CN113074079A - 水轮机风闸制动气压控制自检装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种水轮机风闸制动气压控制自检装置及方法，它包括风闸、气压机构和触点机构，通过在风闸的工作活塞内设置气压机构，在工作活塞外设置触点机构，压力空气进入缸体内驱动气压机构的配重活塞向上运动，强力磁铁与触点机构的动触头磁吸附，动触头与静触头接触闭合或断开分离检测风闸是否存在漏气，并控制风闸对水轮机转子制动的具体节点。本发明克服了原水轮机组停机制动过程中受力不均，风闸漏气导致失效，无法在制动过程中对失效风闸进行甄别的问题，具有结构简单，制动前对风闸进行漏气检测，制动受力均衡，甄别其中漏气的风闸，避免风闸失效，操作简单方便。

Description

水轮机风闸制动气压控制自检装置及方法

技术领域

本发明属于水轮机组停机制动技术领域，涉及一种水轮机风闸制动气压控制自检装置及方法。

背景技术

水轮发电机在停机过程中，导水叶全关，水轮机转速下降，由于水轮机低转速下会破坏轴承油膜而导致轴承摩擦过大、温度升高而烧损，采用风闸使机组低转速时间缩短，减少机组在低于额定转速的游走时间，迅速停止达到保护水轮发电机组的目的。

风闸的主要作用在于：避免机组停机过程中长时间在低转速下运行 ，迅速制动刹车；在机组安装或检修期间，顶起转子；对于停运状态的机组，防止其转动；便于机组重新建立油膜。

风闸布设于发电机转子下部与下机架连接固定，其数量根据发电机组大小而定，发电机组转子越大，其配置的风闸数量越多，相应地油管路和气管路越多越长。风闸主要结构包括缸体、工作活塞、制动托板和闸板，制动工作时，气压从缸体进气口进入气缸内驱动活塞向上运动，制动托板带动闸板上升，闸板与转子下侧面的制动环抵触摩擦制动刹车。

在制动刹车过程中，风闸数量较多，管路较长，气压抵达各风闸缸体的时间差较大，导致多个风闸的制动环并不是同时与转子下侧面接触，造成制动受力不均；其次，风闸运行频繁或时间过长，其密封损坏或老化造成漏气，造成部分风闸失效，而失效的部分风闸无法在制动过程进行甄别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮机风闸制动气压控制自检装置及方法，结构简单，采用在风闸的工作活塞内设置气压机构，在工作活塞外设置触点机构，压力空气进入缸体内驱动气压机构的配重活塞向上运动，强力磁铁与触点机构的动触头磁吸附，动触头与静触头接触闭合或断开分离检测风闸是否存在漏气，并控制风闸对水轮机转子制动的具体节点，制动前对风闸进行漏气检测，制动受力均衡，甄别其中漏气的风闸，避免风闸失效，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水轮机风闸制动气压控制自检装置，它包括风闸、气压机构和触点机构；所述气压机构和触点机构分别位于风闸的缸体内外，气压机构的气压筒位于风闸的工作活塞内，触点机构的触点盒位于风闸的缸体一侧；气压机构驱动触点机构的动触头与静触头接触。

所述风闸包括与缸体配合的工作活塞和导向活塞，闸板连接的制动托板与导向活塞连接，工作活塞和导向活塞连接之间设置碟簧。

所述缸体的腔体与进气孔和排气孔连通，腔体内的台阶与导向活塞接触。

所述导向活塞一侧的导向键与缸体内的导向槽滑动配合；导向活塞下侧面设置的凸起部与工作活塞上侧面凹槽内的碟簧抵触。

所述气压机构包括位于气压筒内由多个气座分隔的多个气室，以及与气座配合的配重活塞，强力磁铁位于配重活塞下部与其连接。

所述气室分为上气室、中气室和下气室，每个气室下端的气座上侧面设置贯穿的通气沉孔；配重活塞包括与活塞杆连接的活塞体，活塞体与气座的通气沉孔滑动配合，强力磁铁与活塞杆连接。

