機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用

【摘要】機(jī)電一體化是水電站管理關(guān)鍵技術(shù)。通過PLC自動(dòng)化控制，可實(shí)現(xiàn)水電站無人值守與少人值班。本文通過機(jī)電一體化技術(shù)分析，就機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的實(shí)際應(yīng)用情況展開分析，提升水電站管理水平，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)高效化、優(yōu)質(zhì)化與安全化管理。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；技術(shù)；水電站；應(yīng)用

“機(jī)電一體化技術(shù)”集成電子技術(shù)與現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)，可在水電站管理中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與機(jī)組運(yùn)行能耗測(cè)量等。本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，就機(jī)電一體化技術(shù)展開分析，重點(diǎn)針對(duì)該技術(shù)在水電站工程運(yùn)行管理中的實(shí)際情況及產(chǎn)生的效益進(jìn)行探討，為同類水電站工程機(jī)電一體化控制與管理提供參考借鑒。

1、機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)是電子技術(shù)與應(yīng)用機(jī)械技術(shù)的結(jié)合體。隨著信息技術(shù)及工程技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在工程技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其綜合了信息傳感與自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)信息通訊等技術(shù)，目前正向光電一體化技術(shù)方向發(fā)展。在水電站運(yùn)行管理中，機(jī)電一體化技術(shù)有著十分廣泛的應(yīng)用。比如，基于機(jī)電一體化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)無人值守與少人值班。通過自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制，可隨時(shí)隨地對(duì)水電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)行裝置工作參數(shù)值進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量；同時(shí)，還可跟蹤、判斷整個(gè)水電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)行水文條件及頻率、電網(wǎng)有功功率及機(jī)組設(shè)備運(yùn)行故障。據(jù)此，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，從而為水電站管理提供可靠、優(yōu)質(zhì)、高效服務(wù)。

2、機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的運(yùn)用情況分析

2.1 基于機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行水電站水文監(jiān)測(cè)

在水電站運(yùn)行管理中，可基于機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)水電站水文及供排水、消防用水等情況進(jìn)行水文監(jiān)測(cè)。

在對(duì)水電站工程中的水文情況進(jìn)行信息監(jiān)測(cè)時(shí)，通過在水電站工程上下游水位相應(yīng)位置安裝投入式液位測(cè)量技術(shù)裝置，由該技術(shù)裝置的液位變送器將水電站水文監(jiān)測(cè)信息傳輸至控制室，再采用壓差變送技術(shù)裝置，即可通過水電站機(jī)電一體化裝置對(duì)機(jī)組尾水出口及壓力管道進(jìn)口中的水壓參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，從而可計(jì)算整個(gè)水電站上游與下游之間的凈高差。最后，再將此差值傳送給水電站機(jī)電一體化水文系統(tǒng)檢測(cè)控制室。

在對(duì)水電站供排水情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，主要通過全廠滲漏排水系統(tǒng)、機(jī)組運(yùn)行供排系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)組水壓測(cè)控。在工作過程中，只需在水電站供水與排水管道中安裝水流量測(cè)控儀，即可將測(cè)控所得參數(shù)發(fā)送至系統(tǒng)控制室。值班室總控人員通過分析傳輸?shù)膮?shù)是否穩(wěn)定，以此判斷水電站供排水系統(tǒng)是否運(yùn)行穩(wěn)定及正常。

全廠滲漏排水系統(tǒng)分別由水泵自動(dòng)啟、停控制系統(tǒng)與液位變化測(cè)控系統(tǒng)組成，這兩大基本裝置均安裝于水電站集水井液位控制區(qū)域。在測(cè)量控制中，分別通過多節(jié)點(diǎn)浮球水位測(cè)量裝置對(duì)水電站集水井中的液位變化情況進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量信息傳送至系統(tǒng)水泵啟停控制區(qū)域，最終由系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)信息數(shù)據(jù)判斷分析是否應(yīng)對(duì)水電站中的水泵進(jìn)行啟停操作控制。在此過程中，水電站全廠滲漏排水系統(tǒng)還可基于投入式液位變送器，向系統(tǒng)總控室傳送液位監(jiān)測(cè)信息，由此為整個(gè)水電站值班人員提供全面、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)控制信息，為其自動(dòng)化控制及運(yùn)行故障分析提供決策依據(jù)。

