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文檔簡介
水電站自動化元件武漢艾德克電站設(shè)備有限公司2012-6水電站自動化元件武漢艾德克電站設(shè)備有限公司2012-61水電站自動化元件的選型配置及應(yīng)用前言:水電廠基礎(chǔ)自動化是一個綜合的、系統(tǒng)的工程,是水電廠能否實現(xiàn)無人值班(少人值守)的關(guān)鍵所在。自動化元件(裝置)和輔機(jī)設(shè)備自動控制單元要選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的、質(zhì)量可靠、適應(yīng)潮濕環(huán)境的成熟產(chǎn)品,同時應(yīng)注意改善自動化元件(裝置)和輔機(jī)設(shè)備控制單元的使用環(huán)境。水電站自動化元件的選型配置及應(yīng)用前言:2基礎(chǔ)自動化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動化元件(裝置)按功用顯示元件按用途分類:溫度、壓力、流量、液位、位移、轉(zhuǎn)速、軸電流、油混水、壓力脈動、水位差、流量水頭效率等測量傳感器、變送器、測量儀表和控制器、開關(guān)等。執(zhí)行元件包括各種電磁閥、電磁空氣閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。基礎(chǔ)自動化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動化元件(裝置)按功用3基礎(chǔ)自動化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動化元件(裝置)智能化的發(fā)展方向是能檢測、測量、分析和處理在各種生產(chǎn)環(huán)境下發(fā)生的變化,如:位置、長度、高度、移動和外形等方面的變化,其有助于對未來發(fā)生的情況做出預(yù)測和預(yù)防?;A(chǔ)自動化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動化元件(裝置)智能化的發(fā)展4自動化元件(裝置)基礎(chǔ)自動化元件(裝置)的特殊性:(1)運(yùn)行時間長和不易維護(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。自動化元件(裝置)基礎(chǔ)自動化元件(裝置)的特殊性:5基礎(chǔ)自動化的發(fā)展水電廠基礎(chǔ)自動化的發(fā)展方向是:(1)向智能化方向發(fā)展,以滿足機(jī)組故障診斷和在線狀態(tài)檢修的需要;(2)向集成化方向發(fā)展,是基礎(chǔ)自動化創(chuàng)新發(fā)展的要求和發(fā)展趨勢;減輕設(shè)計、選型、采購、安裝、調(diào)試的工作量;基礎(chǔ)自動化的發(fā)展水電廠基礎(chǔ)自動化的發(fā)展方向是:6基礎(chǔ)自動化的發(fā)展(3)向優(yōu)化配置的方向發(fā)展,現(xiàn)階段水電廠機(jī)組自動化元件(裝置)沒有一個完善的配置標(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,提高自動化元件(裝置)工作的穩(wěn)定性和可靠性?;A(chǔ)自動化的發(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7自動化元件(測速)(1)轉(zhuǎn)速測量裝置有機(jī)械測速和電氣測速兩種,機(jī)械測速由齒盤或鋼帶、傳感器或接近開關(guān)和儀表組成。有DC4~20mA輸出、RS232或RS485通訊接口;能與電站監(jiān)控計算機(jī)通訊。具有斷電記憶、過速記憶和參數(shù)自動保護(hù)功能。在轉(zhuǎn)速上升或下降時,應(yīng)在規(guī)定的轉(zhuǎn)速發(fā)出信號,對機(jī)械轉(zhuǎn)速信號裝置,同一觸點(diǎn)的動作誤差不超過±3%。自動化元件(測速)(1)轉(zhuǎn)速測量裝置有機(jī)械測速和電氣測速兩種8測速齒盤測速齒盤在大軸上的安裝測速齒盤測速齒盤在大軸上的安裝9測速裝置原理示意圖測速裝置原理示意圖10轉(zhuǎn)速信號裝置轉(zhuǎn)速信號裝置是通過電氣手段測量水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速,并發(fā)出相應(yīng)報警信號的裝置。圖示為ZS-3型PLC轉(zhuǎn)速信號裝置。轉(zhuǎn)速信號裝置轉(zhuǎn)速信號裝置是通過電氣手段測量水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速,11ZS-3轉(zhuǎn)速信號裝置的特點(diǎn)1、采用西門子PLC作為核心。2、可編程本體測頻,可靠性高。3、交流和直流雙電源供電。4、一路殘壓和兩路齒盤3通道互備。5、液晶顯示器,信息量大。6、10路開關(guān)量輸出,蠕動報警功能。ZS-3轉(zhuǎn)速信號裝置的特點(diǎn)1、采用西門子PLC作為核心。