所述配重活塞向上运动时，依次开启上气室、中气室和下气室，强力磁铁依次驱动对应的动触头与静触头相互接触或分离。

所述触点机构包括位于触点盒内相互对应的多个静触头和动触头，以及与触点盒配合的盒盖，弹簧与动触头和盒盖连接。

所述触点盒位于缸体外侧的槽孔内，上、中、下三个静触头位于同一竖直轴线上与配重活塞竖直平行。

如上所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置的自检和制动控制方法，它包括如下步骤：

S1，通气自检，通气判断风闸是否漏气；

S1-1，通低压气，低压空气进入缸体内，此时，工作活塞受到上部导向活塞、闸板和制动托板的自重保持位置不变；

S1-2，在S1-1中，低压空气进入气压筒内，驱动配重活塞向上运动，当气压筒下部的下气室处于全开状态时，强力磁铁靠近触点机构下部的静触头，吸附与之对应的动触头与其接触，自检信号处于闭合状态，则风闸不漏气，反之则漏气；

S2，制动增压，在通气自检不漏气的情况下，对缸体增压；

S2-1，增压，逐渐增大向缸体内输送的空气压力，当气压筒中部的中气室处于全开状态时，强力磁铁靠近触点机构中部的静触头，吸附与之对应的动触头与其接触；

S2-2，在S2-1中，上气室配合的活塞体向上滑动，但仍处于未开启状态；

S2-3，在S2-1中，强力磁铁远离触点机构下部的静触头，对下部的动触头的磁力逐渐减小，弹簧回缩拉动下部的动触头复位；

S2-4，在S2-1中，当所有的触点机构中部的动触头与中部的静触头接触后，增压信号处于闭合状态，则增压到达预设值，所有风闸的闸板向上升高，皆位于同一水平面，但不与转子制动环接触；

S3，转子制动，在所有闸板处于同一水平面后，对转子进行制动；

S3-1，进一步增压，向缸体内输送的空气压力为制动额定压力，当气压筒上部的上气室处于全开状态时，强力磁铁靠近触点机构上部的静触头，吸附与之对应的动触头与其接触；

S3-2，在S3-1中，强力磁铁远离触点机构中部的静触头，对中部的动触头的磁力逐渐减小，弹簧回缩拉动中部的动触头复位；

S3-3，在S3-1中，当所有的触点机构上部的动触头与上部的静触头接触后，制动信号处于闭合状态，则所有风闸的闸板皆与转子制动环接触，进入转子制动状态；

S3-4，在S3-3中，进入转子制动状态后，位于水轮机组大轴一侧的转速传感器测量的转速逐渐降低，当转速归零时转子制动完成；

S4，风闸复位，在转子制动完成后，位于缸体内的压力空气从缸体侧面的排气孔排出，与大气压力一致后，工作活塞受到上部导向活塞、闸板和制动托板的自重作用逐渐下降，直至导向活塞与缸体内的台阶接触，则风闸复位完成；

S5，气压机构复位，与S4同步，气压筒内的配重活塞在自重作用下逐渐下降，当配重活塞的活塞体与气座完全配合后，则气压机构复位完成；

S6，触点机构复位，与S5同步，在配重活塞下将的过程中，上、中、下动触头依次与上、中、下静触头接触后再分开，当自检信号处于断开状态无信号时，则触点机构复位完成。

一种水轮机风闸制动气压控制自检装置，它包括风闸、气压机构和触点机构；气压机构和触点机构分别位于风闸的缸体内外，气压机构的气压筒位于风闸的工作活塞内，触点机构的触点盒位于风闸的缸体一侧；气压机构驱动触点机构的动触头与静触头接触。结构简单，通过在风闸的工作活塞内设置气压机构，在工作活塞外设置触点机构，压力空气进入缸体内驱动气压机构的配重活塞向上运动，强力磁铁与触点机构的动触头磁吸附，动触头与静触头接触闭合或断开分离检测风闸是否存在漏气，并控制风闸对水轮机转子制动的具体节点，制动前对风闸进行漏气检测，制动受力均衡，甄别其中漏气的风闸，避免风闸失效，操作简单方便。

在优选的方案中，风闸包括与缸体配合的工作活塞和导向活塞，闸板连接的制动托板与导向活塞连接，工作活塞和导向活塞连接之间设置碟簧。结构简单，使用时，工作活塞驱动导向活塞上升，推动闸板随导向活塞上升时与水轮机转子制动环摩擦接触，使水轮机在停机转速下降的过程中迅速制动，缩短低转速时间，减少额定转速游走时间，有效避免轴承油膜遭到破坏。

在优选的方案中，缸体的腔体与进气孔和排气孔连通，腔体内的台阶与导向活塞接触。结构简单，使用时，压力空气从进气孔进入到缸体的腔体内，在制动完成后从排气孔排出，位于缸体内的导向活塞下端面与缸体内的台阶接触，控制工作活塞下侧面的空间及行程。

