水电厂机组风闸制动系统改造

1、水电厂机组风闸制动系统改造 modification of air br ake system of gener ator in hydr opower station纪文玉ji wen- yu（大唐岩滩水力发电有限责任公司，广西 南宁 530811）（datang yantan hydropower generation co.，ltd.，nanning 530811，china）摘要：为了消除 jzdc- d05 型风闸制动系统在岩滩水电厂运行中存在的漏气、串气等安全隐患，采用改变气源阀运行方式和修改风闸控制流程等方法，增加了电磁气源阀及其控制程序。改造后，根除了水轮发电机组存在的安全隐患

2、，为实现远程集控 奠定了基础。关键词：水轮发电机组；风闸；电磁气源阀abstr act：in order to eliminate potential security risks of air leakage and mix of jzdc- d05 type air brake system during its operation in yantan hydropower station. the electromagnetic air valve and its control program are modified，including changing the operation

3、mode of air valve and changing the control process of air brake. security risks of the hydropower generator are eliminated after the modification， which provides a basis for the remote central control.key wor ds: hydropower generator，air brake，electromagnetic air valve中图分类号：tm312；tm921 文献标志码：b文章编号：1

4、671- 8380（2012）04- 0051- 03国内外大中型水轮发电机组的制动大都采用经济、环保的电气制动。电气制动的应用基本解决了发 电机的内部污染、停机制动时间过长等问题，但电气 制动也有它的不足之处，不能完全取代机械制动1， 主要体现在：机组发生电气事故情况下的停机不能 投入电气制动；机组检修后的顶转子电气制动不能 实现；机组在停机备用时由于导叶漏水量大造成机 组蠕动，此时也不能用电气制动来代替机械制动。由 此可见，在大型机组的制动系统中机械制动仍是不 可缺少的，但机械制动运行的可靠性不高，直接威胁 到机组的安全运行。下面介绍岩滩电厂机组的机械 制动的改造成果，给国内同行提供借鉴。

5、电气制动为主、机械制动为辅的制动方式，即正常制动采用电气制动，当机组转速降低至 5% nr 时，转为 机械制动。改造前机组的机械制动采用的是常规的阀门管 路结构，如图 1 所示。由于该系统存在漏气、串气及设 备误动作的隐患，而且在正常的手动投风闸操作中， 需要操作的阀门较多，因此容易造成值班员误操作。岩滩水电厂制动系统介绍岩滩水电厂一期安装了 4 台哈尔滨电机厂生产 的单机容量为 302.5 mw 的混流式水轮发电机组， 年设计发电量为 5.6 twh，是红水河梯级开发的骨 干电站之一。1992 年第一台机组投产发电，1996 年4 台机组全部建成投产。目前，机组的制动方式是以1图 1 改造前

6、机组机械制动管路阀门结构图第一次改造后的制动系统构成机组制动系统控制回路主要由 1 个三位五通电2磁阀、1 个两位五通电磁阀以及 2 个手动换向阀组收稿日期：2011- 12- 21；修回日期：2012- 03- 09广 西 电 力guangxi electric power2012 年 8 月vol.35 n o.452成，3 个阀组由 1 个安装底板集成在一起，通过西门子 s7- 200 型 plc 与监控系统上位机联络从而实现 整个制动系统的自动投退，如图 2 所示。三位五通电 磁阀作为主控阀，用来自动控制制动器的投入和切 除，两位五通单稳的电磁阀作为安全阀，安装在制动 器下腔给气管上，

7、手动换向阀可以用来手动制动和 解除。所有制动系统安装于同一个控制柜内，控制柜 设有手动、自动控制回路，整个系统集成度高、拆卸 维修方便、可靠性高、操作简单。图 2 改造后机组机械制动管路阀门结构图制动系统存在的问题第一次改造后的制动系统经过一段时间的运行3图 3 风闸解除及自动反冲过程示意图满足投入风闸条件时，电磁阀通电开启，为制动系统 开放气源，实现正常的机组制动。后出现了新的问题：1）如图 3 所示，由于风闸上气腔与下气腔共用1 根排气管，在机组停机制动完成后解除风闸及对 风闸进行反冲时均存在窜气现象，使得风闸不能下 落到位，从而影响到机组下一次的自动开机。2）控制柜面的手动投风闸按钮在机

