淺析水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置在水電站自動(dòng)控制中的實(shí)踐應(yīng)用

淺析水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置在水電站自動(dòng)控制中的實(shí)踐應(yīng)用

Summary：本文以水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置為案例分析了其在水電站自動(dòng)化控制中的應(yīng)用的有效性，驗(yàn)證了水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置在水電站自動(dòng)化控制中的應(yīng)用價(jià)值，旨在提高水電站自動(dòng)化控制工程開(kāi)展的效率和質(zhì)量，從而推動(dòng)整個(gè)水電站自動(dòng)控制工程的順利開(kāi)展，更好的促進(jìn)社會(huì)發(fā)展和減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人們的生活質(zhì)量。Keys：水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置；水電站；自動(dòng)控制；實(shí)踐應(yīng)用一、水力機(jī)組集中控制裝置提出的背景技術(shù)水電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電生產(chǎn)綜合自動(dòng)化，對(duì)于提高我國(guó)水電站的自動(dòng)化技術(shù)水平和管理水平有至關(guān)重要的意義。集中制動(dòng)控制裝置廣泛應(yīng)用于水電站機(jī)組的停機(jī)制動(dòng)控制,也可應(yīng)用于其它各種運(yùn)動(dòng)機(jī)械的制動(dòng)器控制。但是，目前水電站使用的制動(dòng)系統(tǒng)基本采用氣動(dòng)管路的分散式控制，在具體使用上具有一定的缺陷，采用了大量的手動(dòng)閥門(mén)和電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，結(jié)構(gòu)及操作流程復(fù)雜，可靠性低[1]。具體如下：1.現(xiàn)場(chǎng)管路密集,氣體滲漏點(diǎn)較多，即降低了空壓機(jī)的壽命又消耗了較多的能源。2.安裝工作難度較大,既要配管工藝橫平豎直，又要不漏氣。3.常規(guī)制動(dòng)控制系統(tǒng)的管路中采用了大量的手動(dòng)球閥和兩個(gè)二位四通電磁空氣閥，在手動(dòng)操作時(shí)容易出錯(cuò)，尤其是在機(jī)組遇到緊急情況時(shí)如果操作不當(dāng)或不及時(shí)會(huì)擴(kuò)大事故破壞程度。4.可靠性差。這在制動(dòng)系統(tǒng)的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種情況都有發(fā)生,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1)水電廠是強(qiáng)磁、強(qiáng)干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，在情況惡劣的時(shí)候在電磁閥線圈上產(chǎn)生的瞬時(shí)電流足以導(dǎo)致電磁閥動(dòng)作，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組高速剎車(chē)的事故，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀制動(dòng)閘。2）任何一個(gè)氣動(dòng)設(shè)備都是有滲漏的，而大多氣動(dòng)閥的密封材料都是橡膠類(lèi)材料，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期磨損過(guò)后滲漏量會(huì)加大，有的會(huì)在某一次動(dòng)作的時(shí)候隨機(jī)破損（比如管路系統(tǒng)的雜質(zhì)割裂等，目前水電站的氣源質(zhì)量普遍較差），而滲漏的方向也是不可控的，當(dāng)氣體由壓力腔滲漏到工作腔時(shí)就會(huì)慢慢積累直到制動(dòng)閘投入，造成誤動(dòng)。5.常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)需要方便操作大量的氣動(dòng)閥就必需要有更多的操作空間，加上管路本身特點(diǎn)的限制，所以整個(gè)系統(tǒng)需要占用至少800mm的操作空間。二、水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置概述水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置是一種智能裝置，包括：切換閥、控制閥、電磁換向閥、儀表接口和安裝底板，其特征在于：在控制閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)下腔的連接點(diǎn)上連接有限流截止閥；在控制閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)上腔的連接點(diǎn)上連接有限流截止閥。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖1和圖2所示：圖1水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置系統(tǒng)原理圖圖2水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置產(chǎn)品示意圖三、水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置的運(yùn)行機(jī)制及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)水輪發(fā)電機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置，它是一種水力機(jī)組智能裝置，由鋁合金集成塊、兩個(gè)三位四通手動(dòng)換向網(wǎng)和一個(gè)三位五通電磁換向閥組成，各控制元件的接口均開(kāi)設(shè)在其安裝面上，各控制元件安裝在鋁合金集成塊上，鋁合金集成塊的安裝面上對(duì)應(yīng)各個(gè)控制元件接口處設(shè)有開(kāi)孔，在鋁合金集成塊上還開(kāi)有進(jìn)氣口、排氣口和兩個(gè)控制口，在鋁合金集成塊內(nèi)部開(kāi)有多條相互獨(dú)立的通道連接相應(yīng)的開(kāi)孔。