[发明专利]大型水力发电机自复位风闸制动装置及磨损检测方法

说明书

大型水力发电机自复位风闸制动装置及磨损检测方法，包括制动环和风闸缸体，风闸缸体内设有活塞，活塞顶部设有抗磨板底座，抗磨板底座上端设有抗磨板，风闸缸体外壁上设有超声波换能器和温度传感器，超声波换能器上端正对抗磨板底座下端面，在风闸气缸底部连接驱动管，驱动管通过制动阀体的控制来驱动活塞的运动实现投撤闸动作，制动阀体采用三位四通电磁阀可以实现投闸时的保压，风闸气缸只需连接一根管路即可实现投撤闸，减少了管路连接，降低了故障率，通过控制电路可以实现现地手动控制、远程自动控制及检修控制多种控制模式，通过检测抗磨板的磨损量，可以实时知晓风闸的磨损情况并及时进行更换，并可检测风闸投入是否到位。

技术领域

本发明涉及发电机组控制领域，具体涉及一种大型水力发电机自复位风闸制动装置及磨损检测方法。

背景技术

目前，大型水力发电机组开始执行停机流程后，在机组转速达到15％Ne时投入机械制动，机组全停后机械制动系统延时撤除。如果机械制动系统中某一个或若干个风闸未能正常投入，不易查找异常风闸且将延长机组低转速下停机时间，缩短轴瓦及镜板寿命甚至可能造成其磨损，如果风闸未能正常撤除，需要人为现场查看风闸本体来逐一查找未落风闸，发电机机坑空间环境复杂，费时费力，也不利于人身安全。

目前，大型水力发电机组开始执行停机流程后，在机组转速达到15％Ne时，利用工业用气推动活塞并带动制动环投入，使机组尽快停止转动，机械制动的投退状态通过每个风闸上安装的接触式传感器反馈的信号串联后判断，在某些水电厂，每个风闸仅采用一个位置开关，当风闸撤除时，闸板落下，位置开关动作，当所有位置开关动作时，逻辑判断机械制动撤除；风闸投入时，闸板顶起，位置开关返回，但只要有一个位置开关返回，逻辑判断机械制动投入。

现有的制动存在如下缺陷：1)受到发电机振动等原因影响，接触式传感器误报率高；2)机械制动投入时，只要有一个位置开关动作，即判断制动投入，故每次制动闸投入时，若某个或若干个风闸未正常投入，监控系统将仍然显示机械制动正常投入，无法暴露出异常的风闸，且因为投入的风闸数量减少，导致正常投入的风闸磨损加剧、制动效果变差，延长停机时间，缩短轴瓦及镜板寿命甚至可能造成其磨损；3)由于风闸和制动环长期摩擦制动，会产生大量的磨损，当制动环磨损严重时制动效果减弱，且更换麻烦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大型水力发电机自复位风闸制动装置及磨损检测方法，利用超声波测距原理来判断机械制动系统每个风闸的投退状态和抗磨板磨损状态，提升了测量质量，降低了误判率，为人员现场快速查找确认提供指导，且通过单根气管连接风闸气缸进行投撤风闸控制，当撤闸后风闸自动复位到初始状态。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

大型水力发电机自复位风闸制动装置，包括制动环和风闸缸体，风闸缸体内设有活塞，活塞顶部设有抗磨板底座，抗磨板底座上端设有抗磨板，抗磨板硬度低于制动环，抗磨板随着活塞顶起与制动环接触产生制动力，抗磨板底座端部与抗磨板底座上端之间设有复位弹簧，风闸缸体外壁上设有超声波换能器和温度传感器，超声波换能器上端正对抗磨板底座下端面，通过超声波换能器探测制动时超声波换能器上端与抗磨板底座下端的距离可以得到抗磨板的磨损量，风闸缸体下端设有驱动管，通过向驱动管通入压缩气体驱动活塞顶起进行制动。

上述的超声波换能器、温度传感器与现地控制单元连接，现地控制单元与集控单元连接，集控单元和HMI显示屏通讯连接。

上述的驱动管与制动阀体连接，制动阀体为三位四通换向阀，制动阀体的P、T两端分别连接进气管和排气管，排气管上连接有单相阀，制动阀体线圈与控制电路电连接，进气管内通入压缩空气。

优选的方案中，上述的制动阀体为中位机能为O型的三位四通换向阀。

上述的制动阀体线圈包括撤风闸线圈KM和投风闸线圈KM，控制电路包括现地手动控制电路和远程自动控制电路；