CN114256009B - 用于水轮机组风闸制动检测的行程开关及检测方法 - Google Patents

Abstract

用于水轮机组风闸制动检测的行程开关及检测方法，伸缩杆与行程开关内部滑动接触并伸入壳体内槽内，伸缩杆在壳体内槽的上壁处设有杆体限位块，杆体限位块下端设有触发凸台，在触发凸台一侧设有位置检测开关组，行程开关壳体上设有位置指示灯组，位置检测开关组内设有多个行程开关，且与位置指示灯组内的指示灯一一对应组成串联回路，通过在行程开关上设置多个位置检测开关并通过凸台结构对开关进行检测，开关与外壳上的指示灯形成指示回路，能够对风闸制动距离的状态进行直观的显示，并将状态向控制系统发送，通过开关检测控制板对风闸制动命令信号及开关的变化进行检测，能够自检处开关的故障并对凤闸制动或复位的结果进行输出。

Description

用于水轮机组风闸制动检测的行程开关及检测方法

技术领域

本发明涉及水轮机控制设备领域，具体涉及一种用于水轮机组风闸制动检测的行程开关及检测方法。

背景技术

行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。在制动风闸系统中，行程开关被固定安装在支架上，制动风闸闸体上安装固定刚性拨条，拨条随风闸闸体的动作而上下移动。在拨条动作到某个固定位置时，触动行程开关操作触头，行程开关内部常开接点闭合，常关接点断开；当拨条离开固定位，行程开关操作触头复归，内部接点常开接点打开，常关接点闭合，从而实现制动风闸实际位置信号由机械信号向电气信号的转变。

在水轮发电机组中，风闸的制动是作为机组开机或者停机的一种重要的参考信号，当发电机组开机时，风闸松开到位信号是发电机调速器和励磁开始工作的前提条件，若风闸没有完全松开的情况下调速器就开始启动则会导致机组收到闸板的阻碍使得机组升压曲线滞后，阻碍较大的情况下更会导致机组不能正常同期并网，且造成闸板的异常磨损，当发电机组停机时，风闸制动到位信号是发电机组辅助设备停机的先决条件，若风闸制动一直未到位的情况，会导致辅助设备一直空载运行，造成设备异常。

因此，风闸制动松开和到位信号的准确与否信号的准确关系到机组的稳定运行，要求信号精确，目前大多数机组风闸制动状态使用高精度高寿命行程开关进行检测，但在水轮机组内部湿气和灰尘的影响下，会导致行程开关的零件锈蚀或粘滞，导致开关信号不准或者滞后，且现有风闸制动行程开关只向机组控制器输出0或1的检测信号，在行程开关的位置和好坏无法进行判断，现场巡视人员也无法知晓。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水轮机组风闸制动检测的行程开关及检测方法，能够将风闸制动器的行程状态传送至机组控制系统，并将状态直观地显示在开关上，同时能够对开关本身状态和风闸制动动作进行检测。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

用于水轮机组风闸制动检测的行程开关，包括行程开关壳体，壳体上设有壳体内槽，行程开关壳体上端设有可伸缩的伸缩杆，伸缩杆与行程开关内部滑动接触并伸入壳体内槽内，伸缩杆在壳体内槽的上壁处设有杆体限位块，杆体限位块下端设有触发凸台，在触发凸台一侧设有位置检测开关组，行程开关壳体上设有位置指示灯组，位置检测开关组内设有多个行程开关，且与位置指示灯组内的指示灯一一对应组成串联回路，伸缩杆受外部作用力伸出或者缩回时，触发凸台上下运动触发位置检测开关组上的检测开关状态变化，使位置指示灯组上 的指示灯对应变化，并向外提供开关位置信号。

上述的位置检测开关组从上到下依次设有复位位置开关S1、欠压位置开关S2、正常位置开关S3和过压位置开关S4，位置指示灯组从上至下依次设有复位位置指示灯LED1、欠压位置指示灯LED2、正常位置指示灯LED3和过压位置开关LED4。

