試論機電一體化技術在水電站的應用

劉楊青

吉安市白云山水利水電中心（343062）

0 前言

機電一體化技術在水電站中的應用主要在于機組測量與自動控制方面。將機電一體化技術應用于水電站中，可以實現對水電站的遠程控制，使工作人員隨時了解和掌握水電站運行情況，并在機電一體化技術的應用下，使水電能源能夠得到合理的開發和運用，為人們提供更好的電力供應服務。

1 機電一體化概述

機電一體化是電子技術與機械設備相結合所衍生出的名稱，其中細化分屬有多個現代化技術類別，將這些技術融合起來就構成了機電一體化技術。由此也可以看出，此項技術也具有一定的系統性。機電一體化技術主要應用于機械設備中，不論是生產機械設備，還是作業化設備，都可以對機械設備信息進行有效的處理及性能方面的控制，使機械設備可以實現真正的智能化，提高工作效率和質量。目前，在我國經濟發展中，機電一體化已經應用廣泛，并也需求更多的機電一體化人才，因此為了迎合我國經濟發展需求，很多高校專門設立了機電一體化專業和課程，為機電一體化行業培養了更多的人才，進而促進我國經濟的進一步發展。目前，將機電一體化應用于各個行業和領域中，都取得了一定的成效，在水電站中的應用效果尤為突出。機電一體化技術的應用在不僅提高了電力企業的管理質量和水平，而且還使我國水電事業得到了前所未有的發展。因此，水電站相關部門還應將機電一體化應用重視起來，并對其應用給予深入分析與研究，擴大應用范圍，使機電一體化技術作用可以被完全挖掘出來，并被充分利用[1]。

2 水電站機電一體化應用的位置

2.1 測控系統

2.1.1 水文水系統監測

此系統主要由三個部分組成，分別是水文監測、技術供排水和消防用水。水文監測利用安裝于水電站上下游的投入式液位計測量水位，在通過液位變送器傳達于控制室，同樣利用壓差變送器，按一定的原理測量出上下游水位的凈高差，一并傳于控制室。技術供排水測控是利用機組運行的排水系統進行測控，壓力由管道上的電接壓力表控制，流量由管道式流量測控儀測量并控制，二者所獲取的數據最終都會通過變送器傳于控制室，并由控制值班人員通過對獲取數據分析，判斷出機組水系統是否處于正常運行的狀態。滲漏排水測控系統主要由兩個部分組成，分別是集水井液位變化測控系統和水泵自動起停控制系統。前者主要采用多接點浮球水位測量儀，根據測量儀器起伏位置，發出不同的信號傳至水泵起停控制系統，通過系統的全面分析，判斷是否啟動、關閉或停止水泵。消防系統主要包括氣體和水消防，根據不同指示啟用消防報警系統，進而控制水泵的狀態[2]。

2.1.2 機組運行狀態監控

此監控主要包括機組各部分的軸承溫度、冷卻油溫、冷卻油槽油位、機組轉速，通過對機組和油溫的實時監測，自控系統實時溫度與整定溫度分析得到結果。如果達到整定報警溫度時就會通過系統啟動報警，將故障問題及時傳達于監控值班人員。如果已經超過整定報警溫度，將會直接停機。冷卻油槽油位是通過油位計上的電子接點檢測油位位置的，主要檢測油位是否在規定范圍內，如果與規定范圍存有一定的偏差，就要及時給予適當調整。自動檢測系統也會發出油位異常警報，提醒工作人員及時查看，避免影響其他工作的正常進行。通過機組上的旋轉轉速測量儀器來對轉速進行有效控制，當轉速上升使PLC微機調換器不能夠在達到額定轉速并及時調整轉速時，PLC微機就會直接進行停機處理，使機組可以保持在安全的范圍內。

2.1.3 壓縮空氣系統自動控制

空氣系統主要是給機組各部分提供壓縮空氣，進而來穩定機組的正常運行所需的壓力。電場中主要安裝空氣壓縮機、儲氣罐和相應的自動控制系統，在儲氣罐上同樣安裝有壓力變送器和電接點壓力表，自動控制系統的運行主要就是根據兩者來確定是否啟動壓縮空氣機，通過對實時壓力與啟動壓力比較來對壓縮及進行有效的控制。

