丹江口水电厂六号机风闸制动控制系统的改造

丹江口水电厂六号机风闸制动控制系统的改造【摘要】本文主要阐述了丹江口水电厂六号机组的老风闸控制回路在运行中存在的缺陷，以及进行的接点更换、控制回路改造、流程设计与完善等工作，使得该系统运行效果好，便于直接准确地得到风闸位置情况，并在实际运行中得到验证。

【关键词】风闸；控制回路；改造；接点更换；流程；设计

1 丹江电厂风闸系统概述

丹江口水力发电厂位于湖北省丹江口市境内汉江中游，装有6

台15万千瓦混流式水轮发电机组，原装机容量为900mw。机组增容改造后，#1、#2机组由150mw增加到175mw，#3～#6机组可由150mw 增加到167mw，实际总装机容量可达到1000mw。

风闸系统是发电机组停机时的制动系统，风闸控制回路的作用是当机组转速下降到额定转速的20%时自动投入，以0.7～0.8mpa 气压把风闸活塞顶起，使其闸瓦与转子制动环摩擦制动，加闸停机，延时90秒后自动复归。由于丹江电厂长期担负华中电网的调峰调频任务，机组开停机次数多，风闸投切较为频繁，所以，风闸控制系统的灵敏性和回路的可靠性对机组的安全运行显得十分重要。

2 风闸老式控制回路缺陷分析

丹江口水电厂的风闸制动老电气回路并不复杂，其原理是：利用一个电磁阀的上下两个线圈来控制风闸下腔的进气和排气管路，实现加风闸和撤风闸的自动操作，并利用压力继电器的辅助接点采集风闸位置信号，送入计算机监控系统供运行人员在远方工作站监

视。

我厂老式风闸控制系统自动化程度低，风闸手动投入和切除操作原始，并且在风闸解除时，还必须由人工干预投入反向风压后，才能使风闸回复至原位，为下次投入风闸作好准备；同时送入计算机监控系统的信息不全面，不便于运行人员监视控制。

3 风闸制动控制系统改造

3.1 风闸接点改造

针对老式控制回路中没有风闸接点，每次开停机时运行人员都必须进入风洞检察24个风闸的位置，我们设计加装了行程开关，增加了风闸信号反馈回路，其原理为：将24个风闸的顶起与回落位置接点取出，分别与风闸柜上的红绿两个信号灯组成串联回路，接入220v直流电源，使风闸顶起与回落显示亮灯，随时反映风闸位置。

然而，在实际运行中，经常出现风闸位置信号反馈过缓或位置信号不明确，给机组运行造成极大损害，增加运行人员开机前的准备工作。分析其原因有两个方面：（1）风洞内震动大，灰尘多，水气重，闸门内外压差大，使行程接点经常错位、动作不灵或锈死；（2）由于风闸行程开关动触头有一定转动角度，虽然每次检修调试后处于正中，但是数次动作后容易被压偏，损坏接点。

针对以上缺陷，我们对风闸接点作了如下改造：

（1）为了保证接点可靠动作，选用封闭性能好的xkia-411型行程开关，消除了风洞内恶劣环境对接点的不良影响；

（2）为消除行程开关动触头的偏移，在原设计的螺钉上水平焊接一个r15mm的圆形钢板，扩大了动触头与行程开关的接触面积，保证了接触的可靠性。

该风闸接点改进后已在我厂六台机组中运用。运行中风闸位置采样好、信号反馈迅速，极大减轻了运行人员工作量，完全达到设计的预期效果。

3.2 风闸自动控制柜改造

新型风闸控制柜主要作了如下改进：

（1）使用更加直观的数字式压力表显示风闸上、下腔压力，数字式转速表显示机组转速；

（2）在进气管路上增加了由日本smc公司生产的气水分离器，过滤气体中的水分使其保持干燥，更有利于电磁阀等元件长效工作；

（3）将加风闸和加反风回路分开，各自采用独立的控制电磁阀，使控制更加安全可靠；

（4）在自动化元件的筛选上更加严格：电气控制的重要部件～电磁阀采用德国宝德公司的两位三通换向阀；压力传感器作为采集风闸上下腔压力并转换成电信号送数显表显示的重要部件，采用日本smc公司的产品；

（5）为方便运行操作，在面板上设计了用于选择运行方式的“自动”、“手动”转换开关，并在“手动”控制时可选择“制动”、“停止”和“反风”等操作；

（6）为防止机组检修时电磁阀误动造成事故，特别设计了两个应急按钮，用于锁定加风闸和撤风闸两个电磁阀。

经过对新风闸控制系统的安装调试，我们发现新回路中还存在问题，如不处理将影响新系统全面发挥作用，为此我们又做了如下改进和完善：

（1）在信号反馈回路中增加中间继电器，解决了现场风闸接点不够的问题，将风闸位置信号同时提供给计算机监控系统使用和现地控制柜显示亮灯；并在回路上将强弱电分开，风闸接点和中间继电器线圈接220v强电，继电器辅助接点为24v弱电，消除了现场油污灰尘大，弱电到现场接点接触不良的现象；

（2）为了防止加风闸和加反风两个电磁阀同时动作造成事故，在两个电磁阀控制回路中增加了互为闭锁功能；

（3）鉴于风闸控制的重要性，控制回路采用双电源设计，并对电源增加监视继电器，将电源监视信号引入计算机监控系统，便于运行人员随时监控风闸的操作电源；

（4）在计算机监控系统中增加“六号机风闸操作画面”，并将风闸行程接点状态、风闸上下腔压力、风闸电源监视以及机组转速等开关量和模拟量信号引入监控系统，并设置“撤风闸”操作按钮，可在远方工作站实时监测并可进行“撤风闸”操作，既方便运行人员工作，也是电厂自动化程度逐步提高的一个表现。

新型风闸控制回路具有安全、可靠、高效的特点。其工作原理如上图所示：当机组停机加闸时，由机组停机流程控制电磁阀动作，

低压气体通过气水分离器、加闸电磁阀进入风闸下腔顶起闸瓦，实现加闸操作，同时通过风闸行程开关的接点和压力继电器的辅助接点分别在现场的风闸控制柜上和远方中央控制室的计算机工作站

上显示风闸位置状态；当撤风闸后，实际风闸没落到位，反风电磁阀动作，低压气体进入风闸上腔，将风闸压下，同时加闸电磁阀复归，下腔气体自动排出。

4 风闸控制流程的设计与完善

在“六号机组停机流程”中，我们根据监控系统新增加的风闸信号修改并完善了风闸制动流程，使其控制更加灵敏可靠。我们利用压力传感器采集的风闸下腔压力值来判断风闸是否加上，利用行程接点的开关量状态来判断加闸行程是否到位。需要特别说明的是：加闸90秒后自动撤风闸，如果撤风闸命令已发出，加闸电磁阀也已复归，但是落闸行程没有到位，我们在程序中设计了“自动加反向风压”动作反风电磁阀，使风闸上腔给气，将风闸压回原位。这与老式风闸控制系统只能手动加反向风压相比，使电厂自动化程度更上一个台阶。

5 结束语

丹江电厂六号机组新风闸控制系统安装后，经过通电试验及试运行检验正式投入运行，证明接口回路设计合理、流程修改正确、控制回路动作正确、可靠。在中央控制室运行人员可以实时监视风闸的操作方式、风闸位置、上下腔风压、机组转速以及风闸电源等信息，满足了6号发电机风闸控制功能的要求，大大减轻了运行人