12轉(zhuǎn)速信號裝置單片機(jī)構(gòu)成的ZS-1和ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置轉(zhuǎn)速信號裝置單片機(jī)構(gòu)成的ZS-1和ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置13ZS-1/ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置的特點(diǎn)1、以最先進(jìn)的ARM芯片作為控制核心,采用表面貼片工藝制造。2、一路齒盤和一路殘壓雙通道備份。(ZS-1僅殘壓通道)3、交流和直流雙電源互備。4、抗干擾能力超強(qiáng)。ZS-1/ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置的特點(diǎn)1、以最先進(jìn)的ARM芯片14機(jī)械轉(zhuǎn)速信號裝置-機(jī)械離心開關(guān)以離心力實現(xiàn)對機(jī)組轉(zhuǎn)速的測量和報警的自動化元件,最多可提供4個轉(zhuǎn)速報警值。機(jī)械轉(zhuǎn)速信號裝置-機(jī)械離心開關(guān)以離心力實現(xiàn)對機(jī)組轉(zhuǎn)速的測量和15機(jī)械過速保護(hù)裝置利用離心力整定轉(zhuǎn)速動作值,以液壓油路來實現(xiàn)機(jī)組事故停機(jī)的自動化元件,是水輪發(fā)電機(jī)組最后一道安全保護(hù)。機(jī)械過速保護(hù)裝置利用離心力整定轉(zhuǎn)速動作值,以液壓油路來實現(xiàn)機(jī)16自動化元件(油混水)(2)油混水監(jiān)測裝置采用電容式油混水信號裝置,由測量探頭和儀表組成。靈敏、準(zhǔn)確探測油混水狀況;有含水量顯示,并有DC4~20mA輸出;有報警點(diǎn)輸出,報警值在含水量0.1%~5%可調(diào)。自動化元件(油混水)(2)油混水監(jiān)測裝置采用電容式油混水信號17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,控制器輸出報警接點(diǎn)信號。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18油混水信號器油混水信號器圖片油混水信號器油混水信號器圖片19自動化元件(壓力)(3)水庫攔污柵壓差測量裝置同時采集柵前柵后的水位信號,同時顯示2個水位及其差值;有斷電記憶和參數(shù)自動保護(hù)功能;有變送器斷線檢測功能;有2對報警點(diǎn)及DC4~20mA模擬量輸出;能與電站監(jiān)控計算機(jī)通訊。水位信號通常采用壓力變送器來實現(xiàn)。自動化元件(壓力)(3)水庫攔污柵壓差測量裝置同時采集柵前柵20壓力變送器
測量時,作用在高、低壓側(cè)隔離膜片上的過程壓力通過灌充液傳遞到δ-室傳感器中心的測量膜片上。測量膜片是一個張緊的彈性元件,其位移量與壓力成正比。測量膜片兩電容固定極板的被放大電路線性地轉(zhuǎn)換成4~20mA的二線制標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。壓力變送器
測量時,作用在高、低壓側(cè)隔離膜片上的過程壓力通過21以壓力變送器構(gòu)成的水位儀表以壓力變送器構(gòu)成的水位儀表22一體式壓力/液位顯控器一體式壓力/液位顯控器23電接點(diǎn)壓力表電接點(diǎn)壓力表24(4)流量水頭效率測量裝置可同時采集來自流量、水頭、有功的信號,同時顯示瞬時流量、累積流量、水頭、效率和耗水率;有斷電記憶、參數(shù)自動保護(hù)功能;有變送器斷線檢測功能;有DC4~20mA輸出;能與電站監(jiān)控計算機(jī)通訊。自動化元件(裝置)(4)流量水頭效率測量裝置可同時采集來自流量、水頭、有功的信25水頭流量效率儀利用蝸殼差壓測量水輪機(jī)流量-通常當(dāng)水流過蝸殼時,在蝸殼的內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生差壓ΔP,而流量Q=K再利用蝸殼進(jìn)出口差壓和發(fā)電機(jī)有功測量水頭效率水頭流量效率儀利用蝸殼差壓測量水輪機(jī)流量-通常當(dāng)水流過蝸殼時26熱導(dǎo)式流量開關(guān)測量時,由發(fā)熱模塊發(fā)出熱量,如果管道內(nèi)沒有介質(zhì)流動,則感熱模塊接收到的熱量是一個固定值,當(dāng)有介質(zhì)流動時,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轉(zhuǎn)化成電信號,再通過處理器將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號或接點(diǎn)信號輸出,流量開關(guān)通過這個信號對介質(zhì)的流速進(jìn)行顯示及控制。熱導(dǎo)式流量開關(guān)測量時,由發(fā)熱模塊發(fā)出熱量,如果管道內(nèi)沒有介質(zhì)27擋板式流量開關(guān)通過旋動調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定流速動作點(diǎn),當(dāng)管道內(nèi)有流體流過時,流體推動擋板偏轉(zhuǎn),擋板帶動磁性模塊上移,如果流體流速大于等于設(shè)定流速,則腔室內(nèi)開關(guān)模塊動作,輸出接點(diǎn)信號;如果流體流速小于設(shè)定流速,則磁性模塊下移,開關(guān)復(fù)位,接點(diǎn)斷開。