水電控制系統(tǒng)課件

1、水電站輔機(jī)設(shè)備及PLC控制主要內(nèi)容主要內(nèi)容輔機(jī)系統(tǒng)的原理及作用輔機(jī)系統(tǒng)的原理及作用輔機(jī)系統(tǒng)控制輔機(jī)系統(tǒng)控制輔機(jī)常用設(shè)備輔機(jī)常用設(shè)備PLCPLC在輔機(jī)控制中的應(yīng)用在輔機(jī)控制中的應(yīng)用兩臺泵輪換程序介紹兩臺泵輪換程序介紹輔機(jī)系統(tǒng)的原理及作用1 油系統(tǒng) 分類：水電站用油主要有潤滑油和絕緣油。潤滑油包括透平油、壓縮機(jī)油、機(jī)械油和潤滑脂；絕緣油包括變壓器油、開關(guān)站油和電纜油。 油作用：透平油的作用有潤滑、散熱和液壓操作。（軸承潤滑、軸承冷卻、調(diào)速器導(dǎo)葉等控制），絕緣油在設(shè)備中的作用是絕緣、消弧和散熱。 油系統(tǒng)：是用管網(wǎng)把用油、貯油、油處理設(shè)備連接起來所組成的油務(wù)系統(tǒng)。油系統(tǒng)的作用：接受新油； 貯備凈油；

2、給設(shè)備充油； 給運(yùn)行設(shè)備添油； 從設(shè)備中排出污油； 污油凈化處理； 油的監(jiān)督與維護(hù)； 收集和保存廢油；油系統(tǒng)組成：油庫、油處理室、油化驗(yàn)室、油再生設(shè)備、管網(wǎng)和測量及控制元件。氣系統(tǒng)： 分類：廠內(nèi)高壓氣系統(tǒng)、廠內(nèi)低壓氣系統(tǒng)廠外高壓氣系統(tǒng)、廠外低壓氣系統(tǒng)。 氣系統(tǒng)：是由空氣壓縮裝置（空壓機(jī)及其附屬設(shè)備）、管網(wǎng)和測量控制元件組成。 氣系統(tǒng)作用：是滿足用戶對壓縮空氣的氣量和質(zhì)量（壓力、清潔及干燥）的要求。 廠內(nèi)高壓氣：系統(tǒng)壓力為2.54MPa，供油壓裝置壓油槽用氣。 廠內(nèi)低壓氣系統(tǒng)：壓力為0.7MPa，供機(jī)組停機(jī)制動、調(diào)相壓水、風(fēng)動工具及吹掃用氣，及水導(dǎo)軸承檢修密封圍帶、蝴蝶閥止水圍帶充氣。廠內(nèi)低壓氣

3、系統(tǒng)供以下設(shè)備用氣： 機(jī)組制動供氣： 在停機(jī)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到35%nr時，通常用壓縮空氣通入制動閘，強(qiáng)迫機(jī)組停止轉(zhuǎn)動。制動裝置供氣系統(tǒng)，主要由制動閘、制動柜及供氣管網(wǎng)組成部分。制動閘一般裝置在發(fā)電機(jī)下機(jī)架上或水輪機(jī)頂蓋的推力軸承油槽支架上。 機(jī)組調(diào)相壓水供氣： 在電力系統(tǒng)中，常選用距離負(fù)荷中心較近，年利用小時數(shù)不高的水輪發(fā)電機(jī)組作調(diào)相機(jī)運(yùn)行，向系統(tǒng)輸送超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)功率，以提高電力系統(tǒng)的功率因素和保持電壓水平。在調(diào)相運(yùn)行時，為了減少電能消耗，通常采用壓縮空氣強(qiáng)制壓低轉(zhuǎn)輪室水位，使轉(zhuǎn)輪在空氣中旋轉(zhuǎn)。 風(fēng)動工具、防凍吹冰供氣： 水電站機(jī)組及其它設(shè)備檢修時，常使用各種風(fēng)動工具，常采用壓縮空氣除塵、吹

