红外光控技术在机组风闸位置检测中的应用分析管理
     风闸(即制动闸)是水轮发电机组停机过程中的关键设备,其位置检测是否准确直接影响到机组设备的安全运行。近年来,新丰江水电厂的风闸检测电路经常出现故障,使运行人员不得不常常进入机组风洞内,检查风闸的实际位置。在启用了计算机监控系统并提倡减人增效的今天,这不仅增加了运行人员的劳动强度,威胁着人身和设备的安全,而且使监控系统快速、准确的优势不能发挥出来。
  据了解,国内其它一些水电厂也存在这一弊病,尤其是采用单向气压顶闸靠自重和弹力复位的风闸机构,这一问题几乎是无法避免的。因此,解决风闸位置检测准确性问题极为重要。

1 机械式行程开关检测风闸存在的问题
  新丰江水电厂运行数十年来,一直沿用机械式行程开关。在机组较新的初期,由于制动环底部较光滑,制动过程平稳,检测可靠性还过得去。随着机组制动环的磨损,环底已变得凹凸不平。据测量,机组制动时,所有风闸从下部位置到顶起位置的全行程为12~16 mm不等,而同一风闸在每次顶起后的全行程也不相同,其误差达到3~5 mm。可想而知,机组制动时闸块是剧烈振动的。
  另外,由于机械式行程开关存在着3 mm左右的动作死区,在检测过程中经常产生拒动或误动,导致检测结果与风闸的实际位置不符。同时,由于风闸制动时剧烈振动,或因为对行程开关调整不当等原因,使机械开关经常被风闸行程传动机构撞坏。
  因此,我们将红外光电控制技术应用于风闸检测,对所存在的问题进行改进。

2 红外光控技术在风闸位置检测中的应用
  众所周知,红外光电控制具有不接触、灵敏度高、抗干扰能力强和功耗低等许多优点。利用其特性我们设计制造了红外光控风闸位置检测开关,经在新丰江水电厂1号机上改造使用了近1 a,检测正确率达100%。而在此前的大部分日常运行时间里,该机的检测回路均处于故障失效状态。

2.1 红外光控风闸位置检测电路原理
  图1所示为红外光控风闸位置检测电路,发射管VL1,VL2,…,VL8和接收管RD1,RD2,…,RD8分别组成机组的8个风闸位置检测器。当机组风闸落下时,发射管由 24 V电源经R1供以大约25 mA电流,每个接收管收到红外线并产生约0.3 V 的电压。经串联后的总检测电压由R2,C1组成的滤波电路进行滤波和缓冲,然后驱动由VT1,VT2 组成的复合放大管,并被VT1,VT2箝位在1.3 V左右。VT1,VT2导通,K1发出风闸落下信号。当风闸顶起时,发射管至接收管的红外光被检测传动机构隔断,VT1,VT2截止,K1发出风闸顶起信号(实质上为风闸未落下信号)。
  为了提高检测可靠性,可增加与此相同的另外一路检测电路,将2路输出信号进行“与”逻辑处理后再输出给机组开停机流程。对于已采用计算机监控系统的机组,图1中继电器K1可取消,将VT1,VT2的集电极直接送至监控系统的开关量输入端,再由监控系统内部对2路输入信号进行“与”逻辑处理,编入开停机流程。需要注意的是图1中的 24 V电源必须取自监控系统开入回路电源。


图1 红外光控风闸位置检测电路

2.2 红外光控检测开关结构
  以往的机械式行程开关通常采用双向检测,即е别对风闸顶起和落下2种状态进行检测。在实际制动时,由于有较大的气压推动活塞顶闸,其动作是相当可靠的,因而顶起状态的检测并不那么重要,而且如前所述,由于顶闸时剧烈振动,其检测的可靠性是难以保证的。事实上,风闸机构所发生的大部分故障,都是由于撤除气压后闸块活塞发生卡阻而不能回落到原位,从而对下次开机运行造成极大威胁。所以我们仅对落下位置进行双路“与”逻辑检测,既保证了检测的可靠性,又简化了检测回路。
  我们设计制作的红外光控检测开关结构如图2所示。开关体由2块钢板加工组合而成,其中一钢板的组合面上刨出凹槽以装配钢尺,凹槽与钢尺间有适当的间隙,使钢尺能灵活地上下移动。开关体上钻有直径为5 mm的小孔,用以安装红外发射管2和接收管5。开关体下部装有弹簧7,用来对钢尺4复位。钢尺采用规格为150 mm×20 mm的普通不锈钢尺片,在其上开1条20 mm×5 mm的小槽,用来控制红外线的通路。
  为防止漏光,提高开关的可靠性,要求开关体两组合面加工平整,并在发射管和接收管的压紧盖内填充橡胶泥。


图2 红外光控检测开关结构
1—开关体;2—发射管;3—压紧盖;4—钢尺;
5—接收管;6—接线端子;7—弹簧;8—端盖 

2.3 红外光控检测开关的安装与调整
  红外检测开关的安装见图3所示。支架4固定于风闸的底座上,在支架上安装检测开关3,传动板则固定于制动闸块上。传动板制成可调结构,安装时下部与检测开关上的钢尺接触。


图3 红外光控检测开关安装示意
1—风闸;2—传动板;3—红外检测开关;4—支架

  在风闸处于落下状态时,调整传动板的位置,使钢尺上的小槽下沿打开红外线通路。由于风闸的全行程为12~16 mm不等,因此小槽下沿打开红外通路后,应再下调3 mm左右,使之留有一定的动作裕量。这样,对于风闸未落下和未全落下等情况均能检测出来。由于钢尺上标有较精密的刻度,调整时相当直观和方便,并能以定值方式进行维护管理。

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    收录时间:2013年09月26日 05:46:50 来源:jdzj.com 作者:匿名
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