在优选的方案中，导向活塞一侧的导向键与缸体内的导向槽滑动配合；导向活塞下侧面设置的凸起部与工作活塞上侧面凹槽内的碟簧抵触。结构简单，使用时，在导向活塞沿缸体滑动时，由导向键与缸体内侧的导向槽配合导向，导向活塞升降时稳定性好，其次，在闸板与水轮机转子制动环摩擦过程中，有导向键与导向槽配合限制导向活塞径向运动；导向活塞下侧面的凸起部与工作活塞上侧面凹槽配合，安装时便于精准定位；位于工作活塞上侧面凹槽内的碟簧与导向活塞的凸起部抵触，有利于提高导向活塞和工作活塞连接后的张紧力。

优选地，多个紧固件穿过导向活塞上侧面的沉头孔与工作活塞上侧面的螺纹孔连接固定。

在优选的方案中，气压机构包括位于气压筒内由多个气座分隔的多个气室，以及与气座配合的配重活塞，强力磁铁位于配重活塞下部与其连接。结构简单，使用时，在气压作用下，驱动配重活塞上升，气压的大小不同，配重活塞上升的高度均不相同，配重活塞分别开启不同的气室；在配重活塞升降的过程中，强力磁铁随其同步升降。

在优选的方案中，气室分为上气室、中气室和下气室，每个气室下端的气座上侧面设置贯穿的通气沉孔；配重活塞包括与活塞杆连接的活塞体，活塞体与气座的通气沉孔滑动配合，强力磁铁与活塞杆连接。结构简单，使用时，位于每个气室上的通气孔与对应的活塞体配合，当配重活塞无压力空气作用下处于自重状态时，配重活塞上的各活塞体皆与各气室的通气沉孔配合，阻断各气室相互连通。

优选地，位于上气室内设置限位板，位于限位板中心设置通孔与活塞杆滑动配合。

优选地，向缸体内输入低压压力空气，在低压压力空气作用下，配重活塞克服自重及活塞体与通气沉孔的摩擦阻力，使下部的活塞体上升至下气室上部，导通下气室。

优选地，进一步提高压力空气的压力，配重活塞克服自重及活塞体与通气沉孔的摩擦阻力，使中部的活塞体上升至中气室上部，导通中气室。

优选地，当缸体内的压力提升至制动额定压力时，配重活塞克服自重及活塞体与通气沉孔的摩擦阻力，使上部的活塞体上升至上气室上部，导通上气室。

优选地，当下气室处于导通状态时，中气室和上气室处于未完全开启状态。

优选地，当中气室处于导通状态时，上气室处于未完全开启状态。

在优选的方案中，配重活塞向上运动时，依次开启上气室、中气室和下气室，强力磁铁依次驱动对应的动触头与静触头相互接触或分离。结构简单，使用时，在配重活塞向上运动时依次开启上气室、中气室和下气室，强力磁铁随之依次提升，在强力磁铁提升的过程中分别依次靠近触点机构的下、中、上三个静触头，驱动相互对应的动触头与静触头接触或分离，实现信号的闭合或断开。

在优选的方案中，触点机构包括位于触点盒内相互对应的多个静触头和动触头，以及与触点盒配合的盒盖，弹簧与动触头和盒盖连接。结构简单，当强力磁铁靠近其中一个动触头时，依靠强力磁铁的吸附力使其与对应的静触头接触，弹簧处于伸展状态；当强力磁铁远离动触头时，磁力减弱，弹簧回缩拉动动触头与静触头分离。

优选地，缸体和工作活塞为无磁钢或不锈钢，气压筒、气座、配重活塞和触点盒为非磁性材料。

优选地，静触头为非磁性导电材料，动触头为磁性导电材料。

在优选的方案中，触点盒位于缸体外侧的槽孔内，上、中、下三个静触头位于同一竖直轴线上与配重活塞竖直平行。结构简单，在下气室、中气室、上气室分别处于导通状态时，强力磁铁分别靠近触点盒内上、中、下的静触头。

优选地，触点盒内下部的静触头和下部的动触头的引出线与控制系统的自检信号节点连接。

优选地，触点盒内中部的静触头和中部的动触头的引出线与控制系统的增压信号节点连接。

优选地，触点盒内下部的静触头和下部的动触头的引出线与控制系统的制动信号节点连接。

在优选的方案中，如上水轮机风闸制动气压控制自检装置的自检和制动控制方法，它包括如下步骤：

S1，通气自检，通气判断风闸是否漏气；

S1-1，通低压气，低压空气进入缸体内，此时，工作活塞受到上部导向活塞、闸板和制动托板的自重保持位置不变；

S1-2，在S1-1中，低压空气进入气压筒内，驱动配重活塞向上运动，当气压筒下部的下气室处于全开状态时，强力磁铁靠近触点机构下部的静触头，吸附与之对应的动触头与其接触，自检信号处于闭合状态，则风闸不漏气，反之则漏气；