4、污、吹掃。因此需用風(fēng)動工具和其它工業(yè)供氣?？諝鈬鷰Ч猓?水輪機(jī)常用空氣圍帶止水，如水導(dǎo)軸承檢修密封圍帶充氣、蝴蝶閥止水圍帶充氣等。廠內(nèi)高壓氣系統(tǒng)供以下設(shè)備用氣： 油壓裝置壓油槽是機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)和機(jī)組控制系統(tǒng)的一種能源，也是進(jìn)水閥、調(diào)壓閥和電磁液壓閥的能源。在壓油槽（罐）容積中3040%是透平油，6070%是壓縮空氣。由于壓縮空氣具有彈性和可貯存壓能，所以能保證和維持調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其它設(shè)備操作所需的工作壓力。 配電裝置供氣，主要是空氣斷路器、氣動隔離開關(guān)及壓縮空氣操作的油開關(guān)。3 供水系統(tǒng)：分類：水電站的供水包括技術(shù)供水、消火供水和生活供水。作用：發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的冷卻，發(fā)電機(jī)推力軸承及導(dǎo)軸承油冷卻

5、器的冷卻，水輪機(jī)導(dǎo)軸承的潤滑冷卻，調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓裝置集油槽冷卻器的冷卻，水冷式變壓器的冷卻，水冷式空氣壓縮機(jī)的冷卻，等等技術(shù)供水的水源：有上游水庫、下游尾水和地下水源。其中上游水庫有壓力鋼管或蝸殼取水、壩前取水兩種。供水方式有自流供水、水泵供水、混合供水、射流泵供水及其它供水方式。排水系統(tǒng)分類：生產(chǎn)用水的排水（一般列入技術(shù)供水系統(tǒng)之內(nèi)），滲漏排水，檢修排水，廠區(qū)排水。作用：防止廠房內(nèi)部積水和潮濕，保證機(jī)組過水部分和廠房水下部分檢修。滲漏排水： 電廠內(nèi)滲漏排水是指排除廠房、機(jī)械設(shè)備的滲漏水和廠房下部設(shè)備的生產(chǎn)排水及生活的污水。它們經(jīng)排水管或排水溝，依靠自流排入集水井，由液位信號器自動控制滲漏排水泵

6、排至下游。水泵類型，常采用立式深井泵、臥式離心泵、射流泵等型式。檢修排水： 主要是檢修時排出尾水管中的積水。水泵類型常用立式深井泵及離心泵。水泵臺數(shù)應(yīng)不少于兩臺，常用兩臺，無需備用泵，每臺泵的揚(yáng)程必須大于上、下游閘門漏水量之和，保持檢修時尾水管無積水。排水方式：直接排水，常用離心泵；廊道排水，常用深井泵。二 輔機(jī)系統(tǒng)控制控制的要求及功能：輔機(jī)系統(tǒng)信號采集、狀態(tài)顯示、信號處理及自動控制、泵等設(shè)備運(yùn)行次數(shù)及主備切換處理及外部通信等。為了提高可靠性，輔機(jī)控制系統(tǒng)電源宜采用交流、直流兩路輸入，或兩路交流輸入。為了防止外部干擾損壞內(nèi)部設(shè)備，宜采用兩套開關(guān)電源，分別給PLC、人機(jī)界面等內(nèi)部設(shè)備及I/O信號

7、回路使用。1 1 油系統(tǒng)油系統(tǒng) PLC按照預(yù)置程序完成對油壓系統(tǒng)的自動測量控制，實(shí)現(xiàn)油泵電機(jī)的自動啟停及工作、備用運(yùn)行狀態(tài)的自動切換，以維持壓力油罐中的工作壓力。當(dāng)油面升高并達(dá)到補(bǔ)氣油位時, 自動地控制補(bǔ)氣閥組進(jìn)行補(bǔ)氣。壓力油罐的油壓、油位、回油箱油位及各種運(yùn)行狀態(tài)可在當(dāng)?shù)厝藱C(jī)界面上顯示，并通過硬接線或通信方式上送LCU。中低壓氣系統(tǒng)中低壓氣系統(tǒng) PLC按照預(yù)置程序完成對壓力控制系統(tǒng)的自動測量控制，實(shí)現(xiàn)空氣壓縮機(jī)的自動啟停和排污閥的開閉，以及兩臺空壓機(jī)的工作、備用運(yùn)行狀態(tài)的自動切換，保證儲氣罐的正常工作壓力。壓力控制系統(tǒng)的儲氣罐壓力值和各種運(yùn)行狀態(tài)，可在當(dāng)?shù)厝藱C(jī)界面上顯示，并通過硬接線或通信方

