中小型水電站水輪發(fā)電機組的自動化改造分析

殷翠玲+汪洪魁

摘 要：隨著我國經(jīng)濟水平的提升和社會生產(chǎn)需求的增加，為提高電力生產(chǎn)行業(yè)的工作質(zhì)量水力發(fā)電方式被廣泛推廣開來。而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又推動著水力發(fā)電技術(shù)的改進和機械設(shè)備的性能的改良，社會需求的增大又在很大程度上增加了電力行業(yè)的運行壓力，所以對電力系統(tǒng)進行自動化改造、提高我國水力發(fā)電的生產(chǎn)效率是當前水電行業(yè)發(fā)展的重要動力，本文將對目前我國中小型水電站在自動化改造工作中存在的問題進行簡要分析，并找出相應(yīng)的改進措施，以促進我國輸電事業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：中小型水電站；水輪發(fā)電機組；自動化改造；方法

國民經(jīng)濟的增長是使我國居民的生活質(zhì)量越來越高，生活水平的提高使人們對電力資源的需求量也隨之增大，這給我國電力生產(chǎn)業(yè)的運行帶來了很大的壓力，同時也為我國電力行業(yè)的發(fā)展注入了很大的動力。隨著水電生產(chǎn)方式推廣，我國的水電站的數(shù)量也逐漸增多，在一些比較偏遠的地區(qū)或規(guī)模較小的城鎮(zhèn)，中小型水電站是其電力資源生產(chǎn)的重要來源，在這些地區(qū)中小型水電站是確保人們?nèi)粘Ｉ钫＿M行的主要保障，所以其建設(shè)狀況和運行質(zhì)量直接決定這些地區(qū)居民的生活質(zhì)量，然而我國的中小型水電站建設(shè)工作目前并不是十分完善。

1 目前我國中小型水電站自動化中存在的主要問題

1.1 我國大部分的中小型水電站在設(shè)計時都是仿照大型水電站的設(shè)計方案來完成的，所以在一些結(jié)構(gòu)設(shè)計方面并不符合小規(guī)模水電站的運行能力。另外，在多數(shù)小水電站的設(shè)計及建設(shè)時現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)還沒有發(fā)展到現(xiàn)代這樣發(fā)達的程度，計算機技術(shù)的應(yīng)用并不是十分廣泛，所以這些小水電站建設(shè)的資金投入量較大，對發(fā)電系統(tǒng)進行的程序操作起來也比較復(fù)雜，所以對其工作人員的技術(shù)能力及專業(yè)水平要求都比較高。

1.2 這些小水電站由于建設(shè)時的技術(shù)水平及施工環(huán)境限制，站中的生產(chǎn)設(shè)備和相關(guān)構(gòu)件的自動化性能都不是很高，因此造成了其自動化生產(chǎn)能力較弱的問題。加之，大多數(shù)中小型水電站運行中所使用的生產(chǎn)技術(shù)和機械設(shè)備都比較落后，有很多工作環(huán)節(jié)都需要使用人工操作手段來完成，所以造成中小型水電站運行效率不高的現(xiàn)象，而站內(nèi)設(shè)施結(jié)構(gòu)分布有比較復(fù)雜，操作起來非常麻煩，這就使得在電力生產(chǎn)和管理過程中對相關(guān)工作人員的能力技術(shù)要求非常嚴格，這些因素都會導(dǎo)致中小型水電站的運行成本增加。

1.3 很多中小型水電站的建成時間都比較早，而當時的技術(shù)能力和科技水平建設(shè)出的水電站條件及生產(chǎn)能力無法實行現(xiàn)在的生產(chǎn)需求。所以無論是設(shè)備性能還是生產(chǎn)方式都比較落后，所以在現(xiàn)代化輸電生產(chǎn)過程中，這些設(shè)備無法直接完成與計算機設(shè)備進行連接，這就為其實現(xiàn)自動化生產(chǎn)造成了很大阻礙。然而，若想對其進行自動化改造就需要投入大量的人力、物理和財力，不僅會耗費很長的改造時間，還會嚴重降低其正常的電力資源生產(chǎn)效率。

2 中小型水電站水輪發(fā)電機組的自動化改造中出現(xiàn)的問題

水輪發(fā)電機組的自動化改造是我國中小型水電站自動化改造工作中的一個重要環(huán)節(jié)，而在這個環(huán)節(jié)的改造中還存在很多不足支持，這些不足對我國中小型水電站的生產(chǎn)效率提升具有很強的阻礙作用，嚴重的阻礙了我國水電生產(chǎn)行業(yè)生產(chǎn)效率的提高。