上述的复位位置开关S1和复位位置指示灯LED1、欠压位置开关S2和欠压位置指示灯LED2、正常位置开关S3和正常位置指示灯LED3、过压位置开关S4和过压位置开关LED4组成四条串联支路，四条串联支路上下端并联，并联上端接电源正极，并联下端接电源负极，各串联开关位置开关和指示灯的中间连接点分别引出复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4。

上述的触发凸台下端设有向外突出的凸板，凸板一侧设有开关状态接近开关，行程开关壳体上设有开关状态指示灯，开关状态接近开关和开关状态指示灯串联，开关状态接近开关上端接电源正极，开关状态指示灯下端接电源负极，开关状态接近开关和开关状态指示灯中间连接点引出开关状态信号POS，壳体内槽内设有开关检测控制板，开关检测控制板输入端与复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4和开关状态信号POS，开关检测控制板它通过检测各信号状态，经过比较计算分析后向外输出行程开关检测结果信号。

上述的行程开关壳体上设有开关信息显示屏，开关信息显示屏与开关检测控制板内的控制器电连接，开关检测控制板设有通讯接口。

上述的凸板下端设有与伸缩杆杆体滑动连接的导向板，伸缩杆伸出导向板并与末端的下端限位块连接，凸板下端和导向板之间设有环绕伸缩杆的弹簧。

上述的下端限位块和凸板之间的距离与触发凸台的触发行程相对应。

使用上述的用于水轮机组风闸制动检测的行程开关的检测方法，行程开关的检测方法为：行程开关安装后，风闸制动时伸缩杆缩回，控制器输入端接收水轮机组风闸制动控制命令信号BRAKE，并将复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4和开关状态信号POS的状态及随时间变化过程与内置的标准结果做比较，并根据比较结果输出相应的行程开关检测结果或故障信息，并显示在开关信息显示屏上。

上述的风闸制动控制命令信号BRAKE在初始状态0时：

检测复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4、开关状态信号POS全部为触发状态，则行程开关初始状态正常，控制器（91）输出端向外发出行程开关初始状态正常信号并在开关信息显示屏上显示；

若开关状态信号POS不在触发状态，则向外发出行程开关初始状态异常告警信号并在开关信息显示屏上显示；

若开关状态信号POS在触发状态，但复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4其中一个或者多个不在触发状态，则向外发出对应不在触发状态的开关初始状态异常告警信号并在开关信息显示屏上显示；

风闸制动控制命令信号BRAKE状态从0变为1时：

检查复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2按时间信号顺序依次断开，过压位置信号STA4保持在触发态，开关状态信号POS从触发态变为断开态，则风闸制动正常，控制器输出端向外发出制动正常信号并在信息显示屏上显示；

若开关状态信号POS未从触发态变为断开态，则风闸未制动，向外发出风闸未制动告警信号并在开关信息显示屏上显示；

若开关状态信号POS、复位位置信号STA1从触发态变为断开态，欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4保持在触发态保持在触发态，则风闸制动行程未达到设定制动距离，向外发出风闸制动未完成告警信号并在开关信息显示屏上显示；

若开关状态信号POS从触发态变为断开态，复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4按时间先后顺序依次断开，这风闸制动行程超过设定的制动距离，向外发出风闸制动过长或者闸板磨损过量告警信号并在开关信息显示屏上显示。

本发明提供的一种用于水轮机组风闸制动检测的行程开关及检测方法，通过在行程开关上设置多个位置检测开关并通过凸台结构对开关进行检测，开关与外壳上的指示灯形成指示回路，能够对风闸制动距离的状态进行直观的显示，并将状态向控制系统发送，通过开关检测控制板对风闸制动命令信号及开关的变化进行检测，能够自检处开关的故障并对凤闸制动或复位的结果进行输出。