S2，制动增压，在通气自检不漏气的情况下，对缸体增压；

S2-1，增压，逐渐增大向缸体内输送的空气压力，当气压筒中部的中气室处于全开状态时，强力磁铁靠近触点机构中部的静触头，吸附与之对应的动触头与其接触；

S2-2，在S2-1中，上气室配合的活塞体向上滑动，但仍处于未开启状态；

S2-3，在S2-1中，强力磁铁远离触点机构下部的静触头，对下部的动触头的磁力逐渐减小，弹簧回缩拉动下部的动触头复位；

S2-4，在S2-1中，当所有的触点机构中部的动触头与中部的静触头接触后，增压信号处于闭合状态，则增压到达预设值，所有风闸的闸板向上升高，皆位于同一水平面，但不与转子制动环接触；

S3，转子制动，在所有闸板处于同一水平面后，对转子进行制动；

S3-1，进一步增压，向缸体内输送的空气压力为制动额定压力，当气压筒上部的上气室处于全开状态时，强力磁铁靠近触点机构上部的静触头，吸附与之对应的动触头与其接触；

S3-2，在S3-1中，强力磁铁远离触点机构中部的静触头，对中部的动触头的磁力逐渐减小，弹簧回缩拉动中部的动触头复位；

S3-3，在S3-1中，当所有的触点机构上部的动触头与上部的静触头接触后，制动信号处于闭合状态，则所有风闸的闸板皆与转子制动环接触，进入转子制动状态；

S3-4，在S3-3中，进入转子制动状态后，位于水轮机组大轴一侧的转速传感器测量的转速逐渐降低，当转速归零时转子制动完成；

S4，风闸复位，在转子制动完成后，位于缸体内的压力空气从缸体侧面的排气孔排出，与大气压力一致后，工作活塞受到上部导向活塞、闸板和制动托板的自重作用逐渐下降，直至导向活塞与缸体内的台阶接触，则风闸复位完成；

S5，气压机构复位，与S4同步，气压筒内的配重活塞在自重作用下逐渐下降，当配重活塞的活塞体与气座完全配合后，则气压机构复位完成；

S6，触点机构复位，与S5同步，在配重活塞下将的过程中，上、中、下动触头依次与上、中、下静触头接触后再分开，当自检信号处于断开状态无信号时，则触点机构复位完成。该方操作简单方便，在水轮机转速下降过程中快速自检并制动，有效保证制动时受力均衡，避免风闸失效。

一种水轮机风闸制动气压控制自检装置及方法，它包括风闸、气压机构和触点机构，通过在风闸的工作活塞内设置气压机构，在工作活塞外设置触点机构，压力空气进入缸体内驱动气压机构的配重活塞向上运动，强力磁铁与触点机构的动触头磁吸附，动触头与静触头接触闭合或断开分离检测风闸是否存在漏气，并控制风闸对水轮机转子制动的具体节点。本发明克服了原水轮机组停机制动过程中受力不均，风闸漏气导致失效，无法在制动过程中对失效风闸进行甄别的问题，具有结构简单，制动前对风闸进行漏气检测，制动受力均衡，甄别其中漏气的风闸，避免风闸失效，操作简单方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的主视示意图。

图3为图2的A-A处剖视示意图。

图4为本发明气压机构的结构示意图。

图5为本发明触点机构的结构示意图。

图6为图5的主视示意图。

图7为图6的B-B处剖视示意图。

图8为图6的C-C处剖视示意图。

图中：风闸1，缸体11，工作活塞12，导向活塞13，闸板14，制动托板15，碟簧16，导向键17，气压机构2，气压筒21，气座22，气室23，配重活塞24，强力磁铁25，触点机构3，触点盒31，静触头32，动触头33，盒盖34，弹簧35。

