水電站自動化元件的介紹

水電站自動化元件的介紹第一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三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)和輔機設(shè)備控制單元的使用環(huán)境。第二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三基礎(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)行機構(gòu)等。第三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三基礎(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。第四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(裝置)基礎(chǔ)自動化元件(裝置)的特殊性：(1)運行時間長和不易維護；(2)重要程度高；(3)運行環(huán)境惡劣；(4)電磁干擾的強度相當(dāng)大。第五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三基礎(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；第六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三基礎(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)不同的裝機容量，不同的水輪機結(jié)構(gòu)形式，通過研究進行優(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。第七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(測速)(1)轉(zhuǎn)速測量裝置有機械測速和電氣測速兩種，機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)控計算機通訊。具有斷電記憶、過速記憶和參數(shù)自動保護功能。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，對機械轉(zhuǎn)速信號裝置，同一觸點的動作誤差不超過±3％。第八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三測速齒盤測速齒盤在大軸上的安裝第九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三測速裝置原理示意圖第十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三轉(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。第十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三ZS-3轉(zhuǎn)速信號裝置的特點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。第十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三轉(zhuǎn)速信號裝置單片機構(gòu)成的ZS-1和ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置第十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三ZS-1/ZS-2轉(zhuǎn)速信號裝置的特點1、以最先進的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。第十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三機械轉(zhuǎn)速信號裝置-機械離心開關(guān)以離心力實現(xiàn)對機組轉(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。第十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三機械過速保護裝置利用離心力整定轉(zhuǎn)速動作值，以液壓油路來實現(xiàn)機組事故停機的自動化元件，是水輪發(fā)電機組最后一道安全保護。第十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(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；有報警點輸出，報警值在含水量0．1％～5％可調(diào)。第十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三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到設(shè)定值時，控制器輸出報警接點信號。第十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三油混水信號器油混水信號器圖片第十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(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)自動保護功能；有變送器斷線檢測功能；有2對報警點及DC4～20mA模擬量輸出；能與電站監(jiān)控計算機通訊。水位信號通常采用壓力變送器來實現(xiàn)。第二十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三壓力變送器

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。第二十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三以壓力變送器構(gòu)成的水位儀表第二十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三一體式壓力/液位顯控器第二十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三電接點壓力表第二十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三(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)控計算機通訊。自動化元件(裝置)第二十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三水頭流量效率儀利用蝸殼差壓測量水輪機流量-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再利用蝸殼進出口差壓和發(fā)電機有功測量水頭效率第二十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三熱導(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)模擬量信號或接點信號輸出，流量開關(guān)通過這個信號對介質(zhì)的流速進行顯示及控制。第二十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三擋板式流量開關(guān)通過旋動調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定流速動作點，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，接點斷開。第二十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三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。

第二十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(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，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。第三十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三位移顯控器第三十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三位移顯控器拉線式位移顯控器第三十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三角位移的測量角位移顯控器第三十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(位移)第三十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(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。第三十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三主令開關(guān)第三十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三位移顯控器（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)第三十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三軸電流監(jiān)測裝置水輪發(fā)電機和汽輪發(fā)電機運行時由于定子、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，并通過微機儀表顯示出來。第三十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三軸電流監(jiān)測裝置安裝第三十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三執(zhí)行元件第四十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三事故配壓閥（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。第四十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(裝置)(5)自動補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)自動補氣、手動補氣和貯能器中多余氣體的排放。第四十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三(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)第四十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三水力控制閥第四十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三(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)行機構(gòu)及自動控制機構(gòu)組成。執(zhí)行機構(gòu)主要由電動減速機、濾水器殼體及殼體內(nèi)的濾網(wǎng)組件、反沖洗機構(gòu)、排污機構(gòu)和排污電動閥等組成。自動控制機構(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)第四十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三全自動濾水器第四十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三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。第四十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三自動化元件(裝置)(9)全自動密閉水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由補水箱、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。第四十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三輔機設(shè)備主要包括水電廠壓油、排水、壓縮空氣、閘門自控和機組自動測溫剎車制動等，其作用如下。輔機設(shè)備自動控制單元第四十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三輔機設(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氣裝置實現(xiàn)自動補油和自動補氣，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，組合閥安全保護功能可自動控制回油，保證系統(tǒng)功能正常、設(shè)備安全。第五十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三第五十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三輔機設(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。由于水泵電機啟動不頻繁，工作周期相對較長，其控制保護可采用先進可靠的接觸器組件實現(xiàn)，對于功率較大的電機則最好使用軟啟動器完成。第五十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三排水設(shè)備第五十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三輔機設(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、空壓機及氣缸的壓力、氣缸溫度以及冷卻水流量，通過軟啟動器啟停空壓機自動控制貯氣罐內(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的自動投切控制。完成空壓機各種工況的控制和信息傳遞。第五十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期三空壓機系統(tǒng)第五十五頁，共六十一頁，編