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1、制动风闸闸电气部部分基本本原理溪洛渡电电厂筹建建处电气气维修部部杨张斌斌（云南南昭通）摘要：我我国水轮轮发电机机采取的的制动方方式一般般有两种种：电气气制动和和机械制制动。电电气制动动可以减减少机组组轴承、制制动闸、制制动环的的磨损和和机坑内内的粉尘尘污染；由于电电气制动动存在系系统造价价高，对对外围设设备环境境要求高高的问题题，一般般水电厂厂的水轮轮机发电电机采用用纯机械械制动的的方式，而而较为先先进的水水电厂都都采用电电气制动动与机械械制动相相结合的的方式。本本文着重重对机械械制动电电气部分分基本原原理进行行阐述，并并结合实实际生产产中的应应用，对对制动风风闸的自自动控制制情况加加以说明明
2、。关键词： 制动动 风闸闸 电气气水轮发电电机在停停机过程程中，进进行制动动可有效效的减少少停机时时间，减减少机组组在低于于额定转转速的游游走时间间，减少少机组轴轴承磨损损以及低低转速下下摩擦引引起的过过热烧瓦瓦。在葛葛洲坝二二江电厂厂的调速速系统中中，停机机过程导导叶采用用了分段段快速关关闭，与与此相配配合在机机组转速速低于115%额额定转速速时，投投入制动动风闸，保保证机组组停机过过程中转转速的快快速控制制；三峡峡电厂水水轮发电电机采用用电气制制动与机机械制动动相结合合的方式式，停机机过程中中导叶采采用快速速分段关关闭的方方式，机机组转速速低于额额定500%时投投入电气气制动，转转速低于于
3、15%额定转转速时，投投入机械械风闸制制动，并并且在停停机过程程中投入入高压油油系统，以以保证机机组能够够以快速速、稳定定、安全全的方式式转换运运行工况况。在建建的溪洛洛渡水发发电厂也也是采用用电气制制动与机机械制动动相结合合的制动动方式，其他大中型水电厂的制动方式与此类似，现就制动风闸电气部分在结构、原理、应用上加以阐述。一、制动动风闸的的组成和和结构水轮发电电机制动动器（俗俗称风闸闸）是机机组机械械制动系系统中的的重要部部件。机机组制动动系统由由制动器器、油风风管路、手手动和自自动控制制装置组组成。1.1制制动器图1为制制动器外外观图，图图2为制制动器结结构图：图1 制动器外观图图2 制动
4、器结构图制动器的的作用包包括以下下几方面面： 避免机组组停机过过程中长长时间在在低转速速下运行行，迅速速制动（刹刹车）； 在机组安安装或检检修期间间，可用用作千斤斤顶顶起起转子； 对于停运运状态的的机组，可可防止其其转动； 便于塑料料瓦机组组重新建建立起油油膜。1.2油油风回路路油风管路路是制动动器动作作复归的的能量供供给通道道，控制制油作用用于换向向阀电磁磁铁的控控制，而而带压气气系统通通过风管管通道，为为制动器器的上下下腔进行行充放气气，实现现制动器器的动作作控制。图3为制动系统中低压气管路图。图3 低压气管路图1.3手手自动控控制装置置制动风闸闸的重要要性决定定了其高高可靠性性要求，单单
5、纯的自自动控制制存在误误动拒动动的运行行风险，为为其增设设手动控控制回路路，一方方面增加加其动作作可靠性性，在自自动失效效的情况况下可以以人为干干预，另另一方面面，手动动操作的的灵活性性，为机机组的检检修作业业提供方方便。在在图3中中，电磁磁换向阀阀与手动动换向阀阀并联形形成的制制动系统统，是一一种简单单有效的的制动系系统。图图4为检检修作业业中的制制动器布布置（环环形布置置黄色部部分）。图4 检修作业中的制动器布置二、制动动风闸的的电气部部分制动风闸闸电气部部分有两两个作用用： 风闸接点点把风闸闸的位移移信号转转换为开开关量电电信号，并并通过电电缆传送送至现地地控制单单元PLLC和指指示灯，
