开拨条离开固定位行程开关操作触头复部接点常开接点翻开常关接点闭合实现制动风闸实际位置信号机械信号电气信号转变
电磁阀电磁控制工业设备工业控制系统中调整介质方流量速度参数电磁阀电磁效应进行控制控制方式继电器控制样电磁阀配合电路实现预期控制控制精度灵活性够保证电磁阀种电磁阀控制系统位置发挥作常单阀安阀方控制阀速度调节阀等
电磁阀里密闭腔位置开通孔孔通油腔中间阀两面两块电磁铁面磁铁线圈通电阀体会吸引边通控制阀体移动挡住漏出排油孔进油孔常开液压油会进入排油然通油压力推动油缸活塞活塞带动活塞杆活塞杆带动机械装置动样通控制电磁铁电流通断控制机械运动
机械制动系统中通继电器动作接点控制投风闸撤风闸两电磁铁电磁铁电源接通线圈充电产生磁性驱动电磁阀阀芯动作实现低压气路中形式流通进实现制动风闸充压泄压方式终达制动风闸动手动方式运行规程动作目
图7机械制动电气局部原理图
图7 机械制动系统电气图
图中PSLCU现控制单元电源模块CP通讯模块DO开关量开出模块AI模拟量输入模块DI开关量输入模块
三制动风闸水电厂应
水电厂中制动风闸安装风洞层围绕定子座环均匀布置制动风闸行程开关常开接点联方式屏蔽电缆连接屏蔽电缆走电缆廊道桥架连接现控制单元现控制单元信号进行采集处理通讯方式采集信号送LCULCU负责风闸机械位置图表形式表现监控系统方面LCU部通流程执行条件满足时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常开接点闭合连通电磁铁动作220V直流回路驱动电磁铁动作电磁铁动作带动电磁阀阀芯移动低压气阀芯移动产生孔洞进入制动风闸腔制动风闸气压存情况移动完成LCU发令务执行
葛洲坝二江电厂制动系统中检修需求风闸投退运行员手动完成机组运行中动作情况样机组接停机令导叶分段关闭机组转速迅速降机组转速降15额定转速时〔75HZ〕投入制动风闸导叶开度3时投入锁定转速5时 LCU检查风闸投入锁定投入延时60S撤风闸制动投入紧停机组进入停机状态机组测速方式采齿盘测速风闸撤果机组低速运转情况监控系统会进行蠕动报警运行员进入现场干预图8监控系统停机流程图
图8 监控系统停机流程图
三峡电厂机械制动程葛洲坝电厂相三峡电厂属巨型水轮机组停机阶段50额定转速时投入电气制动方式减少机组低速运行时间加快停机程溪洛渡家坝电厂制动方式制动程三峡电厂相类似
四制动风闸改良求开展方
制动风闸实际运行验说明机组正常运行程中常存风闸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量烟尘造成机组强迫性检修沉重济损失制动风闸仅仅简单接点信号返回动作命令发细节处理流程执行条件握应该予更思考
41误动 拒动
制动风闸误动原：
1） 流程编写严谨导致出现误动
2） 开出模块障造成误动
3） 继电器接点抖动出现误动
4） 回路接线错误出现误动
制动风闸拒动原：
1） 流程编写严谨造成拒动
2） 开出模块障造成拒动
3） 继电器损坏造成拒动
4） 电磁铁电磁阀障造成拒动
5） 油气路堵塞造成制动风闸拒动
针误动原制动风闸系统应做改良：
1） 完善流程执行判断条件投风闸撤风闸执行条件进行更细致证时增加机组运行程中风闸误投立撤风闸程序流程限度保护运行中设备安
2） 采高性高性开出模件继电器继电器考虑采联冗余方式开出继电器增加开出环节增加制动风闸动作性
3） 检修作业中增加制动系统电气回路检查环节防止接线错误引起设备误动拒动
4） 低压气路加装气压传感器压力异常情况通监控系统进行报警时提醒维护员现场处理
5） 防止出现机组运行程中转速测量信号直接消失导致系统误认机组转速低15投风闸障发生投制动风闸流程执行中应参加机端频率导叶开度等必判断条件
42制动风闸系统优化
举例说明制动风闸系统优化方式
机组风闸制动器分两腔采2电磁阀（1DK2DK）进行控制中1DK控制腔充气〔1DKa电〕排气（1DKb电）2DK电磁阀控制腔充气〔2DKa电排气2DKb电〕风闸投退操作采3种方式进行控制逻辑表1：
表1：风闸投退动作逻辑
操作方式
风闸投入
风闸撤
腔充气
腔充气腔排气
腔排气
监控LCU程序控制
LCU发风闸投入DO指令→制动柜ZDT1接点动作→腔充气
LCU发风闸撤DO指令→制动柜ZDT2接点动作→腔充气腔排气
LCU发风闸撤指令延时15s发腔排气指令DO→制动柜A68A70接点动作→腔排气
监控PC2柜投入撤钮操作〔2钮〕
投入AN3钮→制动柜ZDT1接点动作→腔充气
撤钮AN4→制动柜ZDT2接点动作→腔充气腔排气
现制动柜钮操作〔3钮〕
钮1AN动作→腔充气
钮2AN动作→腔充气腔排气
钮3AN动作→腔排气
通表分析假设通PC2柜钮进行风闸撤操作风闸撤制动器腔然充气压次投入风闸时腔均充气压发生制动器法投入投入腔压导致停机流程运行投风闸步超时退出停机失败
保证监控系统程序LCUPC2柜制动现柜三处制动风闸进行协调控制制动风闸控制回路进行优化
优化方案
分析电源电站机组风闸制动合理控制逻辑应该：
制动器投入：腔充气
制动器撤：制动器腔充气腔排气→数秒延时制动器腔排气→次制动器投入〔腔充气〕作准备
根控制逻辑逻辑分析改良明：
保存PC2柜手动投入钮AN3监控系统制动器投入〔腔充气〕DO量手动撤钮AN4监控系统制动器撤〔制动器腔充气腔排气〕DO量放弃原监控系统延时控制腔排气DO量线路
增加制动器腔气压开关1YK控制中间继电器6KA（原1YK腔压信号送监控优化该信号6KA送出）增加制动风闸撤延时排掉腔气压延时继电器1SJ
制动器撤〔制动器腔充气腔排气〕制动器落行程开关〔J1J6〕控制继电器3KA励磁制动器腔压继电器6KA励磁控制延时继电器1SJ励磁10秒延时1SJ常开接点动作制动器腔排气腔压6KA失电控制1SJ失电
样保证监控系统发令PC2柜钮循环控制制动风闸投入撤
43制动风闸系统开展方
做着十年运行验系统制动风闸着拟成熟设计思路运行验时该系统辅助设备角色数情况该系统设计简单该系统投入率高问题设备隐患长期存难发现关键时候拒动误动者动作位障发生会影响机组稳定设备安水轮发电机机组体积越越巨型功率越越高形势制动风闸系统应该未开展中具备更高系统求控制精度
着时间推移电气制动系统技术运行成熟越越发电时机采电气制动机械制动相结合方式优快方式实现机组快速控制电气制动方式配合关系制动风闸系统现代化智电站中重点开展方
推断未制动系统电气制动机械风闸制动高压油系统相结合系统系统智独立控制单元核心控制单元间采套冗余分系统协调核心控制单元决策设备末端精密智传感器时准确提供环境信号具诊断远程监控力协助电站监控系统完成机组稳定运行安控制目标
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