快速闸门启闭机的电气控制

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1、快 速 闸 门 启 闭 机 的 电 气 控 制杨 毅 医( 湖 南 水 工 机 械 有 限 责 任 公 司 长 沙 市 410119)【 摘 要 】 文 章 对 传 统 的 交 流 电 磁 铁 制 动 方 案 ( 方 案 一 ) 和 电 力 液 压 推 杆 制 动 器 方 案 ( 方 案 二 ) 两 种快 速 闸 门 启 闭 机 的 电 气 控 制 方 案 进 行 比 选 , 认 为 方 案 二 优 点 比 较 明 显 , 简 单 、 可 靠 、 寿 命 长 , 便 于 实 现远 程 控 制 和 自 动 控 制 。【 关 键 词 】 快 速 闸 门 启 闭 机 电 磁 制 动 器 电 力 液

2、压 推 杆 制 动 器 直 流 控 制380V - 220V( 110V)水 电 站 进 水 口 快 速 闸 门 的 启 闭 , 目 前 主 要 采 用 QPK 系 列卷 扬 式 快 速 闸 门 启 闭 机 。 当 水 轮 发 电 机 组 甩 负 荷 , 调 速 系 统 失 灵 , 在 出 现 飞 逸 之 前 或 压 力 管 道 出 现 破 裂 等 事 故 时 , 通 过 自 动 或 手 动 , 将 闸 门 在 两 分 钟 内 快 速 关 闭 , 从 而 保 护 机 组 和 厂 房 的 安 全 。 该 系 列 启 闭 机 , 正 常 工 作 情 况 是 由 电 动 机 拖 动 的 慢 速 运

3、行 , 事 故 工 况 下 , 要 求 电 气 控 制 将 电 动 机 电 气 回 路 断 开 , 松 开 制 动 器 抱 闸 , 使 闸 门 靠 持 住 力 快 速 下 降 , 其 下 降 速 度 由 离 心 式 调 速 器 控 制 , 以 满 足 两 分 钟 内 关 闭 进 水 口 闸 门 的 要 求 。 本 文 针 对 许 多 中 小 型 水 电 站 在 事 故 情 况 下 , 交 流 电 源 不 可 靠 时 , 两 种 满 足 上 述 要 求 的 电 气 控 制 方 案 进 行 比 较 。直 流 母 线闸 刀 开 关DK1 DK2熔 断 器自 控 信号 紧 急 情 况 手 动 直 流

4、操 作 自保 持 快 速 闭 门时 间 继 电 器Fu2 Fu3Fu1 SCJ SBKM0 KM2KM0KM1SQKM0KM3KM1 KM2 R2R1SJKM0SJV R3 KM3FRKM0 经 济 电 阻 投 入M3DZT制动 器回 路 交流 不可 靠 情况直 流 控 制 回 路 紧 急 事 故 情 况自 动 机 主 回 路开启 关闭图 1 方 案 一 电 气 原 理 图气 隙 大 , 吸 引 电 流 要 大 ; 吸 合 后 , 气 隙 减 小 , 维 持 电 流 也 减 小 的 特 征 , 因 而 采 用 延 时 加 经 济 电 阻 R2 的 限 流 方 法 , 设 计 按40A 的 吸

5、引 电 流 值 来 选 择 限 流 电 阻 , 这 样 , 可 以 在 启 动 瞬 时 ,把 吸 引 电 流 增 大 , 使 电 磁 铁 动 作 有 足 够 的 可 靠 性 。 经 济 电 阻 的 选 择 按 保 证 电 磁 线 圈 回 路 电 流 不 小 20 A 为 依 据 , 投 入 时 间 有 时 间 继 电 器 SJ 控 制 , 可 按 ( 0.5 1) s 来 整 定 , 这 样 可 以 减 轻 电 磁 铁 线 圈 的 发 热 程 度 , 现 场 应 按 实 际 维 持 电 流 来 调 整 。 图 中 二 极 管 V 和 电 阻 R3 为 用 来 保 护 制 动 器 线 圈 。 可

