水電站風閘故障分析目錄TOC\o"1-2"\h\u12640引言 1294321、風閘的組成與工作原理 28841.1風閘的組成 2291571.2風閘工作原理 2101982、水輪發電機組風閘系統故障概況 280353、風閘動作異常作原因排查 3217744、故障處理 4260574.1增加行程開關 4190324.2增加風閘狀態信號 452704.3優化開機流程 6229205、改進后效果 715710結語 724774參考文獻 8摘要：某水電站發電機組使用了機械風閘制動，在實際操作過程中，因制動風閘復歸信號的作用而不能可靠，造成在機組自動啟動過程中，順控流程評判機組制動風閘是否完全恢復的條件得不到滿足，曾多次開機均不成功，影響了機組自動開機并網的成功率。采用加裝風閘行程開關，風閘監視信號等措施、優化自動開機流程及其他改進方法，經過多次動作測試，信號準確，確保機組的正常啟動。關鍵詞：水電機組：制動風閘：復歸信號；行程開關：控制流程引言對水電站而言，水輪發電機組運行情況至關重要，機組的正常運行關系到整個水電廠的正常運行，以保證水電站的平穩運行，有關管理人員將定期檢查發電機組各部件，制動器亦不例外。制動器在水輪發電機組上起著十分關鍵的作用，以確保水電站能夠全天候工作，制動器還應確保全天候運轉，高負荷工作狀態，提高故障發生幾率，盡管有定期維護保養，但運行中不可避免的會出現故障，出現故障使整個操作過程具有很大危險性，若不及時解決，初始潛在危險還將逐步增大，以致危及工作人員和機組安全。水輪發電機組制動器會存在很多問題，隨機組使用時長增加，這類問題還將逐步加劇，最終對制動器使用壽命造成影響。水輪發電機組制動器失效的情況十分頻繁，在出現故障時，應分析其原因和類型，再根據分析結果，有效地解決了故障問題，保持水輪發電機組正常工作，因此，對水輪發電機組制動器失效分析與處理進行深入的研究，有著極強的實際意義。1、風閘的組成與工作原理1.1風閘的組成水輪發電機制動器（俗稱風閘）在機組機械制動系統中是一個重要組成部分。制動器主要構件為制動器瓦、制動器瓦座，制動器座，從動活塞，連接桿，彈簧墊，壓板，環鍵，襯套，制動活塞，頂起活塞，密封“O”圈等。1.2風閘工作原理停機期間，機組轉速降至額定轉速23%，制動器的輸入和電磁閥的作用，使加閘腔與壓力管連通并頂起風閘，達到制動剎車的目的；啟動后電磁閥工作，使加閘腔與排氣管連通，加上閘腔排氣后一段時間內，電磁閥作用使復歸腔與壓力管連通并使風閘下落。風閘頂、落位置的接點由行程開關把機械信號變成電氣信號來完成。所述行程開關固定設置于所述支架，制動風閘閘體裝有固定的剛性撥條，撥條在風閘閘體作用下上下運動。當撥條作用至頂部時、下落到固定位置后，觸動行程開關的操作觸頭，行程開關的內常開接點是關閉的，常關接點被切斷：在撥條脫離固定位置的時候，行程開關運行觸頭的復歸，內部常開啟接點，常閉接點關閉，這樣，制動風閘的真實位置信號就從機械信號變為電氣信號。2、水輪發電機組風閘系統故障概況風閘系統在水輪發電機組機械制動系統中起著舉足輕重的作用，它的主要功能為提供制動轉矩，機組在低轉速下可迅速停運，為了避免機組長期處于低速狀態，或者是由于水輪機導葉漏水而導致機組出現蠕動的現象，導致燒瓦事故，也在大修中擔負了機組旋轉部位油壓頂起及支承任務山。水電站發電機組風閘系統，當機組關閉后，轉速降至15%N時，風閘系統（N為額定轉速）就會自動輸入，并且在0.69~0.72MPa氣壓下頂起風閘活塞，增加風閘閘板和轉子制動環摩擦力，從而實現迅速停機。停機時制動風閘始終處于頂起。機組啟動后首先恢復制動風閘，又開啟導葉使機組旋轉。水電站每臺發電機風門系統有24個制動閘，在每座制動閘上都裝有一個拐臂式行程開關，用于判斷閘塊的狀態。每兩個制動閘行程開關常閉觸點依次連接，并與監控系統連接，定義是制動風閘輸入的信號共12套；此外，24個行程開關常開觸點與監控系統串聯連接，定義它是制動風閘的所有復歸信號。在一次機組自動開機流程的實施過程中，實施到復歸的機械制動，簡報顯示“制動風閘未復歸，流程退出”，重新進行開機流程，這一準則仍然不能得到滿足，造成開機不成功。3、風閘動作異常作原因排查分析并統計了近三個月來機組自動開機時制動風閘的動作（見表1），找出了制動風閘運動不正常的原因，主要是風閘觸點的信號不正常、氣管內無氣壓，閘塊腔內串氣。表1風閘系統動作異常情況由此可見，風閘觸點信號的異常是導致風閘系統誤動率居高不下的主要原因。對此，故障原因的判斷可能是如下。（1）行程開關觸點破損。測試了每個行程開關的動作情況，每一個行程開關都有若干次動作，被測行程開關的觸點都正確地運動。