擋板式流量開關(guān)通過旋動調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定流速動作點(diǎn),當(dāng)管道內(nèi)有流體28電磁流量計工作原理電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律設(shè)計的,在測量管軸線和磁場磁力線相互垂直的管壁上安裝一對檢測電極,當(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管流過交變磁場(磁力線垂直于液體流動方向)時,導(dǎo)電液體切割磁力線,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,通過測量管上的兩個檢測電極能夠檢測出這個感應(yīng)電動勢,通過以下公式可以計算出流量,最后轉(zhuǎn)換成4~20mA輸出。
電磁流量計工作原理電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律29自動化元件(位移)基于一些金屬(如鎳鐵合金)在相交磁場的作用下,具有磁致伸縮的特點(diǎn),即韋德曼效應(yīng)。測量時,傳感器探頭在磁致伸縮材料制成的波導(dǎo)線一端發(fā)出一個起始脈沖后,將形成一個與波導(dǎo)線垂直的磁場(如下圖所示),磁場以光速隨脈沖電流沿波導(dǎo)線傳播,磁場遇到套在波導(dǎo)線外的磁環(huán)所產(chǎn)生的磁場時,產(chǎn)生相交磁場。在相交磁場的作用下波導(dǎo)線產(chǎn)生瞬時張力,使波導(dǎo)線扭動并產(chǎn)生扭動波,這個扭動波(波速約為音速)沿波導(dǎo)管運(yùn)行,回傳至傳感器探頭時,產(chǎn)生逆磁致伸縮現(xiàn)象,在傳感器探頭形成一個返回電脈沖。發(fā)射起始脈沖到接收返回脈沖的時間差與磁環(huán)位置相關(guān),變送器將時間差信號(即磁環(huán)位移)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號輸出。自動化元件(位移)基于一些金屬(如鎳鐵合金)在相交磁場的作用30位移顯控器位移顯控器31位移顯控器拉線式位移顯控器位移顯控器拉線式位移顯控器32角位移的測量角位移顯控器角位移的測量角位移顯控器33自動化元件(位移)自動化元件(位移)34自動化元件(位移)傳感器內(nèi)置轉(zhuǎn)軸及高精度電位器等,測量時,如果直線位移或角位移發(fā)生變化,拉線伸縮,帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),電位器隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生變化的線性電阻信號,變送器再將這個變化的電阻信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號輸出。
而DTC41編碼器式由一組拉線式彈簧機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪結(jié)合光電編碼器而成。拉線拉動,從而帶動旋轉(zhuǎn),通過光電編碼器輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號。自動化元件(位移)傳感器內(nèi)置轉(zhuǎn)軸及高精度電位器等,測量時,如35主令開關(guān)主令開關(guān)36位移顯控器(電氣主令開關(guān))
前述的位移顯控器也是一種電氣主令開關(guān)位移顯控器(電氣主令開關(guān))
前述的位移顯控器也是一種電氣主37軸電流監(jiān)測裝置水輪發(fā)電機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時由于定子、轉(zhuǎn)子之間氣隙磁阻不同,磁場分布復(fù)雜,引起磁通不平衡,會在發(fā)電機(jī)的大軸內(nèi)產(chǎn)生軸電流。軸有電流可能導(dǎo)致潤滑油油質(zhì)劣化,嚴(yán)重時甚至可能灼傷軸瓦造成事故。軸電流監(jiān)測裝置用來監(jiān)測水輪發(fā)電機(jī)組軸電流的大小及變化。它通過一個空心環(huán)形互感器,測量穿過互感器的大軸中電流的大小,并通過微機(jī)儀表顯示出來。軸電流監(jiān)測裝置水輪發(fā)電機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時由于定子、轉(zhuǎn)子之間38軸電流監(jiān)測裝置安裝軸電流監(jiān)測裝置安裝39執(zhí)行元件執(zhí)行元件40事故配壓閥(過速限制器)在過速時,切除調(diào)速器控制油路,實現(xiàn)事故停機(jī)的功率放大閥組。目前,通用的事故配壓閥有滑閥式和插裝閥式的。事故配壓閥(過速限制器)在過速時,切除調(diào)速器控制油路,實現(xiàn)事41自動化元件(裝置)(5)自動補(bǔ)氣裝置用于電站壓油裝置及其他儲能器系統(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,實現(xiàn)自動補(bǔ)氣。該裝置由手動球閥,常閉電磁閥,單向閥,常開電磁閥,手動球閥,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能器的氣壓逐漸升高??