6、 以 看 出 ,该 方 案 虽 然 是 目 前 较 常 用 , 但 存 在 一 些 缺 陷 , 主 要 有 :( 1) 松 闸 所 需 直 流 电 源 的 电 流 值 较 大 , 一 般 每 台 套 需 40 A左 右 ;( 2) 为 保 证 电 磁 铁 动 作 可 靠 , 既 保 证 其 有 一 定 的 电 磁 吸 力 , 又 要 减 轻 电 磁 铁 线 圈 的 发 热 程 度 , 需 分 段 投 入 限 流 可 调1 传 统 的 交 流 电 磁 铁 制 动 方 案传 统 快 速 闸 门 启 闭 机 系 列 , 常 采 用 TJ2 型 短 行 程 交 流 电磁 制 动 器 , 其 电 磁 铁

7、 型 号 为 1 系 列 。 图 1 是 这 种 方 案 的部 分 电 气 原 理 图 。 当 机 组 或 压 力 管 道 出 现 紧 急 事 故 时 , 合 上 刀 闸 开 关 DK2, 按 下 紧 急 闭 门 按 扭 SB, 或 机 组 自 控 信 号 输 出 继 电 器 触 头 SCJ 动 作 ; 松 闸 用 直 流 接 触 器 KMO 动 作 , 一 方 面 自 行 保 持 回 路 , 直 至 闸 门 全 关 , 另 一 方 面 将 制 动 器 线 圈 DZT 与 交 流 回 路 断 开 , 同 时 将 其 切 换 至 220 V( 110 V) 直 流 电 源 上 , 使 制 动 器

8、 抱 闸 松 开 , 闸 门 在 持 住 力 的 作 用 下 , 快 速 下 降 至 全 关 。 SQ 为 闸 门 全 关 位 置 行 程 开 关 。 为 了 能 控 制 和 调 节 电 磁 铁 线 圈 中 的 直 流 电 流 , 使 其 产 生 一 定 的 电 磁 吸 力 , 保 证 可 靠 地 松 开 制 动 器 抱 闸 , 在 电 磁 铁 线 圈 回 路 中 , 串 联 可 调 电 阻 器 R1 限 流 ( 设 计 选 用 RX96- 8 型 电 阻 器 ) , 由 于 电 磁 铁 在 吸 合 前杨 毅 医 / 快 速 闸 门 启 闭 机 的 电 气 控 制电 阻 器 和 经 济 电 阻

9、 ;( 3) 松 闸 所 需 直 流 电 源 的 电 流 值 大 小 与 电 磁 铁 型 号 有 关 , 而 且 与 电 磁 铁 气 隙 有 关 , 因 此 , 首 先 要 通 过 计 算 选 配 限 流 用 可 调 电 阻 器 和 经 济 电 阻 , 还 要 在 安 装 试 运 转 时 进 行 调 整 。给 直 流 控 制 回 路 和 逆 变 器 输 入 直 流 电 源 , 按 下 紧 急 按 钮 SB或 机 组 自 控 信 号 输 出 继 电 器 触 头 SCJ 动 作 , 松 闸 继 电 器 KA 得 电 动 作 。 一 方 面 自 保 持 控 制 回 路 , 直 至 闸 门 全 关 ;

10、 另 一 方 面 将 液 压 推 杆 制 动 器 驱 动 电 机 与 交 流 回 路 断 开 , 同 时 将 其 切 换 到 逆 变 器 后 升 压 的 变 压 器 的 交 流 输 出 端 口 上 , 使 液 压 推 杆 制 动 器 推 动 器 动 作 , 抱 闸 松 开 , 闸 门 在 持 住 力 的 作 用 下 , 快 速 下 降 至 全 关 。 图 3 为 逆 变 器 主 要 由 一 IPM 智 能 功 率 组 成 , 它 是 集 驱 动 、 保 护 、 功 率 变 换 于 一 体 , 由 6 个 GTR( 电 力 功 率 晶 体 管 ) 在 控 制 电 路 发 出 的 6 组 脉 冲