8、组运行中因 机组振动等原因可能会误动作，从而造成误投入风闸。3） 由于机械控制系统为块式的整体组合结构， 而制动气又是直接连接到机械控制系统上，一旦在 机组运行中机械控制系统出问题，如漏气等情况，也 会误把风闸投入。为了彻底消除以上问题，保证机组的安全稳定 运行，专业人员对 3 个阀门以及制动系统控制回路 进行研究，经多次试验和改进，在 2010 年冬至 2011 年春机组检修期间，分别对 4 台机组制动系统控制 回路进行了完善。图 4 新加装电磁阀示意图措施二：利用机组制动系统控制回路中自带的 两位五通单稳的电磁阀，即安全阀，通过控制它的通 与断，消除风闸上下腔串气的问题。即在解除风闸的 反

9、冲过程中，安全阀通电动作，切断风闸下腔回路， 也就切断了上腔通往下腔的通道，这样在上腔排气 过程中，上腔的气就不能再进入到风闸的下腔，达到 了消除风闸上、下腔串气的问题，控制过程参阅下文 所述控制流程。4.2电气部分如图 5所示，在手动投入风闸回路中串入 2 对 机组 20% nr 转速接点，在机组转速未下降至 20% nr 时闭锁按钮投风闸回路，从而完善自动投风闸控制 流程。4.2.1控制系统程序的修改在监控系统控制程序中，分别增加了控制低压 气源接口总管新加装的电磁阀控制程序段和控制安制动系统改进措施44.1机械部分措施一：如图 4 所示，在低压气源总阀处加装型 号为 festo cpe2

10、4- m1h- 3gl- 3/8 的电磁阀，气源 总阀手动阀平时处于常关状态，仅在手动投入风闸 时打开，风闸自动控制状态则由电磁阀来进行控制。 在机组运行过程中，电磁阀失电关闭，切断压力气 源，使得整个制动系统控制回路处于无气压状态。在广 西 电 力guangxi electric power2012 年 8 月vol.35 n o.453表 1新 p lc 输入、输出点定义表plc 端口i/o 口说明系统故障输出风闸投入plc- q0.0plc- q0.1jj1- a1jj2- a1图 5 手动投风闸控制回路示意图风闸解除风闸解除位置plc- q0.2plc- q0.3jj3- a1jj4-

11、 a1全阀动作程序段。风闸投入子程序中，增加“电磁气源阀动作”程 序段，使得 plc 在收到“投风闸”令后能够开启电磁 气源阀。风闸解除的反冲子程序中增加“电磁气源阀延 时复归”、“安全阀动作”、“安全阀复归”程序段，以确 保电磁气源阀及时关闭、安全阀可靠动作和复归。改 造后的控制流程见图 6。安全阀动作低压气源电磁阀plc- q0.4plc- q0.5jj6- a1plc- q2mplc- q2l+plc- q1m/plc- mplc- q1l+/plc- l+dc24vgdc24v+ 风闸投入位置灯 风闸解除位置灯plc- q1.0l3+l4+plc- q1.1结语岩滩电厂机组的制动系统经

12、过以上一系列的改 造后，消除了机组运行中误投入风闸的隐患，解决了 机组停机完成后风闸下落不到位以及影响机组下一 次自动开机等一系列的问题，使得机组的运行可靠 性大为提高，同时也是提高了整个电厂设备的自动 化控制水平，为机组实现远程集控奠定了基础。5参 考 文 献刘忠源，徐睦书.水电站自动化m.北京：中国水利水电出版社，1998.水电厂生产人员岗位技能培训教材 水轮发电机组值班 m.北京：中国电力出版社，2003. 姜政权.水力机组m.北京：水利电力出版社，1988.1流程 1 投风闸流程流程 2 撤风闸流程图 6 改造后的控制流程图24.2.2改造后 p lc 输入、输出点的定义，改造后，重新

13、增加、修改了部分控制流程中的子 程序段，因此需要重新定义 plc 的输入、输出点，见 表 1。3刘大恺.水轮机m.北京：中国水利水电出版社，1997.4 作 者 简 介 ：纪文玉（1983），男，大学学历，助理工程师，从事水电厂运行技术工作。：（上接第 14 页）广西电网城市供电可靠性指标的预测值，并进行了与目标值的差距分析，以及可靠性提升空间评估，最 后给出了可靠性指标提升的措施建议。孙相文，俞明传.电力市场中电力负荷灰色预测j.生产力研究，2009，（19）:151- 152.李玲.灰色预测模型方法的研究及应用d.南京：东南大 学，2008.王东亮. 灰色预测和神经网络在电信客户流失预测中的 应用d.北京：北京邮电大学，2010. 鲍一丹，吴燕萍，吴勇.基于 g m（1，1）和线性回归的组合 预测新方法j.系统工程理论与实践，2