蓪崿F(xiàn)自動補(bǔ)氣、手動補(bǔ)氣和貯能器中多余氣體的排放。自動化元件(裝置)(5)自動補(bǔ)氣裝置用于電站壓油裝置及其他儲42(6)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的運(yùn)動,再通過旁通管路和各種導(dǎo)閥的不同接法實現(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。自動化元件(裝置)(6)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43水力控制閥水力控制閥44(7)全自動濾水器設(shè)備主要用于水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)自動過濾排污,是技術(shù)供水系統(tǒng)的必備裝置,適用于無人值班(少人值守)的水電廠。全自動濾水器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)及自動控制機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由電動減速機(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)和排污電動閥等組成。自動控制機(jī)構(gòu)主要由控制箱和差壓測量系統(tǒng)組成;實現(xiàn)定時、定差壓和手動切換功能設(shè)置,并輸出運(yùn)行、故障、沖洗、差壓報警和差壓過高報警等信號。具有通訊接口,滿足智能化要求。自動化元件(裝置)(7)全自動濾水器設(shè)備主要用于水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)自動過濾排污45全自動濾水器全自動濾水器46用于正反向沖水的供水轉(zhuǎn)閥自動濾水器為實現(xiàn)排污,往往設(shè)計有反向排污功能,轉(zhuǎn)閥就是實現(xiàn)正反向自動沖水的一種新型便利的閥組。用于正反向沖水的供水轉(zhuǎn)閥自動濾水器為實現(xiàn)排污,往往設(shè)計有反向47自動化元件(裝置)(9)全自動密閉水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由補(bǔ)水箱、自動控制循環(huán)水泵系統(tǒng)、尾水冷卻器和電氣控制箱等設(shè)備組成。自動化元件(裝置)(9)全自動密閉水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由補(bǔ)水箱、自48輔機(jī)設(shè)備主要包括水電廠壓油、排水、壓縮空氣、閘門自控和機(jī)組自動測溫剎車制動等,其作用如下。輔機(jī)設(shè)備自動控制單元輔機(jī)設(shè)備主要包括水電廠壓油、排水、壓縮空氣、閘門自控和機(jī)組自49輔機(jī)設(shè)備自動控制單元1)水電廠壓油設(shè)備自動控制單元以可編程序控制器(PLC)為控制核心,由軟啟動器、交直流雙路控制電源、觸摸屏等組成??刂茊卧ㄟ^液位、壓力等外圍檢測設(shè)備檢測壓油罐油壓和油位,通過控制軟啟動器控制油泵和自動補(bǔ)氣裝置實現(xiàn)自動補(bǔ)油和自動補(bǔ)氣,自動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,組合閥安全保護(hù)功能可自動控制回油,保證系統(tǒng)功能正常、設(shè)備安全。輔機(jī)設(shè)備自動控制單元1)水電廠壓油設(shè)備自動控制單元以可編程序50水電站自動化元件的介紹51輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(2)水電廠排水設(shè)備自動控制單元以可編程序控制器(PLC)為控制核心,由接觸器或軟啟動器、交直流雙路控制電源、觸摸屏等組成??刂茊卧ㄟ^液位、流量等外圍檢測設(shè)備檢測集水井水位和管內(nèi)流體狀態(tài)。通過控制接觸器或軟啟動器控制水泵啟動和停止,自動完成集水井各種工況的控制和信息傳遞。由于水泵電機(jī)啟動不頻繁,工作周期相對較長,其控制保護(hù)可采用先進(jìn)可靠的接觸器組件實現(xiàn),對于功率較大的電機(jī)則最好使用軟啟動器完成。輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(2)水電廠排水設(shè)備自動控制單元以可編程52排水設(shè)備排水設(shè)備53輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(3)水電廠壓縮空氣設(shè)備自動控制單元以可編程序控制器(PLC)為控制核心,由軟啟動器、雙路控制電源、觸摸屏等組成??刂茊卧ㄟ^壓力、溫度、流量等外圍檢測設(shè)備檢測儲氣罐壓力、空壓機(jī)及氣缸的壓力、氣缸溫度以及冷卻水流量,通過軟啟動器啟??諌簷C(jī)自動控制貯氣罐內(nèi)的氣壓在規(guī)定的工作壓力范圍內(nèi)。在空壓機(jī)的啟、停過程中,實現(xiàn)卸荷啟動、自動供停冷卻水,自動排污控制以及備用空壓機(jī)的自動投切控制。完成空壓機(jī)各種工況的控制和信息傳遞。輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(3)水電廠壓縮空氣設(shè)備自動控制單元以可54空壓機(jī)系統(tǒng)空壓機(jī)系統(tǒng)55輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(4)閘門自動控制單元安裝在閘門啟閉機(jī)室,由開度傳感器、荷重傳感器、智能閘門測控儀表、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)用戶要求進(jìn)行閘門的單控、群控。輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(4)閘門自動控制單元安裝在閘門啟閉機(jī)室56輔機(jī)設(shè)備自動控制單元輔機(jī)設(shè)備自動控制單元57輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(5)機(jī)組自動測溫剎車制動單元具有機(jī)組自動測溫和機(jī)組剎車制動兩種功能。測溫單元可實現(xiàn)機(jī)組多點(diǎn)溫度的自動監(jiān)測,并輸出DC4~20mA的模擬量信號和溫度報警的開關(guān)量信號。機(jī)組制動單元可完成機(jī)組的剎車制動、制動復(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)備自動控制單元(5)機(jī)組自動測溫剎車制動單元具有機(jī)組自58輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(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而真實準(zhǔn)確地反應(yīng)被監(jiān)控對象的實際信息,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)管理效率和自動化水平。并在一定程度上起到安全保衛(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)。輔機(jī)設(shè)備自動控制單元(6)水電廠工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理59工業(yè)電視工業(yè)電視60放映結(jié)束,謝謝收看!放映結(jié)束,謝謝收看!61水電站自動化元件武漢艾德克電站設(shè)備有限公司2012-6水電站自動化元件武漢艾德克電站設(shè)備有限公司2012-662水電站自動化元件的選型配置及應(yīng)用前言:水電廠基礎(chǔ)自動化是一個綜合的、系統(tǒng)的工程,是水電廠能否實現(xiàn)無人值班(少人值守)的關(guān)鍵所在。自動化元件(裝置)和輔機(jī)設(shè)備自動控制單元要選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的、質(zhì)量可靠、適應(yīng)潮濕環(huán)境的成熟產(chǎn)品,同時應(yīng)注意改善自動化元件(裝置)和輔機(jī)設(shè)備控制單元的使用環(huán)境。水電站自動化元件的選型配置及應(yīng)用前言:63基礎(chǔ)自動化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動化元件(裝置)按功用顯示元件按用途分類:溫度、壓力、流量、液位、位移、轉(zhuǎn)速、軸電流、油混水、壓力脈動、水位差、流量水頭效率等測量傳感器、變送器、測量儀表和控制器、開關(guān)等。執(zhí)行元件包括各種電磁閥、電磁空氣閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等?;A(chǔ)自動化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動化元件(裝置)按功用64基礎(chǔ)自動化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動化元件(裝置)智能化的發(fā)展方向是能檢測、測量、分析和處理在各種生產(chǎn)環(huán)境下發(fā)生的變化,如:位置、長度、高度、移動和外形等方面的變化,其有助于對未來發(fā)生的情況做出預(yù)測和預(yù)防。基礎(chǔ)自動化的智能化發(fā)展基礎(chǔ)自動化元件(裝置)智能化的發(fā)展65自動化元件(裝置)基礎(chǔ)自動化元件(裝置)的特殊性:(1)運(yùn)行時間長和不易維護(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。自動化元件(裝置)基礎(chǔ)自動化元件(裝置)的特殊性:66基礎(chǔ)自動化的發(fā)展水電廠基礎(chǔ)自動化的發(fā)展方向是:(1)向智能化方向發(fā)展,以滿足機(jī)組故障診斷和在線狀態(tài)檢修的需要;(2)向集成化方向發(fā)展,是基礎(chǔ)自動化創(chuàng)新發(fā)展的要求和發(fā)展趨勢;減輕設(shè)計、選型、采購、安裝、調(diào)試的工作量;基礎(chǔ)自動化的發(fā)展水電廠基礎(chǔ)自動化的發(fā)展方向是:67基礎(chǔ)自動化的發(fā)展(3)向優(yōu)化配置的方向發(fā)展,現(xiàn)階段水電廠機(jī)組自動化元件(裝置)沒有一個完善的配置標(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,提高自動化元件(裝置)工作的穩(wěn)定性和可靠性?;A(chǔ)自動化的發(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68自動化元件(測速)(1)轉(zhuǎn)速測量裝置有機(jī)械測速和電氣測速兩種,機(jī)械測速由齒盤或鋼帶、傳感器或接近開關(guān)和儀表組成。