水電站自動化元件的介紹-1

1、水電站自動化元件武漢艾德克電站設備有限公司2012-6水電站自自動化元元件的選選型配置置及應用用前言：水電廠基基礎自動動化是一一個綜合合的、系系統(tǒng)的工工程，是是水電廠廠能否實實現(xiàn)無人人值班(少人值值守)的的關鍵所所在。自自動化元元件(裝裝置)和和輔機設設備自動動控制單單元要選選用符合合國家標標準要求求的、質質量可靠靠、適應應潮濕環(huán)環(huán)境的成成熟產品品，同時時應注意意改善自自動化元元件(裝裝置)和和輔機設設備控制制單元的的使用環(huán)環(huán)境?；A自動動化的智智能化發(fā)發(fā)展基礎自動動化元件件(裝置)按功用顯示元件件按用途途分類：溫度、壓力、流量、液位、位移、轉速、軸電流流、油混混水、壓壓力脈動動、水位位差、流

2、流量水頭頭效率等等測量傳傳感器、變送器器、測量量儀表和和控制器器、開關關等。執(zhí)行元件件包括各各種電磁磁閥、電電磁空氣氣閥和執(zhí)執(zhí)行機構構等?；A自動動化的智智能化發(fā)發(fā)展基礎自動動化元件件(裝置)智能化的的發(fā)展方方向是能能檢測、測量、分析和和處理在在各種生生產環(huán)境境下發(fā)生生的變化化，如：位置、長度、高度、移動和和外形等等方面的的變化，其有助助于對未未來發(fā)生生的情況況做出預預測和預預防。自動化元元件(裝裝置)基礎自動動化元件件(裝置)的特殊性性：(1)運行時間間長和不不易維護護；(2)重要程度度高；(3)運行環(huán)境境惡劣；(4)電磁干擾擾的強度度相當大大?；A自動動化的發(fā)發(fā)展水電廠基基礎自動動化的發(fā)發(fā)

3、展方向向是：(1)向智能化化方向發(fā)發(fā)展，以以滿足機機組故障障診斷和和在線狀狀態(tài)檢修修的需要要；(2)向集成化化方向發(fā)發(fā)展，是是基礎自自動化創(chuàng)創(chuàng)新發(fā)展展的要求求和發(fā)展展趨勢；減輕設設計、選選型、采采購、安安裝、調調試的工工作量；基礎自動動化的發(fā)發(fā)展(3)向優(yōu)化配配置的方方向發(fā)展展，現(xiàn)階階段水電電廠機組組自動化化元件(裝置)沒有一個個完善的的配置標標準，應應根據(jù)不不同的裝裝機容量量，不同同的水輪輪機結構構形式，通過研研究進行行優(yōu)化配配置；(4)調研不同同產品的的安裝使使用注意意事項，提高自自動化元元件(裝置)工作的穩(wěn)穩(wěn)定性和和可靠性性。自動化元元件(測測速)(1)轉轉速測量量裝置有有機械測測速和電

4、電氣測速速兩種，機械測測速由齒齒盤或鋼鋼帶、傳傳感器或或接近開開關和儀儀表組成成。有DC420mA輸輸出、RS232或RS485通訊訊接口；能與電電站監(jiān)控控計算機機通訊。具有斷斷電記憶憶、過速速記憶和和參數(shù)自自動保護護功能。在轉速速上升或或下降時時，應在在規(guī)定的的轉速發(fā)發(fā)出信號號，對機機械轉速速信號裝裝置，同同一觸點點的動作作誤差不不超過3。測速齒盤盤測速齒盤盤在大軸軸上的安安裝測速裝置置原理示示意圖轉速信號號裝置轉速信號號裝置是是通過電電氣手段段測量水水輪發(fā)電電機組轉轉速，并并發(fā)出相相應報警警信號的的裝置。圖示為為ZS-3型PLC轉轉速信號號裝置。ZS-3轉速信信號裝置置的特點點1、采用用西

5、門子子PLC作為核核心。2、可編編程本體體測頻，可靠性性高。3、交流流和直流流雙電源源供電。4、一路路殘壓和和兩路齒齒盤3通通道互備備。5、液晶晶顯示器器，信息息量大。6、10路開關關量輸出出，蠕動動報警功功能。轉速信號號裝置單片機構構成的ZS-1和ZS-2轉轉速信號號裝置ZS-1/ZS-2轉轉速信號號裝置的的特點1、以最最先進的的ARM芯片作作為控制制核心，采用表表面貼片片工藝制制造。2、一路路齒盤和和一路殘殘壓雙通通道備份份。（ZS-1僅殘殘壓通道道）3、交流流和直流流雙電源源互備。4、抗干干擾能力力超強。機械轉速速信號裝裝置-機機械離心心開關以離心力力實現(xiàn)對對機組轉轉速的測測量和報報警的

