1　机械式行程开关检测风闸存在的问题
　　新丰江水电厂运行数十年来，一直沿用机械式行程开关。在机组较新的初期，由于制动环底部较光滑，制动过程平稳，检测可靠性还过得去。随着机组制动环的磨损，环底已变得凹凸不平。据测量，机组制动时，所有风闸从下部位置到顶起位置的全行程为12～16 mm不等，而同一风闸在每次顶起后的全行程也不相同，其误差达到3～5 mm。可想而知，机组制动时闸块是剧烈振动的。
　　另外，由于机械式行程开关存在着3 mm左右的动作死区，在检测过程中经常产生拒动或误动，导致检测结果与风闸的实际位置不符。同时，由于风闸制动时剧烈振动，或因为对行程开关调整不当等原因，使机械开关经常被风闸行程传动机构撞坏。
　　因此，我们将红外光电控制技术应用于风闸检测，对所存在的问题进行改进。

2　红外光控技术在风闸位置检测中的应用
　　众所周知，红外光电控制具有不接触、灵敏度高、抗干扰能力强和功耗低等许多优点。利用其特性我们设计制造了红外光控风闸位置检测开关，经在新丰江水电厂1号机上改造使用了近1 a，检测正确率达100%。而在此前的大部分日常运行时间里，该机的检测回路均处于故障失效状态。

2.1　红外光控风闸位置检测电路原理
　　图1所示为红外光控风闸位置检测电路，发射管VL1，VL2，…，VL8和接收管RD1，RD2，…，RD8分别组成机组的8个风闸位置检测器。当机组风闸落下时，发射管由+24 V电源经R1供以大约25 mA电流，每个接收管收到红外线并产生约0.3 V 的电压。经串联后的总检测电压由R2，C1组成的滤波电路进行滤波和缓冲，然后驱动由VT1，VT2 组成的复合放大管，并被VT1，VT2箝位在1.3 V左右。VT1，VT2导通，K1发出风闸落下信号。当风闸顶起时，发射管至接收管的红外光被检测传动机构隔断，VT1，VT2截止，K1发出风闸顶起信号(实质上为风闸未落下信号)。
　　为了提高检测可靠性，可增加与此相同的另外一路检测电路，将2路输出信号进行“与”逻辑处理后再输出给机组开停机流程。对于已采用计算机监控系统的机组，图1中继电器K1可取消，将VT1，VT2的集电极直接送至监控系统的开关量输入端，再由监控系统内部对2路输入信号进行“与”逻辑处理，编入开停机流程。需要注意的是图1中的+24 V电源必须取自监控系统开入回路电源。

图1　红外光控风闸位置检测电路

2.2　红外光控检测开关结构
　　以往的机械式行程开关通常采用双向检测，即е别对风闸顶起和落下2种状态进行检测。在实际制动时，由于有较大的气压推动活塞顶闸，其动作是相当可靠的，因而顶起状态的检测并不那么重要，而且如前所述，由于顶闸时剧烈振动，其检测的可靠性是难以保证的。事实上，风闸机构所发生的大部分故障，都是由于撤除气压后闸块活塞发生卡阻而不能回落到原位，从而对下次开机运行造成极大威胁。所以我们仅对落下位置进行双路“与”逻辑检测，既保证了检测的可靠性，又简化了检测回路。
　　我们设计制作的红外光控检测开关结构如图2所示。开关体由2块钢板加工组合而成，其中一钢板的组合面上刨出凹槽以装配钢尺，凹槽与钢尺间有适当的间隙，使钢尺能灵活地上下移动。开关体上钻有直径为5 mm的小孔，用以安装红外发射管2和接收管5。开关体下部装有弹簧7，用来对钢尺4复位。钢尺采用规格为150 mm×20 mm的普通不锈钢尺片，在其上开1条20 mm×5 mm的小槽，用来控制红外线的通路。
　　为防止漏光，提高开关的可靠性，要求开关体两组合面加工平整，并在发射管和接收管的压紧盖内填充橡胶泥。

图2　红外光控检测开关结构
1—开关体；2—发射管；3—压紧盖；4—钢尺；
5—接收管；6—接线端子；7—弹簧；8—端盖　

2.3　红外光控检测开关的安装与调整
　　红外检测开关的安装见图3所示。支架4固定于风闸的底座上，在支架上安装检测开关3，传动板则固定于制动闸块上。传动板制成可调结构，安装时下部与检测开关上的钢尺接触。

图3　红外光控检测开关安装示意
1—风闸；2—传动板；3—红外检测开关；4—支架

　　在风闸处于落下状态时，调整传动板的位置，使钢尺上的小槽下沿打开红外线通路。由于风闸的全行程为12～16 mm不等，因此小槽下沿打开红外通路后，应再下调3 mm左右，使之留有一定的动作裕量。这样，对于风闸未落下和未全落下等情况均能检测出来。由于钢尺上标有较精密的刻度，调整时相当直观和方便，并能以定值方式进行维护管理。