中小型水電站水輪發電機組的自動化改造探討

劉敏

（中國葛洲壩集團機電建設有限公司，云南臨滄，675811）

引言

現如今，隨著我國經濟及科技事業的快速發展，企業數量的不斷增多，人們對用電需求也在不斷的提高，僅僅只靠大型水電站來進行電力供輸已經遠遠不能滿足人們的用電需求，因此，我國各地河流較多的地區逐漸出現了很多中小型水電站，這些水電站對于那些小城市及農村地區來說，是非常重要的供電單位，很大程度的緩解了大型水電站的供電壓力。不過，當下我國中小型水電站在建設的過程中仍然存在著一些不足之處，本文就對這些不足之處進行詳細的解析，并提出一些自己的建議。

1 目前我國中小型水電站自動化中存在的主要問題

（1）我國大部分的中小型水電站在設計時都是仿照大型水電站的設計方案來完成的，所以在一些結構設計方面并不符合小規模水電站的運行能力。另外，在多數小水電站的設計及建設時現代科學技術還沒有發展到現代這樣發達的程度，計算機技術的應用并不是十分廣泛，所以這些小水電站建設的資金投入量較大，對發電系統進行的程序操作起來也比較復雜，所以對其工作人員的技術能力及專業水平要求都比較高。

（2）這些小水電站由于建設時的技術水平及施工環境限制，站中的生產設備和相關構件的自動化性能都不是很高，因此造成了其自動化生產能力較弱的問題。加之，大多數中小型水電站運行中所使用的生產技術和機械設備都比較落后，有很多工作環節都需要使用人工操作手段來完成，所以造成中小型水電站運行效率不高的現象，而站內設施結構分布有比較復雜，操作起來非常麻煩，這就使得在電力生產和管理過程中對相關工作人員的能力技術要求非常嚴格，這些因素都會導致中小型水電站的運行成本增加。

（3）很多中小型水電站的建成時間都比較早，而當時的技術能力和科技水平建設出的水電站條件及生產能力無法實行現在的生產需求。所以無論是設備性能還是生產方式都比較落后，所以在現代化輸電生產過程中，這些設備無法直接完成與計算機設備進行連接，這就為其實現自動化生產造成了很大阻礙。然而，若想對其進行自動化改造就需要投入大量的人力、物理和財力，不僅會耗費很長的改造時間，還會嚴重降低其正常的電力資源生產效率。

2 中小型水電站水輪發電機組的自動化

（1）水輪機轉輪的運轉效率普遍較低。很多專業人員都知道，轉輪的運轉效率直接影響著水電站的運行效率及電力能源生產力，如果轉輪效率過低，那么將會導致電力生產量大幅下降，無法滿足人們的用電需求，而當下很多水電站還在使用著建造時間過長的低效率水輪發電機組，不僅影響人們的用電質量，還會導致水電站的經濟效益大幅下降。

（2）中小發電站內的水輪機發電機組大多數都是較為落后的老機器，水輪機與水輪發電機的型號選擇不夠合理，導致水力能源不能完全轉化成電力能源，造成大量的能源浪費。

（3）這些中小型水電站在建設的時候，設計技術與設備安裝技術都是較為落后的，一些設備的制造質量不夠好，長時間的運行后很容易導致設備出現磨損、老化現象，嚴重的還會引發安全事故。

3 水輪發電機組的自動化改造

3.1 水輪發電機組的調控系統的自動化改造

用PLC取代水輪發電機組原有控制系統中的繼電器，完成主要的控制功能和保護功能。與繼電器相比，PLC更加牢靠穩定，不易出錯，從而減少了檢查修理以及維護的工作成本，并且在出錯時，修理的目的明確，過程簡單，針對性強。

3.2 PLC下游自動裝置的改造

3.2.1 轉速信號裝置

轉速信號裝置是一種由原先非自動信號裝置轉化而來的自動信號裝置。它能夠實時監測發電機組的運行狀況，如轉速、轉速百分百以及頻率等等。還可以準確計算電力輸出量，再根據電力輸出量來向發電機組信號裝置發出運轉速度指令。

3.2.2 測溫元件和測量裝置

可以淘汰掉先前的溫度測量工具與其他測量數據的設備，更換上多功能巡測儀，這一設備集多種功能為一體，可以根據實際情況來進行功能自動選擇。此外，它還具有警報系統，如果發現設備存在不正常的情況，就會向外界發出警報，并自動開啟機組保護功能，以便檢修人員對其進行檢修。

3.3 軟件設計

這里的軟件設計即為上文中提到的具有可編程的存儲器的PLC控制系統中的軟件程序。此軟件程序大致可分為開機和停機兩大主要步驟。水輪發電機組自動開機過程的程序可分為幾個步驟，即開機指令是分步進行的：相鄰兩個設備的前一個設備受到開機指令并完成了該開機指令后一個設備才會接收到開機指令，而這其中前一設備的開機指令是否完成則是由其輸送給 PLC控制系統的信號來表達確認的。PLC控制系統所操作的開機順序簡單清晰，便于識別。

4 結束語

對中小型水電站中的水輪發電機組進行自動化改造能夠達成對能源進行節約的目標、大大減少水利生產所需耗費的資金，為我國經濟的持續增長和綜合國力的提升奠定堅實的基礎，推動我國可持續發展目標落實。

[1]馮偉權.中小型水電站水輪發電機組的自動化改造研究[J].中國高新技術企業, 2011, (07): 68-70.

[2]宋天勇.中小型水電站水輪發電機組的自動化改造[J].技術與市場,2011, 18(07): 245-246.

[3]任連輝.中小型水電站水輪發電機組的自動化改造探究[J].中外企業家,2014, (08): 206-207.

[4]盧狀堅.淺談中小型立式水輪發電機組安裝方法[J];建材發展導向,2011,09(8):357.

[5]馬世茂.水輪發電機組安裝施工工藝[J];河南水利與南水北調,2008,(8):102-103.