水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化技術(shù)的探討

【摘要】隨著自動(dòng)化技術(shù)迅猛發(fā)展，電氣自動(dòng)化在水電站中也得到了廣泛應(yīng)用，這又主要體現(xiàn)在水電站的自動(dòng)化方面。文章介紹了水輪機(jī)發(fā)電組的構(gòu)成，探討了水輪機(jī)發(fā)電組自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水輪機(jī)發(fā)電組；自動(dòng)化技術(shù)；探討

一、前言

水力發(fā)電是現(xiàn)代電力生產(chǎn)主要方式之一，利用自然水源產(chǎn)生機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，為地區(qū)供電使用提供了資源保障。隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，我國(guó)水力發(fā)電工程規(guī)模日趨擴(kuò)大化，水輪機(jī)在發(fā)電系統(tǒng)中的作用更加顯著。同時(shí)，自動(dòng)化控制成為水力發(fā)電的新模式，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)水輪機(jī)組實(shí)施綜合調(diào)控，全面提升了機(jī)組結(jié)構(gòu)的可操控性。水電站要充分利用自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，建立更先進(jìn)的水輪機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

二、水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化技術(shù)探討

水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化關(guān)系著電廠運(yùn)營(yíng)收益，也影響著地區(qū)實(shí)際供配電效率。下文介紹幾種主要的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

1、測(cè)溫系統(tǒng)

測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫元件為鉑熱電阻（分度號(hào)Pt100），溫度信號(hào)送至監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)溫制動(dòng)柜溫度顯控儀，測(cè)溫元件接線方式為三線制。

水導(dǎo)軸瓦、下導(dǎo)軸瓦、推力瓦、冷卻水、空冷器冷熱風(fēng)、軸承油槽均設(shè)有溫度顯控儀測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)有上限和上上限報(bào)警，當(dāng)溫度超過(guò)上限設(shè)定值時(shí)能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)溫度超過(guò)上上限設(shè)定值時(shí)能發(fā)出事故停機(jī)信號(hào)。

上上限報(bào)警信號(hào)是否輸出，可通過(guò)投退測(cè)溫制動(dòng)柜內(nèi)連接片的位置確定。

2、機(jī)組冷卻系統(tǒng)

機(jī)組設(shè)有冷卻水系統(tǒng)，通過(guò)空氣冷卻器與發(fā)電機(jī)熱風(fēng)進(jìn)行熱交換，通過(guò)油冷卻器與潤(rùn)滑油熱交換，保證水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組各個(gè)部位溫度正常。

機(jī)組冷卻水系統(tǒng)設(shè)有空冷器、推力油槽、水導(dǎo)油槽冷卻水流量開(kāi)關(guān)，監(jiān)視各處冷卻水流量。

機(jī)組接到開(kāi)機(jī)指令，投入冷卻水，當(dāng)冷卻水正常時(shí)，可調(diào)速器開(kāi)機(jī)。在機(jī)組運(yùn)行中，任何一處冷卻水流量小于停機(jī)流量，經(jīng)3-5分鐘延時(shí)，冷卻水仍然不正常，則事故停機(jī)。

3、軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)

為防止機(jī)組運(yùn)行中由于溫度太高而引起燒瓦現(xiàn)象設(shè)有軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括推力軸承潤(rùn)滑油槽、水導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油槽、推力油冷卻器、水導(dǎo)油冷卻器。

為能達(dá)到良好的潤(rùn)滑和冷卻效果，各油槽設(shè)有油位信號(hào)器、測(cè)溫電阻、油混水信號(hào)器。當(dāng)油位過(guò)高、油位過(guò)低、油溫度過(guò)高、油槽積水時(shí)均發(fā)出報(bào)警信號(hào)。機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)，檢查油位是否正常，油位不正常時(shí)調(diào)速器不開(kāi)機(jī)。

4、過(guò)速限制器關(guān)閉系統(tǒng)

為保護(hù)機(jī)組，防止機(jī)組出現(xiàn)飛逸現(xiàn)象，在導(dǎo)葉操作管路上設(shè)置了事故配壓閥，與油閥、液壓換向閥、電磁閥共同組成過(guò)速限制器關(guān)閉系統(tǒng)。機(jī)組正常時(shí)，事故配壓閥處于復(fù)歸位置，主接力器的開(kāi)腔與調(diào)速器的開(kāi)腔相連，主接力器的關(guān)腔與調(diào)速器的關(guān)腔相連；當(dāng)機(jī)組過(guò)速115%額定轉(zhuǎn)速又遇調(diào)速器拒動(dòng)、電氣轉(zhuǎn)速信號(hào)器150%額定轉(zhuǎn)速觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)緊急事故繼電器動(dòng)作，投入過(guò)速限制器電磁閥，液壓換向閥動(dòng)作，打開(kāi)過(guò)速限制器油閥，事故配壓閥處于事故配壓狀態(tài)，使主接力器開(kāi)腔與集油箱接通，關(guān)腔直接與油壓裝置壓力油源接通，關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)緊急事故停機(jī)。

5、純機(jī)械液壓關(guān)閉系統(tǒng)