6、自自動化元元件，最最多可提提供4個個轉速報報警值。機械過速速保護裝裝置利用離心心力整定定轉速動動作值，以液壓壓油路來來實現(xiàn)機機組事故故停機的的自動化化元件，是水輪輪發(fā)電機機組最后后一道安安全保護護。自動化元元件(油油混水)(2)油油混水監(jiān)監(jiān)測裝置置采用電電容式油油混水信信號裝置置，由測測量探頭頭和儀表表組成。靈敏、準確探探測油混混水狀況況；有含含水量顯顯示，并并有DC 420mA輸出出；有報報警點輸輸出，報報警值在在含水量量015可可調。油混水原原理示意意圖當兩極間間油中混混水后將將改變其其介電常常數(shù)，從從而引起起電容值值的變化化，通過過微電路路設定油油混水比比例，在在油中混混水的比比例達到到

7、設定值值時，控控制器輸輸出報警警接點信信號。油混水信信號器油混水信信號器圖圖片自動化元元件(壓壓力)(3)水水庫攔污污柵壓差差測量裝裝置同時時采集柵柵前柵后后的水位位信號，同時顯顯示2個個水位及及其差值值；有斷斷電記憶憶和參數(shù)數(shù)自動保保護功能能；有變變送器斷斷線檢測測功能；有2對對報警點點及DC 420mA模擬擬量輸出出；能與與電站監(jiān)監(jiān)控計算算機通訊訊。水位信號號通常采采用壓力力變送器器來實現(xiàn)現(xiàn)。壓力變送送器測量時，作用在在高、低低壓側隔隔離膜片片上的過過程壓力力通過灌灌充液傳傳遞到-室傳傳感器中中心的測測量膜片片上。測測量膜片片是一個個張緊的的彈性元元件，其其位移量量與壓力力成正比比。測量量

8、膜片兩兩電容固固定極板板的被放放大電路路線性地地轉換成成420mA 的二二線制標標準信號號輸出。以壓力變變送器構構成的水水位儀表表一體式壓壓力/液液位顯控控器電接點壓壓力表(4)流流量水頭頭效率測測量裝置置可同時時采集來來自流量量、水頭頭、有功功的信號號，同時時顯示瞬瞬時流量量、累積積流量、水頭、效率和和耗水率率；有斷斷電記憶憶、參數(shù)數(shù)自動保保護功能能；有變變送器斷斷線檢測測功能；有DC 420mA輸出出；能與與電站監(jiān)監(jiān)控計算算機通訊訊。自動化元元件(裝裝置)水頭流量量效率儀儀利用蝸殼殼差壓測測量水輪輪機流量量-通常常當水流流過蝸殼殼時，在在蝸殼的的內外側側產生差差壓P,而而流量Q=K再利用蝸

9、蝸殼進出出口差壓壓和發(fā)電電機有功功測量水水頭效率率熱導式流流量開關關測量時，由發(fā)熱熱模塊發(fā)發(fā)出熱量量，如果果管道內內沒有介介質流動動，則感感熱模塊塊接收到到的熱量量是一個個固定值值，當有有介質流流動時，感熱模模塊所接接受到的的熱量將將隨介質質的流速速變化而而變化，感熱模模塊將這這溫差信信號轉化化成電信信號，再再通過處處理器將將其轉換換為對應應的標準準模擬量量信號或或接點信信號輸出出，流量量開關通通過這個個信號對對介質的的流速進進行顯示示及控制制。擋板式流流量開關關通過旋動動調節(jié)旋旋鈕設定定流速動動作點，當管道道內有流流體流過過時，流流體推動動擋板偏偏轉，擋擋板帶動動磁性模模塊上移移，如果果流體

10、流流速大于于等于設設定流速速，則則腔室內內開關模模塊動作作，輸出出接點信信號；如如果流體體流速小小于設定定流速，則磁性性模塊下下移，開開關復位位，接點點斷開。電磁流量量計工 作原原理理 電磁磁流量計計是根據(jù)據(jù)法拉第第電磁感感應定律律設計的的，在測測量管軸軸線和磁磁場磁力力線相互互垂直的的管壁上上安裝一一對檢測測電極，當導電電液體沿沿測量管管流過交交變磁場場(磁力力線垂直直于液體體流動方方向)時時，導電電液體切切割磁力力線,產產生感應應電動勢勢，通過過測量管管上的兩兩個檢測測電極能能夠檢測測出這個個感應電電動勢，通過以以下公式式可以計計算出流流量，最最后轉換換成420mA輸出出。自動化元元件(位