8、式上送LCU。 PLC 按照預(yù)置程序完成對水位控制系統(tǒng)的自動測量控制，實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的自動啟停，以及水泵的工作、備用運(yùn)行狀態(tài)的自動切換以維持供水的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，水位值和各種運(yùn)行故障狀態(tài)可在當(dāng)?shù)厝藱C(jī)界面上顯示，并通過硬接線或通信方式上送LCU。技術(shù)供水系統(tǒng)技術(shù)供水系統(tǒng)滲漏排水水系統(tǒng)滲漏排水水系統(tǒng) PLC 按照預(yù)置程序完成對水位控制系統(tǒng)的自動測量控制，實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的自動啟停，以及水泵的工作、備用運(yùn)行狀態(tài)的自動切換，以維持集水井的正常工作水位。水位控制系統(tǒng)的集水井水位和各種運(yùn)行狀態(tài)可在當(dāng)?shù)厝藱C(jī)界面上顯示，并通過硬接線或通信方式上送LCU。檢修排水水系統(tǒng)檢修排水水系統(tǒng) PLC 按照預(yù)置程序完成對水位控制系統(tǒng)

9、的自動測量控制，實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的自動啟停，以及水泵的工作、備用運(yùn)行狀態(tài)的自動切換，以維持集水井的正常工作水位。水位控制系統(tǒng)的集水井水位和各種運(yùn)行狀態(tài)可在當(dāng)?shù)厝藱C(jī)界面上顯示，并通過硬接線或通信方式上送LCU。三輔機(jī)常用設(shè)備三輔機(jī)常用設(shè)備1 軟起動器什么是軟起動器：軟起動器是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能與一體的新穎電機(jī)電機(jī)控制裝置，被國外稱為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串聯(lián)于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。軟起動器的工作方式：軟起動器是一種減壓起動器，既能保證電動機(jī)在負(fù)載要求的啟動特性下平滑起動，降低電動機(jī)自身所承受的較大結(jié)構(gòu)沖擊力，又能降低對電網(wǎng)

10、的沖擊。軟起動指的是裝置輸出電壓按指定要求上升，使被控電機(jī)電壓由零按指定斜率上升到全電壓，轉(zhuǎn)速相應(yīng)地由零平滑加速至額定轉(zhuǎn)速地過程。傳統(tǒng)減壓起動方式：傳統(tǒng)的減壓起動方式有Y起動，自耦降壓起動，電抗器起動等，最常用的是Y起動。Y起動：在電機(jī)啟動時將電機(jī)負(fù)載降低采用星型接線, 當(dāng)電機(jī)啟動成功后再將電機(jī)改接成三角型接線，慢慢加載。傳統(tǒng)的啟動方式存在以下幾個問題: 對電網(wǎng)的沖擊大,影響了電網(wǎng)供電質(zhì)量,對變壓器裕量要求較大； 對機(jī)械設(shè)備沖擊大,降低設(shè)備使用壽命； Y啟動的切換時間一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定,對生產(chǎn)工藝要求穩(wěn)啟動的場合不宜采用；軟起動器的優(yōu)點(diǎn)：軟啟動是使用調(diào)壓裝置在規(guī)定的啟動時間內(nèi),自動地將啟動電壓連

11、續(xù)、平滑地上升,直到達(dá)到額定電壓。此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩就會平滑地增大,一直到轉(zhuǎn)矩為最大值Mm時為止,啟動過程結(jié)束。軟啟動可以使電動機(jī)啟停自如,減少空轉(zhuǎn),有節(jié)能作用。軟啟動器具有下列優(yōu)點(diǎn)： 減少沖擊力,延長設(shè)備壽命； 根據(jù)不同負(fù)載選用不同啟動方式以提高加/減速特性； 保護(hù)功能全面； 提高可靠性； 通過 修改參數(shù),匹配不同的負(fù)載對象； 智能化,可以與PLC等相互通訊；軟起動的起動方式： 斜坡升壓軟起動： 這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點(diǎn)是，由于不限流，在電機(jī)起動過程中，有時要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響較大，實(shí)際很少應(yīng)用。