6、为为机组LLCU的的流程判判据以及及运行人人员的操操作提供供依据； 机组LCCU通过过开出控控制，发发令投入入或撤除除制动风风闸，通通过控制制通讯电电缆，动动作风闸闸投退电电磁铁，再再通过低低压气系系统作用用于制动动风闸上上下腔，实实现制动动风闸的的投退控控制。图5为风风闸信号号动作返返回接点点（行程程开关），图6为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关，位置置开关（又又称限位位开关）的的一种，是是一种常常用的小小电流主主令电器器。利用用生产机机械运动动部件的的碰撞使使其触头头动作来来实现接接通或分分断控制制电路，达达到一定定的控制制目的。通通
7、常，这这类开关关被用来来限制机机械运动动的位置置或行程程，使运运动机械械按一定定位置或或行程自自动停止止、反向向运动、变速运动或自动往返运动等。 在电气控控制系统统中，位位置开关关的作用用是实现现顺序控控制、定定位控制制和位置置状态的的检测。用用于控制制机械设设备的行行程及限限位保护护。构造造：由操操作头、触触点系统统和外壳壳组成。 在我们的的制动系系统中，行行程开关关被固定定安装在在支架上上，制动动风闸闸闸体上安安装固定定刚性拨拨条，拨拨条随风风闸闸体体的动作作而上下下移动。在在拨条动动作到某某个固定定位置时时，触动动行程开开关操作作触头，行行程开关关内部常常开接点点闭合，常关接点断开；当拨
8、条离开固定位，行程开关操作触头复归，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械信号向电气信号的转变。电磁阀是是用电磁磁控制的的工业设设备，用用在工业业控制系系统中调调整介质质的方向向、流量量、速度度和其他他的参数数。电磁磁阀是用用电磁的的效应进进行控制制，主要要的控制制方式由由继电器器控制。这这样，电电磁阀可可以配合合不同的的电路来实实现预期期的控制制，而控控制的精精度和灵灵活性都都能够保保证。电电磁阀有有很多种种，不同同的电磁磁阀在控控制系统统的不同同位置发发挥作用用，最常常用的是是单向阀阀、安全全阀、方方向控制制阀、速速度调节节阀等。电磁阀里里有密闭闭的腔，在在
9、不同位位置开有有通孔，每每个孔都都通向不不同的油油管，腔腔中间是是阀，两两面是两两块电磁磁铁，哪哪面的磁磁铁线圈圈通电阀阀体就会会被吸引引到哪边边，通过过控制阀阀体的移移动来挡挡住或漏漏出不同同的排油油的孔，而而进油孔孔是常开开的，液液压油就就会进入入不同的的排油管管，然后后通过油油的压力力来推动动油缸的的活塞，活活塞又带带动活塞塞杆，活活塞杆带带动机械械装置动动。这样样通过控控制电磁磁铁的电电流通断断就控制制了机械械运动。在机械制制动系统统中，通通过继电电器的动动作接点点来控制制投风闸闸、撤风风闸两个个电磁铁铁，电磁磁铁在电电源接通通后线圈圈充电产产生磁性性，来驱驱动电磁磁阀阀芯芯动作，从从
10、而实现现低压气气在管路路中不同同形式的的流通，进进而实现现制动风风闸不同同的充压压泄压方方式，最最终达到到制动风风闸在自自动或手手动方式式下，按按照运行行规程动动作的目目的。图7为机机械制动动电气部部分原理理图。图7 机械制动系统电气图上图中PPS为LLCU现现地控制制单元的的电源模模块，CCP为通通讯模块块，DOO为开关关量开出出模块，AAI为模模拟量输输入模块块，DII为开关关量输入入模块。三、制动动风闸在在水电厂厂的应用用 在水电电厂中，制制动风闸闸安装在在风洞层层，围绕绕定子座座环均匀匀布置。制制动风闸闸的行程程开关的的常开接接点以并并联的方方式用屏屏蔽电缆缆连接，屏蔽电缆走经电缆廊道
11、或桥架连接至现地控制单元，现地控制单元对信号进行采集处理后，以通讯的方式把采集到的信号上送至LCU，LCU负责把风闸的机械位置以图表的形式表现给监控系统；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，连通电磁铁动作的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，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。 在葛洲洲坝二江江电厂的的制动系系统中，检检修需求求的风闸闸投退由由运行人人员手动动完成。机组运运行中的的