11、位移)基于一些些金屬（如鎳鐵鐵合金）在相交交磁場的的作用下下，具有有磁致伸伸縮的特特點，即即韋德曼曼效應。測量時時，傳傳感器探探頭在磁磁致伸縮縮材料制制成的波波導線一一端發(fā)出出一個起起始脈沖沖后，將將形成一一個與波波導線垂垂直的磁磁場（如如下圖所所示），磁場以以光速隨隨脈沖電電流沿波波導線傳傳播，磁磁場遇到到套在波波導線外外的磁環(huán)環(huán)所產生生的磁場場時，產產生相交交磁場。在相交交磁場的的作用下下波導線線產生瞬瞬時張力力，使波波導線扭扭動并產產生扭動動波，這這個扭動動波(波波速約為為音速)沿波導導管運行行，回回傳至傳傳感器探探頭時， 產生生逆磁致致伸縮現(xiàn)現(xiàn)象，在在傳感器器探頭形形成一個個返回電電脈

12、沖。發(fā)射起起始脈沖沖到接收收返回脈脈沖的時時間差與與磁環(huán)位位置相關關，變送送器將時時間差信信號(即即磁環(huán)位位移)轉轉換為標標準電流流或電壓壓信號輸輸出。位移顯控控器位移顯控控器拉線式位位移顯控控器角位移的的測量角位移顯顯控器自動化元元件(位位移)自動化元元件(位位移)傳感器內內置轉軸軸及高精精度電位位器等，測量時時，如果果直線位位移或角角位移發(fā)發(fā)生變化化，拉線線伸縮，帶動轉轉軸旋轉轉，電位位器隨轉轉軸轉動動產生變變化的線線性電阻阻信號，變送器器再將這這個變化化的電阻阻信號轉轉換為標標準電流流或電壓壓信號輸輸出。而而DTC41編碼器器式由一一組拉線線式彈簧簧機構、轉輪結結合光電電編碼器器而成。拉

13、線拉拉動，從從而帶動動旋轉，通過光光電編碼碼器輸出出標準脈脈沖信號號。主令開關關位移顯控控器（電電氣主令令開關）前前述的位位移顯控控器也是是一種電電氣主令令開關軸電流監(jiān)監(jiān)測裝置置水輪發(fā)電電機和汽汽輪發(fā)電電機運行行時由于于定子、轉子之之間氣隙隙磁阻不不同，磁磁場分布布復雜，引起磁磁通不平平衡，會會在發(fā)電電機的大大軸內產產生軸電電流。軸軸有電流流可能導導致潤滑滑油油質質劣化，嚴重時時甚至可可能灼傷傷軸瓦造造成事故故。軸電流監(jiān)監(jiān)測裝置置用來監(jiān)監(jiān)測水輪輪發(fā)電機機組軸電電流的大大小及變變化。它它通過一一個空心心環(huán)形互互感器，測量穿穿過互感感器的大大軸中電電流的大大小，并并通過微微機儀表表顯示出出來。軸電

14、流監(jiān)監(jiān)測裝置置安裝執(zhí)行元件件事故配壓壓閥（過過速限制制器）在過速時時，切除除調速器器控制油油路，實實現(xiàn)事故故停機的的功率放放大閥組組。目前前，通用用的事故故配壓閥閥有滑閥閥式和插插裝閥式式的。自動化元元件(裝裝置)(5)自自動補氣氣裝置用用于電站站壓油裝裝置及其其他儲能能器系統(tǒng)統(tǒng)中，為為組合式式多功能能高壓空空氣閥組組，接受受系統(tǒng)控控制回路路控制，實現(xiàn)自自動補氣氣。該裝裝置由手手動球閥閥，常閉閉電磁閥閥，單向向閥，常常開電磁磁閥，手手動球閥閥，消聲聲器及不不銹鋼管管路組成成。閥體體的優(yōu)化化組合，避免了了因閥漏漏氣致使使儲能器器的氣壓壓逐漸升升高?？煽蓪崿F(xiàn)自自動補氣氣、手動動補氣和和貯能器器中多