12、斜坡恒流軟起動： 這種起動方式是在電動機(jī)起動的初始階段起動電流逐漸增加，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短。該起動方式是應(yīng)用最多的起動方式，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動。 階躍起動: 開機(jī)，即以最短時間，使起動電流迅速達(dá)到設(shè)定值，即為階躍起動。通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值，可以達(dá)到快速起動效果。脈沖沖擊起動:在起動開始階段，讓晶閘管在級短時間內(nèi)，以較大電流導(dǎo)通一段時間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，連入恒流起動,該起動方法。在一般負(fù)載中較少應(yīng)用，適用于重載并需克服較大

13、靜摩擦的起動場合。 電動機(jī)的軟停車: 電機(jī)停機(jī)時,傳統(tǒng)的控制方式都是通過瞬間停電完成的,但有許多應(yīng)用場合，不允許電機(jī)瞬間關(guān)機(jī)。例如：高層建筑、大樓的水泵系統(tǒng)，如果瞬間停機(jī)，會產(chǎn)生巨大的“水錘”效應(yīng)，使管道，甚至水泵遭到損壞。為減少和防止“水錘”效應(yīng)，需要電機(jī)逐漸停機(jī)，即軟停車，采用軟起動器能滿足這一要求。在泵站中，應(yīng)用軟停車技術(shù)可避免泵站的“拍門”損壞，減少維修費(fèi)用和維修工作量。軟起動器中的軟停車功能是，晶閘管在得到停機(jī)指令后，從全導(dǎo)通逐漸地減小導(dǎo)通角，經(jīng)過一定時間過渡到全關(guān)閉的過程。停車的時間根據(jù)實(shí)際需要在0120s調(diào)整。軟起動器的主要保護(hù)功能： 過載保護(hù)功能： 軟起動器引進(jìn)了電流控制環(huán)，因

14、而隨時跟蹤檢測電機(jī)電流的變化狀況。通過增加過載電流的設(shè)定和反時限控制模式，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)功能，使電機(jī)過載時，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報警信號。 缺相保護(hù)功能： 工作時，軟起動器隨時檢測三相線電流的變化，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。 過熱保護(hù)功能： 通過軟起動器內(nèi)部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報警信號。 軟起動結(jié)束，旁路接觸器閉合，使軟起動器退出運(yùn)行，直至停車時，再次投入，這樣即延長了軟起動器的壽命，又使電網(wǎng)避免了諧波污染，還可減少軟起動器中的晶閘管發(fā)熱損耗。軟起動器的旁路：2 變頻器:什么是變頻器: 變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變

15、換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。軟起動器和變頻器的區(qū)別: 變頻器是用于需要調(diào)速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率；軟起動器實(shí)際上是個調(diào)壓器，用于電機(jī)起動時，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。變頻器具備所有軟起動器功能，但它的價格比軟起動器貴得多，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多。 。變頻器的應(yīng)用:3 接觸器:什么是接觸器: 接觸器是一種應(yīng)用廣泛的開關(guān)電器。接觸器主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直流主電路和大容量的控制電路，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時操作，聯(lián)鎖控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動控制電路，其主要控制對象是電動機(jī)，也可用于控制其它電力負(fù)載，如電熱器、照明、電

16、焊機(jī)、電容器組等。接觸器的分類: 接觸器按被控電流的種類可分為交流接觸器和直流接觸器。交流接觸器又可分為電磁式和真空式2種。 交流接觸器的結(jié)構(gòu): 電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括電磁線圈和鐵心，是接觸器的重要組成部分，依靠它帶動觸點(diǎn)的閉合與斷開。 觸點(diǎn)系統(tǒng)：觸點(diǎn)是接觸器的執(zhí)行部分，包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)的作用是接通和分?jǐn)嘀骰芈?，控制較大的電流，而輔助觸點(diǎn)是在控制回路中，以滿足各種控制方式的要求。 滅弧系統(tǒng)：滅弧裝置用來保證觸點(diǎn)斷開電路時，產(chǎn)生的電弧可靠的熄滅，減少電弧對觸點(diǎn)的損傷。為了迅速熄滅斷開時的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩，并配有吹弧回路。 其它部分：有絕緣外

