水電站自動(dòng)化元件的介紹(潘口)

1、自動(dòng)化裝置、元件介名電二臺(tái)場(chǎng)：有穆2011、 2、 15水電站自動(dòng)化元件的選型配置及應(yīng)用-XZe 1-刖百：水電廠基礎(chǔ)自動(dòng)化是一個(gè)綜合的、系統(tǒng)的工程, 是水電廠能否實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班（少人值守）的關(guān)鍵所在。 自動(dòng)化元件（裝置）和輔機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制單元要選用 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)耍求的、質(zhì)心可靠、適應(yīng)潮濕環(huán)境的 成熟產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)注意改善自動(dòng)化元件（裝置）和輔 機(jī)設(shè)備控制單元的使用環(huán)境?；A(chǔ)自動(dòng)化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動(dòng)化元件(裝置)按功用顯示元件按用途分類(lèi)：溫度、壓力、流量、液 位、位移、轉(zhuǎn)速、軸電流、油混水、壓力脈 動(dòng)、水位差、流量水頭效率等測(cè)量傳感器、 變送器、測(cè)量?jī)x表和控制器、開(kāi)關(guān)等。執(zhí)行元件包括各種電磁閥、

2、電磁空氣閥和執(zhí)行 機(jī)構(gòu)等。，自動(dòng)化元件(裝置)基礎(chǔ)自動(dòng)化元件(裝置)的特殊性表現(xiàn)在:(1)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)和不易維護(hù)；(2)重要程度高；(3)運(yùn)行環(huán)境惡劣；(4)電磁干擾的強(qiáng)度相當(dāng)大。4自動(dòng)化元件(測(cè)速)(1)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置有機(jī)械測(cè)速和電氣測(cè)速兩種， 機(jī)械測(cè)速由齒盤(pán)或鋼帶、傳感器或接近開(kāi)關(guān)和 儀表組成。有DC 420mA輸出、RS232或 RS485通訊接口；能與電站監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊。具有斷電記憶、過(guò)速記憶和參數(shù)自動(dòng)保護(hù)功能 o在轉(zhuǎn)速上升或卜.降時(shí)，應(yīng)在規(guī)定的轉(zhuǎn)速發(fā)出 信號(hào)，對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置，同一觸點(diǎn)的動(dòng)作 誤差不超過(guò)±3%。，測(cè)速裝置原理示意圖自動(dòng)化元件(油混水)(2)油混水監(jiān)測(cè)裝置采用電

3、容式油混水信號(hào)裝置 ,由測(cè)量探頭和儀表組成。靈敏、準(zhǔn)確探測(cè)油混水狀況；有含水量顯示，并有DC 420mA輸出；有報(bào)警點(diǎn)輸出，報(bào)警值在含水量0. 1%5%可調(diào)。油混水原理示意圖當(dāng)兩極間油中混水后 將改變其介電常數(shù), 從而引起電容值的變 化，通過(guò)微電路設(shè)定 油混水比例，在油中 混水的比例達(dá)到設(shè)定 值時(shí)，控制器輸出報(bào) 警接點(diǎn)信號(hào)。自動(dòng)化元件(壓力)(3)水庫(kù)攔污柵壓差測(cè)量裝置同時(shí)采集柵前柵后 的水位信號(hào)，同時(shí)顯示2個(gè)水位及其差值；有 斷電記憶和參數(shù)白動(dòng)保護(hù)功能；有變送器斷 線(xiàn)檢測(cè)功能；有2對(duì)報(bào)警點(diǎn)及DC 420mA模 擬量輸出；能與電站監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊。差壓變送器測(cè)量時(shí)，作用在高、低壓側(cè)隔離膜片上的過(guò)

