發電機機組自動化改造探究

張勇

摘 要：經濟建設的發展，推動了機械自動化的全面改革與創新，從某種意義上，雖然我國發電機機組相對于發達國家而言，其發展還有待于進一步的提高，但就目前發展階段來說，我國發電機機組在很多方面都有了新的研究，并在一定程度上促進了相關行業的發展，文章主要針對中小型發電機機組自動化系統方面的研究進行了簡要的分析與總結，針對改造過程中遇到的一些問題提出了相應的解決措施，僅供參考。

關鍵詞：發電機；機組自動化；改造

發電機是電能生產的關鍵設備之一，通常由定子、轉子、端蓋、機座及軸承等部件構成。

定子由機座、定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯（有磁扼、磁極繞組）滑環、（又稱銅環、集電環）、風扇及轉軸等部件組成。由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流。

發電機轉子繞組通過氣隙與定子繞組進行電磁耦合將機械能轉化為電能發電機的這種工作原理決定了其結構和運行的弱點。發電機最常見的故障有定子鐵心故障、定子繞組故障、定子繞組股線故障、定子端部線圈故障、轉子本體故障、轉子繞組故障、冷卻水系統故障等。

無論哪一種故障都會按一定的模式或機制發展，即從最初的缺陷發展成為故障，在劣化的過程中總有一些特征量可以反映劣化的情況。對于發電機的絕緣來說，在運行過程中它將受到電、熱、機械以及環境的影響，使其逐步老化，導致壽命終結。在這個過程中均可通過一定的方法進行監測。

1 中型、小型發電機機組微機自動化系統改造理念

第一，由于近年來為了更好的促進機械工業的發展，提高經濟發展效益，我國將發電機重心放在了大型、超大型的發展機械上，對此，無論是針對整體的改造方案還是技術研究開發、設計原則等都有利于大型或是超大型發電機組的使用，這種類型的發電機組不僅僅在制造裝置上比較繁瑣，就連其使用功能也是極其復雜的。它要求相關的技術工作人員必須熟練掌握大型、超大型發電機組的運行情況，還要懂得機械設置以及相關的邏輯制定方案，這對于普通的機械技術人員來將是難度很大的一件事，而且這種發電機組在價格上，相對也比較昂貴，普通的使用廠商根本無條件購買使用。即使購買了，也有可能因為技術人員專業知識技能不足，而導致無法使用。以上種種分析表明，這些大型、超大型發電機機組的研究開發并不利于我國經濟建設的發展，以及相關工業的使用。

第二，就大型、超大型發電機機組而言，要想不斷提高其工作效率，降低成本就需要不斷的對其內部系統進行改造，其機組的復雜特點決定了，在改造的過程中勢必會遇到很多意想不到的問題，需要相關技術人員去解決。這在很大程度上就需要增加額外的成本進行研究開發，會增加資金的使用，最終還有可能會出現改造失敗的情況，所承擔的風險比較大，對此，在實際的具體情況中，我們將發電機的自動化改造轉向了專門針對中小型發電機機組的改造中，這樣不僅僅不會浪費資源，而且操作人員在研究開發中也可以進行一定的測試，為其穩定性提供了有利的發展環境，從具體實踐出發，更適合我國水利水電的發展建設，適合我國可持續發展的推進，經濟建設真正意義上的發展平衡。

2 發電機組微機自動化系統設計改造

2.1 提升保護功能的改造與配置

在提升中型、小型水輪發電機組的微機自動化改造質量方面，應該將微機的自動化保護裝置放在改造設計的首要位置來研究。在保護功能的配置與設計方面，首先應該加強對中型、小型發電機組的特點研究，要從實際應用技術以及經濟條件等各方面實現較為完善的保護配置。要明確的是，對于中型、小型水輪發電機組而言，所需要的繼電保護裝置和配置與大型、超大型水輪發電機組所需系統具有明顯差別，繼電方面的保護配置對于中小型發電機組而言并非最重要的。因此，可以采用較為簡單的邏輯判據進行，選擇配置或者無需配置。對于中小型發電機組而言，在機組內部故障保護方面也可以采用比較簡單的方法，如采用完全縱差保護以及零序橫差保護即可。這樣能夠在配置方面省掉大部分不必要的保護邏輯設計，大大簡化在微機系統自動化改造方面的功能結構與邏輯原理，從而提升實際操作人員的適應性與操作效果。

2.2 提升系統自動化改造的性價比

中型、小型發電機組在機組微機自動化系統改造當中存在著功能實現更多、微機運算量更大、邏輯判據更多以及在信息傳輸和運算分析、數據儲存管理等更為復雜繁瑣等特點。中小型發電機組的改造，在很大程度上可以將重點放在系統內部的升級，這樣不僅僅可以減少成本的壓力，還能夠提升發電機機組的使用穩定性能。在軟件使用上可以保護一定的資源，對于硬件保護設置大多數使用的是CPU芯片，這種芯片在成本價格上以及性價比上都是比較高的一種使用產品，進而真正意義上的實現自動化改造，起到了解決成本的重要作用。

2.3 提升自動化系統的靈便性與穩定性

受經濟條件的制約，對于中小型發電機的改造必須從具體的國情，實際情況出發，將成本因素放在首要的重中之重，在資金有限的情況下，實現發電機機組自動化改造的功能，最大限度的提高系統運行的穩定性以及可靠性。設計的過程中可以采用冗余設計原則進行自動化的提升與改造，這樣做的主要目的就是為了在整個發電機機組中實現自我系統保護功能，同時可以在這個模式下針對不同的單元設定保護，這樣就算出現了問題，也能夠及時有效的進行處理，通常情況下設定兩個單元，這兩個單元既相關聯系又相互獨立，當發現問題時，可以針對兩個模塊的所在區域進行處理研究，這樣就減少了損失的不斷擴大，針對異常情況的發生起到了一個很好的系統保護功能。嚴格來講，中、小型發電機機組的運行并不是完全相同的，要根據具體的實際情況進行保護措施的制定，以求最大化的進行系統維護，提高整體的自動化操作的靈活性和穩定性。

3 結束語

發電機微機自動化系統是中小型水輪發電機組安全穩定、節能經濟高效運行的重要保障系統。通過對傳統中小型水輪發電機組繼電保護系統的技術升級改造研究，形成一個功能完善、動作可靠、綜合性價比高的微機綜合自動化系統，可以大大提高中小型水輪發電機組運行經濟可靠性；同時，整個微機保護系統按照高性價比、最大保護配置、兩個保護單元冗余配置等設計原則進行設計，在不同容量和類型水輪發電機組微機保護領域具有較高的應用發展前景。

參考文獻

[1]謝冰，劉繼權，曹曉東.電廠機組UPS事故案例分析[J].煤炭科技，2012（4）.

[2]董永樂，胡宏彬，唐麗，等.發電廠磨煤機誤合閘原因分析及處理[J].機械工程與自動化，2013（6）.

[3]張欽.火電機組調試中的安全問題與解決措施分析[J].中國高新技術企業，2013（35）.

[4]張艷敏，孫強，程儉學.超超臨界火電機組節流型疏水閥研制[J].通用機械，2014（3）.

[5]黃迪南.以技術創新引領新一代高效潔凈燃煤發電裝備的開發[J].華東電力，2014（1）.

[6]陳仲紅.火力發電機組高加系統水側化學清洗工藝及應用淺析[J].科學咨詢：科技·管理，2013（12）.