15、余余氣體的的排放。(6)水水力控制制閥主要要工作原原理是利利用上、下閥腔腔的壓力力差控制制閥盤的的運動，再通過過旁通管管路和各各種導閥閥的不同同接法實實現(xiàn)不同同用途。水力控控制閥建建議小口口徑選用用隔膜式式，大口口徑選用用活塞式式。自動化元元件(裝裝置)水力控制制閥(7)全自動濾濾水器設設備主要用于于水電廠廠技術供供水系統(tǒng)統(tǒng)自動過過濾排污污，是技技術供水水系統(tǒng)的的必備裝裝置，適適用于無無人值班班(少人人值守)的水電電廠。全全自動濾濾水器由由執(zhí)行機機構及自自動控制制機構組組成。執(zhí)執(zhí)行機構構主要由由電動減減速機、濾水器器殼體及及殼體內內的濾網(wǎng)網(wǎng)組件、反沖洗洗機構、排污機機構和排排污電動動閥等組組成

16、。自自動控制制機構主主要由控控制箱和和差壓測測量系統(tǒng)統(tǒng)組成；實現(xiàn)定定時、定定差壓和和手動切切換功能能設置，并輸出出運行、故障、沖洗、差壓報報警和差差壓過高高報警等等信號。具有通通訊接口口，滿足足智能化化要求。自動化元元件(裝裝置)全自動濾濾水器用于正反反向沖水水的供水水轉閥自動濾水水器為實實現(xiàn)排污污，往往往設計有有反向排排污功能能，轉閥閥就是實實現(xiàn)正反反向自動動沖水的的一種新新型便利利的閥組組。自動化元元件(裝裝置)(9)全全自動密密閉水循循環(huán)冷卻卻系統(tǒng)由由補水箱箱、自動動控制循循環(huán)水泵泵系統(tǒng)、尾水冷冷卻器和和電氣控控制箱等等設備組組成。輔機設備備主要包包括水電電廠壓油油、排水水、壓縮縮空氣、

17、閘門自自控和機機組自動動測溫剎剎車制動動等，其其作用如如下。輔機設備備自動控控制單元元輔機設備備自動控控制單元元1)水電電廠壓油油設備自自動控制制單元以以可編程程序控制制器(PLC)為控制制核心，由軟啟啟動器、交直流流雙路控控制電源源、觸摸摸屏等組組成?？乜刂茊卧ㄟ^液液位、壓壓力等外外圍檢測測設備檢檢測壓油油罐油壓壓和油位位，通過過控制軟軟啟動器器控制油油泵和自自動補氣氣裝置實實現(xiàn)自動動補油和和自動補補氣，自自動完成成油壓裝裝置各種種工況的的控制和和信息傳傳遞。油油壓意外外超高時時，組合合閥安全全保護功功能可自自動控制制回油，保證系系統(tǒng)功能能正常、設備安安全。輔機設備備自動控控制單元元(2

18、)水電廠排排水設備備自動控控制單元元以可編編程序控控制器(PLC)為控控制核心心，由接接觸器或或軟啟動動器、交交直流雙雙路控制制電源、觸摸屏屏等組成成?？刂浦茊卧ㄍㄟ^液位位、流量量等外圍圍檢測設設備檢測測集水井井水位和和管內流流體狀態(tài)態(tài)。通過過控制接接觸器或或軟啟動動器控制制水泵啟啟動和停停止，自自動完成成集水井井各種工工況的控控制和信信息傳遞遞。由于于水泵電電機啟動動不頻繁繁，工作作周期相相對較長長，其控控制保護護可采用用先進可可靠的接接觸器組組件實現(xiàn)現(xiàn)，對于于功率較較大的電電機則最最好使用用軟啟動動器完成成。排水設備備輔機設備備自動控控制單元元(3)水電電廠壓縮縮空氣設設備自動動控制單單元以可可編程序序控制器器(PLC)為為控制核核心，由由軟啟動動器、雙雙路控制制電源、觸摸屏屏等組成成?？刂浦茊卧ㄍㄟ^壓力力、溫度度、流量量等外圍圍檢測設設備檢測測儲氣罐罐壓力、空壓機機及氣缸缸的壓力力、氣缸缸溫度以以及冷卻卻水流量量，通過過軟啟動動器啟停?？諌簷C機自動控控制貯氣氣罐內的的氣壓在在規(guī)定的的工作壓壓力范圍圍內。在在空壓機機的啟、停過程程中，實實現(xiàn)卸荷荷啟動、自動供供停冷卻卻水，自自動排污污控制以以及備用用空壓機機的自動動投切控控制。完完成空壓壓機各種種工況的的控制和和信息傳傳遞。空壓機系系統(tǒng)輔機設備備自動控控