有DC4~20mA輸出、RS232或RS485通訊接口;能與電站監(jiān)控計算機(jī)通訊。具有斷電記憶、過速記憶和參數(shù)自動保護(hù)功能。在轉(zhuǎn)速上升或下降時,應(yīng)在規(guī)定的轉(zhuǎn)速發(fā)出信號,對機(jī)械轉(zhuǎn)速信號裝置,同一觸點(diǎn)的動作誤差不超過±3%。自動化元件(測速)(1)轉(zhuǎn)速測量裝置有機(jī)械測速和電氣測速兩種69測速齒盤測速齒盤在大軸上的安裝測速齒盤測速齒盤在大軸上的安裝70測速裝置原理示意圖測速裝置原理示意圖71轉(zhuǎn)速信號裝置轉(zhuǎn)速信號裝置是通過電氣手段測量水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速,并發(fā)出相應(yīng)報警信號的裝置。圖示為ZS-3型PLC轉(zhuǎn)速信號裝置。轉(zhuǎn)速信號裝置轉(zhuǎn)速信號裝置是通過電氣手段測量水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速,72ZS-3轉(zhuǎn)速信號裝置的特點(diǎn)1、采用西門子PLC作為核心。2、可編程本體測頻,可靠性高。3、交流和直流雙電源供電。4、一路殘壓和兩路齒盤3通道互備。5、液晶顯示器,信息量大。6、10路開關(guān)量輸出,蠕動報警功能。ZS-3轉(zhuǎn)速信號裝置的特點(diǎn)1、采用西門子PLC作為核心。73轉(zhuǎn)速信號裝置單片機(jī)構(gòu)成的ZS-1和ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置轉(zhuǎn)速信號裝置單片機(jī)構(gòu)成的ZS-1和ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置74ZS-1/ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置的特點(diǎn)1、以最先進(jìn)的ARM芯片作為控制核心,采用表面貼片工藝制造。2、一路齒盤和一路殘壓雙通道備份。(ZS-1僅殘壓通道)3、交流和直流雙電源互備。4、抗干擾能力超強(qiáng)。ZS-1/ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置的特點(diǎn)1、以最先進(jìn)的ARM芯片75機(jī)械轉(zhuǎn)速信號裝置-機(jī)械離心開關(guān)以離心力實現(xiàn)對機(jī)組轉(zhuǎn)速的測量和報警的自動化元件,最多可提供4個轉(zhuǎn)速報警值。機(jī)械轉(zhuǎn)速信號裝置-機(jī)械離心開關(guān)以離心力實現(xiàn)對機(jī)組轉(zhuǎn)速的測量和76機(jī)械過速保護(hù)裝置利用離心力整定轉(zhuǎn)速動作值,以液壓油路來實現(xiàn)機(jī)組事故停機(jī)的自動化元件,是水輪發(fā)電機(jī)組最后一道安全保護(hù)。機(jī)械過速保護(hù)裝置利用離心力整定轉(zhuǎn)速動作值,以液壓油路來實現(xiàn)機(jī)77自動化元件(油混水)(2)油混水監(jiān)測裝置采用電容式油混水信號裝置,由測量探頭和儀表組成。靈敏、準(zhǔn)確探測油混水狀況;有含水量顯示,并有DC4~20mA輸出;有報警點(diǎn)輸出,報警值在含水量0.1%~5%可調(diào)。自動化元件(油混水)(2)油混水監(jiān)測裝置采用電容式油混水信號78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,控制器輸出報警接點(diǎn)信號。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79油混水信號器油混水信號器圖片油混水信號器油混水信號器圖片80自動化元件(壓力)(3)水庫攔污柵壓差測量裝置同時采集柵前柵后的水位信號,同時顯示2個水位及其差值;有斷電記憶和參數(shù)自動保護(hù)功能;有變送器斷線檢測功能;有2對報警點(diǎn)及DC4~20mA模擬量輸出;能與電站監(jiān)控計算機(jī)通訊。水位信號通常采用壓力變送器來實現(xiàn)。自動化元件(壓力)(3)水庫攔污柵壓差測量裝置同時采集柵前柵81壓力變送器
測量時,作用在高、低壓側(cè)隔離膜片上的過程壓力通過灌充液傳遞到δ-室傳感器中心的測量膜片上。測量膜片是一個張緊的彈性元件,其位移量與壓力成正比。測量膜片兩電容固定極板的被放大電路線性地轉(zhuǎn)換成4~20mA的二線制標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。壓力變送器
