試論機(jī)電一體化技術(shù)在水電站的應(yīng)用

劉楊青

吉安市白云山水利水電中心（343062）

0 前言

機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用主要在于機(jī)組測(cè)量與自動(dòng)控制方面。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于水電站中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站的遠(yuǎn)程控制，使工作人員隨時(shí)了解和掌握水電站運(yùn)行情況，并在機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用下，使水電能源能夠得到合理的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用，為人們提供更好的電力供應(yīng)服務(wù)。

1 機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化是電子技術(shù)與機(jī)械設(shè)備相結(jié)合所衍生出的名稱，其中細(xì)化分屬有多個(gè)現(xiàn)代化技術(shù)類別，將這些技術(shù)融合起來(lái)就構(gòu)成了機(jī)電一體化技術(shù)。由此也可以看出，此項(xiàng)技術(shù)也具有一定的系統(tǒng)性。機(jī)電一體化技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備中，不論是生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，還是作業(yè)化設(shè)備，都可以對(duì)機(jī)械設(shè)備信息進(jìn)行有效的處理及性能方面的控制，使機(jī)械設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)真正的智能化，提高工作效率和質(zhì)量。目前，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，機(jī)電一體化已經(jīng)應(yīng)用廣泛，并也需求更多的機(jī)電一體化人才，因此為了迎合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，很多高校專門(mén)設(shè)立了機(jī)電一體化專業(yè)和課程，為機(jī)電一體化行業(yè)培養(yǎng)了更多的人才，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。目前，將機(jī)電一體化應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中，都取得了一定的成效，在水電站中的應(yīng)用效果尤為突出。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用在不僅提高了電力企業(yè)的管理質(zhì)量和水平，而且還使我國(guó)水電事業(yè)得到了前所未有的發(fā)展。因此，水電站相關(guān)部門(mén)還應(yīng)將機(jī)電一體化應(yīng)用重視起來(lái)，并對(duì)其應(yīng)用給予深入分析與研究，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使機(jī)電一體化技術(shù)作用可以被完全挖掘出來(lái)，并被充分利用[1]。

2 水電站機(jī)電一體化應(yīng)用的位置

2.1 測(cè)控系統(tǒng)

2.1.1 水文水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

此系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成，分別是水文監(jiān)測(cè)、技術(shù)供排水和消防用水。水文監(jiān)測(cè)利用安裝于水電站上下游的投入式液位計(jì)測(cè)量水位，在通過(guò)液位變送器傳達(dá)于控制室，同樣利用壓差變送器，按一定的原理測(cè)量出上下游水位的凈高差，一并傳于控制室。技術(shù)供排水測(cè)控是利用機(jī)組運(yùn)行的排水系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)控，壓力由管道上的電接壓力表控制，流量由管道式流量測(cè)控儀測(cè)量并控制，二者所獲取的數(shù)據(jù)最終都會(huì)通過(guò)變送器傳于控制室，并由控制值班人員通過(guò)對(duì)獲取數(shù)據(jù)分析，判斷出機(jī)組水系統(tǒng)是否處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。滲漏排水測(cè)控系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，分別是集水井液位變化測(cè)控系統(tǒng)和水泵自動(dòng)起停控制系統(tǒng)。前者主要采用多接點(diǎn)浮球水位測(cè)量?jī)x，根據(jù)測(cè)量?jī)x器起伏位置，發(fā)出不同的信號(hào)傳至水泵起停控制系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)的全面分析，判斷是否啟動(dòng)、關(guān)閉或停止水泵。消防系統(tǒng)主要包括氣體和水消防，根據(jù)不同指示啟用消防報(bào)警系統(tǒng)，進(jìn)而控制水泵的狀態(tài)[2]。

2.1.2 機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

此監(jiān)控主要包括機(jī)組各部分的軸承溫度、冷卻油溫、冷卻油槽油位、機(jī)組轉(zhuǎn)速，通過(guò)對(duì)機(jī)組和油溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，自控系統(tǒng)實(shí)時(shí)溫度與整定溫度分析得到結(jié)果。如果達(dá)到整定報(bào)警溫度時(shí)就會(huì)通過(guò)系統(tǒng)啟動(dòng)報(bào)警，將故障問(wèn)題及時(shí)傳達(dá)于監(jiān)控值班人員。如果已經(jīng)超過(guò)整定報(bào)警溫度，將會(huì)直接停機(jī)。冷卻油槽油位是通過(guò)油位計(jì)上的電子接點(diǎn)檢測(cè)油位位置的，主要檢測(cè)油位是否在規(guī)定范圍內(nèi)，如果與規(guī)定范圍存有一定的偏差，就要及時(shí)給予適當(dāng)調(diào)整。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)也會(huì)發(fā)出油位異常警報(bào)，提醒工作人員及時(shí)查看，避免影響其他工作的正常進(jìn)行。通過(guò)機(jī)組上的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效控制，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升使PLC微機(jī)調(diào)換器不能夠在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速時(shí)，PLC微機(jī)就會(huì)直接進(jìn)行停機(jī)處理，使機(jī)組可以保持在安全的范圍內(nèi)。