17、殼、彈簧、短路環(huán)、傳動機(jī)構(gòu)。交流接觸器的工作原理: 當(dāng)接觸器電磁線圈不通電時，彈簧的反作用力和銜鐵芯的自重使主觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_位置。當(dāng)電磁線圈通過控制回路接通控制電壓(一般為額定電壓)時，電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心，帶動主觸點(diǎn)閉合，接通電路，輔助接點(diǎn)隨之動作。4 熱繼電器:什么是熱繼電器: 熱繼電器是用于電動機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器。熱繼電器的結(jié)構(gòu): 熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸點(diǎn)組成，如圖所示，熱元件由發(fā)熱電阻絲做成。雙金屬片由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬輾壓而成，當(dāng)雙金屬片受熱時，會出現(xiàn)彎曲變形。使用時，把熱元件串接于電動機(jī)的主電路中,而常閉觸點(diǎn)串接于電動

18、機(jī)的控制電路中。1-熱元件 2-金屬片 3-導(dǎo)板 4-常閉觸點(diǎn)熱繼電器的工作原理: 當(dāng)電動機(jī)正常運(yùn)行時，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片彎曲，但還不足以使熱繼電器的觸點(diǎn)動作。當(dāng)電動機(jī)過載時，雙金屬片彎曲位移增大，推動導(dǎo)板使常閉觸點(diǎn)斷開，從而切斷電動機(jī)控制電路以起保護(hù)作用。熱繼電器動作后一般不能自動復(fù)位，要等雙金屬片冷卻后按下復(fù)位按鈕復(fù)位。熱繼電器動作電流的調(diào)節(jié)可以借助旋轉(zhuǎn)凸輪于不同位置來實(shí)現(xiàn)。熱繼電器的缺點(diǎn): 雙金屬片靠發(fā)熱元件間接加熱，熱偶合較差；元件容易老化,雙金屬片的彎曲程度受環(huán)境溫度影響較大，不能正確反映負(fù)載的過流情況。 5 塑殼斷路器:塑殼斷路器結(jié)構(gòu): 塑殼斷路器一般由觸頭系統(tǒng)、滅弧系

19、統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)、脫扣器、外殼等構(gòu)成。塑殼斷路器工作原理:當(dāng)短路時,大電流（一般10至12倍）產(chǎn)生的磁場克服反力彈簧，脫扣器拉動操作機(jī)構(gòu)動作，開關(guān)瞬時跳閘。當(dāng)過載時，電流變大，發(fā)熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動機(jī)構(gòu)動作（電流越大，動作時間越短)。現(xiàn)在有電子型的，使用互感器采集各相電流大小，與設(shè)定值比較，當(dāng)電流異常時微處理器發(fā)出信號，使電子脫扣器帶動操作機(jī)構(gòu)動作。 四四 PLCPLC在輔機(jī)控制中的應(yīng)用在輔機(jī)控制中的應(yīng)用1 輔機(jī)PLC程序需實(shí)現(xiàn)的功能:綜合狀態(tài)判斷: 電磁閥全開/全關(guān)位、主泵具備啟動條件等。被控設(shè)備的啟動、停止條件判斷: 模入量、開入量均可作為設(shè)備啟停條件，模入量信號優(yōu)先。正常情況

20、下以模入量信號作為啟停的判斷條件，當(dāng)模入量品質(zhì)壞時，使用開入量作為啟停的判斷條件。信號滿足時，需進(jìn)行一定的延時濾波（一般為12s），防止誤信號。設(shè)備運(yùn)行次數(shù)、運(yùn)行時間統(tǒng)計: 運(yùn)行時間包括：時、分、秒。主、備輪換: 能分別按運(yùn)行次數(shù)、運(yùn)行時間兩種方式進(jìn)行倒換，并能在觸摸屏上進(jìn)行選擇。默認(rèn)方式可在初始程序中設(shè)置。 運(yùn)行次數(shù)輪換： 當(dāng)主泵運(yùn)行次數(shù)大于m次（m次數(shù)在初始程序中設(shè)置，可在觸摸屏上修改），進(jìn)行主備倒換。 運(yùn)行時間輪換： 當(dāng)主泵運(yùn)行時間大于n小時（n小時數(shù)在初始程序中設(shè)置，可在觸摸屏上修改），進(jìn)行主備倒換。 通信功能: 送給外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)： 開入量：模件開入量、模件開出量、綜合狀態(tài)量、報警信息等。 模入量：模件模入量、綜合模擬量（如設(shè)備運(yùn)行次數(shù)、時間等），所有模入量均