1概述
ZZ用于銀盤水電站-LH-860水輪機(jī)由埋入部分、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、主軸密封、轉(zhuǎn)輪組裝、軸承組裝、密封組裝、油器組裝、接力器組裝、真空破壞閥、油氣水管道、環(huán)形起重機(jī)等組成。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)包括28個(gè)活動(dòng)導(dǎo)葉、頂蓋、底環(huán)、支撐蓋、導(dǎo)葉套筒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制環(huán)和操作機(jī)構(gòu)。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)最大開口854mm，相應(yīng)接力器行程1634.4mm。導(dǎo)葉采用焊接結(jié)構(gòu)，導(dǎo)葉上、中、下軸采用20simn剛鍛造，不銹鋼采用熱套包裝方式。導(dǎo)葉上、下軸與本體焊接成一體，整體退火后加工。導(dǎo)葉軸頸采用可靠的止水方式，上L型，下O型密封，防止水流入導(dǎo)葉軸承。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉設(shè)有剪銷裝置。當(dāng)剪銷斷裂時(shí)，可自動(dòng)報(bào)警。導(dǎo)葉軸上部設(shè)有可調(diào)節(jié)的自潤滑推力軸承，可防止導(dǎo)葉與耐磨板因水力和機(jī)械力的作用而過度擠壓。每個(gè)導(dǎo)葉設(shè)有限位銷，限制導(dǎo)葉失控時(shí)的全開位置，每個(gè)活動(dòng)導(dǎo)葉設(shè)有切斷銷信號(hào)器。導(dǎo)葉上還設(shè)有摩擦限位裝置，限制導(dǎo)葉在切割銷切割后不產(chǎn)生擺動(dòng)和不穩(wěn)定運(yùn)行。水輪機(jī)剪切銷剪切是水電廠常見的故障之一，是水機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的受力保護(hù)。切斷銷售信號(hào)器時(shí)，可能是導(dǎo)葉承受較大應(yīng)力、切斷銷售信號(hào)裝置誤報(bào)、接頭松動(dòng)或斷裂等原因。為了保護(hù)主要設(shè)備，防止事故擴(kuò)大，一般應(yīng)現(xiàn)場檢查導(dǎo)葉手臂或進(jìn)入蝸殼，檢查導(dǎo)葉是否有異物卡住，這將花費(fèi)大量人力，減少機(jī)組可用時(shí)間，直接造成經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)合實(shí)際情況，切斷銷售信號(hào)器時(shí)，導(dǎo)葉異物卡住，多為切斷銷售信號(hào)裝置存在問題。為保證切斷銷售信號(hào)裝置的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，應(yīng)采取有效措施，減少故障發(fā)生，準(zhǔn)確確定故障位置，盡量避免誤報(bào)。
2存在的缺陷
剪切銷作為導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的安全裝置，其機(jī)械強(qiáng)度小于導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的其他部件。當(dāng)導(dǎo)葉間有雜物卡住時(shí)，接力器的工作壓力會(huì)增加很多。因此，在接力器工作扭矩的作用下，剪切銷被剪斷，卡住的導(dǎo)葉與整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分離，使其他導(dǎo)葉繼續(xù)關(guān)閉，同時(shí)保證其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不受損壞。剪切銷剪切后，相應(yīng)的導(dǎo)葉失控，在水力作用下可能無法關(guān)閉零件，存在較大的安全隱患。因此，保證剪切銷信號(hào)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。
目前，車站使用的JXZ-2型剪斷銷分路報(bào)警裝置，當(dāng)剪斷銷時(shí)，裝置面板上相應(yīng)的紅色信號(hào)燈亮（多個(gè)剪斷時(shí)，多個(gè)燈亮）。只要有剪斷銷，輸出繼電器的兩對轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)就可以輸出信號(hào)，從而控制其他電路（輸送到監(jiān)控系統(tǒng)作為剪斷銷剪斷報(bào)警信號(hào)）。該裝置采用貼片技術(shù)，集成化，功耗低，可靠性高，維護(hù)方便。切斷的切斷銷用紅色信號(hào)燈顯示，使維修人員能夠立即找到故障點(diǎn)，便于維修。通過對JXZ-2型剪斷銷路報(bào)警裝置運(yùn)行穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)分析，可以準(zhǔn)確識(shí)別故障，基本不會(huì)出現(xiàn)設(shè)備誤報(bào)警，但存在一個(gè)缺陷：瞬時(shí)故障和短期故障不能如實(shí)記錄。當(dāng)切斷銷信號(hào)裝置、切斷銷信號(hào)接線接觸不良等原因時(shí)，故障是瞬時(shí)的、短的，在監(jiān)控系統(tǒng)中只能查詢故障，不能記錄具體的幾個(gè)切斷銷信號(hào)故障，不方便維護(hù)人員準(zhǔn)確識(shí)別故障原因，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行留下隱患。綜上所述，銀盤水電站切斷銷信號(hào)裝置需要升級(jí)改造，以提高裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
3升級(jí)方案
