接近开关在蝶阀控制回路中的应用

　　长潭水库管理局水电厂位于浙江省台州市永宁江流域，水库以防洪、供水为主。水电厂装有3台水轮发电机组，1、2号发电机型号为SF-J5000-18/3300，3号发电机型号为SF-J1800-20/2600，年发电量1800万kW•h。1、2号机组蝶阀型号为PDF40-WY-300，3号机组蝶阀型号为PDF30-WY-175。2000年，水电厂通过技术改造(采用了南瑞公司的EC2000监控系统)实现了自动化控制。

1、存在的问题

　　1、2、3号蝶阀的控制回路采用常规继电器控制，控制电源的电压为DC220V。开阀或关阀命令发出后，在机械液压的控制下实现自动运行，阀门在全开、全关后由蝶阀行程开关将回路切断，投入锁锭，完成操作。蝶阀行程开关为机械式结构，型号为JLXK1-411。由于蝶阀安装在潮湿的环境中，该型号的行程开关解决不了密封问题，经常出现绝缘不良和触点锈蚀现象，导致在开、关阀过程中，行程开关常开、常闭接点出现该接通时不通，该断开时不断的问题，致使不能正常开、关阀，蝶阀锁锭不能正常投退。该问题发生后往往会影响开机速度，增加检修工作量，尤其是遇到机组过速、事故停机过程中剪断销剪断的极端现象时，无法实现紧急关阀，存在极大的安全隐患。为了解决该问题，考虑采用没有机械触点的全密封的接近开关来代替，并优先对3号蝶阀进行改造。

2、改造措施

　　电感式接近开关是一种利用涡流感知物体的传感器，由高频振荡电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。接近开关又称无触点开关，没有机械接点，不存在机构卡死和接点接触不良等情况，由于是全密封结构，水分和潮气不能够侵入，非常适合蝶阀坑的工作环境，避免了绝缘下降和触点锈蚀的问题。接近开关检测距离仅5mm，动作准确稳定，不会出现蝶阀开、关不到位时将锁锭投入的现象。通过对工作电压、接线方式、工作性能等进行综合比较，选用了由上海普邦传感器有限公司生产的工作电压为AC/DC20~50V的二线制电感式接近开关，其常开、常闭型号均为IBT18-S05TAT2N2/C40;在全开位置和全关位置各装了2只，分别取代原来的常开接点和常闭接点。其优点一是采用二线制的接近开关接线较为简单，在原有的接线方式下，不用增加电缆的数量;二是采用1个常开和1个常闭取代原来的相应位置，不用在控制柜里增加中间继电器以扩充接点;三是通过和厂方了解，该产品可以直接取代原来的开关，而且所接感性负载无需加续流二极管，这样不但给改造带来方便，而且避免了增加保护元件带来故障的可能性。该方式接线、安装比较方便，接近开关安装好后首先进行空试，动作正常后再进行通电调试，开阀、关阀动作正常。在调试过程中发现一个问题：蝶阀全开时，全关位置绿灯稍微有点亮光;蝶阀全关时，全开位置红灯稍微有点亮光。经测量，灯两端有6V电压，流过的电流有013mA，和中间继电器并联后总电流约为016mA，该电流小于产品允许的泄漏电流018mA，说明是正常的。为了解决这个问题，对蝶阀控制回路进行了改进(见图1、图2)。

图1 改进前的蝶阀控制电路

图2 改进后的蝶阀控制电路

　　从图2可以看出，如果全开位置中间继电器ZK1动作，其常闭接点将开阀回路断开，全关位置信号绿灯熄灭。同理，全关位置中间继电器ZK2动作，其常闭接点将关阀回路断开，全开位置信号红灯熄灭。这样，全开、全关位置信号灯同时亮的问题就得到了解决。

　　改进后的接线具有以下优点：

　　1)将蝶阀全开的常闭接点1XK2和蝶阀全关的常开接点2XK1串联使用，将蝶阀全关的常闭接点2XK2和蝶阀全开的常开接点1XK1串联使用，当2个接近开关都处于接通时，位置中间继电器才能动作，减少了开关误动的可能性。

　　2)位置信号指示红灯、绿灯和位置继电器能够起到监视控制回路的作用，红灯监视关阀回路，绿灯监视开阀回路。例如，主阀在全开位置时红灯亮，这说明控制关阀回路的ZK2和2XK2是完好的，当检测到接点不通时，红灯就不能发亮。

　　3)开阀、关阀回路的通断采用位置中间继电器的常闭接点来控制，这样的好处是如果位置中间继电器线圈发生断线或接近开关失控时仍能进行关阀操作;在特殊情况下需要紧急关阀时，也能够迅速地关闭蝶阀。

3、改造效果及今后设想

　　3号蝶阀行程开关自2011年底改造以后，经过一段时间的运行，能正常地开阀、关阀，蝶阀全开、全关指示灯指示正确，接近开关动作正常，改造是成功的。

　　在改造的过程中，要考虑利用原有的设施，降低改造成本，使各方面的性能更加完善、可靠、安全。

　　目前蝶阀回路采用常规继电器控制，继电器数量多、接线复杂、查线困难。今后将考虑采用输入、输出各20点的小型PLC来满足控制的需要。目前选用的接近开关也适用于DC24V电源下工作，为以后的改造打下了基础。