4、程氏力通過(guò)灌充液傳遞 到6-室傳感器中心的測(cè)狀膜片上。測(cè)狀膜片是一個(gè)張緊的彈性元件, 其位移后與壓力成正比。測(cè)宋膜片兩電容固定極板的被放大電路線(xiàn) 性地轉(zhuǎn)換成420mA的二線(xiàn)制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。L電接點(diǎn)壓力表壓力變送器測(cè)量時(shí)，過(guò)程壓力百接作用堅(jiān)固耐腐訕的陶瓷膜片上，使膜片產(chǎn) 生.彈性位移，根據(jù)電容值的大小與兩極間的距離成止比的原理，就 可以從襯底電極和膜片電極之間檢測(cè)到電容的變化，檢測(cè)到的變化 電容經(jīng)微調(diào)電路放大后，可輸出個(gè)精確的電東信號(hào)，輸出的電本 信號(hào)通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成420mA的電流信號(hào)輸出。自動(dòng)化元件(裝置)(4)流量水頭效率測(cè)量裝置可同時(shí)采集來(lái)自流量 、水頭、有功的信號(hào)，同時(shí)顯示瞬時(shí)流量、

5、累積流量、水頭、效率和耗水率；有斷電記 憶、參數(shù)自動(dòng)保護(hù)功能；有變送器斷線(xiàn)檢測(cè) 功能；有DC 420mA輸出；能與電站監(jiān)控計(jì) 算機(jī)通訊。熱導(dǎo)式流量開(kāi)關(guān)熱模塊接收到的熱量是一個(gè)固定值，當(dāng)有介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，感熱模塊 所接受到的熱量將隨介質(zhì)的流速變化而變化，感熱模塊將這溫差 信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再通過(guò)處理器將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模擬量 信號(hào)或接點(diǎn)信號(hào)輸出，流量開(kāi)關(guān)通過(guò)這個(gè)信號(hào)對(duì)介質(zhì)的流速進(jìn)行 顯示及控制。擋板式流量開(kāi)關(guān)號(hào)以“片45年* Gr.逋正旋動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定流速動(dòng)作 點(diǎn)，當(dāng)管道內(nèi)有流體流過(guò)時(shí)，流 體推動(dòng)擋板偏轉(zhuǎn)，擋板帶動(dòng)磁性 模塊上移，如果流體流速大于等 廠設(shè)定流速，則腔室內(nèi)開(kāi)關(guān)模 塊動(dòng)作,輸出接點(diǎn)信號(hào)

6、;如果流 體流速小于設(shè)定流速，則磁性模 塊下移，開(kāi)關(guān)復(fù)位，接點(diǎn)斷開(kāi)。電磁流量計(jì)作原理電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律設(shè)計(jì) 的，在測(cè)斑管軸線(xiàn)和磁場(chǎng)磁 力線(xiàn)相互垂百的管壁上安裝 一對(duì)檢測(cè)電極，當(dāng)導(dǎo)電液體 沿測(cè)質(zhì)管流過(guò)交變磁場(chǎng)（磁力 線(xiàn)垂直尸液體流動(dòng)方向）時(shí),導(dǎo)電液體切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)測(cè)量管上的 兩個(gè)檢測(cè)電極能夠檢測(cè)出這 個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)以下公 式可以計(jì)兌出流量，最后轉(zhuǎn) 換成420mA輸出。基于一些金屬（如鍥鐵合金）在 白動(dòng)力亍e件r侍毯、相交磁場(chǎng)的作用下，具有磁致伸 u ?J 色兒i t（母住j縮的特點(diǎn)，即韋德變效應(yīng)。測(cè)量 一I時(shí)，傳感器探頭在磁致伸縮材料工1制成的波導(dǎo)線(xiàn)一端發(fā)