2.1 水輪機的轉(zhuǎn)輪效率相對較低

有轉(zhuǎn)輪效率這個概念的人都明白，轉(zhuǎn)輪的效率高低直接決定了水輪機所能完成某項任務(wù)的時問和質(zhì)量。由于這些水輪發(fā)電機組的建造較早，所以很大一部分仍然只有較低的效率。這樣的直接后果就是成本的大量浪費。

2.2 中小型水電站中大部分水輪機的生產(chǎn)和安裝時間都比較早，由于當時技術(shù)水平的限制和水電站建設(shè)理念不足，所以很多水電站使用的水輪機和水輪發(fā)電機在選擇上都存在一些問題，因此，在電能生產(chǎn)過程當中經(jīng)常會出現(xiàn)水能無法充分轉(zhuǎn)換成電能，造成了大量資源的流失。

2.3 由于當初設(shè)計技術(shù)比較落后，制造水平相對較低，水輪發(fā)電機組的一些元件容易出現(xiàn)磨損，老化，易發(fā)生共振，導(dǎo)致很多發(fā)生事故的可能。

3 水輪發(fā)電機組的自動化改造

3.1 水輪發(fā)電機組的調(diào)控系統(tǒng)的自動化改造

用PLC取代水輪發(fā)電機組原有控制系統(tǒng)中的繼電器，完成主要的控制功能和保護功能。PLC，即可編程邏輯控制器，是一種由數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它含有某種可以編程的存儲器，將程序儲存在內(nèi)部，執(zhí)行邏輯運算順序控制，從而對下游發(fā)送指令。與繼電器相比，PLC更加牢靠穩(wěn)定，不易出錯，從而減少了檢查修理以及維護的工作成本，并且在出錯時，修理的目的明確，過程簡單，針對性強。

3.2 PLC下游自動裝置的改造

3.2.1 轉(zhuǎn)速信號裝置。轉(zhuǎn)速信號器由原來的非自動化信號器換為數(shù)字轉(zhuǎn)速信號裝置。數(shù)字轉(zhuǎn)速信號裝置用于測控發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速百分比以及頻率等?？筛鶕?jù)所需輸出的量選擇數(shù)字轉(zhuǎn)速信號裝置的型號。轉(zhuǎn)速信號裝置一般可直接設(shè)置和查看機組的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速百分比、頻率、最大值和輸出參數(shù)值，并且可以設(shè)置參數(shù)值，具有斷電保護和上游控制系統(tǒng)自鎖功能。

3.2.2 測溫元件和測量裝置?？蓪⒃嫉臏囟葴y量工具以及其他各類測量裝置改為多功能巡測儀。多功能巡測儀有多種品名，可根據(jù)實際需要自主選擇。它可用來巡檢溫度，由于其本身還具有報警系統(tǒng)，可以設(shè)置報警閉值，并將信號傳至上游PLC控制系統(tǒng)。當溫度達到報警閉值時，可即時將信號傳達給控制系統(tǒng)而實現(xiàn)機組自我保護功能。

3.3 軟件設(shè)計

這里的軟件設(shè)計即為上文中提到的具有可編程的存儲器的PLC控制系統(tǒng)中的軟件程序。此軟件程序大致可分為開機和停機兩大主要步驟。水輪發(fā)電機組自動開機過程的程序可分為幾個步驟，即開機指令是分步進行的：相鄰兩個設(shè)備的前一個設(shè)備受到開機指令并完成了該開機指令后一個設(shè)備才會接收到開機指令，而這其中前一設(shè)備的開機指令是否完成則是由其輸送給PLC控制系統(tǒng)的信號來表達確認的。PLC控制系統(tǒng)所操作的開機順序簡單清晰，便于識別。

在這個開機流程中，如果接收到開機指令后在特定時限內(nèi)并沒有完成，此信號由PLC控制系統(tǒng)確認后會認為出現(xiàn)了開機故障，則此控制系統(tǒng)會自動結(jié)束開機過程。

而停機過程與開機過程相一致，也是分步進行的。當停機過程中出現(xiàn)故障時，PLC控制系統(tǒng)會自動中斷停機操作，之后通過特定方式通知相關(guān)人員進行修理等。

結(jié)束語

總而言之，面對越來越高的電力生產(chǎn)需要，對中小型水電站中的水輪發(fā)電機進行改造已經(jīng)成為一個是在必行的趨勢，自動化改造能夠節(jié)省在水力發(fā)電過程中所需要耗費的時間，有效提升我國水力發(fā)電行業(yè)的生產(chǎn)效率，還能夠完成對水力發(fā)電方式下對電力資源生產(chǎn)的一些突破。對中小型水電站中的水輪發(fā)電機組進行自動化改造能夠達成對能源進行節(jié)約的目標、大大減少水利生產(chǎn)所需耗費的資金，為我國經(jīng)濟的持續(xù)增長和綜合國力的提升奠定堅實的基礎(chǔ)，推動我國可持續(xù)發(fā)展目標落實。

參考文獻

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