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为本发明行程开关结构示意图；

图2为本发明行程开关主视图；

图3为本发明行程开关内部结构示意图；

图4为本发明行程开关侧向局部剖视图；

图5为图4的局部放大示意图；

图6为行程开关的内部接线示意图；

图7为行程开关的优选方案结构图；

图8为行程开关的优选方案内部结构示意图；

图9为行程开关的优选方案内部接线示意图；

图10为开关检测控制板的结构示意图；

图11为开关检测控制板的电源电路图。

其中：行程开关壳体1、位置指示灯组2、伸缩杆3、上端限位块31、触发凸台32、凸板33、导向板34、弹簧35、下端限位块36、接触轮4、壳体内槽5、位置检测开关组6、开关状态指示灯7、开关信息显示屏8、开关检测控制板9、控制器91、开关状态接近开关10、复位位置开关S1、欠压位置开关S2、正常位置开关S3、过压位置开关S4、复位位置指示灯LED1、欠压位置指示灯LED2、正常位置指示灯LED3、过压位置开关LED4、复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4、开关状态信号POS、风闸制动控制命令信号BRAKE。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

如图1-5中所示，用于水轮机组风闸制动检测的行程开关，包括行程开关壳体1，壳体上设有壳体内槽5，行程开关壳体1上端设有可伸缩的伸缩杆3，伸缩杆3向与行程开关内部滑动接触并深入壳体内槽5内，伸缩杆3在壳体内槽5的上壁处设有杆体限位块31，杆体限位块31下端设有触发凸台32，在触发凸台32一侧设有位置检测开关组6，行程开关壳体1上设有位置指示灯组2，位置检测开关组6内设有多个行程开关，且与位置指示灯组2内的指示灯一一对应组成串联回路，伸缩杆3受外部作用力伸出或者缩回时，触发凸台32上下运动触发位置检测开关组6上的检测开关状态变化，使位置指示灯组2上 的指示灯对应变化，并向外提供开关位置信号。

风闸制动时，带动伸缩杆3伸缩运动，使得触发凸台32上下运动，位置检测开关组6内开关相应变化，并它通过串联电路使得位置指示灯组2内的指示灯变化反应处风闸闸板的当前位置状态。

如图6中所示，上述的位置检测开关组6从上到下依次设有复位位置开关S1、欠压位置开关S2、正常位置开关S3和过压位置开关S4，位置指示灯组2从上至下依次设有复位位置指示灯LED1、欠压位置指示灯LED2、正常位置指示灯LED3和过压位置开关LED4，通过位置开关和指示灯显示闸板的复位、欠压、正常和过压四种状态。

如图6中所示，上述的复位位置开关S1和复位位置指示灯LED1、欠压位置开关S2和欠压位置指示灯LED2、正常位置开关S3和正常位置指示灯LED3、过压位置开关S4和过压位置开关LED4组成四条串联支路，四条串联支路上下端并联，并联上端接电源正极，并联下端接电源负极，各串联开关位置开关和指示灯的中间连接点分别引出复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4，通过串联支路和电源使得位置开关触发信号与状态指示灯相对应。

如图7和8中所示，上述的触发凸台32下端设有向外突出的凸板33，凸板33一侧设有开关状态接近开关10，行程开关壳体1上设有开关状态指示灯7，开关状态接近开关10和开关状态指示灯7串联，开关状态接近开关10上端接电源正极，开关状态指示灯7下端接电源负极，开关状态接近开关10和开关状态指示灯7中间连接点引出开关状态信号POS，壳体内槽5内设有开关检测控制板9，开关检测控制板9输入端与复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4和开关状态信号POS，开关检测控制板9它通过检测各信号状态，经过比较计算分析后向外输出行程开关检测结果信号。

接近开关具有以下特性：

一、无接触式检测，不会磨损和损伤被检测对象；

二、反应速度开，使用寿命比机械式开关要长；

三、能够适应水中、油等恶劣的检测环境。

因此，通过开关状态接近开关10和凸板33的配合，可以将接近开关检测的伸缩杆3状态作为对比参考对象反应闸板的实际位置，然后通过开关的状态及改变过程判断行程开关是否具有故障，还可以检测闸板制动或者松开过程是否合格。

