0 引言

    長潭水庫管理局水電廠位于浙江省臺州市永寧江流域，水庫以防洪、供水為主。水電廠裝有3臺水輪發電機組，1、2號發電機型號為SF-J5000-18/3300，3號發電機型號為SF-J1800-20/2600，年發電量1800萬kW•h。1、2號機組蝶閥型號為PDF40-WY-300，3號機組蝶閥型號為PDF30-WY-175。2000年，水電廠通過技術改造（采用了南瑞公司的EC2000監控系統）實現了自動化控制。

    1 存在的問題

    1、2、3號蝶閥的控制回路采用常規繼電器控制，控制電源的電壓為DC220V。開閥或關閥命令發出后，在機械液壓的控制下實現自動運行，閥門在全開、全關后由蝶閥行程開關將回路切斷，投入鎖錠，完成操作。蝶閥行程開關為機械式結構，型號為JLXK1-411。由于蝶閥安裝在潮濕的環境中，該型號的行程開關解決不了密封問題，經常出現絕緣不良和觸點銹蝕現象，導致在開、關閥過程中，行程開關常開、常閉接點出現該接通時不通，該斷開時不斷的問題，致使不能正常開、關閥，蝶閥鎖錠不能正常投退。該問題發生后往往會影響開機速度，增加檢修工作量，尤其是遇到機組過速、事故停機過程中剪斷銷剪斷的極端現象時，無法實現緊急關閥，存在極大的安全隱患。為了解決該問題，考慮采用沒有機械觸點的全密封的接近開關來代替，并優先對3號蝶閥進行改造。

    2 改造措施

    電感式接近開關是一種利用渦流感知物體的傳感器，由高頻振蕩電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。接近開關又稱無觸點開關，沒有機械接點，不存在機構卡死和接點接觸不良等情況，由于是全密封結構，水分和潮氣不能夠侵入，非常適合蝶閥坑的工作環境，避免了絕緣下降和觸點銹蝕的問題。接近開關檢測距離僅5mm，動作準確穩定，不會出現蝶閥開、關不到位時將鎖錠投入的現象。通過對工作電壓、接線方式、工作性能等進行綜合比較，選用了由上海普邦傳感器有限公司生產的工作電壓為AC/DC20~50V的二線制電感式接近開關，其常開、常閉型號均為IBT18-S05TAT2N2/C40；在全開位置和全關位置各裝了2只，分別取代原來的常開接點和常閉接點。其優點一是采用二線制的接近開關接線較為簡單，在原有的接線方式下，不用增加電纜的數量；二是采用1個常開和1個常閉取代原來的相應位置，不用在控制柜里增加中間繼電器以擴充接點；三是通過和廠方了解，該產品可以直接取代原來的開關，而且所接感性負載無需加續流二極管，這樣不但給改造帶來方便，而且避免了增加保護元件帶來故障的可能性。該方式接線、安裝比較方便，接近開關安裝好后首先進行空試，動作正常后再進行通電調試，開閥、關閥動作正常。在調試過程中發現一個問題：蝶閥全開時，全關位置綠燈稍微有點亮光；蝶閥全關時，全開位置紅燈稍微有點亮光。經測量，燈兩端有6V電壓，流過的電流有013mA，和中間繼電器并聯后總電流約為016mA，該電流小于產品允許的泄漏電流018mA，說明是正常的。為了解決這個問題，對蝶閥控制回路進行了改進（見圖1、圖2）。

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圖1 改進前的蝶閥控制電路

圖2 改進后的蝶閥控制電路

    從圖2可以看出，如果全開位置中間繼電器ZK1動作，其常閉接點將開閥回路斷開，全關位置信號綠燈熄滅。同理，全關位置中間繼電器ZK2動作，其常閉接點將關閥回路斷開，全開位置信號紅燈熄滅。這樣，全開、全關位置信號燈同時亮的問題就得到了解決。

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    改進后的接線具有以下優點：

    1）將蝶閥全開的常閉接點1XK2和蝶閥全關的常開接點2XK1串聯使用，將蝶閥全關的常閉接點2XK2和蝶閥全開的常開接點1XK1串聯使用，當2個接近開關都處于接通時，位置中間繼電器才能動作，減少了開關誤動的可能性。

    2）位置信號指示紅燈、綠燈和位置繼電器能夠起到監視控制回路的作用，紅燈監視關閥回路，綠燈監視開閥回路。例如，主閥在全開位置時紅燈亮，這說明控制關閥回路的ZK2和2XK2是完好的，當檢測到接點不通時，紅燈就不能發亮。

    3）開閥、關閥回路的通斷采用位置中間繼電器的常閉接點來控制，這樣的好處是如果位置中間繼電器線圈發生斷線或接近開關失控時仍能進行關閥操作；在特殊情況下需要緊急關閥時，也能夠迅速地關閉蝶閥。

    3 改造效果及今后設想

    3號蝶閥行程開關自2011年底改造以后，經過一段時間的運行，能正常地開閥、關閥，蝶閥全開、全關指示燈指示正確，接近開關動作正常，改造是成功的。

    在改造的過程中，要考慮利用原有的設施，降低改造成本，使各方面的性能更加完善、可靠、安全。

    目前蝶閥回路采用常規繼電器控制，繼電器數量多、接線復雜、查線困難。今后將考慮采用輸入、輸出各20點的小型PLC來滿足控制的需要。目前選用的接近開關也適用于DC24V電源下工作，為以后的改造打下了基礎。