電氣自動(dòng)化在水利水電工程中的應(yīng)用研究

【摘要】水利水電工程與人們的生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)，電氣自動(dòng)化在水利水電工程中的應(yīng)用，不僅能夠提高工程的施工效率，還能創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，滿足人們的用水需求，對(duì)洪澇災(zāi)害進(jìn)行有效的防控，從而降低自然災(zāi)害的發(fā)生概率。本文對(duì)電氣自動(dòng)化在水利水電工程中應(yīng)用的作用進(jìn)行分析，并就其應(yīng)用策略進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；水利水電工程；應(yīng)用

電氣自動(dòng)化是對(duì)多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的整合，能夠提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，從而節(jié)約人力和物力的投入。電氣自動(dòng)化在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其在水利水電工程中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)水利水電工程的自動(dòng)化施工，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為人們提供更好的服務(wù)。

1 作用分析

1.1 能夠提高水利水電工程的工作效率

將電氣自動(dòng)化應(yīng)用于水利水電工程中，能夠提高水利水電工程運(yùn)行的可靠性，使其工作效率得到大幅度的提升。水利水電工程的發(fā)電效率會(huì)對(duì)人們的正常用電產(chǎn)生影響，電氣自動(dòng)化在其中的應(yīng)用，能夠提高供電質(zhì)量，還能降低工作人員的工作強(qiáng)度，從而提高電源操作的有效性。比如，利用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)水利水電工程進(jìn)行控制，再通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)水利水電工程的施工和運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患。通過(guò)對(duì)電廠的運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行監(jiān)督，能夠在發(fā)生事故的時(shí)候及時(shí)的采取有效措施對(duì)事故進(jìn)行控制，將事故的影響控制在最小范圍內(nèi)。

1.2 能夠提高水利水電工程的運(yùn)行效益

傳統(tǒng)的水利水電工程受到技術(shù)的限制，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，與現(xiàn)代社會(huì)所倡導(dǎo)的綠色環(huán)保理念是相違背的。電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)λY源浪費(fèi)現(xiàn)象進(jìn)行有效的控制，提高水資源的利用效率。比如，我國(guó)的西北地區(qū)由于水資源匱乏，使得當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到嚴(yán)重的制約，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平低下。在電氣自動(dòng)化技術(shù)的作用下，通過(guò)西線調(diào)水195億m3，有效的增加109億m3的農(nóng)業(yè)用水，從而能夠增加2700萬(wàn)畝的灌溉面積，糧食的產(chǎn)量能夠增加1168萬(wàn)噸。這樣以來(lái)，西北地區(qū)的糧食需求基本能夠得到滿足，實(shí)現(xiàn)糧食的自給自足。同時(shí)，經(jīng)過(guò)西線調(diào)水，還為西北地區(qū)提供19億多m3的城鄉(xiāng)生活用水，使得當(dāng)?shù)厮Y源緊張的狀況得到有效的緩解。此外，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，在無(wú)人值班時(shí)，能夠通過(guò)自動(dòng)化控制確保工程的正常運(yùn)行。通過(guò)電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)水利水電工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，能夠獲取負(fù)荷值等數(shù)據(jù)，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，可采取針對(duì)性的措施對(duì)工程進(jìn)行改進(jìn)。并且，根據(jù)所采集到的信息，還能對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，能夠自動(dòng)啟用備用機(jī)組，以維持工程的正常運(yùn)行。

2 應(yīng)用分析

2.1 設(shè)備的選型及自動(dòng)化設(shè)計(jì)