具体实施方式

如图1~图8中，一种水轮机风闸制动气压控制自检装置，它包括风闸1、气压机构2和触点机构3；所述气压机构2和触点机构3分别位于风闸1的缸体11内外，气压机构2的气压筒21位于风闸1的工作活塞12内，触点机构3的触点盒31位于风闸1的缸体11一侧；气压机构2驱动触点机构3的动触头33与静触头32接触。结构简单，通过在风闸1的工作活塞12内设置气压机构2，在工作活塞12外设置触点机构3，压力空气进入缸体11内驱动气压机构2的配重活塞24向上运动，强力磁铁25与触点机构3的动触头33磁吸附，动触头33与静触头32接触闭合或断开分离检测风闸1是否存在漏气，并控制风闸1对水轮机转子制动的具体节点，制动前对风闸进行漏气检测，制动受力均衡，甄别其中漏气的风闸，避免风闸失效，操作简单方便。

优选的方案中，所述风闸1包括与缸体11配合的工作活塞12和导向活塞13，闸板14连接的制动托板15与导向活塞13连接，工作活塞12和导向活塞13连接之间设置碟簧16。结构简单，使用时，工作活塞12驱动导向活塞13上升，推动闸板14随导向活塞13上升时与水轮机转子制动环摩擦接触，使水轮机在停机转速下降的过程中迅速制动，缩短低转速时间，减少额定转速游走时间，有效避免轴承油膜遭到破坏。

优选的方案中，所述缸体11的腔体与进气孔和排气孔连通，腔体内的台阶与导向活塞13接触。结构简单，使用时，压力空气从进气孔进入到缸体11的腔体内，在制动完成后从排气孔排出，位于缸体11内的导向活塞13下端面与缸体11内的台阶接触，控制工作活塞12下侧面的空间及行程。

优选的方案中，所述导向活塞13一侧的导向键17与缸体11内的导向槽滑动配合；导向活塞13下侧面设置的凸起部与工作活塞12上侧面凹槽内的碟簧16抵触。结构简单，使用时，在导向活塞13沿缸体11滑动时，由导向键17与缸体11内侧的导向槽配合导向，导向活塞13升降时稳定性好，其次，在闸板14与水轮机转子制动环摩擦过程中，有导向键17与导向槽配合限制导向活塞13径向运动；导向活塞13下侧面的凸起部与工作活塞12上侧面凹槽配合，安装时便于精准定位；位于工作活塞12上侧面凹槽内的碟簧16与导向活塞13的凸起部抵触，有利于提高导向活塞13和工作活塞12连接后的张紧力。

优选地，多个紧固件穿过导向活塞13上侧面的沉头孔与工作活塞12上侧面的螺纹孔连接固定。

优选的方案中，所述气压机构2包括位于气压筒21内由多个气座22分隔的多个气室23，以及与气座22配合的配重活塞24，强力磁铁25位于配重活塞24下部与其连接。结构简单，使用时，在气压作用下，驱动配重活塞24上升，气压的大小不同，配重活塞24上升的高度均不相同，配重活塞24分别开启不同的气室23；在配重活塞24升降的过程中，强力磁铁25随其同步升降。

优选的方案中，所述气室23分为上气室、中气室和下气室，每个气室23下端的气座22上侧面设置贯穿的通气沉孔；配重活塞24包括与活塞杆连接的活塞体，活塞体与气座22的通气沉孔滑动配合，强力磁铁25与活塞杆连接。结构简单，使用时，位于每个气室23上的通气孔与对应的活塞体配合，当配重活塞24无压力空气作用下处于自重状态时，配重活塞24上的各活塞体皆与各气室23的通气沉孔配合，阻断各气室23相互连通。

优选地，位于上气室内设置限位板，位于限位板中心设置通孔与活塞杆滑动配合。

优选地，向缸体11内输入低压压力空气，在低压压力空气作用下，配重活塞24克服自重及活塞体与通气沉孔的摩擦阻力，使下部的活塞体上升至下气室上部，导通下气室。

优选地，进一步提高压力空气的压力，配重活塞24克服自重及活塞体与通气沉孔的摩擦阻力，使中部的活塞体上升至中气室上部，导通中气室。

优选地，当缸体11内的压力提升至制动额定压力时，配重活塞24克服自重及活塞体与通气沉孔的摩擦阻力，使上部的活塞体上升至上气室上部，导通上气室。

优选地，当下气室处于导通状态时，中气室和上气室处于未完全开启状态。

优选地，当中气室处于导通状态时，上气室处于未完全开启状态。

优选的方案中，所述配重活塞24向上运动时，依次开启上气室、中气室和下气室，强力磁铁25依次驱动对应的动触头33与静触头32相互接触或分离。结构简单，使用时，在配重活塞24向上运动时依次开启上气室、中气室和下气室，强力磁铁25随之依次提升，在强力磁铁25提升的过程中分别依次靠近触点机构3的下、中、上三个静触头32，驱动相互对应的动触头33与静触头32接触或分离，实现信号的闭合或断开。

