中小型水電站水輪發電機組的自動化改造分析

殷翠玲+汪洪魁

摘 要：隨著我國經濟水平的提升和社會生產需求的增加，為提高電力生產行業的工作質量水力發電方式被廣泛推廣開來。而科學技術的發展又推動著水力發電技術的改進和機械設備的性能的改良，社會需求的增大又在很大程度上增加了電力行業的運行壓力，所以對電力系統進行自動化改造、提高我國水力發電的生產效率是當前水電行業發展的重要動力，本文將對目前我國中小型水電站在自動化改造工作中存在的問題進行簡要分析，并找出相應的改進措施，以促進我國輸電事業的平穩發展。

關鍵詞：中小型水電站；水輪發電機組；自動化改造；方法

國民經濟的增長是使我國居民的生活質量越來越高，生活水平的提高使人們對電力資源的需求量也隨之增大，這給我國電力生產業的運行帶來了很大的壓力，同時也為我國電力行業的發展注入了很大的動力。隨著水電生產方式推廣，我國的水電站的數量也逐漸增多，在一些比較偏遠的地區或規模較小的城鎮，中小型水電站是其電力資源生產的重要來源，在這些地區中小型水電站是確保人們日常生活正常進行的主要保障，所以其建設狀況和運行質量直接決定這些地區居民的生活質量，然而我國的中小型水電站建設工作目前并不是十分完善。

1 目前我國中小型水電站自動化中存在的主要問題

1.1 我國大部分的中小型水電站在設計時都是仿照大型水電站的設計方案來完成的，所以在一些結構設計方面并不符合小規模水電站的運行能力。另外，在多數小水電站的設計及建設時現代科學技術還沒有發展到現代這樣發達的程度，計算機技術的應用并不是十分廣泛，所以這些小水電站建設的資金投入量較大，對發電系統進行的程序操作起來也比較復雜，所以對其工作人員的技術能力及專業水平要求都比較高。

1.2 這些小水電站由于建設時的技術水平及施工環境限制，站中的生產設備和相關構件的自動化性能都不是很高，因此造成了其自動化生產能力較弱的問題。加之，大多數中小型水電站運行中所使用的生產技術和機械設備都比較落后，有很多工作環節都需要使用人工操作手段來完成，所以造成中小型水電站運行效率不高的現象，而站內設施結構分布有比較復雜，操作起來非常麻煩，這就使得在電力生產和管理過程中對相關工作人員的能力技術要求非常嚴格，這些因素都會導致中小型水電站的運行成本增加。

1.3 很多中小型水電站的建成時間都比較早，而當時的技術能力和科技水平建設出的水電站條件及生產能力無法實行現在的生產需求。所以無論是設備性能還是生產方式都比較落后，所以在現代化輸電生產過程中，這些設備無法直接完成與計算機設備進行連接，這就為其實現自動化生產造成了很大阻礙。然而，若想對其進行自動化改造就需要投入大量的人力、物理和財力，不僅會耗費很長的改造時間，還會嚴重降低其正常的電力資源生產效率。

2 中小型水電站水輪發電機組的自動化改造中出現的問題

水輪發電機組的自動化改造是我國中小型水電站自動化改造工作中的一個重要環節，而在這個環節的改造中還存在很多不足支持，這些不足對我國中小型水電站的生產效率提升具有很強的阻礙作用，嚴重的阻礙了我國水電生產行業生產效率的提高。

2.1 水輪機的轉輪效率相對較低

有轉輪效率這個概念的人都明白，轉輪的效率高低直接決定了水輪機所能完成某項任務的時問和質量。由于這些水輪發電機組的建造較早，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。

2.2 中小型水電站中大部分水輪機的生產和安裝時間都比較早，由于當時技術水平的限制和水電站建設理念不足，所以很多水電站使用的水輪機和水輪發電機在選擇上都存在一些問題，因此，在電能生產過程當中經常會出現水能無法充分轉換成電能，造成了大量資源的流失。

2.3 由于當初設計技術比較落后，制造水平相對較低，水輪發電機組的一些元件容易出現磨損，老化，易發生共振，導致很多發生事故的可能。

3 水輪發電機組的自動化改造

3.1 水輪發電機組的調控系統的自動化改造

用PLC取代水輪發電機組原有控制系統中的繼電器，完成主要的控制功能和保護功能。PLC，即可編程邏輯控制器，是一種由數字運算操作的電子系統。它含有某種可以編程的存儲器，將程序儲存在內部，執行邏輯運算順序控制，從而對下游發送指令。與繼電器相比，PLC更加牢靠穩定，不易出錯，從而減少了檢查修理以及維護的工作成本，并且在出錯時，修理的目的明確，過程簡單，針對性強。

3.2 PLC下游自動裝置的改造

3.2.1 轉速信號裝置。轉速信號器由原來的非自動化信號器換為數字轉速信號裝置。數字轉速信號裝置用于測控發電機組的轉速、轉速百分比以及頻率等?？筛鶕栎敵龅牧窟x擇數字轉速信號裝置的型號。轉速信號裝置一般可直接設置和查看機組的轉速、轉速百分比、頻率、最大值和輸出參數值，并且可以設置參數值，具有斷電保護和上游控制系統自鎖功能。

3.2.2 測溫元件和測量裝置?？蓪⒃嫉臏囟葴y量工具以及其他各類測量裝置改為多功能巡測儀。多功能巡測儀有多種品名，可根據實際需要自主選擇。它可用來巡檢溫度，由于其本身還具有報警系統，可以設置報警閉值，并將信號傳至上游PLC控制系統。當溫度達到報警閉值時，可即時將信號傳達給控制系統而實現機組自我保護功能。

3.3 軟件設計

這里的軟件設計即為上文中提到的具有可編程的存儲器的PLC控制系統中的軟件程序。此軟件程序大致可分為開機和停機兩大主要步驟。水輪發電機組自動開機過程的程序可分為幾個步驟，即開機指令是分步進行的：相鄰兩個設備的前一個設備受到開機指令并完成了該開機指令后一個設備才會接收到開機指令，而這其中前一設備的開機指令是否完成則是由其輸送給PLC控制系統的信號來表達確認的。PLC控制系統所操作的開機順序簡單清晰，便于識別。

在這個開機流程中，如果接收到開機指令后在特定時限內并沒有完成，此信號由PLC控制系統確認后會認為出現了開機故障，則此控制系統會自動結束開機過程。

而停機過程與開機過程相一致，也是分步進行的。當停機過程中出現故障時，PLC控制系統會自動中斷停機操作，之后通過特定方式通知相關人員進行修理等。

結束語

總而言之，面對越來越高的電力生產需要，對中小型水電站中的水輪發電機進行改造已經成為一個是在必行的趨勢，自動化改造能夠節省在水力發電過程中所需要耗費的時間，有效提升我國水力發電行業的生產效率，還能夠完成對水力發電方式下對電力資源生產的一些突破。對中小型水電站中的水輪發電機組進行自動化改造能夠達成對能源進行節約的目標、大大減少水利生產所需耗費的資金，為我國經濟的持續增長和綜合國力的提升奠定堅實的基礎，推動我國可持續發展目標落實。

參考文獻

[1]成都水力發電學校主編.水輪發電機組自動化和運行[M].電力工業出版社，1981.

[2]周秀英.水輪發電機微機自動化系統改造研究[J].現代制造，2011（27）：87-88.

[3]宋天勇.中小型水電站水輪發電機組的自動化改造[J].技術與市場， 2011（07）.