7、出一個(gè)起始脈沖后，將形成一個(gè)與波導(dǎo)線(xiàn)垂 目的磁場(chǎng)（如下圖所示），磁場(chǎng) 以光速隨脈沖電流沿波導(dǎo)線(xiàn)傳播， 磁場(chǎng)遇到套住波導(dǎo)線(xiàn)外的磁環(huán)所 產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生相交磁場(chǎng)。 在相交磁場(chǎng)的作用下波導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生 瞬時(shí)張力，使波導(dǎo)線(xiàn)扭動(dòng)并產(chǎn)生 扭動(dòng)波，這個(gè)扭動(dòng)波（波速約為音 速）沿波導(dǎo)管運(yùn)行，回傳至傳感器 探頭時(shí)，產(chǎn)生逆磁致伸縮現(xiàn)象， 在m探頭形成一個(gè)返回電脈 花 I 起始脈沖到接收返回脈 沖的時(shí)間差與磁環(huán)位置相關(guān)，變 知必比 + 蘭1.1 /Hll m e H X4自動(dòng)化元件（位移）自動(dòng)化元件（位移）如果直線(xiàn)位移或電位器隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)傳感器內(nèi)置轉(zhuǎn)軸及高精度電位器等，測(cè)量時(shí), 角位移發(fā)生變化，拉線(xiàn)伸縮，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn), 動(dòng)

8、產(chǎn)生變化的線(xiàn)性電阻信號(hào)，變送器再將這個(gè)變化的電阻信號(hào) 轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)輸出。而DTC41編碼器式由一組拉線(xiàn)式彈簧機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪結(jié)合光電編碼 器而成。拉線(xiàn)拉動(dòng)，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)光電編碼器輸出標(biāo)準(zhǔn) 脈沖信號(hào)。4位移傳感器執(zhí)行元件1自動(dòng)化元件(裝置) (5)福J補(bǔ)氣裝置用于電站壓油裝置 及其他儲(chǔ)能器系統(tǒng)中，為組合式多功能高壓空氣閥組，接受系統(tǒng) 控制回路控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣。 該裝置由手動(dòng)球閥，常閉電磁閥,單向閥，常開(kāi)電磁閥，手動(dòng)球閥，消聲器及不銹鋼管路組成。 閥體的優(yōu)化組合，避免了因閥漏 氣致使儲(chǔ)能器的氣壓逐漸升高。 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣、手動(dòng)補(bǔ)氣和貯 能器中多余氣體的排放。4自動(dòng)化元件(裝置)-(6

9、)水力控制閥主要工作原理是利用上、下閥腔的壓力差控制閥盤(pán)的運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)旁通 管路和各種導(dǎo)閥的不同接法實(shí)現(xiàn)不同用途。水力控制閥建議小口徑選用隔膜式，大口徑 選用活塞式。水力控制閥4自動(dòng)化元件（裝置）（7）全自動(dòng)濾水器設(shè)備主:要用水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)自動(dòng) 過(guò)濾排污，是技術(shù)供水系統(tǒng)的必備裝置，適用于無(wú)人值 班（少人值守）的水電廠。全自動(dòng)濾水器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)及自 動(dòng)控制機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)減速機(jī)、濾水器 殼體及殼體內(nèi)的濾網(wǎng)組件、反沖洗機(jī)構(gòu)、排污機(jī)構(gòu)和排 污電動(dòng)閥等組成。自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)主要由控制箱和差壓測(cè) 量系統(tǒng)組成；實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定差壓和手動(dòng)切換功能設(shè)置， 并輸出運(yùn)行、故障、沖洗、差壓報(bào)警和差壓過(guò)高報(bào)警等

10、 信號(hào)。具有通訊接口，滿(mǎn)足智能化要求。輔機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制單元fl自動(dòng)化元件(裝置) (9)全自動(dòng)密閉水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由補(bǔ)水箱、自 動(dòng)控制循環(huán)水泵系統(tǒng)、尾水冷卻器和電氣控 制箱等設(shè)備組成。輔機(jī)設(shè)備主要包括水電廠壓 油、排水、壓縮空氣、閘 門(mén)自控和機(jī)組自動(dòng)測(cè)溫剎 車(chē)制動(dòng)等，其作用如下。輔機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制單元1)水電廠壓油設(shè)備自動(dòng)控制單元以可編程序控制 器(PLC)為控制核心，由軟啟動(dòng)器、交直流雙路 控制電源、觸摸屏等組成?？刂茊卧ㄟ^(guò)液位 、壓力等外圍檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)壓油罐油壓和油位 ,通過(guò)控制軟啟動(dòng)器控制油泵和自動(dòng)補(bǔ)氣裝置 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)油和自動(dòng)補(bǔ)氣，自動(dòng)完成油壓裝置 各種工況的控制和信息傳遞。油壓意外超高時(shí)