可見行程開關的機械操作動作具有很高的可靠性，行程開關觸點沒有損壞。（2）機組在工作過程中，環境溫度較高。風閘系統的行程開關額定運行時，環境溫度的容許范圍是-5~65°C。機組在滿載180MW的情況下運行，風門行程開關環境溫度（每隔1h測1次）范圍37.77~41.29°C，平均氣溫40.13°C，所以，機組在運行過程中，環境溫度高，對風閘誤動的影響不大。（3）缺乏指示制動風閘恢復的行程開關。現地查每臺制動閘只有一個行程開關，其中，所述常閉觸點指示制動風閘的輸入信號，所有閘塊行程開關的常開觸點串聯，說明制動風閘已完全恢復，不能精確地表達風閘實際情況。僅使用1個行程開關表示風閘的2種狀態，行程開關松了以后，很容易導致2個狀態都指示錯誤。所以，缺乏指示制動風閘恢復的獨立行程開關，對于風閘誤動有很大影響。（4）風閘狀態的監測信號較小。查看監控系統，12套制動風閘輸入信號的定義（每兩個制動閘依次串聯成一組）及一套制動風閘的所有復歸信號（24個制動閘串聯為1組）。制動風閘的所有復歸信號通過端子箱中的24個觸點依次連接，如果1處的短接發生松動，則可導致所有復歸信號都不能上送，最后造成不能正常啟動。所以風閘的狀態信號較小對于風閘的錯誤動作有很大的影響。（5）開機流程設計不合理。機組自動啟動時，監控系統打開復歸制動風閘指令時，接收制動風閘的復歸節點的信號，制動風閘撤出。對監控系統的停機到空轉流程進行檢查，研究發現，制動風閘的控制邏輯的設計不盡合理，制動風閘在復位過程中，復位腔的通氣和加閘腔的排氣2同時完成，致使風閘由于壓差較小，運行速度較慢，風閘的動作未能及時就位，所以，開機流程設計的不盡合理，對風閘的誤動有很大的影響。4、故障處理針對風閘不正確動作影響較大的3個原因制訂并實施改進措施。4.1增加行程開關各制動閘塊的動作連桿上加裝行程開關，分離制動風閘輸入，復歸的信號，確保每一個制動閘塊都具有單獨指示制動風閘輸入的功能、復歸行程開關。改進前與改進后的對比圖如圖1所示。圖1改進前后風閘行程開關對比照片4.2增加風閘狀態信號（1）為了提高風閘狀態的監視信號，從行程開關到監控系統間鋪設制動風閘復歸信號電纜，串聯相鄰的兩個制動風閘的復歸行程開關的常開觸點，作為一組制動風閘的復歸信號，與監控系統的現地控制單元連接。（2）對監控系統的上位機數據庫進行了改造，將制動風閘復歸信號的定義加入上位機，和風閘所有復歸虛擬點的定義如圖2。（3）對監控系統的下位機觸控屏幕的程序畫面進行了修改，在相應開關量的位置上加裝12套制動風閘的復歸界定監視見圖3。（4）完善下位機PLC（可編程邏輯控制器）。監控系統的下位機PLC程序，加入了制動風閘所有復歸信號的判定邏輯。把12套新制動風閘恢復狀態常開觸點串在一起（每組2個風閘），并且定義了1座制動風閘的所有復歸常開線圈如圖4中。在12套制動風閘完全恢復的情況下，所述邏輯回路導通，制動風閘均復歸常開啟線圈的作用，制動風閘的所有復歸虛擬點都是開機流程的準則。圖2改進前后數據庫定義對比圖圖3改進前后觸摸屏定義對比圖圖4風閘制動全部復歸信號邏輯4.3優化開機流程為保證制動風閘可靠動作，對機組停機至空轉流程進行優化，優化后的流程見圖5。圖5復歸風閘流程圖加閘腔排氣先行，發出“復歸機械制動投入風閘”令，延時25s，證實制動閘腔內沒有壓，執行制動風閘的復歸腔加燃氣，發出“投入機械制動復歸風閘”，當接收到所有風閘制動閘的復歸信號時，過程一直往下進行，否則，流程退出。5、改進后效果對機組的風閘回路進行了完善，投入風閘系統制動、制動復歸動作試驗等，每個行程開關的觸點信號的動作都是正確的，上下位機觸摸屏測點表明，風閘運行正常，制動風閘的輸入、復歸信號準確。在改進的五個月時間里，統計了機組的啟動數量和流程，都沒有出現由于制動風閘復歸信號不正常而退出機組開機流程的現象。結語本文分析了一起水電站機組因制動風閘的復歸信號不正常而引起的開機失敗的故障，通過加裝風閘行程開關、改進對風閘系統動作信號的監控、對自動開機流程進行了優化，并進行了改進，排除制動風閘復歸信號不正常的失效，確保機組安全，平穩運行。參考文獻[1]何強鋒,陳媛,何佳.大型水輪發電機組使用制動器頂轉子不水平問題探討[J].水電與抽水蓄能,2021,7(01):41-43.[2]張澤彬,鄧林森,易旭濤,曾偉.水輪發電機用制動器無法復位機理分析和設計優化[J].四川水力發電,2020,39(03):127-129+136.[3]賀偉.水輪發電機組制動器故障原因及處理分析[J].科學技術創新,2019(30):164-165.[4]馮鐵成,胡卓勛,