12、动作情情况是这这样的:在机组组接到停停机令后后，导叶叶分段关关闭，机机组转速速迅速下下降，当当机组转转速降至至15%额定转转速时（77.5HHZ），投投入制动动风闸，导导叶开度度小于33%时投投入锁定定，转速速小于55%时，LCU检查风闸投入、锁定投入、后延时60S撤除风闸制动，投入紧停，机组进入停机状态。因为机组测速方式采用齿盘测速，因此在风闸撤除后，如果机组还有低速运转的情况，监控系统会进行蠕动报警，运行人员进入现场人为干预。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厂机械制制动过程程与葛洲洲坝电厂厂相同，由由于三峡峡电厂属属于巨型型水轮机机组，在在停机阶阶段，550%额额
13、定转速速时投入入电气制制动方式式，以减减少机组组低速运运行的时时间，加加快停机机过程。溪溪洛渡、向向家坝电电厂的制制动方式式与制动动过程，与与三峡电电厂相类类似。四、制动动风闸的的改进要要求和发发展方向向制动风闸闸的实际际运行经经验表明明，在机机组的正正常运行行过程中中经常存存在风闸闸的误动动拒动情情况，严严重时直直接导致致机组制制动环磨磨损，风风闸损坏坏，产生生大量烟烟尘，造造成机组组强迫性性检修和和惨重的的经济损损失。因因此制动动风闸不不仅仅是是简单的的接点信信号返回回，动作作命令下下发，在在细节处处理和流流程执行行条件把把握上应应该给予予更多的的思考。4.1误误动 拒拒动制动风闸闸的误动
14、动主要有有以下原原因：1） 流程编写写不严谨谨，导致致出现的的误动2） 开出模块块故障造造成的误误动3） 继电器接接点抖动动出现的的误动4） 回路接线线错误出出现的误误动制动风闸闸的拒动动主要有有以下原原因：1） 流程编写写不严谨谨造成的的拒动2） 开出模块块故障造造成的拒拒动3） 继电器损损坏造成成的拒动动4） 电磁铁、电电磁阀故故障造成成的拒动动5） 油气管路路堵塞造造成的制制动风闸闸拒动针对以上上误动原原因，制制动风闸闸系统应应做以下下改进：1） 完善流程程的执行行判断条条件，对对投风闸闸、撤风风闸的执执行条件件进行更更为细致致的论证证；同时时，增加加机组运运行过程程中风闸闸误投后后立即
15、撤撤除风闸闸的程序序流程，最最大限度度的保护护运行中中的设备备安全；2） 采用高可可靠性、高高性能的的开出模模件和继继电器，继继电器可可考虑采采用并联联冗余的的方式；开出继继电器增增加开出出使能环环节，从从而增加加制动风风闸动作作的可靠靠性；3） 检修作业业中增加加制动系系统电气气回路检检查环节节，防止止由于接接线错误误引起的的设备误误动拒动动；4） 对低压气气管路加加装气压压传感器器，对压压力异常常的情况况，通过过监控系系统进行行报警，以以及时提提醒维护护人员现现场处理理；5） 为防止出出现机组组运行过过程中，由由于转速速测量信信号直接接消失，导导致的系系统误认认为机组组转速低低于155%投风风闸的故故障发生生，在投投制动风风闸的流流程执行行中，应应加入机机端频率率、导叶叶开度等等必要的的判断条条件。4.2制制动风闸闸系统的的优化举例说明明制动风风闸系统统的优化化方式。机组的风风闸制动动器分上上、下两两腔，采采用2个个电磁阀阀(1DKK和2DDK)进进行控制制，其中中1DKK控制上上腔充气气（1DDK-aa得电）/排气(1DKK-b得电电)，2DDK电磁磁阀控制制下腔充充气（22DK-a得电/排气22DK-b得电），风风闸投退退操作可可采用33种方式式进行，其其控制逻逻辑如下下表1：表1：风风闸投退退动作逻逻辑操作方式式风闸投入入风闸拆除除下腔充气气上腔充气气/下
