红外光控技术在机组风闸位置检测中的应用

1/5红外光控技术在机组风闸位置检测中的应用黄继勇杨暹群摘要水轮发电机组制动风闸的位置检测，因习惯上采用机械式行程开关，导致故障率高，检测可靠性差。为此将红外光控技术应用于检测回路，特制了专用于风闸检测的红外检测开关，经在新丰江水电厂改造实施，取得了明显成效。机组制动风闸位置检测红外光控技术红外检测开关关键词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。新丰江水电厂运行数十年来，一直沿用2/5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1216MM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35MM。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3MM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。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1A，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。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24V电源经R1供以大约25MA电流，每个接收管收到红外线并产生约V的电压。经串联后的总检3/5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24V电源必须取自监控系统开入回路电源。红外光控风闸位置检测电路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4/5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5MM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150MM20MM的普通不锈钢尺片，在其上开1条20MM5MM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。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。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5/5钢尺上的小槽下沿打开红外线通路。由于风闸的全行程为1216MM不等，因此小槽下沿打开红外通路后，应再下调3MM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