11、 ,組合閥安全保護(hù)功能可自動(dòng)控制回油，保證 系統(tǒng)功能正常、設(shè)備安全。甫機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制單元(2麗11廠排水設(shè)備自動(dòng)控制單元以可編程序控制器(PLC) 為控制核心，由接觸器或軟啟動(dòng)器、交直流雙路控制電 源、觸摸屏等組成?？刂茊卧ㄟ^(guò)液位、流量等外圍檢 測(cè)設(shè)備檢測(cè)集水井水位和管內(nèi)流體狀態(tài)。通過(guò)控制接觸 器或軟啟動(dòng)器控制水泵啟動(dòng)和停止，自動(dòng)完成集水井各 種工況的控制和信息傳遞。由于水泵電機(jī)啟動(dòng)不頻繁， 工作周期相對(duì)較長(zhǎng)，其控制保護(hù)可采用先進(jìn)可靠的接觸 器組件實(shí)現(xiàn)，對(duì)于功率較大的電機(jī)則最好使用軟啟動(dòng)器 完成。1輔機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制單元累也壓縮空氣設(shè)備自動(dòng)控制單元以可編程序控制器 (PLC)為控制核心，由軟啟

12、動(dòng)器、雙路控制電源、觸摸 屏等組成?？刂茊卧ㄟ^(guò)壓力、溫度、流量等外圍檢測(cè) 設(shè)備檢測(cè)儲(chǔ)氣罐東力、空東機(jī)及氣缸的壓力、氣缸溫度 以及冷卻水流;也 通過(guò)軟啟動(dòng)器啟?？諌簷C(jī)自動(dòng)控制貯 氣罐內(nèi)的氣壓在規(guī)定的工作壓力范圍內(nèi)。在空壓機(jī)的啟 、停過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)卸荷啟動(dòng)、自動(dòng)供停冷卻水，自動(dòng)排 污控制以及備用空壓機(jī)的自動(dòng)投切控制o完成空壓機(jī)各 種工況的控制和信息傳遞。輔機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制單元輔機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制單元河門(mén)自動(dòng)控制單元安裝 在閘門(mén)啟閉機(jī)室，由開(kāi) 度傳感器、荷重傳感器 、智能閘門(mén)測(cè)控儀表、 控制電器、邏輯保護(hù)電 路、操作按鈕、狀態(tài)指 示燈、電流電壓顯示表 等組成?？梢愿鶕?jù)用戶(hù) 要求進(jìn)行閘門(mén)的單控、 群控。輔機(jī)

13、設(shè)備自動(dòng)控制單元;)機(jī)組自動(dòng)測(cè)溫剎車(chē)制動(dòng)單元 具有機(jī)組自動(dòng)測(cè)溫和機(jī)組剎 車(chē)制動(dòng)兩種功能。測(cè)溫單元 可實(shí)現(xiàn)機(jī)組多點(diǎn)溫度的自動(dòng) 監(jiān)測(cè)，并輸出DC 420mA的 模擬量信號(hào)和溫度報(bào)警的開(kāi) 關(guān)量信號(hào)。機(jī)組制動(dòng)單元可 完成機(jī)組的剎車(chē)制動(dòng)、制動(dòng) 復(fù)位等功能。機(jī)械部分采用 進(jìn)口電磁閥和不銹鋼管路。輔機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制單元(6)水電廠工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理、監(jiān)視的重要 手段，它的主要用途是及時(shí)而真實(shí)準(zhǔn)確地反應(yīng)被監(jiān)控 對(duì)象的實(shí)際信息，從而為決策提供依據(jù)。水電站的監(jiān) 控人員借助于工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的輔機(jī)監(jiān)視作用，對(duì) 設(shè)備進(jìn)行控制操作，能大大提高設(shè)備遠(yuǎn)方操作的安全 性及生產(chǎn)管理效率和自動(dòng)化水平。并在一定程度上起 到

