淺談水電廠基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展

王安明

摘要:作為一項綜合性的系統(tǒng)工程,基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)在水電廠的生產(chǎn)運行中具有重要的地位和作用。本文介紹了幾種不同類型的自動化元件,并對基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望,對于水電廠基礎(chǔ)自動化設(shè)備的設(shè)計和開發(fā)具有重要的指導(dǎo)性意義。

關(guān)鍵詞:水電廠基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展前景

中圖分類號:TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0057-01

1 引言

基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)是計算機監(jiān)控系統(tǒng)與集群調(diào)度系統(tǒng)的測量及執(zhí)行部分,擔(dān)負(fù)著水電廠主要機組及其輔機設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控管理,對非正常運行狀態(tài)及時提出警報信號,并能自動執(zhí)行合理操作進(jìn)行處理。目前,隨著在線監(jiān)測、故障診斷等技術(shù)的普及,我國水利水電工程的無人值班管理模式得到了推廣,而這一管理模式也對設(shè)備的可靠性和可操作性提出了更高的要求。

2 水電廠基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的組成及其應(yīng)用

水電廠基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)主要包括自動化元件與輔機設(shè)備自動控制單元等兩部分,具有工作分散、環(huán)境惡劣、差異性大、系統(tǒng)性強等運行特點,因此其元件與控制單元均須選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)、能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的成熟產(chǎn)品。

2.1 自動化元件

自動化元件擔(dān)負(fù)著水電廠主要機組及輔機設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測及報警功能,主要包括以下幾部分:(1)轉(zhuǎn)速測量控制裝置。機組轉(zhuǎn)速是運行狀態(tài)的主要標(biāo)志之一,因此必須對其進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測和控制。測量裝置有機械測速和電氣測速兩種類型,當(dāng)運行中轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的115%時,系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出過速信號,并對裝置采取速保護(hù);開機過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速的98%時,應(yīng)發(fā)出同期轉(zhuǎn)速信號,將發(fā)電機斷路器投入;停機過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至額定轉(zhuǎn)速的35%時,發(fā)出制動信號,對機組實行強制制動。(2)自動補氣裝置。自動補氣裝置用于電站壓油裝置及其他儲能器系統(tǒng)中,為組合式多功能高壓空氣閥組,接受系統(tǒng)控制回路控制,實現(xiàn)自動補氣、手動補氣和貯能器中多余氣體的排放。該裝置由手動球閥,常閉電磁閥,單向閥,常開電磁閥,手動球閥,消聲器及不銹鋼管路組成。(3)電磁閥。電磁閥是自動控制系統(tǒng)的重要的執(zhí)行元件之一。通過電磁閥可將電氣信號轉(zhuǎn)換為機械式動作,自動控制油、水、氣管路中的關(guān)閉或開起。二位三通電磁閥常應(yīng)用與發(fā)電機組停車剎車制動中,結(jié)構(gòu)緊湊,無需撤卸閥體便可更換線圈,帶手動復(fù)歸按鈕。(4)此外,自動化元件還包括壓差測量、流量測量、自動濾水與供水、水循環(huán)冷卻系統(tǒng)等[1]。

2.2 輔機設(shè)備自動控制單元

輔機設(shè)備自動控制單元主要包括壓油設(shè)備自動控制單元、排水設(shè)備自動控制單元、壓縮空氣設(shè)備自動控制單元等部分,這些控制單元都以可編程序控制器為核心,是實現(xiàn)設(shè)備運行控制、自動保護(hù)與通信的平臺。

2.3 應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

各自動化元件與輔機設(shè)備自動控制單元必須嚴(yán)格依照產(chǎn)品說明的步驟進(jìn)行安裝,并選擇易于查看和維修的位置。不同型號、不同規(guī)格的元件在選擇時除參考其用途外,還應(yīng)考慮的現(xiàn)場測量工況是否符合其運行要求,特別是接地方式、工作電壓、電阻、導(dǎo)線的信號傳輸?shù)幕疽?應(yīng)用時必須努力改善其工作環(huán)境,使其能夠滿足說明書中的運行條件。

3 水電廠基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

水電廠基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)歷經(jīng)機械、模擬等發(fā)展階段,目前已經(jīng)形成了較成熟的數(shù)字一體化的控制結(jié)構(gòu)。隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步,基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)也開始向著集成化、智能化、高穩(wěn)定性和配置優(yōu)化等方面深入發(fā)展[2]。

3.1 集成化

集成自動化是指根據(jù)元件工作地點和功能將其集合為一套具有綜合功能的自動裝置,減輕設(shè)備選型、安全、調(diào)試等環(huán)節(jié)需要的工作量。目前多將可編程序控制器作為核心組成智能化集成輔機設(shè)備自動控制單元,該裝置集測量、讀取、通信和執(zhí)行等功能于一身,不斷向著PC化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展,注重系統(tǒng)的開放性與互操作性。

3.2 智能化

智能化的基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)主要包括智能儀表、智能傳感器以及智能執(zhí)行器等幾部分。針對基礎(chǔ)自動化元件均具有運行時間長、工作環(huán)境惡劣、電磁干擾強、不易維修與養(yǎng)護(hù)等問題,智能化基礎(chǔ)自動化的發(fā)展關(guān)注提高系統(tǒng)在工作環(huán)境的下的測量、分析、處理能力。該裝置的特殊功能包括:(1)自標(biāo)定、自校正與自動補償功能;(2)自動采集設(shè)備運行數(shù)據(jù),并自動進(jìn)行檢驗與判斷,具有自選量程及自尋故障等能力;(3)具有判斷與對策處理能力,并能完成處理前后數(shù)據(jù)的收集和存儲;(4)具備標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字、符號的輸入和輸出能力,實現(xiàn)系統(tǒng)的雙向通訊。

3.3 高穩(wěn)定性與配置的優(yōu)化

此外,目前的研究還圍繞著不同型號、不同性能產(chǎn)品的工作環(huán)境與安裝方式進(jìn)行,并取得了一定進(jìn)展,對提高元件乃至整個系統(tǒng)在不同的工作環(huán)境中的可靠性和穩(wěn)定性提供了技術(shù)支持;而與不同裝機容量、不同設(shè)備結(jié)構(gòu)形式對應(yīng)的完善的配置標(biāo)準(zhǔn)的研究,也體現(xiàn)出了優(yōu)化系統(tǒng)配置,建立科學(xué)水電廠基礎(chǔ)自動化體系的重要趨勢。

4 結(jié)語

作為一項綜合性的系統(tǒng)工程,基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)在水電廠的生產(chǎn)運行中具有重要的地位和作用,其功能的優(yōu)越性正隨著廣泛的應(yīng)用日益凸顯出來。可以預(yù)見的是,未來的基礎(chǔ)自動化將會發(fā)展成為一個集計算機、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)于一體的綜合系統(tǒng),并不斷向著高度集成、高度智能、高度穩(wěn)定的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王衛(wèi)峰.小型水電站發(fā)電機組中常用的自動化元件設(shè)備[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2011,(31):132-134.

[2] 王亦寧,朱辰,楊樹濤,傳萍.小水電綜合自動化系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國農(nóng)村水利水電,2009,(08):141-144.