优选的方案中，所述触点机构3包括位于触点盒31内相互对应的多个静触头32和动触头33，以及与触点盒31配合的盒盖34，弹簧35与动触头33和盒盖34连接。结构简单，当强力磁铁25靠近其中一个动触头33时，依靠强力磁铁25的吸附力使其与对应的静触头32接触，弹簧35处于伸展状态；当强力磁铁25远离动触头33时，磁力减弱，弹簧35回缩拉动动触头33与静触头32分离。

优选地，缸体11和工作活塞12为无磁钢或不锈钢，气压筒21、气座22、配重活塞24和触点盒31为非磁性材料。

优选地，静触头32为非磁性导电材料，动触头33为磁性导电材料。

优选的方案中，所述触点盒31位于缸体11外侧的槽孔内，上、中、下三个静触头32位于同一竖直轴线上与配重活塞24竖直平行。结构简单，在下气室、中气室、上气室分别处于导通状态时，强力磁铁25分别靠近触点盒31内上、中、下的静触头32。

优选地，触点盒31内下部的静触头32和下部的动触头33的引出线与控制系统的自检信号节点连接。

优选地，触点盒31内中部的静触头32和中部的动触头33的引出线与控制系统的增压信号节点连接。

优选地，触点盒31内下部的静触头32和下部的动触头33的引出线与控制系统的制动信号节点连接。

优选的方案中，如上所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置的自检和制动控制方法，它包括如下步骤：

S1，通气自检，通气判断风闸1是否漏气；

S1-1，通低压气，低压空气进入缸体11内，此时，工作活塞12受到上部导向活塞13、闸板14和制动托板15的自重保持位置不变；

S1-2，在S1-1中，低压空气进入气压筒21内，驱动配重活塞24向上运动，当气压筒21下部的下气室处于全开状态时，强力磁铁25靠近触点机构3下部的静触头32，吸附与之对应的动触头33与其接触，自检信号处于闭合状态，则风闸1不漏气，反之则漏气；

S2，制动增压，在通气自检不漏气的情况下，对缸体11增压；

S2-1，增压，逐渐增大向缸体11内输送的空气压力，当气压筒21中部的中气室处于全开状态时，强力磁铁25靠近触点机构3中部的静触头32，吸附与之对应的动触头33与其接触；

S2-2，在S2-1中，上气室配合的活塞体向上滑动，但仍处于未开启状态；

S2-3，在S2-1中，强力磁铁25远离触点机构3下部的静触头32，对下部的动触头33的磁力逐渐减小，弹簧35回缩拉动下部的动触头33复位；

S2-4，在S2-1中，当所有的触点机构3中部的动触头33与中部的静触头32接触后，增压信号处于闭合状态，则增压到达预设值，所有风闸1的闸板14向上升高，皆位于同一水平面，但不与转子制动环接触；

S3，转子制动，在所有闸板14处于同一水平面后，对转子进行制动；

S3-1，进一步增压，向缸体11内输送的空气压力为制动额定压力，当气压筒21上部的上气室处于全开状态时，强力磁铁25靠近触点机构3上部的静触头32，吸附与之对应的动触头33与其接触；

S3-2，在S3-1中，强力磁铁25远离触点机构3中部的静触头32，对中部的动触头33的磁力逐渐减小，弹簧35回缩拉动中部的动触头33复位；

S3-3，在S3-1中，当所有的触点机构3上部的动触头33与上部的静触头32接触后，制动信号处于闭合状态，则所有风闸1的闸板14皆与转子制动环接触，进入转子制动状态；

S3-4，在S3-3中，进入转子制动状态后，位于水轮机组大轴一侧的转速传感器测量的转速逐渐降低，当转速归零时转子制动完成；

S4，风闸复位，在转子制动完成后，位于缸体11内的压力空气从缸体11侧面的排气孔排出，与大气压力一致后，工作活塞12受到上部导向活塞13、闸板14和制动托板15的自重作用逐渐下降，直至导向活塞13与缸体11内的台阶接触，则风闸1复位完成；

