殷翠玲+汪洪魁

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提升和社會(huì)生產(chǎn)需求的增加，為提高電力生產(chǎn)行業(yè)的工作質(zhì)量水力發(fā)電方式被廣泛推廣開(kāi)來(lái)。而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又推動(dòng)著水力發(fā)電技術(shù)的改進(jìn)和機(jī)械設(shè)備的性能的改良，社會(huì)需求的增大又在很大程度上增加了電力行業(yè)的運(yùn)行壓力，所以對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造、提高我國(guó)水力發(fā)電的生產(chǎn)效率是當(dāng)前水電行業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ疚膶?duì)目前我國(guó)中小型水電站在自動(dòng)化改造工作中存在的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并找出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以促進(jìn)我國(guó)輸電事業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：中小型水電站；水輪發(fā)電機(jī)組；自動(dòng)化改造；方法

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)是使我國(guó)居民的生活質(zhì)量越來(lái)越高，生活水平的提高使人們對(duì)電力資源的需求量也隨之增大，這給我國(guó)電力生產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行帶來(lái)了很大的壓力，同時(shí)也為我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展注入了很大的動(dòng)力。隨著水電生產(chǎn)方式推廣，我國(guó)的水電站的數(shù)量也逐漸增多，在一些比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)或規(guī)模較小的城鎮(zhèn)，中小型水電站是其電力資源生產(chǎn)的重要來(lái)源，在這些地區(qū)中小型水電站是確保人們?nèi)粘Ｉ钫＿M(jìn)行的主要保障，所以其建設(shè)狀況和運(yùn)行質(zhì)量直接決定這些地區(qū)居民的生活質(zhì)量，然而我國(guó)的中小型水電站建設(shè)工作目前并不是十分完善。

1 目前我國(guó)中小型水電站自動(dòng)化中存在的主要問(wèn)題

1.1 我國(guó)大部分的中小型水電站在設(shè)計(jì)時(shí)都是仿照大型水電站的設(shè)計(jì)方案來(lái)完成的，所以在一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面并不符合小規(guī)模水電站的運(yùn)行能力。另外，在多數(shù)小水電站的設(shè)計(jì)及建設(shè)時(shí)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展到現(xiàn)代這樣發(fā)達(dá)的程度，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用并不是十分廣泛，所以這些小水電站建設(shè)的資金投入量較大，對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行的程序操作起來(lái)也比較復(fù)雜，所以對(duì)其工作人員的技術(shù)能力及專(zhuān)業(yè)水平要求都比較高。

1.2 這些小水電站由于建設(shè)時(shí)的技術(shù)水平及施工環(huán)境限制，站中的生產(chǎn)設(shè)備和相關(guān)構(gòu)件的自動(dòng)化性能都不是很高，因此造成了其自動(dòng)化生產(chǎn)能力較弱的問(wèn)題。加之，大多數(shù)中小型水電站運(yùn)行中所使用的生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)械設(shè)備都比較落后，有很多工作環(huán)節(jié)都需要使用人工操作手段來(lái)完成，所以造成中小型水電站運(yùn)行效率不高的現(xiàn)象，而站內(nèi)設(shè)施結(jié)構(gòu)分布有比較復(fù)雜，操作起來(lái)非常麻煩，這就使得在電力生產(chǎn)和管理過(guò)程中對(duì)相關(guān)工作人員的能力技術(shù)要求非常嚴(yán)格，這些因素都會(huì)導(dǎo)致中小型水電站的運(yùn)行成本增加。

1.3 很多中小型水電站的建成時(shí)間都比較早，而當(dāng)時(shí)的技術(shù)能力和科技水平建設(shè)出的水電站條件及生產(chǎn)能力無(wú)法實(shí)行現(xiàn)在的生產(chǎn)需求。所以無(wú)論是設(shè)備性能還是生產(chǎn)方式都比較落后，所以在現(xiàn)代化輸電生產(chǎn)過(guò)程中，這些設(shè)備無(wú)法直接完成與計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行連接，這就為其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)造成了很大阻礙。然而，若想對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化改造就需要投入大量的人力、物理和財(cái)力，不僅會(huì)耗費(fèi)很長(zhǎng)的改造時(shí)間，還會(huì)嚴(yán)重降低其正常的電力資源生產(chǎn)效率。

2 中小型水電站水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化改造中出現(xiàn)的問(wèn)題

水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化改造是我國(guó)中小型水電站自動(dòng)化改造工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而在這個(gè)環(huán)節(jié)的改造中還存在很多不足支持，這些不足對(duì)我國(guó)中小型水電站的生產(chǎn)效率提升具有很強(qiáng)的阻礙作用，嚴(yán)重的阻礙了我國(guó)水電生產(chǎn)行業(yè)生產(chǎn)效率的提高。

2.1 水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪效率相對(duì)較低

有轉(zhuǎn)輪效率這個(gè)概念的人都明白，轉(zhuǎn)輪的效率高低直接決定了水輪機(jī)所能完成某項(xiàng)任務(wù)的時(shí)問(wèn)和質(zhì)量。由于這些水輪發(fā)電機(jī)組的建造較早，所以很大一部分仍然只有較低的效率。這樣的直接后果就是成本的大量浪費(fèi)。