3.1用PLC代替剪斷銷信號(hào)裝置
結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，可以去除現(xiàn)有的切斷銷信號(hào)裝置，使用PLC完成信號(hào)傳輸。PLC可以使用施耐德M340系列。將機(jī)組1-28號(hào)切斷銷信號(hào)器依次連接到PLC進(jìn)入模塊的對應(yīng)點(diǎn)。PLC進(jìn)入模塊以數(shù)字量“1”或“0”的方式將切斷銷信號(hào)器的狀態(tài)輸入PLC主機(jī)。PLC主機(jī)通過相應(yīng)的程序進(jìn)行判斷。判斷后，PLC打開模塊輸出相應(yīng)的信號(hào)(報(bào)警信號(hào))。同時(shí)，PLC打開模塊輸出的信號(hào)為中間繼電器，可作用于傳統(tǒng)的機(jī)械保護(hù)電路。
3.2對切斷銷報(bào)警裝置進(jìn)行重新選型
結(jié)合現(xiàn)狀分析，目前使用的JXZ-2型切斷銷分路報(bào)警裝置其余功能正常使用，存在瞬時(shí)故障和短時(shí)故障無法如實(shí)記錄的問題。為了解決這個(gè)問題，選擇JDS切斷銷信號(hào)裝置。水輪發(fā)電機(jī)組配置的28路切斷銷信號(hào)器分別連接到JDS信號(hào)裝置，隔離后傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)實(shí)時(shí)采集輸入信號(hào)狀態(tài)，并將狀態(tài)信息發(fā)送到液晶顯示器和RS485串口通訊口輸出。當(dāng)一路切斷銷信號(hào)器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)直觀顯示變化通道，實(shí)現(xiàn)報(bào)警通道的準(zhǔn)確定位。同時(shí)，報(bào)警繼電器動(dòng)作用于自動(dòng)電路控制。即切斷銷信號(hào)器正常工作時(shí)，液晶屏顯示工作路數(shù)；切斷銷信號(hào)器時(shí)，液晶屏顯示多少路報(bào)警和總報(bào)警路數(shù)，同時(shí)報(bào)警燈亮，繼電器接點(diǎn)吸入；需要查詢具體報(bào)警時(shí)，可以進(jìn)入菜單查詢報(bào)警，具有切斷電源記憶功能。
3.3方案選擇
通過對以上兩種方案的比較分析，具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：（1）成本：方案一預(yù)計(jì)花費(fèi)2萬元，包括PLC、中間繼電器、電纜及程序編寫費(fèi)用等；方案二預(yù)計(jì)花費(fèi)6000元，只需購買JDS剪斷銷信號(hào)裝置即可。(2)施工:方案一比方案二施工難度大，方案一需要考慮盤柜內(nèi)設(shè)備的布局，安裝PLC、敷設(shè)控制電纜，修改監(jiān)控上位機(jī)程序等，方案二只需更換裝置，在接線方面，由于裝置不同，存在細(xì)微差別。（3）效果：方案一整體效果良好。切斷銷信號(hào)器時(shí)，中控室值班人員可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)簡報(bào)信息得到具體的切斷銷信號(hào)器裝置切斷報(bào)警，現(xiàn)場人員可根據(jù)PLC模塊點(diǎn)和中間繼電器動(dòng)作區(qū)分故障點(diǎn)，即使有即時(shí)故障監(jiān)控系統(tǒng)也能如實(shí)記錄故障信息，便于維護(hù)人員快速檢查故障原因；方案二，切斷銷信號(hào)器時(shí)，中控室值班人員可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)簡報(bào)信息得到切斷銷信號(hào)器切斷，但不能立即確定具體道路問題，需要派人員查閱工業(yè)電視視頻監(jiān)控或現(xiàn)場檢查裝置報(bào)警，當(dāng)存在即時(shí)故障監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，也能如實(shí)記錄故障信息，掌握具體故障信息的及時(shí)性比方案晚1-5分鐘（到達(dá)時(shí)間與機(jī)組不同）。
綜上所述，JDS切斷銷售信號(hào)裝置的選擇更符合現(xiàn)場實(shí)際。預(yù)計(jì)每臺(tái)機(jī)組成本將節(jié)省1.4萬元，施工簡單，節(jié)省勞動(dòng)力成本，可從根本上解決現(xiàn)階段存在的問題，方便后期設(shè)備的維護(hù)。
4結(jié)語
經(jīng)過模擬試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)，JDS切斷銷信號(hào)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，能準(zhǔn)確識(shí)別故障，無設(shè)備誤報(bào)警，能如實(shí)記錄瞬時(shí)故障和短期故障，大大提高切斷銷信號(hào)裝置運(yùn)行的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，更好地保證導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。切斷銷對機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)尤為重要。當(dāng)切斷銷切斷導(dǎo)致導(dǎo)葉脫離整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，會(huì)影響水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至在特定情況下導(dǎo)致事故擴(kuò)大。切斷銷信號(hào)裝置的升級(jí)實(shí)施保證了切斷銷的可靠監(jiān)控，方便值班人員和維護(hù)人員的工作，為機(jī)組運(yùn)行提供安全保障。
