水电站自动化元件的介绍

1、自动化装置、元件介绍水电站自动化元件的介绍第1页水电站自动化元件选型配置及应用 序言： 水电厂基础自动化是一个综合、系统工程，是水电厂能否实现无人值班(少人值守)关键所在。自动化元件(装置)和辅机设备自动控制单元要选取符合国家标准要求、质量可靠、适应潮湿环境成熟产品，同时应注意改进自动化元件(装置)和辅机设备控制单元使用环境。水电站自动化元件的介绍第2页基础自动化智能化发展基础自动化元件(装置)按功用显示元件按用途分类：温度、压力、流量、液位、位移、转速、轴电流、油混水、压力脉动、水位差、流量水头效率等测量传感器、变送器、测量仪表和控制器、开关等。执行元件包含各种电磁阀、电磁空气阀和执行机构等

2、。水电站自动化元件的介绍第3页自动化元件(装置)基础自动化元件(装置)特殊性表现在：(1)运行时间长和不易维护；(2)主要程度高；(3)运行环境恶劣；(4)电磁干扰强度相当大。水电站自动化元件的介绍第4页自动化元件(测速)(1)转速测量装置有机械测速和电气测速两种，机械测速由齿盘或钢带、传感器或靠近开关和仪表组成。有DC 420mA输出、RS232或RS485通讯接口；能与电站监控计算机通讯。含有断电记忆、过速记忆和参数自动保护功效。在转速上升或下降时，应在要求转速发出信号，对机械转速信号装置，同一触点动作误差不超出3。水电站自动化元件的介绍第5页测速装置原理示意图水电站自动化元件的介绍第6页

3、自动化元件(油混水)(2)油混水监测装置采取电容式油混水信号装置，由测量探头和仪表组成。灵敏、准确探测油混水情况；有含水量显示，并有DC 420mA输出；有报警点输出，报警值在含水量01 5可调。水电站自动化元件的介绍第7页油混水原理示意图当两极间油中混水后将改变其介电常数，从而引发电容值改变，经过微电路设定油混水百分比，在油中混水百分比到达设定值时，控制器输出报警接点信号。水电站自动化元件的介绍第8页自动化元件(压力)(3)水库拦污栅压差测量装置同时采集栅前栅后水位信号，同时显示2个水位及其差值；有断电记忆和参数自动保护功效；有变送器断线检测功效；有2对报警点及DC 420mA模拟量输出；能

4、与电站监控计算机通讯。水电站自动化元件的介绍第9页差压变送器测量时，作用在高、低压侧隔离膜片上过程压力经过灌充液传递到-室传感器中心测量膜片上。测量膜片是一个张紧弹性元件，其位移量与压力成正比。测量膜片两电容固定极板被放大电路线性地转换成420mA 二线制标准信号输出。水电站自动化元件的介绍第10页电接点压力表水电站自动化元件的介绍第11页压力变送器测量时，过程压力直接作用于坚固耐腐蚀陶瓷膜片上，使膜片产生弹性位移，依据电容值大小与两极间距离成正比原理，就能够从衬底电极和膜片电极之间检测到电容改变，检测到改变电容经微调电路放大后，可输出一个准确电压信号，输出电压信号经过变送器转换成420mA电

5、流信号输出。水电站自动化元件的介绍第12页(4)流量水头效率测量装置可同时采集来自流量、水头、有功信号，同时显示瞬时流量、累积流量、水头、效率和耗水率；有断电记忆、参数自动保护功效；有变送器断线检测功效；有DC 420mA输出；能与电站监控计算机通讯。自动化元件(装置)水电站自动化元件的介绍第13页热导式流量开关测量时，由发烧模块发出热量，假如管道内没有介质流动，则感热模块接收到热量是一个固定值，当有介质流动时，感热模块所接收到热量将随介质流速改变而改变，感热模块将这温差信号转化成电信号，再经过处理器将其转换为对应标准模拟量信号或接点信号输出，流量开关经过这个信号对介质流速进行显示及控制。水电

6、站自动化元件的介绍第14页挡板式流量开关经过旋动调整旋钮设定流速动作点，当管道内有流体流过时，流体推进挡板偏转，挡板带动磁性模块上移，假如流体流速大于等于设定流速， 则腔室内开关模块动作，输出接点信号；假如流体流速小于设定流速，则磁性模块下移，开关复位，接点断开。水电站自动化元件的介绍第15页电磁流量计工 作 原 理 电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律设计，在测量管轴线和磁场磁力线相互垂直管壁上安装一对检测电极，当导电液体沿测量管流过交变磁场(磁力线垂直于液体流动方向)时，导电液体切割磁力线,产生感应电动势，经过测量管上两个检测电极能够检测出这个感应电动势，经过以下公式能够计算出流量，最终转换