如图7和10中所示，上述的行程开关壳体1上设有开关信息显示屏8，开关信息显示屏8与开关检测控制板9内的控制器91电连接，开关检测控制板9设有通讯接口，可以将行程开关和闸板的信息再显示屏上进行显示，通过通讯接口可以将这些信息传送至机组控制系统。

如图3和4中所示，上述的凸板33下端设有与伸缩杆3杆体滑动连接的导向板34，伸缩杆3伸出导向板34并与末端的下端限位块36连接，凸板33下端和导向板34之间设有环绕伸缩杆3的弹簧35。

上述的下端限位块36和凸板33之间的距离与触发凸台32的触发行程相对应。

使用上述的用于水轮机组风闸制动检测的行程开关的检测方法，行程开关的检测方法为：行程开关安装后，风闸制动时伸缩杆3缩回，控制器91输入端接收水轮机组风闸制动控制命令信号BRAKE，并将复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4和开关状态信号POS的状态及随时间变化过程与内置的标准结果做比较，并根据比较结果输出相应的行程开关检测结果或故障信息，并显示在开关信息显示屏8上。

上述的风闸制动控制命令信号BRAKE在初始状态0时：

检测复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4、开关状态信号POS全部为触发状态，则行程开关初始状态正常，控制器91输出端向外发出行程开关初始状态正常信号并在开关信息显示屏8上显示；

若开关状态信号POS不在触发状态，则向外发出行程开关初始状态异常告警信号并在开关信息显示屏8上显示；

若开关状态信号POS在触发状态，但复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4其中一个或者多个不在触发状态，则向外发出对应不在触发状态的开关初始状态异常告警信号并在开关信息显示屏8上显示；

风闸制动控制命令信号BRAKE状态从0变为1时：

检查复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2按时间信号顺序依次断开，过压位置信号STA4保持在触发态，开关状态信号POS从触发态变为断开态，则风闸制动正常，控制器91输出端向外发出制动正常信号并在信息显示屏8上显示；

若开关状态信号POS未从触发态变为断开态，则风闸未制动，向外发出风闸未制动告警信号并在开关信息显示屏8上显示；

若开关状态信号POS、复位位置信号STA1从触发态变为断开态，欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4保持在触发态保持在触发态，则风闸制动行程未达到设定制动距离，向外发出风闸制动未完成告警信号并在开关信息显示屏8上显示；

若开关状态信号POS从触发态变为断开态，复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4按时间先后顺序依次断开，这风闸制动行程超过设定的制动距离，向外发出风闸制动过长或者闸板磨损过量告警信号并在开关信息显示屏8上显示。

Claims (6)

1.用于水轮机组风闸制动检测的行程开关，包括行程开关壳体（1），壳体上设有壳体内槽（5），行程开关壳体（1）上端设有可伸缩的伸缩杆（3），其特征在于，伸缩杆（3）与行程开关内部滑动接触并伸入壳体内槽（5）内，伸缩杆（3）在壳体内槽（5）的上壁处设有杆体限位块（31），杆体限位块（31）下端设有触发凸台（32），在触发凸台（32）一侧设有位置检测开关组（6），行程开关壳体（1）上设有位置指示灯组（2），位置检测开关组（6）内设有多个行程开关，且与位置指示灯组（2）内的指示灯一一对应组成串联回路，伸缩杆（3）受外部作用力伸出或者缩回时，触发凸台（32）上下运动触发位置检测开关组（6）上的检测开关状态变化，使位置指示灯组（2）上 的指示灯对应变化，并向外提供开关位置信号；

所述的位置检测开关组（6）从上到下依次设有复位位置开关S1、欠压位置开关S2、正常位置开关S3和过压位置开关S4，位置指示灯组（2）从上至下依次设有复位位置指示灯LED1、欠压位置指示灯LED2、正常位置指示灯LED3和过压位置开关LED4；