為確保水電站運(yùn)行安全，還安裝水系、氣體兩大消防系統(tǒng)。其中，水電站機(jī)組定子及主變壓器消防主要由水系消防系統(tǒng)負(fù)責(zé)。當(dāng)水電站機(jī)組定子及主變壓器有消防需要時(shí)，通過自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)消防報(bào)警裝置，即可實(shí)現(xiàn)及時(shí)消防，由消防淋雨閥組和消防水泵共同配合完成水電站機(jī)組設(shè)備消防。

2.2 基于機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行水電站機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)

在水電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)行中，需對(duì)其冷卻軸溫及各零部件運(yùn)行溫度、機(jī)組轉(zhuǎn)速、冷卻槽油位等相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。基于機(jī)電一體化技術(shù)可對(duì)水電站機(jī)組設(shè)備各部件油溫及軸承運(yùn)行溫度進(jìn)行熱鉑電阻測(cè)量，然后通過自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度對(duì)比分析，即可判斷相關(guān)機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否良好。在監(jiān)測(cè)過程中，若水電站機(jī)組設(shè)備溫度及相關(guān)閥值超過預(yù)設(shè)值，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警裝置，由此發(fā)出指令立即停機(jī)運(yùn)作。而冷卻油槽油位通過磁翻轉(zhuǎn)油位計(jì)即可進(jìn)行測(cè)量，若監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)油位計(jì)中的電子接點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果超出正常值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，提醒水電站值班人員立即檢查系統(tǒng)設(shè)備油位。除此之外，還可通過對(duì)機(jī)組設(shè)備轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，通過旋轉(zhuǎn)編碼轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，即可測(cè)量機(jī)組設(shè)備運(yùn)行轉(zhuǎn)速，確保整個(gè)水電站機(jī)組運(yùn)行設(shè)備安全、正常工作。

2.3 基于機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行水電站空氣系統(tǒng)控制

在水電站運(yùn)行中，需通過空氣系統(tǒng)為水電站機(jī)組設(shè)備提供檢修及密封和制動(dòng)壓縮空氣。基于機(jī)電一體化壓縮空氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可為機(jī)組設(shè)備提供穩(wěn)定氣壓，由此保證設(shè)備正常用氣。在工作過程中，只需將電接點(diǎn)壓力表和壓力變送器等裝置安裝于相應(yīng)的控制系統(tǒng)，即可通過壓力參數(shù)值判斷壓縮器運(yùn)行情況。如果壓縮機(jī)壓力低于啟動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行壓力，即可自動(dòng)啟動(dòng)壓縮機(jī)，反之系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)運(yùn)行。

2.4 基于機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制

PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制系統(tǒng)是整個(gè)水電站機(jī)電一體化控制的核心裝置。該系統(tǒng)主要基于機(jī)械測(cè)量技術(shù)及遠(yuǎn)程控制技術(shù)、電子測(cè)量技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻。在水電站中，基于PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)即可對(duì)水電站水輪發(fā)電機(jī)組有功功率及實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后按照公式n=60f/p即可對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，從而在保證水電站機(jī)組設(shè)備正常運(yùn)行前提下，通過對(duì)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)開度進(jìn)行正常調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站機(jī)組設(shè)備有功功率進(jìn)行調(diào)整。

結(jié)束語：

綜上可知，機(jī)電一體化技術(shù)在水電站工程機(jī)組設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)及參數(shù)調(diào)整、優(yōu)化過程中發(fā)揮著重要作用。基于機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行水電站水文監(jiān)測(cè)、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和水電站空氣系統(tǒng)控制、PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制中，需全面收集監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)，以提高水電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化控制水平，真正實(shí)現(xiàn)“無人值守”，不斷提高水電站工程運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性，提升設(shè)計(jì)效益；同時(shí)，還要基于信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)水電站智能化遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)，為我國(guó)水電站運(yùn)行管理提供科學(xué)技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐玉慶.龍溪一級(jí)水電站機(jī)電一體化技術(shù)改造分析[J].中國(guó)水能及電氣化，2016，No.138 09：43-46.

[2]張關(guān)松，陳上和.桑園水電站機(jī)電一體化改造方案技術(shù)分析[J].小水電，2014，No.176 02：41-44.

[3]閆娟，楊慧斌.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID在PLC系統(tǒng)控制中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2012，29（1）：152-155.