S5，气压机构复位，与S4同步，气压筒21内的配重活塞24在自重作用下逐渐下降，当配重活塞24的活塞体与气座22完全配合后，则气压机构复位完成；

S6，触点机构复位，与S5同步，在配重活塞24下将的过程中，上、中、下动触头33依次与上、中、下静触头32接触后再分开，当自检信号处于断开状态无信号时，则触点机构3复位完成。该方操作简单方便，在水轮机转速下降过程中快速自检并制动，有效保证制动时受力均衡，避免风闸失效。

如上所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置及方法，在风闸1的工作活塞12内设置气压机构2，在工作活塞12外设置触点机构3，压力空气进入缸体11内驱动气压机构2的配重活塞24向上运动，强力磁铁25与触点机构3的动触头33磁吸附，动触头33与静触头32接触闭合或断开分离检测风闸1是否存在漏气，并控制风闸1对水轮机转子制动的具体节点，制动前对风闸进行漏气检测，制动受力均衡，甄别其中漏气的风闸，避免风闸失效，操作简单方便。

使用时，工作活塞12驱动导向活塞13上升，推动闸板14随导向活塞13上升时与水轮机转子制动环摩擦接触，使水轮机在停机转速下降的过程中迅速制动，缩短低转速时间，减少额定转速游走时间，有效避免轴承油膜遭到破坏。

使用时，压力空气从进气孔进入到缸体11的腔体内，在制动完成后从排气孔排出，位于缸体11内的导向活塞13下端面与缸体11内的台阶接触，控制工作活塞12下侧面的空间及行程。

使用时，在导向活塞13沿缸体11滑动时，由导向键17与缸体11内侧的导向槽配合导向，导向活塞13升降时稳定性好，其次，在闸板14与水轮机转子制动环摩擦过程中，有导向键17与导向槽配合限制导向活塞13径向运动；导向活塞13下侧面的凸起部与工作活塞12上侧面凹槽配合，安装时便于精准定位；位于工作活塞12上侧面凹槽内的碟簧16与导向活塞13的凸起部抵触，有利于提高导向活塞13和工作活塞12连接后的张紧力。

使用时，在气压作用下，驱动配重活塞24上升，气压的大小不同，配重活塞24上升的高度均不相同，配重活塞24分别开启不同的气室23；在配重活塞24升降的过程中，强力磁铁25随其同步升降。

使用时，位于每个气室23上的通气孔与对应的活塞体配合，当配重活塞24无压力空气作用下处于自重状态时，配重活塞24上的各活塞体皆与各气室23的通气沉孔配合，阻断各气室23相互连通。

使用时，在配重活塞24向上运动时依次开启上气室、中气室和下气室，强力磁铁25随之依次提升，在强力磁铁25提升的过程中分别依次靠近触点机构3的下、中、上三个静触头32，驱动相互对应的动触头33与静触头32接触或分离，实现信号的闭合或断开。

当强力磁铁25靠近其中一个动触头33时，依靠强力磁铁25的吸附力使其与对应的静触头32接触，弹簧35处于伸展状态；当强力磁铁25远离动触头33时，磁力减弱，弹簧35回缩拉动动触头33与静触头32分离。

在下气室、中气室、上气室分别处于导通状态时，强力磁铁25分别靠近触点盒31内上、中、下的静触头32。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：它包括风闸（1）、气压机构（2）和触点机构（3）；所述气压机构（2）和触点机构（3）分别位于风闸（1）的缸体（11）内外，气压机构（2）的气压筒（21）位于风闸（1）的工作活塞（12）内，触点机构（3）的触点盒（31）位于风闸（1）的缸体（11）一侧；气压机构（2）驱动触点机构（3）的动触头（33）与静触头（32）接触。

2.根据权利要求1所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：所述风闸（1）包括与缸体（11）配合的工作活塞（12）和导向活塞（13），闸板（14）连接的制动托板（15）与导向活塞（13）连接，工作活塞（12）和导向活塞（13）连接之间设置碟簧（16）。

3.根据权利要求2所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：所述缸体（11）的腔体与进气孔和排气孔连通，腔体内的台阶与导向活塞（13）接触。

4.根据权利要求2所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：所述导向活塞（13）一侧的导向键（17）与缸体（11）内的导向槽滑动配合；导向活塞（13）下侧面设置的凸起部与工作活塞（12）上侧面凹槽内的碟簧（16）抵触。

5.根据权利要求1所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：所述气压机构（2）包括位于气压筒（21）内由多个气座（22）分隔的多个气室（23），以及与气座（22）配合的配重活塞（24），强力磁铁（25）位于配重活塞（24）下部与其连接。