機(jī)組配置一套純機(jī)械液壓過(guò)速保護(hù)裝置，它主要由飛錘裝置和換向閥兩部分組成，正常狀態(tài)油壓裝置壓力油與過(guò)速限制器油閥控制腔相通，過(guò)速限制器不動(dòng)作。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高到過(guò)速保護(hù)設(shè)定值（155%額定轉(zhuǎn)速） ，而此時(shí)水電站電氣轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置或電源系統(tǒng)以及調(diào)速系統(tǒng)等發(fā)生故障，無(wú)法使機(jī)組停機(jī)，純機(jī)械液壓過(guò)速保護(hù)裝置飛錘動(dòng)作換向閥扳機(jī)，換向閥動(dòng)作改變油路，使過(guò)速限制器油閥控制腔與回油箱接通。過(guò)速限制器動(dòng)作，過(guò)速限制器切換接力器油路使接力器關(guān)機(jī)腔接油壓裝置壓力油，接力器開(kāi)機(jī)腔接回油，接力器關(guān)閉導(dǎo)葉機(jī)組停機(jī)。

同時(shí)當(dāng)機(jī)械液壓過(guò)速動(dòng)作時(shí)輸出一對(duì)電氣信號(hào)，機(jī)組嚴(yán)重事故停機(jī)，嚴(yán)重事故繼電器動(dòng)作，關(guān)閉快速閘門機(jī)組停機(jī)。

6、機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)組接到開(kāi)機(jī)令時(shí)，機(jī)組復(fù)歸腔電磁閥的投入線圈、制動(dòng)腔電磁閥的退出線圈同時(shí)得電，制動(dòng)器復(fù)歸腔接壓力氣源，保證機(jī)組開(kāi)機(jī)運(yùn)行過(guò)程制動(dòng)器在復(fù)歸位置。

機(jī)組停機(jī)時(shí)，當(dāng)導(dǎo)葉關(guān)至全關(guān)，轉(zhuǎn)速降至20%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)械制動(dòng)投入，機(jī)組制動(dòng)腔電磁閥的投入線圈、復(fù)歸腔電磁閥的退出線圈同時(shí)得電，制動(dòng)器制動(dòng)腔接壓力氣源，制動(dòng)器在制動(dòng)位置，機(jī)組制動(dòng)。

測(cè)溫制動(dòng)柜中制動(dòng)腔、復(fù)位腔電接點(diǎn)壓力接點(diǎn)信號(hào)送入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，反映機(jī)組制動(dòng)器制動(dòng)的控制狀態(tài)，制動(dòng)器設(shè)有位置行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)信號(hào)一路供監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)制動(dòng)器位置狀態(tài)，一路供測(cè)溫制動(dòng)柜制動(dòng)信號(hào)燈用。

機(jī)組制動(dòng)器所有行程開(kāi)關(guān)全部復(fù)歸到位，才允許機(jī)組調(diào)速器開(kāi)機(jī)。

制動(dòng)柜中制動(dòng)腔、復(fù)位腔電接點(diǎn)壓力表常開(kāi)接點(diǎn)與制動(dòng)器投入復(fù)歸行程開(kāi)關(guān)的組合判斷，可準(zhǔn)確反映每個(gè)制動(dòng)器工作是否正常。

7、加熱器、除濕器、除塵器電機(jī)的自動(dòng)控制

為保證機(jī)組發(fā)電機(jī)能在干燥的環(huán)境下運(yùn)行，設(shè)有除濕器、加熱器和溫差控制器。溫差控制器用來(lái)監(jiān)視機(jī)坑內(nèi)的溫度和機(jī)坑內(nèi)外的溫差，分別發(fā)出機(jī)坑內(nèi)溫度上下限和機(jī)坑內(nèi)外溫差上、下限，在機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)，除濕器投入，加熱器根據(jù)機(jī)坑內(nèi)溫度和機(jī)坑內(nèi)外溫差來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)機(jī)組處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)下，除濕器、加熱器退出。當(dāng)機(jī)組停機(jī)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)時(shí)投入機(jī)組除塵裝置，當(dāng)停機(jī)完成制動(dòng)復(fù)歸信號(hào)發(fā)出后，機(jī)組除塵裝置延時(shí)10秒后停止復(fù)歸，上述控制也可手動(dòng)進(jìn)行。

結(jié)語(yǔ)

水輪機(jī)發(fā)電組自動(dòng)化技術(shù)是近些年來(lái)我國(guó)發(fā)電技術(shù)中發(fā)展的最為迅速的，它的發(fā)展對(duì)提高我國(guó)發(fā)電技術(shù)水平具有重要的意義?，F(xiàn)階段我國(guó)水輪機(jī)發(fā)電組自動(dòng)化技術(shù)還存在可以提高改進(jìn)的方面，所以在下一階段的發(fā)展過(guò)程中要進(jìn)一步的完善我國(guó)的發(fā)電技術(shù)，從而帶動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平更好地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小波，鄧祎.電氣自動(dòng)化在水電站中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2011（26）.

[2]苑清敏，張強(qiáng).水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用問(wèn)題的探討[J].水利科技2013（27）.