浅谈PLC 控制的水轮机电气制动系统设计研发论文.doc

浅谈PLC 控制的水轮机电气制动系统设计研发论文 通过对水轮机电气制动系统的的工作原理以及运行方式的概括，分析制动系统的设计研发，为了保证电气制动系统的可靠性，就要在PLC的基础上以及控制回路的基础上采取有效的措施，通过对电气制动系统的改造，实现电气制动系统的运行可靠性。 1电气制动的概述 水轮机发电机组的制动方式主要是通过机械形式，虽然通过机械形式具有很大的优点，但机械形式的制动方式也存在一定的缺点。制动器制动块磨损严重，制动中产生的粉末进入转子磁轭以及定子铁心的通风口，长年累月的积累就会减少通风口的通风面积，从而影响制动系统的制冷效果，导致定子升温，粉末回四处弥漫，阻碍散热，从而增加了检修人员的工作量，在电气制动的过程中，制动的表面温度也会急剧升高，从而出现龟裂。 由于机械形式的制动方式具有一定的缺点，目前普遍运用的是电气制动的停机技术。电制动具有较大的制动力，停机的时间较短，不会对环境造成污染，同时制度投入的转速不受限制。 采用电制动在水轮发电机组系统接线上具有一定的局限性，而且当机组内部出现故障的时候，电制动就不能投入运用。 2电气制动系统 2.1电气制动系统的原理 当水轮机发电组与系统解列后，发电机会出现灭磁现象，机组在转子风阻力矩以及轴承摩擦力矩的作用下，转速降低，在达到一定的数值以后，发电机定子绕组的制动短路开关短接，重新给机组的转子绕组恒定的励磁电流，这样定子线圈就会产生强大的电流，根据电枢反应的原理，直轴分量体现的方式为去磁和加磁，方向与原来的转速方向是相反的。 2.2电气制动系统的组成 电气制动系统主要的组成分为电气制动控制柜、制动电源变压器以及电子短路真空开关柜。电气制动系统是现有的发电机励磁系统的独立系统，是采用PLC作为控制的中心，在这个基础上加上独立的三相桥式整流电路，电气制动系统具有很好的调试界面，还增添了液晶触摸屏更加方便操作和监察。 2.3电气制动系统设备与技术参数 电子短路电流和制动投入转速。在水轮机组与系统进行解列后，定子外电路三相短路对转子绕组输入定量的恒定电流，于是，定子中产生了感应电流，感应电流可以在定子绕组中产生很大的制动力矩，使水轮机组减速从而停机。 E为发电机组定子电势，R表示定子有效电阻，Xd表示发电机直轴同步电抗，n表示机组的转速。一般，实际的发电机的直轴同步电抗的电阻要比定子线圈大100余倍，根据电机的理论，可以大致认为定子线圈中的电流就是恒定的。从而，在整个制动过程中，定子外电路短路和发电机都没有带负载。 电源变压器的参数，一般要满足发电机组的转速下降到50%80%，同时还要满足发电机空载励磁的要求，根据二极管构成全波整流桥和转子之间的联系，选择制动变压器的参数一般为，额定容量为100kVA，额定一次电压为400V，恶性一次电流为144.3A，额定二次电压为73V，额定二次电流为1050A。整流电路的形式，一般是三相全波整流，二极管的参数一般是ZP500A，600V。 3电气制动流程的设计 3.1电气制动方式选择 水轮机是可以通过编程的方式来进行电气制动，同时控制对运行模式中的设计，主要表现形式有机械制动、电气制动以及点击会合制动三种形式，根据不同的要求，选择不同的形式的制动方式。一般情况下，在水轮机组能够保证持续运行的基础上，会选择电气制动的方式来运行，因为电气制动比起其他两种形式有很大的优势，如果电气制动装置出现故障或者电气制动导致水叶漏水或者因为其他原因导致停机，那么就代表不能选择电气制动的方式进行运行，九可以选择机械制动方式来继续工作。 3.2电气制动的流程 电气制动控制的PLC信号是水轮机组的监控系统提供的，要满足启动条件，就要在转速为80%的时候，激活PLC的控制部门，当转速降到60%的时候，PLC就进入了运行控制的状态，那么就要满足一下条件，在有停机的指令的时候，机组油开关跳开，机组没有出现电气的故障，导水叶开关关闭，水轮机组的转速小于80%。 3.3电气制动系统的动作过程 PLC在一般情况下是不会处于运行状态的，只有在收到水轮机组的监控系统发出停机指令后，PLC才会启动，然后按照预先设计好的图形程序进行运作。当PLC收到水轮机组发出的转速小于80%的指令后，就通过判断将水轮机组的开关断开，导水叶全关等信息，PLC立即就会开启差动保护，FDK电源就会给予继电器和跳灭磁开关，跳灭磁的开关脉冲时间为两秒。当转速小于60%的时候，PLC判断残压已经小于10%的时候，FDK的发动机短路刀闸回关闭，接下来只直流开关也会关闭，1.5秒以后交流开关也会关闭。 4结语 综上所述，在水轮机组进行实践和应用的过程中，电气制动装置是最可靠的形式，能够有效准确的提高发电机在低转速区能够快速通过的能力，从而能够最大限度的减少推力瓦出现的磨损现象，尤其是停机技术是电气制动装置最