2.2 PLC微機調速系統的自動控制功能

PLC微機調速系統在水電站中主要就是起到自動控制的作用，當然也是機電一體化技術在水電站中應用的最多的系統，此系統是多種技術的融合體現，可以使水電站得到有效的控制。因此，在水電站工作中，PLC微機調速系統也緩解了工作人員的不少壓力，并頻繁在電網的調峰調頻機組中使用。由此可以看出，PLC微機調速系統自身應擁有大量的絕對化優勢，如高度的靈敏性及連續性等。PLC微機調速器裝有電子測控裝置，可以對電機實時頻率等方面命令，使機械液壓裝置帶動導水機構狀態，通過調整水輪機導水葉開度達到調速的目的。與此同時，將液壓裝置導桿位置數據傳于PLC微機調速器中，再將反饋得到的數據與機組轉速、功率與導葉開度曲線判斷調節位置與電子監控裝置測得的頻率是否一致，下調命令能否下達[3]。

3 機電一體化技術在水電站中的作用

機電一體化技術在水電站中的應用實現了水電站無人值班的狀態，也使水電系統得到了進一步的優化，提高了各個機組的運行效率，使水資源達到了高效的利用，為人們提供更優質的供電服務。在水電站運行當中，要根據不同的情況設置不同的機組運行數量，使機組運行科學合理而又有效，發揮出自身更大的作用。將機電一體化技術應用于水電站中，也是水電站控制更為自動化、智能化，為水電站管理部門降低了人力資源成本，也使水電站工作更加的簡單便利，可以節省大量的勞動力，幫助工作人員減輕工作量，使工作人員在工作之余可以努力提升自身專業素質和能力。另外，機電一體化技術還可以改善工作人員的工作環境，提高水電站工作效率。

4 水電站機電一體化集成

水電站的機電一體化技術，可使水電站始終保持安全平穩的狀態運行，水電站各系統間彼此獨立又互相關聯，互相配合，實現了無人控制的自動化狀態。當水電站某個系統出現故障時，在系統自動識別和控制的基礎上，可以根據儀器狀態、獲取數據等進行綜合分析，從而對某個系統對應的設備進行有效的控制。同時系統也會將故障信息傳至工作人員，使工作人員也可以作出準確的判斷，并制訂相應的解決措施，保證水電站的正常運行。各大系統都有本身的優勢和獨特的作用，通過中央控制室集成在一起，這樣雖然各項系統互相獨立，但是卻可以形成互相監督，為水電站穩定安全運行奠定良好的基礎。系統為水電站提供了有效的監測與自動控制保障，可以避免一個系統出現問題整個系統全部受牽連的現象發生，避免給水電站造成不必要的經濟損失，給人們的日常生活帶來嚴重的影響[4]。

5 結語

機電一體化技術在水電站中的應用獲取了很多的益處，使水電站整體運行系統得到了很大程度上的優化，實現了水電站在無人值守情況下的正常運行。目前，新型技術不斷涌現，這不僅彌補了傳統技術上的不足，而且對水電站自動化、智能化起到了推動的作用。通過上述對機電一體化技術在水電站中的應用分析可以看出，機電一體化技術在水電站中的應用有著重要的意義，為水電站指明了發展方向，使各個運行系統實現集成化的同時也可以使機電一體化技術在其中能夠發揮出巨大作用和優勢，高度迎合我國資源可持續性發展戰略，使水資源能夠得到高效運用。目前，互聯網技術發展迅速，這在一定程度上對水電站發展有著十分重要的意義，所以，為了使機電一體化技術在水電站中的應用可以長久發展下去，就必須對機電一體化技術在水電站中的應用進行深入分析與探究，切實將機電一體化技術應用于水電站各項系統中，進而為社會提供更好的供電服務，滿足現階段人們用電需求，推動我國社會經濟的快速發展。