摘要：随着自动化技术的发展水轮发电机组运行控制大力的依靠自动化来实现，但在实际运行当中又会有各式各样的情况产生，从而在实践中发现设计编程中的不足。本文通过对水轮发电机组一次开机过程中的制动闸误动作事故中产生事故的原因进行分析，进行针对性的改进控制原理、优化设计控制流程、改进后安全运行检查试验，从而使机组更加正确、安全、可靠、稳定的运行，杜绝此类事故的再次发生。
关键词：制动闸 误动作 事故 自动化
1 引言
制动闸是中小型水轮发电机组停机过程中减少停机时间的重要装置，避免机组在低速下长时间运行造成设备磨损。在机组运行过程中制动闸误投入的事故屡见不鲜，究其原因有人为的也有原理设计以及控制程序的不足与缺陷。制动闸控制方式分为手动与自动，自动控制方式由机组监控系统根据运行指令与实况实现自动控制。
2 事故产生简要过程
在接收到调度指令开启机组并实现并网发电后，运行人员执行调度指令。第一步开启机组主阀至全开，第二步下发机组开机指令。由于其他原因机组第一次开机失败，查明原因并及时调整处理后下发第二次机组开机指令，在下发指令的同时机组蠕动报警，在监控系统开出给调速器开机命令时也开出给制动闸投入命令，造成机组在制动闸投入的情况下开机运行事故。
3 事故产生原因分析
在事故发生后，调取运行记录查询发现在机组开机指令发出时机组开机条件是满足要求的，且在开机流程过程中给调速器开机令之前也有开出制动闸复归指令。查阅设计流程图以及PLC编程程序发现蠕动报警投入制动闸也机组开停机流程是两套相对独立的程序，蠕动报警投入制动闸判定条件为机组在停机态时蠕动报警延时2S开出投入制动闸指令，机组开机判定制动闸工作状态条件为复归态。根据PLC程序以及监控运行记录分析由于第一次机组开机已经把机组辅助系统开启、发电机转子高压顶起油泵运行、主阀全开、调速器控制方式在手动位置存在压紧行程有1%导叶开度随即机组发生蠕动。在第二次下发开机命令时机组开机条件满足并无异常现象，但就在此时监控系统收到蠕动报警信号并自动执行蠕动报警制动闸投入程序（此时机组仍然在停机态），延时2S开出指令的同时第二次开机流程刚好进行至给调速器开机令，从而发生此次事故。从中发现机组在开机指令下发后机组仍在停机态时并无闭锁蠕动报警投入制动闸程序和制动闸控制回路的闭锁设计是存在运行安全风险。
4 控制程序与控制回路完善
通过事故分析可以看出在机组开机时投入制动闸是没有任何控制回路与控制程序闭锁，由于机组停机状态下制动闸是退出状态，故机组发生蠕动时必须投入制动闸来防止机组转动此程序是不能删除的。为了防止此类事故的发生提出了以下针对性的更改完善。
4.1 控制程序完善
4.1.1 考虑到此事故主要的诱发原因是调速器控制方式未在自动（或远方）控制方式下发出开机指令导致的，固在开机条件中增加调速器系统、励磁系统自动（或远方）控制方式（如示意图1所示），当没有在自动（或远方）时不满足开机条件无法下发机组开机令。
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示意图1-开机条件程序图
4.1.2增加开机过程中这个闭锁条件（变量DUMMY.DI_VALUE[12]为开机过程中）。（如示意图2所示）。加此条件后，机组在开机过程中闭锁机组蠕动装置报警启动制动闸投入的启动程序。
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示意图2-停机状态机组蠕动时自动投入制动流程图
4.1.3虽然4.1.2增加了开机过程中闭锁机组蠕动投入制动闸投入启动流程，但是有可能出现在下发开机指令前2S内出现蠕动报警，因此增加开机至机组转速>25%闭锁制动闸投入继电器（KA1）控制程序（如示意图3所示），当接收到机组下发开机令时给制动闸投入闭锁令（OUT [67]=-1），待机组转速≥25%时延时3S（因蠕动报警投入制动闸经延时2S开出，所以预留时间差保证闭锁效果）或机组下发停机令时复归制动闸投入闭锁令，保证机组正常停机。
