中小型水電站水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化改造探討

劉敏

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)機(jī)電建設(shè)有限公司，云南臨滄，675811）

引言

現(xiàn)如今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及科技事業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)數(shù)量的不斷增多，人們對(duì)用電需求也在不斷的提高，僅僅只靠大型水電站來(lái)進(jìn)行電力供輸已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的用電需求，因此，我國(guó)各地河流較多的地區(qū)逐漸出現(xiàn)了很多中小型水電站，這些水電站對(duì)于那些小城市及農(nóng)村地區(qū)來(lái)說(shuō)，是非常重要的供電單位，很大程度的緩解了大型水電站的供電壓力。不過(guò)，當(dāng)下我國(guó)中小型水電站在建設(shè)的過(guò)程中仍然存在著一些不足之處，本文就對(duì)這些不足之處進(jìn)行詳細(xì)的解析，并提出一些自己的建議。

1 目前我國(guó)中小型水電站自動(dòng)化中存在的主要問(wèn)題

（1）我國(guó)大部分的中小型水電站在設(shè)計(jì)時(shí)都是仿照大型水電站的設(shè)計(jì)方案來(lái)完成的，所以在一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面并不符合小規(guī)模水電站的運(yùn)行能力。另外，在多數(shù)小水電站的設(shè)計(jì)及建設(shè)時(shí)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展到現(xiàn)代這樣發(fā)達(dá)的程度，計(jì)算機(jī)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(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行的程序操作起來(lái)也比較復(fù)雜，所以對(duì)其工作人員的技術(shù)能力及專(zhuān)業(yè)水平要求都比較高。

（2）這些小水電站由于建設(shè)時(shí)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(dòng)化性能都不是很高，因此造成了其自動(dòng)化生產(chǎn)能力較弱的問(wèn)題。加之，大多數(shù)中小型水電站運(yùn)行中所使用的生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)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(lái)完成，所以造成中小型水電站運(yùn)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(lái)非常麻煩，這就使得在電力生產(chǎn)和管理過(guò)程中對(duì)相關(guān)工作人員的能力技術(shù)要求非常嚴(yán)格，這些因素都會(huì)導(dǎo)致中小型水電站的運(yùn)行成本增加。

（3）很多中小型水電站的建成時(shí)間都比較早，而當(dāng)時(shí)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(wú)法實(shí)行現(xiàn)在的生產(chǎn)需求。所以無(wú)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(guò)程中，這些設(shè)備無(wú)法直接完成與計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行連接，這就為其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)造成了很大阻礙。然而，若想對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化改造就需要投入大量的人力、物理和財(cái)力，不僅會(huì)耗費(fèi)很長(zhǎng)的改造時(shí)間，還會(huì)嚴(yán)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(jī)組的自動(dòng)化

（1）水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)效率普遍較低。很多專(zhuān)業(yè)人員都知道，轉(zhuǎn)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)效率直接影響著水電站的運(yùn)行效率及電力能源生產(chǎn)力，如果轉(zhuǎn)輪效率過(guò)低，那么將會(huì)導(dǎo)致電力生產(chǎn)量大幅下降，無(wú)法滿足人們的用電需求，而當(dāng)下很多水電站還在使用著建造時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的低效率水輪發(fā)電機(jī)組，不僅影響人們的用電質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致水電站的經(jīng)濟(jì)效益大幅下降。

（2）中小發(fā)電站內(nèi)的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組大多數(shù)都是較為落后的老機(jī)器，水輪機(jī)與水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)選擇不夠合理，導(dǎo)致水力能源不能完全轉(zhuǎn)化成電力能源，造成大量的能源浪費(fèi)。

（3）這些中小型水電站在建設(shè)的時(shí)候，設(shè)計(jì)技術(shù)與設(shè)備安裝技術(shù)都是較為落后的，一些設(shè)備的制造質(zhì)量不夠好，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后很容易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)磨損、老化現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)安全事故。

3 水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化改造

3.1 水輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)控系統(tǒng)的自動(dòng)化改造

用PLC取代水輪發(fā)電機(jī)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(hù)功能。與繼電器相比，PLC更加牢靠穩(wěn)定，不易出錯(cuò)，從而減少了檢查修理以及維護(hù)的工作成本，并且在出錯(cuò)時(shí)，修理的目的明確，過(guò)程簡(jiǎn)單，針對(duì)性強(qiáng)。

3.2 PLC下游自動(dòng)裝置的改造

3.2.1 轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置

轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置是一種由原先非自動(dòng)信號(hào)裝置轉(zhuǎn)化而來(lái)的自動(dòng)信號(hào)裝置。它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況，如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速百分百以及頻率等等。還可以準(zhǔn)確計(jì)算電力輸出量，再根據(jù)電力輸出量來(lái)向發(fā)電機(jī)組信號(hào)裝置發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)速度指令。

3.2.2 測(cè)溫元件和測(cè)量裝置

可以淘汰掉先前的溫度測(cè)量工具與其他測(cè)量數(shù)據(jù)的設(shè)備，更換上多功能巡測(cè)儀，這一設(shè)備集多種功能為一體，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行功能自動(dòng)選擇。此外，它還具有警報(bào)系統(tǒng)，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在不正常的情況，就會(huì)向外界發(fā)出警報(bào)，并自動(dòng)開(kāi)啟機(jī)組保護(hù)功能，以便檢修人員對(duì)其進(jìn)行檢修。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

這里的軟件設(shè)計(jì)即為上文中提到的具有可編程的存儲(chǔ)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(kāi)機(jī)和停機(jī)兩大主要步驟。水輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)過(guò)程的程序可分為幾個(gè)步驟，即開(kāi)機(jī)指令是分步進(jìn)行的：相鄰兩個(gè)設(shè)備的前一個(gè)設(shè)備受到開(kāi)機(jī)指令并完成了該開(kāi)機(jī)指令后一個(gè)設(shè)備才會(huì)接收到開(kāi)機(jī)指令，而這其中前一設(shè)備的開(kāi)機(jī)指令是否完成則是由其輸送給 PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)表達(dá)確認(rèn)的。PLC控制系統(tǒng)所操作的開(kāi)機(jī)順序簡(jiǎn)單清晰，便于識(shí)別。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)中小型水電站中的水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)化改造能夠達(dá)成對(duì)能源進(jìn)行節(jié)約的目標(biāo)、大大減少水利生產(chǎn)所需耗費(fèi)的資金，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)和綜合國(guó)力的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，推動(dòng)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)落實(shí)。

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