水輪機發電機組自動化技術的探討

【摘要】隨著自動化技術迅猛發展，電氣自動化在水電站中也得到了廣泛應用，這又主要體現在水電站的自動化方面。文章介紹了水輪機發電組的構成，探討了水輪機發電組自動化系統的應用。

【關鍵詞】水輪機發電組；自動化技術；探討

一、前言

水力發電是現代電力生產主要方式之一，利用自然水源產生機械能轉變為電能，為地區供電使用提供了資源保障。隨著科學技術快速發展，我國水力發電工程規模日趨擴大化，水輪機在發電系統中的作用更加顯著。同時，自動化控制成為水力發電的新模式，利用自動控制系統對水輪機組實施綜合調控，全面提升了機組結構的可操控性。水電站要充分利用自動控制系統優勢，建立更先進的水輪機自動化控制系統。

二、水輪機發電機組自動化技術探討

水輪機發電機組自動化關系著電廠運營收益，也影響著地區實際供配電效率。下文介紹幾種主要的水輪機發電機組自動化控制系統。

1、測溫系統

測溫系統的測溫元件為鉑熱電阻（分度號Pt100），溫度信號送至監控系統和測溫制動柜溫度顯控儀，測溫元件接線方式為三線制。

水導軸瓦、下導軸瓦、推力瓦、冷卻水、空冷器冷熱風、軸承油槽均設有溫度顯控儀測溫點，每個測溫點有上限和上上限報警，當溫度超過上限設定值時能發出報警信號，當溫度超過上上限設定值時能發出事故停機信號。

上上限報警信號是否輸出，可通過投退測溫制動柜內連接片的位置確定。

2、機組冷卻系統

機組設有冷卻水系統，通過空氣冷卻器與發電機熱風進行熱交換，通過油冷卻器與潤滑油熱交換，保證水輪發電機機組各個部位溫度正常。

機組冷卻水系統設有空冷器、推力油槽、水導油槽冷卻水流量開關，監視各處冷卻水流量。

機組接到開機指令，投入冷卻水，當冷卻水正常時，可調速器開機。在機組運行中，任何一處冷卻水流量小于停機流量，經3-5分鐘延時，冷卻水仍然不正常，則事故停機。

3、軸承潤滑油系統

為防止機組運行中由于溫度太高而引起燒瓦現象設有軸承潤滑油系統，該系統包括推力軸承潤滑油槽、水導軸承潤滑油槽、推力油冷卻器、水導油冷卻器。

為能達到良好的潤滑和冷卻效果，各油槽設有油位信號器、測溫電阻、油混水信號器。當油位過高、油位過低、油溫度過高、油槽積水時均發出報警信號。機組開機時，檢查油位是否正常，油位不正常時調速器不開機。

4、過速限制器關閉系統

為保護機組，防止機組出現飛逸現象，在導葉操作管路上設置了事故配壓閥，與油閥、液壓換向閥、電磁閥共同組成過速限制器關閉系統。機組正常時，事故配壓閥處于復歸位置，主接力器的開腔與調速器的開腔相連，主接力器的關腔與調速器的關腔相連；當機組過速115%額定轉速又遇調速器拒動、電氣轉速信號器150%額定轉速觸點動作時緊急事故繼電器動作，投入過速限制器電磁閥，液壓換向閥動作，打開過速限制器油閥，事故配壓閥處于事故配壓狀態，使主接力器開腔與集油箱接通，關腔直接與油壓裝置壓力油源接通，關閉導水機構，實現緊急事故停機。

5、純機械液壓關閉系統

機組配置一套純機械液壓過速保護裝置，它主要由飛錘裝置和換向閥兩部分組成，正常狀態油壓裝置壓力油與過速限制器油閥控制腔相通，過速限制器不動作。當機組轉速升高到過速保護設定值（155%額定轉速） ，而此時水電站電氣轉速信號裝置或電源系統以及調速系統等發生故障，無法使機組停機，純機械液壓過速保護裝置飛錘動作換向閥扳機，換向閥動作改變油路，使過速限制器油閥控制腔與回油箱接通。過速限制器動作，過速限制器切換接力器油路使接力器關機腔接油壓裝置壓力油，接力器開機腔接回油，接力器關閉導葉機組停機。

同時當機械液壓過速動作時輸出一對電氣信號，機組嚴重事故停機，嚴重事故繼電器動作，關閉快速閘門機組停機。

6、機組制動系統

機組接到開機令時，機組復歸腔電磁閥的投入線圈、制動腔電磁閥的退出線圈同時得電，制動器復歸腔接壓力氣源，保證機組開機運行過程制動器在復歸位置。

機組停機時，當導葉關至全關，轉速降至20%額定轉速時，機械制動投入，機組制動腔電磁閥的投入線圈、復歸腔電磁閥的退出線圈同時得電，制動器制動腔接壓力氣源，制動器在制動位置，機組制動。

測溫制動柜中制動腔、復位腔電接點壓力接點信號送入計算機監控系統，反映機組制動器制動的控制狀態，制動器設有位置行程開關，行程開關信號一路供監控系統監測制動器位置狀態，一路供測溫制動柜制動信號燈用。

機組制動器所有行程開關全部復歸到位，才允許機組調速器開機。

制動柜中制動腔、復位腔電接點壓力表常開接點與制動器投入復歸行程開關的組合判斷，可準確反映每個制動器工作是否正常。

7、加熱器、除濕器、除塵器電機的自動控制

為保證機組發電機能在干燥的環境下運行，設有除濕器、加熱器和溫差控制器。溫差控制器用來監視機坑內的溫度和機坑內外的溫差，分別發出機坑內溫度上下限和機坑內外溫差上、下限，在機組處于停機狀態時，除濕器投入，加熱器根據機坑內溫度和機坑內外溫差來進行自動控制。當機組處于開機狀態下，除濕器、加熱器退出。當機組停機發出制動信號時投入機組除塵裝置，當停機完成制動復歸信號發出后，機組除塵裝置延時10秒后停止復歸，上述控制也可手動進行。

結語

水輪機發電組自動化技術是近些年來我國發電技術中發展的最為迅速的，它的發展對提高我國發電技術水平具有重要的意義。現階段我國水輪機發電組自動化技術還存在可以提高改進的方面，所以在下一階段的發展過程中要進一步的完善我國的發電技術，從而帶動我國經濟水平更好地發展。

參考文獻：

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