水利水電工程中電氣自動化的具體應(yīng)用

馬振斌，孔令敏

（1.山東省德州市陵城區(qū)水利局，山東 德州 253500；2.山東省調(diào)水工程運行維護(hù)中心平度管理站，山東 青島 266700）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動化技術(shù)開始被各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用在水利水電工程中，可以從根本上提高整個水利水電工程項目的經(jīng)濟(jì)效益。水利水電工程建設(shè)關(guān)乎國計民生，對民眾日常生產(chǎn)生活有著巨大影響。因此，要將電氣自動化技術(shù)充分利用到水利水電工程建設(shè)中。

1 電氣自動化技術(shù)的作用

電氣自動化技術(shù)包含電氣控制、自動化等內(nèi)容，在提升自動化水平的基礎(chǔ)上，減少人力資源和物力資源的消耗。由于電氣自動化技術(shù)具有便捷性、高效性、廣泛性等特點，在項目施工建設(shè)中發(fā)揮巨大作用。電氣自動化是科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展下的產(chǎn)物，不僅可以大幅度提升生產(chǎn)力水平，還能在提升經(jīng)濟(jì)實力的同時，滿足社會發(fā)展的相關(guān)需求。我國對環(huán)保事業(yè)的發(fā)展十分重視，低碳節(jié)能型自動化技術(shù)的應(yīng)用，有助于各項工作有序、有效開展，對機組設(shè)定嚴(yán)苛要求，可實現(xiàn)低耗能、高產(chǎn)出的目標(biāo)，保障資源利用率大幅度提升。在工程設(shè)計中采用的智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方式，實現(xiàn)自動化控制運行，不僅降低了無用功，還在一定程度上提升了資源利用水平。

在水利水電工程中，水輪發(fā)電機設(shè)備屬于重要構(gòu)件，工程自動化可以發(fā)揮出水輪發(fā)電機的樞紐作用，以模擬計算等手段實現(xiàn)高效的工程監(jiān)控，對發(fā)電機組和相鄰部件運行狀態(tài)予以評估，發(fā)現(xiàn)問題后可快速發(fā)出警報，保障各項工程任務(wù)順利執(zhí)行[1]。

水利水電工程通常為全天候作業(yè)，工作人員難以持續(xù)、密切關(guān)注施工作業(yè)動態(tài)?；诖?，采用電子自動化技術(shù)可以節(jié)省人力資源，無人檢測時亦可根據(jù)預(yù)設(shè)目標(biāo)開展工作。水利水電工程電氣自動化可以提升工作效率和安全性，還可以減少資金成本投入，保障電量平穩(wěn)、充足供應(yīng)，提升單位生產(chǎn)水平，優(yōu)化勞動條件。

采用計算機監(jiān)測技術(shù)，對水庫徑流予以長期監(jiān)測，針對其運行曲線加以控制和優(yōu)化，年均發(fā)電量將得到大幅度提升，通過監(jiān)測電廠參數(shù)和經(jīng)營態(tài)勢，發(fā)現(xiàn)潛藏威脅和安全隱患，在發(fā)生故障時采取行之有效的處理辦法，防止事態(tài)加重，促進(jìn)電力系統(tǒng)盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)，縮短處理問題的時間，這樣既可提升發(fā)電效率，還可以提升整體經(jīng)濟(jì)收益[2]。

2 電氣自動化的應(yīng)用

2.1 水輪發(fā)電機組運行控制分析

第一，采用電氣自動化技術(shù)對水輪發(fā)電機組進(jìn)行開關(guān)機操作，當(dāng)其處于無人情況下可獨立完成各類工作[3]。

第二，通過電氣自動化技術(shù)可以保障發(fā)電機組有條不紊地運行，根據(jù)實際情況，實現(xiàn)指令自動發(fā)出，對發(fā)電機組開關(guān)進(jìn)行自動化控制，使其符合標(biāo)準(zhǔn)，繼而達(dá)成提升有用功、控制無用功的目標(biāo)。

第三，當(dāng)機組工作出現(xiàn)失誤，或洪澇發(fā)生導(dǎo)致機組頻率降低時，可以保障設(shè)備繼續(xù)正常工作，在汛期可達(dá)成對部分機組的運行開關(guān)智能切斷，保障整個線路的安全。