在所述鋁合金集成塊上還開(kāi)設(shè)有兩個(gè)壓力測(cè)量口，兩個(gè)壓力測(cè)量口各連一個(gè)控制口。該裝置不但體積小，還實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)回路與自動(dòng)回路互不干擾，且操作方便，可靠性也有很大的提高[2]。與現(xiàn)有技術(shù)相比，水輪發(fā)電機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置的優(yōu)點(diǎn)是：由于在控制閥與制動(dòng)裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的上、下腔的連接點(diǎn)上均連接有限流截止閥，當(dāng)系統(tǒng)氣源及閥自身在滲漏的時(shí)候，氣體將直接排出到T腔，不會(huì)逐步升高上、下工作腔的壓力;當(dāng)裝置處于工作狀態(tài)時(shí)流過(guò)限流截止閥的空氣流量增加，在閥前后的壓差增大到閥門(mén)關(guān)閉的預(yù)調(diào)值，限流截止閥關(guān)閉，氣源進(jìn)入上、下工作腔，該閥設(shè)置在上、下腔的位置直接保證了系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。三位五通電磁閥采用中封式，在機(jī)組剎車(chē)制動(dòng)切除后下腔可以較長(zhǎng)時(shí)間保壓，可以避免機(jī)組蠕動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。中封式電磁閥還可以應(yīng)用到早期水力發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)器上，不會(huì)造成上、下腔壓力互串而誤動(dòng)的情況。在系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)方指令操作制動(dòng)風(fēng)閘時(shí)，氣源電磁閥控制著自動(dòng)回路氣源，起到安全保護(hù)作用，系統(tǒng)必須在氣源電磁閥打開(kāi)的情況下才能進(jìn)行操作，這可以防止電磁閥換向閥的線圈受現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾引起的誤動(dòng)[3]。四、水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置在水電站自動(dòng)化控制中的意義（一）實(shí)現(xiàn)了水輪發(fā)電機(jī)組的安全制動(dòng)水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置融入到水電站自動(dòng)化控制中，將水電站水輪發(fā)電機(jī)組制動(dòng)的手動(dòng)、自動(dòng)工作回路集成于一體，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的安全制動(dòng)。這種智能化的裝置使用能夠減少制動(dòng)風(fēng)閘控制故障的發(fā)生，提升制動(dòng)風(fēng)閘的運(yùn)行效率和質(zhì)量[4]。（二）風(fēng)閘制動(dòng)可靠性提高水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置是利用現(xiàn)代化的智能技術(shù)加強(qiáng)對(duì)水電站的自動(dòng)化控制，其應(yīng)用能夠?qū)λ娬具\(yùn)行的制動(dòng)風(fēng)閘進(jìn)行更加精準(zhǔn)的控制，有利于提高制動(dòng)風(fēng)閘運(yùn)行的可靠性[5]。（三）形成了水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置產(chǎn)品，并獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利認(rèn)可，專(zhuān)利號(hào)為：ZL200920303169.9，并在各大、中型水電站得到了廣泛應(yīng)用，解決了制動(dòng)風(fēng)閘控制不可靠的問(wèn)題。五、總結(jié)水能發(fā)電技術(shù)是一種常規(guī)的水電開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，在促進(jìn)能源利用率和節(jié)約水資源方面具有重要作用。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平不斷提高以及工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大、對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越重視，水電站作為我國(guó)電力系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一部分之一，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到廣大群眾的生活質(zhì)量和社會(huì)發(fā)展。文章通過(guò)對(duì)水力機(jī)組集中制動(dòng)控制裝置的分析研究，論述了其在水電站自動(dòng)化控制中的實(shí)踐應(yīng)用，有利于促進(jìn)整個(gè)水電站自動(dòng)控制工程的高質(zhì)量發(fā)展。Reference：[1]劉巧英.水輪發(fā)電機(jī)組的電氣制動(dòng)在水電站自動(dòng)化上的應(yīng)用分析[J].湖南農(nóng)機(jī),2020,047(005):43-44,46.[2]李雙喜.自動(dòng)化控制技術(shù)在水力發(fā)電中的應(yīng)用[J].中阿科技論壇(中英文),2021,000(005):P.59-61.[3]溫建軍.一種水電站發(fā)電機(jī)機(jī)械制動(dòng)風(fēng)閘控制裝置:,CN