水電站輔機設備的自動控制技術研究

【摘要】隨著我國水電站自動控制技術的不斷發展，輔助機設備控制系統已經成為各大水電站在自動化建設過程中的重點改造工程，本文通過對原有輔助機控制系統問題進行分析以及提出相應對策，并對輔助機智能裝置的特點和優點進行了簡單分析。

【關鍵詞】水電站；輔助機智能裝置；可編程控制器；智能馬達控制器

引言：

水電站輔助機設備是機組安全運行的重要保障，在計算機和信息網絡技術飛速發展時期，輔助機設自動化控制是水電站發展的必然趨勢，水電站輔助機設備自動控制技術不僅使控制元件準確性和可靠性都顯著提高，還使水電站自動化水平邁向了新的臺階。

一、原輔機控制系統問題

1.1元件落后 原輔機控制系統采用的布線邏輯組成控制方式的老式繼電器，這些具有繼電器元件動作準確率低、可靠性差，體積龐大等缺點導致控制系統現場雜亂無章，凌亂的控制回路不僅給運行、維護檢修人員帶來極大的不便，還會影響設備運行的安全。

1.2環境因素 由于潮濕、灰塵等惡劣的工作環境使得元件使用壽命受到了極大的降低，銹蝕會使時間繼電器內部機構嚴重損壞從而導致電機燒毀，使電機使用壽命減少。

1.3設計問題 原設計壓油裝置、水泵以及空壓氣機等都是一臺主用一臺備用的單機單元控制方式，這種兩臺設備使用不均衡的情況會導致長期使用的設備受到損耗較大，長期不使用的設備由于潮濕的環境和維護的疏忽造成設備內部元件銹蝕等情況，不能對設備進行有效合理利用，造成了極大的浪費。在設計中，對元件的選型也不夠完善，使得容量計算估計不足，由于回路啟動電流或者振動過大而引起接點拉弧放電粘死和燒傷的情況發生；在控制回路中，交流直流交叉使用的情況多，不僅給維護工作增加了極大的工作量，復雜的工作環境還容易引起直流接地造成安全隱患。

1.4維護工作量大 輔助控制系統中大量使用交流接觸器，容易出現觸頭拉弧燒傷和燒毀的情況，因此，定期對交流接觸器進行維護，極大增加了維護工作人員的工作量。

二、控制系統問題解決對策

2.1更換新的控制元件 所有回路采用220V交流接觸器帶輔助接頭替代原中間繼電器、空氣延時頭替代原時間繼電器、壓力開關替代原通電接點壓力表、交流接觸器替代原接觸器，更新后的控制元件準確性和可靠性都顯著提高，由壓力控制元件造成的誤動和不動等情況消失。

2.2設計合理的回路 （1）將原來兩臺設備單機單元控制方式更改為雙機并聯控制模式，當a電機自動啟動運行后，控制回路自動切換使b號電機待機，下次主啟動b號電機自動運行后，自動切換大a號電機，兩臺電機反復循環，互為備用。當到達備用啟動值時，兩臺電機同時啟動，提高工作效；當其中一臺電機發生故障或者進行檢修時，另一臺電機能夠獨立工作，能夠保證設備能夠正常運行，有效提高了設備的利用率和工作效率。（2）在電機啟動停止過程中增加空載運行的方式，在開機時，電機先空載運行一段時間，待氣機排污電磁閥先運行一段時間關閉后電機才開始負載運行；停機時打開氣機排污電磁閥使電機空載運行一段時間后在停止，可有效避免電機重載啟動和停止，減少接觸器開斷時的電流從而達到延長電機的使用壽命。

2.3使用交流電源元件 直流元件長時間帶電使得線圈出現嚴重發熱現象，在長期帶電元件上并聯額定功率的電阻，可有有效對線圈發熱現象減輕。

三、輔機之智能控制裝置

輔機智能控制裝置由智能馬達控制器、可編程控制器、交流接觸器以及部分中間繼電器組成。在可編程控制器內編入固定控制程序，并對智能馬達控制器輸出信號進行控制，并通過智能馬達控制器對電機實施無觸點自動控制。

3.1智能控制裝置特點

（1）元件少，回路簡化 可編程控制器軟件功能代替原繼電器通過布線所實現的功能，有效簡化了回路，減少了元件的使用數量。

（2）準確性、可靠性高 通過可編程控制器完成對兩臺電機相互切換和空載啟停功能后，智能馬達控制器具有5%～90%鎖定轉子出事力矩、50%～500%限流啟動、突跳啟動和軟啟動等功能，還對本身過載和空載、斷線、三相不平衡以及過流欠壓起到保護作用。

（3）維護調試便捷 由于設備和元件的減少，都由程序控制，因此，可對程序直接進行調試，方便快捷，有效地減少了維護調試工作量。

（4）適應能力強 輔機智能裝置有較強的防止潮濕和灰塵的能力，并且能夠有效地抗電磁干擾。

（5）監控方便 通過將可編程控制器與計算機連接，通過計算機監控系統對報警信號和位置信號進行監控。

四、輔助智能裝置的優點

輔助機自動控制系統安全穩定運行不僅主設備運行的可靠性提高了，還降低了運行和維護工作量，有效提高了自動控制程度和報警信號的準確性。若在常規繼電器元件設計回路中增加新的應用功能，需要增加大量元件對回路接線等進行改動，還會對原有布置格局設計打亂，附加改動接線布置繁瑣，使得空間擁擠。輔助機自動控制系統能夠極大的簡化布局設置，在可編程控制器中增加新功能或者改變運行邏輯程序簡潔，更改迅速，出錯率低；壓力開關壓力表通過弱電控制信號對控制元件動作接點電流小，有效避免了控制元件接點燒壞和燒毀，輔助機智能控制裝置動作精確、運行安全可靠，還使水電站自動化水平邁向了新的臺階。

五、結束語

輔助機設備是水電站安全穩定運行的保障，是水電站重要的自動化設備，隨著水電站自動化程度不斷發展，水電站對輔助機設備穩定性和可靠性要求也越來越高，水電站輔助機設備自動化不僅能夠有效提高水電站運行的準確性和可靠性，還能有效減少維護調試人員的工作量，對水電站自動化發展具有重要意義。

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