測量時,作用在高、低壓側(cè)隔離膜片上的過程壓力通過82以壓力變送器構(gòu)成的水位儀表以壓力變送器構(gòu)成的水位儀表83一體式壓力/液位顯控器一體式壓力/液位顯控器84電接點(diǎn)壓力表電接點(diǎn)壓力表85(4)流量水頭效率測量裝置可同時采集來自流量、水頭、有功的信號,同時顯示瞬時流量、累積流量、水頭、效率和耗水率;有斷電記憶、參數(shù)自動保護(hù)功能;有變送器斷線檢測功能;有DC4~20mA輸出;能與電站監(jiān)控計算機(jī)通訊。自動化元件(裝置)(4)流量水頭效率測量裝置可同時采集來自流量、水頭、有功的信86水頭流量效率儀利用蝸殼差壓測量水輪機(jī)流量-通常當(dāng)水流過蝸殼時,在蝸殼的內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生差壓ΔP,而流量Q=K再利用蝸殼進(jìn)出口差壓和發(fā)電機(jī)有功測量水頭效率水頭流量效率儀利用蝸殼差壓測量水輪機(jī)流量-通常當(dāng)水流過蝸殼時87熱導(dǎo)式流量開關(guān)測量時,由發(fā)熱模塊發(fā)出熱量,如果管道內(nèi)沒有介質(zhì)流動,則感熱模塊接收到的熱量是一個固定值,當(dāng)有介質(zhì)流動時,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轉(zhuǎn)化成電信號,再通過處理器將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號或接點(diǎn)信號輸出,流量開關(guān)通過這個信號對介質(zhì)的流速進(jìn)行顯示及控制。熱導(dǎo)式流量開關(guān)測量時,由發(fā)熱模塊發(fā)出熱量,如果管道內(nèi)沒有介質(zhì)88擋板式流量開關(guān)通過旋動調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定流速動作點(diǎn),當(dāng)管道內(nèi)有流體流過時,流體推動擋板偏轉(zhuǎn),擋板帶動磁性模塊上移,如果流體流速大于等于設(shè)定流速,則腔室內(nèi)開關(guān)模塊動作,輸出接點(diǎn)信號;如果流體流速小于設(shè)定流速,則磁性模塊下移,開關(guān)復(fù)位,接點(diǎn)斷開。擋板式流量開關(guān)通過旋動調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定流速動作點(diǎn),當(dāng)管道內(nèi)有流體89電磁流量計工作原理電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律設(shè)計的,在測量管軸線和磁場磁力線相互垂直的管壁上安裝一對檢測電極,當(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管流過交變磁場(磁力線垂直于液體流動方向)時,導(dǎo)電液體切割磁力線,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,通過測量管上的兩個檢測電極能夠檢測出這個感應(yīng)電動勢,通過以下公式可以計算出流量,最后轉(zhuǎn)換成4~20mA輸出。
電磁流量計工作原理電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律90自動化元件(位移)基于一些金屬(如鎳鐵合金)在相交磁場的作用下,具有磁致伸縮的特點(diǎn),即韋德曼效應(yīng)。測量時,傳感器探頭在磁致伸縮材料制成的波導(dǎo)線一端發(fā)出一個起始脈沖后,將形成一個與波導(dǎo)線垂直的磁場(如下圖所示),磁場以光速隨脈沖電流沿波導(dǎo)線傳播,磁場遇到套在波導(dǎo)線外的磁環(huán)所產(chǎn)生的磁場時,產(chǎn)生相交磁場。在相交磁場的作用下波導(dǎo)線產(chǎn)生瞬時張力,使波導(dǎo)線扭動并產(chǎn)生扭動波,這個扭動波(波速約為音速)沿波導(dǎo)管運(yùn)行,回傳至傳感器探頭時,產(chǎn)生逆磁致伸縮現(xiàn)象,在傳感器探頭形成一個返回電脈沖。發(fā)射起始脈沖到接收返回脈沖的時間差與磁環(huán)位置相關(guān),變送器將時間差信號(即磁環(huán)位移)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號輸出。自動化元件(位移)基于一些金屬(如鎳鐵合金)在相交磁場的作用91位移顯控器位移顯控器92位移顯控器拉線式位移顯控器位移顯控器拉線式位移顯控器93角位移的測量角位移顯控器角位移的測量角位移顯控器94自動化元件(位移)自動化元件(位移)95自動化元件(位移)傳感器內(nèi)置轉(zhuǎn)軸及高精度電位器等,測量時,如果直線位移或角位移發(fā)生變化,拉線伸縮,帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),電位器隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生變化的線性電阻信號,變送器再將這個變化的電阻信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號輸出。
而DTC41編碼器式由一組拉線式彈簧機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪結(jié)合光電編碼器而成。拉線拉動,從而帶動旋轉(zhuǎn),通過光電編碼器輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號。自動化元件(位移)傳感器內(nèi)置轉(zhuǎn)軸及高精度電位器等,測量時,如96主令開關(guān)主令開關(guān)97位移顯控器(電氣主令開關(guān))