7、成420mA输出。水电站自动化元件的介绍第16页自动化元件(位移)基于一些金属（如镍铁合金）在相交磁场作用下，含有磁致伸缩特点，即韦德曼效应。测量时， 传感器探头在磁致伸缩材料制成波导线一端发出一个起始脉冲后，将形成一个与波导线垂直磁场（以下列图所表示），磁场以光速随脉冲电流沿波导线传输，磁场碰到套在波导线外磁环所产生磁场时，产生相交磁场。在相交磁场作用下波导线产生瞬时张力，使波导线扭动并产生扭动波，这个扭动波(波速约为音速)沿波导管运行， 回传至传感器探头时， 产生逆磁致伸缩现象，在传感器探头形成一个返回电脉冲。发射起始脉冲到接收返回脉冲时间差与磁环位置相关，变送器将时间差信号(即磁环位移)

8、转换为标准电流或电压信号输出。水电站自动化元件的介绍第17页自动化元件(位移)水电站自动化元件的介绍第18页自动化元件(位移)传感器内置转轴及高精度电位器等，测量时，假如直线位移或角位移发生改变，拉线伸缩，带动转轴旋转，电位器随转轴转动产生改变线性电阻信号，变送器再将这个改变电阻信号转换为标准电流或电压信号输出。而DTC41编码器式由一组拉线式弹簧机构、转轮结合光电编码器而成。拉线拉动，从而带动旋转，经过光电编码器输出标准脉冲信号。水电站自动化元件的介绍第19页位移传感器水电站自动化元件的介绍第20页执行元件水电站自动化元件的介绍第21页执行元件水电站自动化元件的介绍第22页主令开关水电站自动

9、化元件的介绍第23页自动化元件(装置)(5)自动补气装置用于电站压油装置及其它储能器系统中，为组合式多功效高压空气阀组，接收系统控制回路控制，实现自动补气。该装置由手动球阀，常闭电磁阀，单向阀，常开电磁阀，手动球阀，消声器及不锈钢管路组成。阀体优化组合，防止了因阀漏气致使储能器气压逐步升高。可实现自动补气、手动补气和贮能器中多出气体排放。水电站自动化元件的介绍第24页(6)水力控制阀主要工作原理是利用上、下阀腔压力差控制阀盘运动，再经过旁通管路和各种导阀不一样接法实现不一样用途。水力控制阀提议小口径选取隔膜式，大口径选取活塞式。自动化元件(装置)水电站自动化元件的介绍第25页水力控制阀水电站自

10、动化元件的介绍第26页(7)全自动滤水器设备主要用于水电厂技术供水系统自动过滤排污，是技术供水系统必备装置，适合用于无人值班(少人值守)水电厂。全自动滤水器由执行机构及自动控制机构组成。执行机构主要由电动减速机、滤水器壳体及壳体内滤网组件、反冲洗机构、排污机构和排污电动阀等组成。自动控制机构主要由控制箱和差压测量系统组成；实现定时、定差压和手动切换功效设置，并输出运行、故障、冲洗、差压报警和差压过高报警等信号。含有通讯接口，满足智能化要求。自动化元件(装置)水电站自动化元件的介绍第27页水电站自动化元件的介绍第28页自动化元件(装置)(9)全自动密闭水循环冷却系统由补水箱、自动控制循环水泵系统

11、、尾水冷却器和电气控制箱等设备组成。水电站自动化元件的介绍第29页辅机设备主要包含水电厂压油、排水、压缩空气、闸门自控和机组自动测温刹车制动等，其作用以下。辅机设备自动控制单元水电站自动化元件的介绍第30页辅机设备自动控制单元1)水电厂压油设备自动控制单元以可编程序控制器(PLC)为控制关键，由软开启器、交直流双路控制电源、触摸屏等组成。控制单元经过液位、压力等外围检测设备检测压油罐油压和油位，经过控制软开启器控制油泵和自动补气装置实现自动补油和自动补气，自动完成油压装置各种工况控制和信息传递。油压意外超高时，组合阀安全保护功效可自动控制回油，确保系统功效正常、设备安全。水电站自动化元件的介绍

