長潭水庫管理局水電廠位于浙江省臺(tái)州市永寧江流域，水庫以防洪、供水為主。水電廠裝有3臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，1、2號(hào)發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF-J5000-18/3300，3號(hào)發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF-J1800-20/2600，年發(fā)電量1800萬kW?h。1、2號(hào)機(jī)組蝶閥型號(hào)為PDF40-WY-300，3號(hào)機(jī)組蝶閥型號(hào)為PDF30-WY-175。2000年，水電廠通過技術(shù)改造(采用了南瑞公司的EC2000監(jiān)控系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。
1、存在的問題
1、2、3號(hào)蝶閥的控制回路采用常規(guī)繼電器控制，控制電源的電壓為DC220V。開閥或關(guān)閥命令發(fā)出后，在機(jī)械液壓的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，閥門在全開、全關(guān)后由蝶閥行程開關(guān)將回路切斷，投入鎖錠，完成操作。蝶閥行程開關(guān)為機(jī)械式結(jié)構(gòu)，型號(hào)為JLXK1-411。由于蝶閥安裝在潮濕的環(huán)境中，該型號(hào)的行程開關(guān)解決不了密封問題，經(jīng)常出現(xiàn)絕緣不良和觸點(diǎn)銹蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致在開、關(guān)閥過程中，行程開關(guān)常開、常閉接點(diǎn)出現(xiàn)該接通時(shí)不通，該斷開時(shí)不斷的問題，致使不能正常開、關(guān)閥，蝶閥鎖錠不能正常投退。該問題發(fā)生后往往會(huì)影響開機(jī)速度，增加檢修工作量，尤其是遇到機(jī)組過速、事故停機(jī)過程中剪斷銷剪斷的極端現(xiàn)象時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)閥，存在極大的安全隱患。為了解決該問題，考慮采用沒有機(jī)械觸點(diǎn)的全密封的接近開關(guān)來代替，并優(yōu)先對3號(hào)蝶閥進(jìn)行改造。
2、改造措施
電感式接近開關(guān)是一種利用渦流感知物體的傳感器，由高頻振蕩電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)開關(guān)，沒有機(jī)械接點(diǎn)，不存在機(jī)構(gòu)卡死和接點(diǎn)接觸不良等情況，由于是全密封結(jié)構(gòu)，水分和潮氣不能夠侵入，非常適合蝶閥坑的工作環(huán)境，避免了絕緣下降和觸點(diǎn)銹蝕的問題。接近開關(guān)檢測距離僅5mm，動(dòng)作準(zhǔn)確穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)蝶閥開、關(guān)不到位時(shí)將鎖錠投入的現(xiàn)象。通過對工作電壓、接線方式、工作性能等進(jìn)行綜合比較，選用了由上海普邦傳感器有限公司生產(chǎn)的工作電壓為AC/DC20~50V的二線制電感式接近開關(guān)，其常開、常閉型號(hào)均為IBT18-S05TAT2N2/C40;在全開位置和全關(guān)位置各裝了2只，分別取代原來的常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)一是采用二線制的接近開關(guān)接線較為簡單，在原有的接線方式下，不用增加電纜的數(shù)量;二是采用1個(gè)常開和1個(gè)常閉取代原來的相應(yīng)位置，不用在控制柜里增加中間繼電器以擴(kuò)充接點(diǎn);三是通過和廠方了解，該產(chǎn)品可以直接取代原來的開關(guān)，而且所接感性負(fù)載無需加續(xù)流二極管，這樣不但給改造帶來方便，而且避免了增加保護(hù)元件帶來故障的可能性。該方式接線、安裝比較方便，接近開關(guān)安裝好后首先進(jìn)行空試，動(dòng)作正常后再進(jìn)行通電調(diào)試，開閥、關(guān)閥動(dòng)作正常。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：蝶閥全開時(shí)，全關(guān)位置綠燈稍微有點(diǎn)亮光;蝶閥全關(guān)時(shí)，全開位置紅燈稍微有點(diǎn)亮光。經(jīng)測量，燈兩端有6V電壓，流過的電流有013mA，和中間繼電器并聯(lián)后總電流約為016mA，該電流小于產(chǎn)品允許的泄漏電流018mA，說明是正常的。為了解決這個(gè)問題，對蝶閥控制回路進(jìn)行了改進(jìn)(見圖1、圖2)。
圖1 改進(jìn)前的蝶閥控制電路
圖2 改進(jìn)后的蝶閥控制電路
從圖2可以看出，如果全開位置中間繼電器ZK1動(dòng)作，其常閉接點(diǎn)將開閥回路斷開，全關(guān)位置信號(hào)綠燈熄滅。同理，全關(guān)位置中間繼電器ZK2動(dòng)作，其常閉接點(diǎn)將關(guān)閥回路斷開，全開位置信號(hào)紅燈熄滅。這樣，全開、全關(guān)位置信號(hào)燈同時(shí)亮的問題就得到了解決。
改進(jìn)后的接線具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)將蝶閥全開的常閉接點(diǎn)1XK2和蝶閥全關(guān)的常開接點(diǎn)2XK1串聯(lián)使用，將蝶閥全關(guān)的常閉接點(diǎn)2XK2和蝶閥全開的常開接點(diǎn)1XK1串聯(lián)使用，當(dāng)2個(gè)接近開關(guān)都處于接通時(shí)，位置中間繼電器才能動(dòng)作，減少了開關(guān)誤動(dòng)的可能性。
2)位置信號(hào)指示紅燈、綠燈和位置繼電器能夠起到監(jiān)視控制回路的作用，紅燈監(jiān)視關(guān)閥回路，綠燈監(jiān)視開閥回路。例如，主閥在全開位置時(shí)紅燈亮，這說明控制關(guān)閥回路的ZK2和2XK2是完好的，當(dāng)檢測到接點(diǎn)不通時(shí)，紅燈就不能發(fā)亮。
3)開閥、關(guān)閥回路的通斷采用位置中間繼電器的常閉接點(diǎn)來控制，這樣的好處是如果位置中間繼電器線圈發(fā)生斷線或接近開關(guān)失控時(shí)仍能進(jìn)行關(guān)閥操作;在特殊情況下需要緊急關(guān)閥時(shí)，也能夠迅速地關(guān)閉蝶閥。
3、改造效果及今后設(shè)想
3號(hào)蝶閥行程開關(guān)自2011年底改造以后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，能正常地開閥、關(guān)閥，蝶閥全開、全關(guān)指示燈指示正確，接近開關(guān)動(dòng)作正常，改造是成功的。
在改造的過程中，要考慮利用原有的設(shè)施，降低改造成本，使各方面的性能更加完善、可靠、安全。
目前蝶閥回路采用常規(guī)繼電器控制，繼電器數(shù)量多、接線復(fù)雜、查線困難。今后將考慮采用輸入、輸出各20點(diǎn)的小型PLC來滿足控制的需要。目前選用的接近開關(guān)也適用于DC24V電源下工作，為以后的改造打下了基礎(chǔ)。