14、安全保衛(wèi)的作用。為防止影響或干擾，一般水電站 工業(yè)電視系統(tǒng)不與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，工業(yè)電視監(jiān) 視系統(tǒng)前端設(shè)備獲取的信息經(jīng)本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳送到主控 室或分控室主機(jī)。基礎(chǔ)自動(dòng)化的發(fā)展水電廠基礎(chǔ)自動(dòng)化的發(fā)展方向是：(1)向智能化方向發(fā)展，以滿(mǎn)足機(jī)組故障診斷和在 線(xiàn)狀態(tài)檢修的需要；(2)向集成化方向發(fā)展，是基礎(chǔ)自動(dòng)化創(chuàng)新發(fā)展的 要求和發(fā)展趨勢(shì)；減輕設(shè)計(jì)、選型、采購(gòu)、安 裝、調(diào)試的工作量；4基礎(chǔ)自動(dòng)化的發(fā)展（3）向優(yōu)化配置的方向發(fā)展，現(xiàn)階段水電廠機(jī)組 自動(dòng)化元件（裝置）沒(méi)有一個(gè)完善的配置標(biāo)準(zhǔn)， 應(yīng)根據(jù)不同的裝機(jī)容量，不同的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)研究進(jìn)行優(yōu)化配置;（4）調(diào)研不同產(chǎn)品的安裝使用注意事項(xiàng)，提高白動(dòng)化

15、元件（裝置）工作的穩(wěn)定性和可靠性?；A(chǔ)自動(dòng)化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動(dòng)化元件（裝置）智能化的發(fā)展方向是能檢測(cè)、測(cè)量、分析和處理在各種生產(chǎn)環(huán)境下發(fā)生的變化，如：位置、長(zhǎng)度、高度、移動(dòng)和外形 等方面的變化，其有助于對(duì)未來(lái)發(fā)生的情況做 出預(yù)測(cè)和預(yù)防?；A(chǔ)自動(dòng)化的智能化發(fā)展(1)白校零、自標(biāo)定和白校正功能；(2)自動(dòng)補(bǔ)償功能；(3)能夠自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；(4)能夠自動(dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)、自選量程和自尋故障；(5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記憶與信息處理功能；(6)雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或者符號(hào)輸出功能(7)判斷和策處理功能。智能儀表和智能傳感器一般是用在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系 統(tǒng)中，這種儀表和傳感器內(nèi)部嵌入的有通訊 模塊和控制

16、模塊，可以完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù) 處理和數(shù)據(jù)通訊功能。自動(dòng)化元件的種內(nèi)和選用 1、測(cè)溫電阻水輪發(fā)電機(jī)組的瓦溫保護(hù)和定子線(xiàn)圈的過(guò) 熱保護(hù)廣泛使用電阻作測(cè)溫元件。-銅熱電阻存在著體積大，對(duì)溫度響應(yīng)速度慢的 缺陷。1 2、液位控制浮子式水控制：就是由于水質(zhì)差，油污泥將浮子活動(dòng)部 件卡位，使它的上、下可動(dòng)部件失去一定的靈活性。 另外，有時(shí)因廠家質(zhì)量問(wèn)題，浮子密封不良，造成絕 緣不好，還有浮子里滲有少量的油水，使排水系統(tǒng)失 靈。浮子、干簧管接頭的液位信號(hào)器，如ZWX150, FXI型浮子信號(hào)器，其本身存在易卜和信號(hào)不能自保 持的缺點(diǎn)。尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)油盆式稀油水導(dǎo)軸承的液位信 號(hào)器，般投產(chǎn)一、二年后就不能正常工作了。隹運(yùn) 行過(guò)程中又往往誤發(fā)信號(hào)，干擾運(yùn)行人員正常運(yùn)行監(jiān) 視。建議采用帶兩接點(diǎn)的浮子開(kāi)關(guān)增強(qiáng)其穩(wěn)定性和使 用壽命，改善監(jiān)視條件。&3、流量開(kāi)關(guān)-水輪發(fā)電機(jī)組軸承冷卻水的監(jiān)視大都是在冷卻器冷卻 水排出管