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示意图3-开机至机组转速≥25%闭锁制动闸投入控制程序图
4.2 制动闸控制回路的更改
在原先的设计中投入制动闸控制回路只经转速≤25%信号闭锁，从此事故中发现当设计有蠕动报警投入制动闸时只有转速闭锁条件是不足的，因此增加开机过程中至转速≥25%这个闭锁继电器（KA1）（如图1所示）。制动闸投入电磁阀控制回路串联接入KA1常闭接点，当开机指令下发时监控系统开出闭锁制动闸投入指令，KA1中间继电器动作断开制动闸投入电磁阀控制回路。当机组转速>25%（或下发停机令）时复归KA1中间继电器导通制动闸投入电磁阀控制回路，保证停机时转速下降至≤25%时能正常投入制动闸减少机组停机时间，避免在低转速下长时间运行。
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图1-制动闸控制回路图
5 完善后试验与调试
为了验证及保证机组在设计以及控制程序修改后能够安全可靠运行，以下针对机组各个运行工况进行模拟以及实际运行时制动闸投入退出可靠性进行了试验。
5.1在机组停止状态下模拟试验
安全起见，在进行实际运行工况试验前先进行模拟工况试验，检验制动闸投入退出电磁阀控制回路的动作可靠性以及监控系统控制逻辑程序正确性。
5.1.1模拟蠕动报警动作信号，延时2S开出制动闸投入指令，制动闸投入电磁阀（KV1）动作，制动闸投入信号动作。
5.1.2 测试当调速器系统和励磁系统不在自动（或远方）控制方式下下发机组开机令，机组开机条件不满足无法下发开机令。
5.1.3 当所有开机条件满足时拆除监控系统开出给调速器开机令信号线保证机组导叶不开启机组在停机态，监控系统下发开机令，同时模拟蠕动报警动作信号，此时KA1动作、监控系统无蠕动报警开出制动闸投入信号。模拟监控单点操作制动闸投入指令，短接监控开出接点(OUT[65])，制动闸投入电磁阀（KV1）未动作。
5.1.4模拟转速信号上升至机组转速>25%，延时3S KA1复归，蠕动报警动作逻辑程序由于机组不在停机态无法满足动作条件。机组转速>25%时再次模拟监控单点操作制动闸投入指令，短接监控开出接点(OUT[65])，制动闸投入电磁阀（KV1）未动作。
5.1.5 在机组转速>25%时下发停机令，此时将机组转速模拟下降至≤25%，制动闸投入电磁阀（KV1）动作，制动闸投入信号动作，继续将机组转速模拟下降至0%，机组转为停机态，制动闸退出电磁阀（KV2）动作，制动闸投入信号复归，制动闸退出信号动作。
5.1.6 继续模拟机组开机，监控下发机组开机令，将机组转速模拟上升至10%~20%之间，闭锁继电器（KA1）动作。此时监控系统下发机组停机令，KA1复归，KV1动作，制动闸投入信号动作。机组以及机组辅助设备恢复至停机状态。
5.2 机组实际运行状态下试验
在经过停止状态下模拟试验后证明程序逻辑以及控制回路的可靠性、正确性得到保证，为了确保机组实际运转时的安全性，进行一次真正的开机试验。
机组满足开机条件后，下发开机指令的同时给机组一个蠕动报警信号，在开机过程中单点操作制动闸投入指令，机组正常开机，制动闸投入信号复归，退出信号保持动作。待到机组到达额定转速稳定后，下发机组停机令，机组转速下降至≤25%时，制动闸投入信号动作，机组正常停机。停机完成再次下发开机指令，在机组转速上升至10%~20%之间时给机组一个紧急停机令，制动闸投入信号动作，机组停机正常。
6 结束语
通过模拟和实际运行试验验证了完善后的控制逻辑达到了预先设想的效果，且是安全可靠的。此次制动闸控制回路和机组控制逻辑的优化也得到了业主、设计和厂家的认可。随着自动化技术的发展和普及，在水轮发电机组运行当中依靠自动化技术控制比重越来越大。但是在水电站自动化控制设计及控制程序编写时经常会忽略掉一些影响安全运行的特殊工况，本次事故就是其中一例。希望本次的优化改进能够为今后有类似设计的机组设计、控制逻辑编写、调试试验提供参考，有效的降低事故发生的概率，让机组运行的可靠性、稳定性、安全性得到更大的保障。