前述的位移顯控器也是一種電氣主令開關(guān)位移顯控器(電氣主令開關(guān))
前述的位移顯控器也是一種電氣主98軸電流監(jiān)測裝置水輪發(fā)電機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時由于定子、轉(zhuǎn)子之間氣隙磁阻不同,磁場分布復(fù)雜,引起磁通不平衡,會在發(fā)電機(jī)的大軸內(nèi)產(chǎn)生軸電流。軸有電流可能導(dǎo)致潤滑油油質(zhì)劣化,嚴(yán)重時甚至可能灼傷軸瓦造成事故。軸電流監(jiān)測裝置用來監(jiān)測水輪發(fā)電機(jī)組軸電流的大小及變化。它通過一個空心環(huán)形互感器,測量穿過互感器的大軸中電流的大小,并通過微機(jī)儀表顯示出來。軸電流監(jiān)測裝置水輪發(fā)電機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時由于定子、轉(zhuǎn)子之間99軸電流監(jiān)測裝置安裝軸電流監(jiān)測裝置安裝100執(zhí)行元件執(zhí)行元件101事故配壓閥(過速限制器)在過速時,切除調(diào)速器控制油路,實現(xiàn)事故停機(jī)的功率放大閥組。目前,通用的事故配壓閥有滑閥式和插裝閥式的。事故配壓閥(過速限制器)在過速時,切除調(diào)速器控制油路,實現(xiàn)事102自動化元件(裝置)(5)自動補(bǔ)氣裝置用于電站壓油裝置及其他儲能器系統(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,實現(xiàn)自動補(bǔ)氣。該裝置由手動球閥,常閉電磁閥,單向閥,常開電磁閥,手動球閥,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能器的氣壓逐漸升高??蓪崿F(xiàn)自動補(bǔ)氣、手動補(bǔ)氣和貯能器中多余氣體的排放。自動化元件(裝置)(5)自動補(bǔ)氣裝置用于電站壓油裝置及其他儲103(6)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的運(yùn)動,再通過旁通管路和各種導(dǎo)閥的不同接法實現(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。自動化元件(裝置)(6)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104水力控制閥水力控制閥105(7)全自動濾水器設(shè)備主要用于水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)自動過濾排污,是技術(shù)供水系統(tǒng)的必備裝置,適用于無人值班(少人值守)的水電廠。全自動濾水器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)及自動控制機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由電動減速機(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)和排污電動閥等組成。自動控制機(jī)構(gòu)主要由控制箱和差壓測量系統(tǒng)組成;實現(xiàn)定時、定差壓和手動切換功能設(shè)置,并輸出運(yùn)行、故障、沖洗、差壓報警和差壓過高報警等信號。具有通訊接口,滿足智能化要求。自動化元件(裝置)(7)全自動濾水器設(shè)備主要用于水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)自動過濾排污106全自動濾水器全自動濾水器107用于正反向沖水的供水轉(zhuǎn)閥自動濾水器為實現(xiàn)排污,往往設(shè)計有反向排污功能,轉(zhuǎn)閥就是實現(xiàn)正反向自動沖水的一種新型便利的閥組。用于正反向沖水的供水轉(zhuǎn)閥自動濾水器為實現(xiàn)排污,往往設(shè)計有反向108自動化元件(裝置)(9)全自動密閉水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由補(bǔ)水箱、自動控制循環(huán)水泵系統(tǒng)、尾水冷卻器和電氣控制箱等設(shè)備組成。自動化元件(裝置)(9)全自動密閉水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由補(bǔ)水箱、自109輔機(jī)設(shè)備主要包括水電廠壓油、排水、壓縮空氣、閘門自控和機(jī)組自動測溫剎車制動等,其作用如下。輔機(jī)設(shè)備自動控制單元輔機(jī)設(shè)備主要包括水電廠壓油、排水、壓縮空氣、閘門自控和機(jī)組自110輔機(jī)設(shè)備自動控制單元1)水電廠壓油設(shè)備自動控制單元以可編程序控制器(PLC)為控制核心,由軟啟動器、交直流雙路控制電源、觸摸屏等組成。控制單元通過液位、壓力等外圍
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