所述的复位位置开关S1和复位位置指示灯LED1、欠压位置开关S2和欠压位置指示灯LED2、正常位置开关S3和正常位置指示灯LED3、过压位置开关S4和过压位置开关LED4组成四条串联支路，四条串联支路上下端并联，并联上端接电源正极，并联下端接电源负极，各串联开关位置开关和指示灯的中间连接点分别引出复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4；

所述的触发凸台（32）下端设有向外突出的凸板（33），凸板（33）一侧设有开关状态接近开关（10），行程开关壳体（1）上设有开关状态指示灯（7），开关状态接近开关（10）和开关状态指示灯（7）串联，开关状态接近开关（10）上端接电源正极，开关状态指示灯（7）下端接电源负极，开关状态接近开关（10）和开关状态指示灯（7）中间连接点引出开关状态信号POS，壳体内槽（5）内设有开关检测控制板（9），开关检测控制板（9）输入端与复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4和开关状态信号POS，开关检测控制板（9）它通过检测各信号状态，经过比较计算分析后向外输出行程开关检测结果信号。

2.根据权利要求1所述的用于水轮机组风闸制动检测的行程开关，其特征在于，所述的行程开关壳体（1）上设有开关信息显示屏（8），开关信息显示屏（8）与开关检测控制板（9）内的控制器（91）电连接，开关检测控制板（9）设有通讯接口。

3.根据权利要求1所述的用于水轮机组风闸制动检测的行程开关，其特征在于，所述的凸板（33）下端设有与伸缩杆（3）杆体滑动连接的导向板（34），伸缩杆（3）伸出导向板（34）并与末端的下端限位块（36）连接，凸板（33）下端和导向板（34）之间设有环绕伸缩杆（3）的弹簧（35）。

4.根据权利要求3所述的用于水轮机组风闸制动检测的行程开关，其特征在于，所述的下端限位块（36）和凸板（33）之间的距离与触发凸台（32）的触发行程相对应。

5.使用上述权利要求2所述的用于水轮机组风闸制动检测的行程开关的检测方法，其特征在于，行程开关的检测方法为：行程开关安装后，风闸制动时伸缩杆（3）缩回，控制器（91）输入端接收水轮机组风闸制动控制命令信号BRAKE，并将复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4和开关状态信号POS的状态及随时间变化过程与内置的标准结果做比较，并根据比较结果输出相应的行程开关检测结果或故障信息，并显示在开关信息显示屏（8）上。

6.根据权利要求5所述的用于水轮机组风闸制动检测的行程开关的检测方法，其特征在于，所述的风闸制动控制命令信号BRAKE在初始状态0时：

检测复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4、开关状态信号POS全部为触发状态，则行程开关初始状态正常，控制器（91）输出端向外发出行程开关初始状态正常信号并在开关信息显示屏（8）上显示；

若开关状态信号POS不在触发状态，则向外发出行程开关初始状态异常告警信号并在开关信息显示屏（8）上显示；

若开关状态信号POS在触发状态，但复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4其中一个或者多个不在触发状态，则向外发出对应不在触发状态的开关初始状态异常告警信号并在开关信息显示屏（8）上显示；

风闸制动控制命令信号BRAKE状态从0变为1时：

检查复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2按时间信号顺序依次断开，过压位置信号STA4保持在触发态，开关状态信号POS从触发态变为断开态，则风闸制动正常，控制器（91）输出端向外发出制动正常信号并在信息显示屏（8）上显示；

若开关状态信号POS未从触发态变为断开态，则风闸未制动，向外发出风闸未制动告警信号并在开关信息显示屏（8）上显示；

若开关状态信号POS、复位位置信号STA1从触发态变为断开态，欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3和过压位置信号STA4保持在触发态，则风闸制动行程未达到设定制动距离，向外发出风闸制动未完成告警信号并在开关信息显示屏（8）上显示；

若开关状态信号POS从触发态变为断开态，复位位置信号STA1、欠压位置信号STA2、正常位置信号STA3、过压位置信号STA4按时间先后顺序依次断开，则风闸制动行程超过设定的制动距离，向外发出风闸制动过长或者闸板磨损过量告警信号并在开关信息显示屏（8）上显示。

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