2.1.3 壓縮空氣系統(tǒng)自動(dòng)控制

空氣系統(tǒng)主要是給機(jī)組各部分提供壓縮空氣，進(jìn)而來(lái)穩(wěn)定機(jī)組的正常運(yùn)行所需的壓力。電場(chǎng)中主要安裝空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐和相應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，在儲(chǔ)氣罐上同樣安裝有壓力變送器和電接點(diǎn)壓力表，自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行主要就是根據(jù)兩者來(lái)確定是否啟動(dòng)壓縮空氣機(jī)，通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)壓力與啟動(dòng)壓力比較來(lái)對(duì)壓縮及進(jìn)行有效的控制。

2.2 PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能

PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在水電站中主要就是起到自動(dòng)控制的作用，當(dāng)然也是機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中應(yīng)用的最多的系統(tǒng)，此系統(tǒng)是多種技術(shù)的融合體現(xiàn)，可以使水電站得到有效的控制。因此，在水電站工作中，PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)也緩解了工作人員的不少壓力，并頻繁在電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻機(jī)組中使用。由此可以看出，PLC微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)自身應(yīng)擁有大量的絕對(duì)化優(yōu)勢(shì)，如高度的靈敏性及連續(xù)性等。PLC微機(jī)調(diào)速器裝有電子測(cè)控裝置，可以對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)頻率等方面命令，使機(jī)械液壓裝置帶動(dòng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整水輪機(jī)導(dǎo)水葉開(kāi)度達(dá)到調(diào)速的目的。與此同時(shí)，將液壓裝置導(dǎo)桿位置數(shù)據(jù)傳于PLC微機(jī)調(diào)速器中，再將反饋得到的數(shù)據(jù)與機(jī)組轉(zhuǎn)速、功率與導(dǎo)葉開(kāi)度曲線判斷調(diào)節(jié)位置與電子監(jiān)控裝置測(cè)得的頻率是否一致，下調(diào)命令能否下達(dá)[3]。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的作用

機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了水電站無(wú)人值班的狀態(tài)，也使水電系統(tǒng)得到了進(jìn)一步的優(yōu)化，提高了各個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率，使水資源達(dá)到了高效的利用，為人們提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。在水電站運(yùn)行當(dāng)中，要根據(jù)不同的情況設(shè)置不同的機(jī)組運(yùn)行數(shù)量，使機(jī)組運(yùn)行科學(xué)合理而又有效，發(fā)揮出自身更大的作用。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于水電站中，也是水電站控制更為自動(dòng)化、智能化，為水電站管理部門(mén)降低了人力資源成本，也使水電站工作更加的簡(jiǎn)單便利，可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力，幫助工作人員減輕工作量，使工作人員在工作之余可以努力提升自身專業(yè)素質(zhì)和能力。另外，機(jī)電一體化技術(shù)還可以改善工作人員的工作環(huán)境，提高水電站工作效率。

4 水電站機(jī)電一體化集成

水電站的機(jī)電一體化技術(shù)，可使水電站始終保持安全平穩(wěn)的狀態(tài)運(yùn)行，水電站各系統(tǒng)間彼此獨(dú)立又互相關(guān)聯(lián)，互相配合，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人控制的自動(dòng)化狀態(tài)。當(dāng)水電站某個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，在系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別和控制的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)儀器狀態(tài)、獲取數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析，從而對(duì)某個(gè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行有效的控制。同時(shí)系統(tǒng)也會(huì)將故障信息傳至工作人員，使工作人員也可以作出準(zhǔn)確的判斷，并制訂相應(yīng)的解決措施，保證水電站的正常運(yùn)行。各大系統(tǒng)都有本身的優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特的作用，通過(guò)中央控制室集成在一起，這樣雖然各項(xiàng)系統(tǒng)互相獨(dú)立，但是卻可以形成互相監(jiān)督，為水電站穩(wěn)定安全運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。系統(tǒng)為水電站提供了有效的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制保障，可以避免一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題整個(gè)系統(tǒng)全部受牽連的現(xiàn)象發(fā)生，避免給水電站造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，給人們的日常生活帶來(lái)嚴(yán)重的影響[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用獲取了很多的益處，使水電站整體運(yùn)行系統(tǒng)得到了很大程度上的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了水電站在無(wú)人值守情況下的正常運(yùn)行。目前，新型技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)上的不足，而且對(duì)水電站自動(dòng)化、智能化起到了推動(dòng)的作用。通過(guò)上述對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用分析可以看出，機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用有著重要的意義，為水電站指明了發(fā)展方向，使各個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成化的同時(shí)也可以使機(jī)電一體化技術(shù)在其中能夠發(fā)揮出巨大作用和優(yōu)勢(shì)，高度迎合我國(guó)資源可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，使水資源能夠得到高效運(yùn)用。目前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，這在一定程度上對(duì)水電站發(fā)展有著十分重要的意義，所以，為了使機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用可以長(zhǎng)久發(fā)展下去，就必須對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用進(jìn)行深入分析與探究，切實(shí)將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于水電站各項(xiàng)系統(tǒng)中，進(jìn)而為社會(huì)提供更好的供電服務(wù)，滿足現(xiàn)階段人們用電需求，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。