6.根据权利要求5所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：所述气室（23）分为上气室、中气室和下气室，每个气室（23）下端的气座（22）上侧面设置贯穿的通气沉孔；配重活塞（24）包括与活塞杆连接的活塞体，活塞体与气座（22）的通气沉孔滑动配合，强力磁铁（25）与活塞杆连接。

7.根据权利要求6所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：所述配重活塞（24）向上运动时，依次开启上气室、中气室和下气室，强力磁铁（25）依次驱动对应的动触头（33）与静触头（32）相互接触或分离。

8.根据权利要求1所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：所述触点机构（3）包括位于触点盒（31）内相互对应的多个静触头（32）和动触头（33），以及与触点盒（31）配合的盒盖（34），弹簧（35）与动触头（33）和盒盖（34）连接。

9.根据权利要求8所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置，其特征是：所述触点盒（31）位于缸体（11）外侧的槽孔内，上、中、下三个静触头（32）位于同一竖直轴线上与配重活塞（24）竖直平行。

10.根据权利要求1~9任一项所述的水轮机风闸制动气压控制自检装置的自检和制动控制方法，其特征是，它包括如下步骤：

S1，通气自检，通气判断风闸（1）是否漏气；

S1-1，通低压气，低压空气进入缸体（11）内，此时，工作活塞（12）受到上部导向活塞（13）、闸板（14）和制动托板（15）的自重保持位置不变；

S1-2，在S1-1中，低压空气进入气压筒（21）内，驱动配重活塞（24）向上运动，当气压筒（21）下部的下气室处于全开状态时，强力磁铁（25）靠近触点机构（3）下部的静触头（32），吸附与之对应的动触头（33）与其接触，自检信号处于闭合状态，则风闸（1）不漏气，反之则漏气；

S2，制动增压，在通气自检不漏气的情况下，对缸体（11）增压；

S2-1，增压，逐渐增大向缸体（11）内输送的空气压力，当气压筒（21）中部的中气室处于全开状态时，强力磁铁（25）靠近触点机构（3）中部的静触头（32），吸附与之对应的动触头（33）与其接触；

S2-2，在S2-1中，上气室配合的活塞体向上滑动，但仍处于未开启状态；

S2-3，在S2-1中，强力磁铁（25）远离触点机构（3）下部的静触头（32），对下部的动触头（33）的磁力逐渐减小，弹簧（35）回缩拉动下部的动触头（33）复位；

S2-4，在S2-1中，当所有的触点机构（3）中部的动触头（33）与中部的静触头（32）接触后，增压信号处于闭合状态，则增压到达预设值，所有风闸（1）的闸板（14）向上升高，皆位于同一水平面，但不与转子制动环接触；

S3，转子制动，在所有闸板（14）处于同一水平面后，对转子进行制动；

S3-1，进一步增压，向缸体（11）内输送的空气压力为制动额定压力，当气压筒（21）上部的上气室处于全开状态时，强力磁铁（25）靠近触点机构（3）上部的静触头（32），吸附与之对应的动触头（33）与其接触；

S3-2，在S3-1中，强力磁铁（25）远离触点机构（3）中部的静触头（32），对中部的动触头（33）的磁力逐渐减小，弹簧（35）回缩拉动中部的动触头（33）复位；

S3-3，在S3-1中，当所有的触点机构（3）上部的动触头（33）与上部的静触头（32）接触后，制动信号处于闭合状态，则所有风闸（1）的闸板（14）皆与转子制动环接触，进入转子制动状态；

S3-4，在S3-3中，进入转子制动状态后，位于水轮机组大轴一侧的转速传感器测量的转速逐渐降低，当转速归零时转子制动完成；

S4，风闸复位，在转子制动完成后，位于缸体（11）内的压力空气从缸体（11）侧面的排气孔排出，与大气压力一致后，工作活塞（12）受到上部导向活塞（13）、闸板（14）和制动托板（15）的自重作用逐渐下降，直至导向活塞（13）与缸体（11）内的台阶接触，则风闸（1）复位完成；

S5，气压机构复位，与S4同步，气压筒（21）内的配重活塞（24）在自重作用下逐渐下降，当配重活塞（24）的活塞体与气座（22）完全配合后，则气压机构复位完成；

S6，触点机构复位，与S5同步，在配重活塞（24）下将的过程中，上、中、下动触头（33）依次与上、中、下静触头（32）接触后再分开，当自检信号处于断开状态无信号时，则触点机构（3）复位完成。

Images