將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程中，所用到的設(shè)備和元件在逐漸增多。但是，發(fā)電機(jī)的自動(dòng)化應(yīng)用并不成熟，仍然有許多問(wèn)題存在，會(huì)影響水利水電工程自動(dòng)控制的安全性。比如，元件的靈敏度達(dá)不到理想的水平，其穩(wěn)固性和準(zhǔn)確度都還比較差。因此，在水利水電工程中對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，要注意設(shè)備選型的合理性，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。比如，軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于中低投電站中。軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的渦輪葉片采用的是導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)行動(dòng)模式，能夠大幅度的提升中低投電站的經(jīng)濟(jì)效益。由于汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)廠家不同，所以其導(dǎo)葉開(kāi)度、曲線葉片角度等也會(huì)有差別。當(dāng)渦輪頭和下游的水位發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)限制工廠的操作，使得水輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)不符合生產(chǎn)廠家提供的參數(shù)，阻礙工作效率的提升。因此，技術(shù)人員應(yīng)該以電站的實(shí)際情況為依據(jù)，對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)聯(lián)營(yíng)曲線的優(yōu)化。在將PLC輸入后，能夠提升水輪機(jī)的整體工作效率。

2.2 對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的智能化控制

電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)關(guān)停機(jī)，在無(wú)人操作的情況下，能夠?qū)Πl(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制，使其保持獨(dú)立工作。比如，停機(jī)控制，停機(jī)的開(kāi)機(jī)的反向操作，當(dāng)機(jī)組將負(fù)荷卸掉以后，首先跳開(kāi)的是發(fā)電機(jī)出口的斷路器，然后就能使機(jī)組與系統(tǒng)解列。當(dāng)PLC檢測(cè)到跳閘成功后，會(huì)自動(dòng)將滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，使調(diào)速器減速，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速開(kāi)始制動(dòng)。在轉(zhuǎn)速的過(guò)程中，會(huì)自動(dòng)將水輪機(jī)的進(jìn)口蝶閥關(guān)閉，接著再解除制動(dòng)，以便下次能夠順利的開(kāi)機(jī)。如果制動(dòng)時(shí)采用的是電氣制動(dòng)方式，當(dāng)機(jī)組解列后，會(huì)將電制動(dòng)短路開(kāi)關(guān)合上，使定子繞組出口三相對(duì)稱短路，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器所注入的勵(lì)磁電流，是額定短路電流的0.8-1.3倍，這時(shí)就可以利用電磁阻的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行制動(dòng)。電氣制動(dòng)需要在一定條件下才能進(jìn)行，比如，需要將出口斷路器斷開(kāi)，定子電壓要低于5%。

2.3 對(duì)周圍設(shè)備進(jìn)行智能化控制

電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，不僅可以對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行智能化控制，還能對(duì)其周圍一些比較重要的設(shè)備進(jìn)行智能化控制，從而提高水利水電工程的整體自動(dòng)化水平。比如，水泵、油泵等。通常情況下，在利用電氣自動(dòng)化技術(shù)啟動(dòng)水泵時(shí)，37kW以上采用軟起，15kW以下直接啟動(dòng)，37-90kW用星三角啟動(dòng)，超過(guò)90kW則用自藕降壓的方式啟動(dòng)。利用電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠使輔助設(shè)備快速的進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)，以確保水利水電工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于變壓器、輸電線路等重要的電氣設(shè)備，還可利用電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和保護(hù)。如果設(shè)備檢測(cè)到設(shè)備發(fā)生故障，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)裝置將故障設(shè)備隔離出來(lái)，從而達(dá)到對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的目的。由此可見(jiàn)，將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到水利水電工程中，能夠維持水利水電工程的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，使其創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)水利水電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，電氣自動(dòng)化在水利水電工程中的應(yīng)用，是我國(guó)水利水電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，能夠提高水利水電工程的整體運(yùn)行效率。因此，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，首先要對(duì)相關(guān)的電氣設(shè)備進(jìn)行合理的選型，注重實(shí)際應(yīng)用效果，并對(duì)其進(jìn)行電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)。其次，通過(guò)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組及其周圍的電氣設(shè)備進(jìn)行智能化控制，科學(xué)運(yùn)用各種電氣自動(dòng)化技術(shù)，才能夠確保系統(tǒng)中的設(shè)備都能夠正常運(yùn)行，從而維持水利水電工程的穩(wěn)定運(yùn)行。

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