2.2 水輪發(fā)電機組運行狀態(tài)檢測

在水利水電工程自動化應(yīng)用中，不僅會檢測發(fā)電器定子繞組、鐵芯溫度等是否正常，還能夠監(jiān)測發(fā)電機組定子、電子電路等具體情況，對整個發(fā)電機組潤滑度、制冷系統(tǒng)以及機組變速系統(tǒng)等進(jìn)行實時監(jiān)控。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，及時以急救信號的形式發(fā)送給相關(guān)工作人員，并自動啟動應(yīng)急響應(yīng)流程。

2.3 智能控制重要設(shè)備

電氣自動化的基本操作模式是對周邊設(shè)備予以統(tǒng)一處理，實時性地掌握各個設(shè)備具體運行情況，最為常見的是水泵和油泵等設(shè)備，若發(fā)現(xiàn)該類設(shè)備運行不妥，可使用計算機系統(tǒng)進(jìn)行自動化調(diào)試，可在短時間內(nèi)快速恢復(fù)設(shè)備的運行，繼而維系供電設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。同時，在水利水電工程項目建設(shè)中，建筑物施工十分關(guān)鍵。通過自動化操作可對施工全程進(jìn)行監(jiān)控和記錄，掌握發(fā)電機等設(shè)備的運行狀況。若發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，可通知維修人員第一時間趕到現(xiàn)場，處理堵塞問題。水位高低對整個水利水電工程的影響很大，介入電氣自動化技術(shù)后便可完成水位自動化控制，將水位控制在合理范圍內(nèi)。

3 設(shè)備選型與自動化設(shè)計

當(dāng)前，在水利水電工程項目中，水輪發(fā)電機組自動化水平較之前相比得到了提升，在運行階段內(nèi)，使用的元件數(shù)量不斷增加。在主機配套自動化原件上，性能不穩(wěn)定、靈敏度不高等問題十分常見，這對整個水利水電工程項目自動化控制水平的影響較大，所以，一定要做好水利水電工程項目設(shè)備選型和自動化設(shè)計工作，繼而提升整個工程項目的自動化水平。

3.1 PLC在軸流漿式水輪機調(diào)速器中的應(yīng)用

軸流槳式水輪機普遍適用于中低型水電站，可以為電廠帶來更多經(jīng)濟(jì)收益。在汽輪器發(fā)電機組制作企業(yè)中，對導(dǎo)葉開度和曲線葉片角度的設(shè)計有不同的規(guī)格要求。在對機組進(jìn)行調(diào)試時采用自動化技術(shù)，針對不同渦輪頭和水位下的導(dǎo)葉、葉片等加以調(diào)試，繼而便可獲取最優(yōu)聯(lián)動曲線，便可保障軸流槳式水輪機運行安全性和穩(wěn)定性。

3.2 PLC在水庫式電站調(diào)速器中的應(yīng)用

在水庫電站運行期間，水頭范圍很寬，水庫電站內(nèi)部含有調(diào)速機設(shè)備和啟動開度裝置，渦輪機設(shè)備水頭設(shè)計，要根據(jù)設(shè)定參數(shù)來進(jìn)行詳細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。如果渦輪發(fā)動機水頭很低，在工作時僅采用調(diào)整電液的方式很難達(dá)到額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)壓器的起動開度標(biāo)準(zhǔn)，此時必須更換芯片，電阻串聯(lián)調(diào)節(jié)產(chǎn)值的開放程度，受單位差異影響很大，如果電站頭低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這時就要防止起動過快，要借助電氣自動化變?yōu)榭刂破鞯葋硗瓿尚酒袚Q，還要排除串聯(lián)電阻，這樣才能在有效調(diào)試修改程序后，實現(xiàn)起度的合理變化。

4 結(jié)語

水利水電工程電氣自動化和水電生產(chǎn)工作之間的關(guān)系密切，其可以有效提升水電生產(chǎn)質(zhì)量和效率，達(dá)成對水資源的有效開發(fā)與合理利用，和國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整要求相匹配。電氣自動化技術(shù)的先進(jìn)性特點十分突出，應(yīng)用在水利水電工程項目中，可以全面把握好電氣企業(yè)生產(chǎn)態(tài)勢，并且還可以檢測發(fā)電機組的運行故障，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)運行情況的全程監(jiān)管。