11、下 GTR 轮 流 导 通 , 把 直 流 电 变 成 三 相 交 流 电 , 逆 变 技 术 目 前 已 相 当 成 熟 , 且 得 以 广 泛 应 用 。2 电 力 液 压 推 杆 制 动 器我 公 司 承 接 的 湖 北 保 康 水 电 站 工 程 , 其 中 有 进 水 口 2500 kN 快 速 闸 门 启 闭 机 三 台 套 , 业 主 要 求 除 正 常 工 况 下 能 工作 外 , 还 要 求 在 紧 急 事 故 工 况 和 交 流 电 源 不 可 靠 情 况 下 , 也 能 通 过 直 流 电 源 ( 站 用 蓄 电 池 组 供 电 ) , 使 制 动 器 抱 闸 松 开 ,

12、 实 现 闸 门 快 速 下 降 至 全 关 。 但 业 主 所 能 提 供 的 直 流 电 源 只 有10 A( 供 三 台 启 闭 机 用 ) 。 鉴 于 这 种 条 件 , 我 们 设 计 选 用 YWZ 系 列 电 力 液 压 推 杆 制 动 器 , 它 是 我 国 引 进 国 外 技 术 , 自 主 生 产 的 较 为 先 进 的 制 动 器 系 列 。 目 前 , 水 利 工 程 机 械 正 逐 步 用 它 取 代 老 式 电 磁 制 动 器 。 它 由 带 有 小 型 三 相 异 步 电 动 机 ( 60W 120 W) 的 液 压 推 动 器 驱 动 , 通 过 连 杆 机 构

13、 推 动 抱 闸 实 现制 动 和 松 闸 。 它 不 仅 具 有 制 动 平 稳 , 安 全 可 靠 , 寿 命 长 , 无 噪 音 等 优 点 , 而 且 占 用 电 资 源 非 常 少 ( 每 台 套 0.5 A 左 右 或 1 A)/ ( 直 流 220 V 或 110 V) 。 我 们 设 计 一 逆 变 压 器 将 10 A220 V( 110 V) 直 流 电 源 先 逆 变 成 220 V 三 相 交 流 电 , 然 后 再 升 压 成380 V 三 相 交 流 电 来 驱 动 三 台 液 压 推 杆 制 动 器 的 驱 动 电 机 。 图 2 是 该 方 案 部 分 电 气

14、原 理 图 。 紧 急 事 故 时 , 合 上 刀 闸 DK2,逆变 器智 能 功 率 模IPM+ R变 变 器220V(110V) /380V到电 机a b cu直流 母线220V( 110V)v w- S图 3 逆 变 器 电 气 原 理 图3 结 语- 380V - 220V( 110V) 相 比 之 下 , 方 案 二 优 点 比 较 明 显 : 首 先 该 方 案 制 动 和 松闸 动 作 平 稳 、 可 靠 , 寿 命 长 , 无 噪 音 ; 其 次 电 气 控 制 回 路 简 单 , 安 装 、 维 护 简 便 , 几 乎 免 维 护 , 便 于 实 现 远 控 和 自 动 控

15、制 ; 再 者 松 闸 所 需 直 流 电 流 非 常 小 , 满 足 业 主 要 用 10A 直 流 电 源 驱 动 三 台 启 闭 机 制 动 器 松 制 动 器 松 闸 动 作 的 要 求 。 经 过 当 时 安 装 后 的 反 复 模 拟 试 验 和 几 年 来 的 运 行 , 业 主 对 此 很 满 意 , 给 予 了 很 高 的 评 价 。( 收 稿 日 期 2007- 04- 03)直 流 母 线闸 刀 开 关DK1 DK2Fu1 Fu2R SFu3 熔 断 器SCJS8 KM1 KM2 KA 自 控 信号 紧 急 情 况手 动 直 流 操 作 自保 持 快 速 闭 门S0KAKM1 KM2 U V WKAFR KAM3D3自 动 机 主 回 路开启制动 器回 路 交流 不可 靠 情况直 流 控 制 回 路 紧 急 事 故 情 况关闭图 2 方 案 二 电 气 原 理 图! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !( 上 接 第 72 页 ) 成 的 振 动 叫 做 电 磁 振 动 。 引 起 电 磁 振 动 的因 素 有 : 发 电 机 二 相 不 对 称 运 行