（华东勘测设计研究院 浙江杭州 310000）
摘要：本文介绍闸门制动系统运行现状，分析系统存在的问题，针对性地提出相应的改造方案。
关键词：制动电阻；散热；改造
引言：
随着电力电子和电子技术的日趋成熟，变频调速加制动电阻技术在水利、发电、交通等领域中应用越来越广泛。如何选择合适的制动电阻成为了工程实践中需要解决的问题。下面以闸门启闭机制动系统为例，分析其制动系统存在的问题，通过几种制动电阻计算方法的分析比较，有针对性地给出制动系统改造方案。
1 系统介绍
上库进出水口闸门启闭机采用变频调速系统，其基本参数是：电机功率110kW、转速736-1472r/min、额定电流215A、额定转矩1401Nm，启闭机持住力/启门力3200/1600KN、扬程50m、启门速度2.2-5.2m/min，传动比212.6。
启闭机采用的多层缠绕式大量程固定卷扬机，由于钢丝绳的伸缩、缠绕精度以及机械限位的误差几方面因素的影响，使得闸门全关定位精度较差；启闭机的速度控制性能较差，可能造成停车位置不准确。
由于存在以上问题，2013年对该系统进行第一次改造：增加一只数字多圈旋转绝对值编码器，用来测量闸门行程位置，检测运行电流或荷载仪荷重来判别闸门是否到位。当电流或荷载发生突变，通过PLC及变频器速度控制，实现闸门的精准定位。通过PLC的程序自动完成现地自动操作，液晶触摸屏中实时显示闸门的位置以及各种工况，使得工作人员能够直观的了解闸门的运行情况。改造后采用变频调速控制，速度控制性能好，实现闸门全关等位置的准确定位，实现全自动控制。
2 问题分析
制动电阻按变频器厂家推荐参数选取，存在与实际运行需求不匹配的问题。同时由于设备放置在室内，通风条件较差，存在制动电阻发热比较严重的问题。
在变频器不超频的情况下降过程需要24分钟，在下降至15分钟后实测，电阻表面温度达100℃，电阻箱外壳温度达54.5℃；在闸门全关时，电阻表面温度达105℃，电阻箱外壳温度达57℃。该运行状态下电阻温升正常，外壳温升正常，但可能发生人员烫伤事故。
按电厂实际运行需求，闸门下降速度得加快，即下调降落时间。根据该需求，通过修改变频器参数，把整体下降时间调整至15分钟。经实际试验，在这种工况下：当下降至9分钟时，电阻表面温度达96℃，电阻箱外壳温度达53℃；闸门全关时，电阻表面温度达176℃，电阻箱外壳温度达98℃，闸门控制柜内温度65℃。该运行状态下电阻温升未超限但已经接近报警值；电阻箱外壳温升超过报警值，如果有人误碰会导致烫伤，容易危害人员生命安全；闸门控制柜内温度超限，导致控制柜内部分低压电器元件在极限温度中工作，降低使用寿命，不能保证电站机组稳定、安全地运行。
3 制动电阻参数计算方法比较
制动电阻参数计算方法有很多种，下面就几种比较常见的方法进行分析比较。
（1）厂家推荐参数[1]
根据ACS800选型手册，选取制动电阻2.7Ω，80kW
（2）采用期望的制动转矩来计算制动电阻[2]
针对本次工程，为保证安全运行，制动电阻功率取110kW。
（5）参数计算方法选取
变频器厂家为产品推广和生产便利，把制动电阻分为几档，会导致电阻阻值和功率与实际需求不满足，需按实际情况调整。对各个算法进行比较，工程经验估算法简洁实用，并已经通过实际工程检验，满足闸门下降过程中的制动要求。同时本闸门系统的惯性大、制动连续且时间长，制动电阻需相应选小，功率相应放大。所以按工程经验估算法来选取制动电阻和电阻功率，即：4Ω/110kW
4 改造方案和结果
为解决制动电阻散热问题，先考虑采用优化外部散热通道的方案，但经过现场勘查，不具备条件进行房间结构的改造，此方案工程量较大和费用较高，可能造成机组较长时间停机。
经过多次勘查和细致讨论，结合以往工程实践，采用对制动电阻和电阻箱进行改造的方案——制动电阻由2.7Ω/80kW改造为4Ω/120kW。第1种方案是增加电阻箱，在原有电阻的基础上串联一个电阻，阻值1.3Ω，功率40kW；第2种方案是采用全新的4Ω/120kW制动电阻替换原电阻。由于两种方案价格相差不大，选取全新替换改造方案。
经过改造，闸门制动系统运行稳定可靠，电阻表面温升、电阻箱表面温升等参数满足电厂安全生产需求。
5 总结
由于一带一路的带动以及国内水利综合治理等多方面需求，不仅有许多老的闸门启闭机控制系统需要改造，同时还有很多新建闸门项目正在进行，希望通过此案例分析和总结能够给类似工程提供一点有益的经验。
参考文献：
[1]ACS800产品样本[M].
[2]起重机设计手册[M].机械工业出版社，1980.
[3]IPC Braking Unit[Z].Innovative Power Canada，2003.
[4]张燕宾.变频器制动电阻的选择误区[J].电气时代，2008，（4）：110~114
论文作者:张奇伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/30
标签：电阻论文; 闸门论文; 电阻箱论文; 方案论文; 变频器论文; 外壳论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第25期论文;