2.2 中小型水電站中大部分水輪機(jī)的生產(chǎn)和安裝時(shí)間都比較早，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制和水電站建設(shè)理念不足，所以很多水電站使用的水輪機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)在選擇上都存在一些問(wèn)題，因此，在電能生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)水能無(wú)法充分轉(zhuǎn)換成電能，造成了大量資源的流失。

2.3 由于當(dāng)初設(shè)計(jì)技術(shù)比較落后，制造水平相對(duì)較低，水輪發(fā)電機(jī)組的一些元件容易出現(xiàn)磨損，老化，易發(fā)生共振，導(dǎo)致很多發(fā)生事故的可能。

3 水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化改造

3.1 水輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)控系統(tǒng)的自動(dòng)化改造

用PLC取代水輪發(fā)電機(jī)組原有控制系統(tǒng)中的繼電器，完成主要的控制功能和保護(hù)功能。PLC，即可編程邏輯控制器，是一種由數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它含有某種可以編程的存儲(chǔ)器，將程序儲(chǔ)存在內(nèi)部，執(zhí)行邏輯運(yùn)算順序控制，從而對(duì)下游發(fā)送指令。與繼電器相比，PLC更加牢靠穩(wěn)定，不易出錯(cuò)，從而減少了檢查修理以及維護(hù)的工作成本，并且在出錯(cuò)時(shí)，修理的目的明確，過(guò)程簡(jiǎn)單，針對(duì)性強(qiáng)。

3.2 PLC下游自動(dòng)裝置的改造

3.2.1 轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置。轉(zhuǎn)速信號(hào)器由原來(lái)的非自動(dòng)化信號(hào)器換為數(shù)字轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置。數(shù)字轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置用于測(cè)控發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速百分比以及頻率等?？筛鶕?jù)所需輸出的量選擇數(shù)字轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置的型號(hào)。轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置一般可直接設(shè)置和查看機(jī)組的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速百分比、頻率、最大值和輸出參數(shù)值，并且可以設(shè)置參數(shù)值，具有斷電保護(hù)和上游控制系統(tǒng)自鎖功能。

3.2.2 測(cè)溫元件和測(cè)量裝置?？蓪⒃嫉臏囟葴y(cè)量工具以及其他各類(lèi)測(cè)量裝置改為多功能巡測(cè)儀。多功能巡測(cè)儀有多種品名，可根據(jù)實(shí)際需要自主選擇。它可用來(lái)巡檢溫度，由于其本身還具有報(bào)警系統(tǒng)，可以設(shè)置報(bào)警閉值，并將信號(hào)傳至上游PLC控制系統(tǒng)。當(dāng)溫度達(dá)到報(bào)警閉值時(shí)，可即時(shí)將信號(hào)傳達(dá)給控制系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)機(jī)組自我保護(hù)功能。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

這里的軟件設(shè)計(jì)即為上文中提到的具有可編程的存儲(chǔ)器的PLC控制系統(tǒng)中的軟件程序。此軟件程序大致可分為開(kāi)機(jī)和停機(jī)兩大主要步驟。水輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)過(guò)程的程序可分為幾個(gè)步驟，即開(kāi)機(jī)指令是分步進(jìn)行的：相鄰兩個(gè)設(shè)備的前一個(gè)設(shè)備受到開(kāi)機(jī)指令并完成了該開(kāi)機(jī)指令后一個(gè)設(shè)備才會(huì)接收到開(kāi)機(jī)指令，而這其中前一設(shè)備的開(kāi)機(jī)指令是否完成則是由其輸送給PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)表達(dá)確認(rèn)的。PLC控制系統(tǒng)所操作的開(kāi)機(jī)順序簡(jiǎn)單清晰，便于識(shí)別。

在這個(gè)開(kāi)機(jī)流程中，如果接收到開(kāi)機(jī)指令后在特定時(shí)限內(nèi)并沒(méi)有完成，此信號(hào)由PLC控制系統(tǒng)確認(rèn)后會(huì)認(rèn)為出現(xiàn)了開(kāi)機(jī)故障，則此控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)結(jié)束開(kāi)機(jī)過(guò)程。

而停機(jī)過(guò)程與開(kāi)機(jī)過(guò)程相一致，也是分步進(jìn)行的。當(dāng)停機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，PLC控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)中斷停機(jī)操作，之后通過(guò)特定方式通知相關(guān)人員進(jìn)行修理等。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，面對(duì)越來(lái)越高的電力生產(chǎn)需要，對(duì)中小型水電站中的水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行改造已經(jīng)成為一個(gè)是在必行的趨勢(shì)，自動(dòng)化改造能夠節(jié)省在水力發(fā)電過(guò)程中所需要耗費(fèi)的時(shí)間，有效提升我國(guó)水力發(fā)電行業(yè)的生產(chǎn)效率，還能夠完成對(duì)水力發(fā)電方式下對(duì)電力資源生產(chǎn)的一些突破。對(duì)中小型水電站中的水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)化改造能夠達(dá)成對(duì)能源進(jìn)行節(jié)約的目標(biāo)、大大減少水利生產(chǎn)所需耗費(fèi)的資金，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)和綜合國(guó)力的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，推動(dòng)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)落實(shí)。

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