12、第31页水电站自动化元件的介绍第32页辅机设备自动控制单元(2)水电厂排水设备自动控制单元以可编程序控制器(PLC)为控制关键，由接触器或软开启器、交直流双路控制电源、触摸屏等组成。控制单元经过液位、流量等外围检测设备检测集水井水位和管内流体状态。经过控制接触器或软开启器控制水泵开启和停顿，自动完成集水井各种工况控制和信息传递。因为水泵电机开启不频繁，工作周期相对较长，其控制保护可采取先进可靠接触器组件实现，对于功率较大电机则最好使用软开启器完成。水电站自动化元件的介绍第33页排水设备水电站自动化元件的介绍第34页辅机设备自动控制单元(3)水电厂压缩空气设备自动控制单元以可编程序控制器(PLC

13、)为控制关键，由软开启器、双路控制电源、触摸屏等组成。控制单元经过压力、温度、流量等外围检测设备检测储气罐压力、空压机及气缸压力、气缸温度以及冷却水流量，经过软开启器启停空压机自动控制贮气罐内气压在要求工作压力范围内。在空压机启、停过程中，实现卸荷开启、自动供停冷却水，自动排污控制以及备用空压机自动投切控制。完成空压机各种工况控制和信息传递。水电站自动化元件的介绍第35页空压机系统水电站自动化元件的介绍第36页辅机设备自动控制单元(4)闸门自动控制单元安装在闸门启闭机室，由开度传感器、荷重传感器、智能闸门测控仪表、控制电器、逻辑保护电路、操作按钮、状态指示灯、电流电压显示表等组成。能够依据用户

14、要求进行闸门单控、群控。水电站自动化元件的介绍第37页辅机设备自动控制单元水电站自动化元件的介绍第38页辅机设备自动控制单元(5)机组自动测温刹车制动单元含有机组自动测温和机组刹车制动两种功效。测温单元可实现机组多点温度自动监测，并输出DC 420mA模拟量信号和温度报警开关量信号。机组制动单元可完成机组刹车制动、制动复位等功效。机械部分采取进口电磁阀和不锈钢管路。水电站自动化元件的介绍第39页辅机设备自动控制单元(6)水电厂工业电视监视系统是当代化管理、监视主要伎俩，它主要用途是及时而真实准确地反应被监控对象实际信息，从而为决议提供依据。水电站监控人员借助于工业电视监控系统辅机监视作用，对设

15、备进行控制操作，能大大提升设备远方操作安全性及生产管理效率和自动化水平。并在一定程度上起到安全保卫作用。为预防影响或干扰，普通水电站工业电视系统不与计算机监控系统结合，工业电视监视系统前端设备获取信息经本系统网络传送到主控室或分控室主机。水电站自动化元件的介绍第40页工业电视水电站自动化元件的介绍第41页基础自动化发展水电厂基础自动化发展方向是：(1)向智能化方向发展，以满足机组故障诊疗和在线状态检修需要；(2)向集成化方向发展，是基础自动化创新发展要求和发展趋势；减轻设计、选型、采购、安装、调试工作量；水电站自动化元件的介绍第42页基础自动化发展(3)向优化配置方向发展，现阶段水电厂机组自动

16、化元件(装置)没有一个完善配置标准，应依据不一样装机容量，不一样水轮机结构形式，经过研究进行优化配置；(4)调研不一样产品安装使用注意事项，提升自动化元件(装置)工作稳定性和可靠性。水电站自动化元件的介绍第43页基础自动化智能化发展基础自动化元件(装置)智能化发展方向是能检测、测量、分析和处理在各种生产环境下发生改变，如：位置、长度、高度、移动和外形等方面改变，其有利于对未来发生情况做出预测和预防。水电站自动化元件的介绍第44页基础自动化智能化发展(1)自校零、自标定和自校正功效；(2)自动赔偿功效；(3)能够自动采集数据，并对数据进行预处理；(4)能够自动进行检验、自选量程和自寻故障；(5)

17、数据存放、记忆与信息处理功效；(6)双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功效(7)判断和策处理功效。水电站自动化元件的介绍第45页智能仪表和智能传感器智能仪表和智能传感器普通是用在现场总线系统中，这种仪表和传感器内部嵌入有通讯模块和控制模块，能够完成数据采集，数据处理和数据通讯功效。水电站自动化元件的介绍第46页自动化元件种内和选取1、测温电阻 水轮发电机组瓦温保护和定子线圈过热保护广泛使用电阻作测温元件。铜热电阻存在着体积大，对温度响应速度慢缺点。水电站自动化元件的介绍第47页 2、液位控制浮子式水控制：就是因为水质差，油污泥将浮子活动部件卡位，使它上、下可动部件失去一定灵活性。另外，有时因

18、厂家质量问题，浮子密封不良，造成绝缘不好，还有浮子里渗有少许油水，使排水系统失灵。浮子、干簧管接头液位信号器，如ZWX一150，FXl型浮子信号器，其本身存在易卡和信号不能自保持缺点。尤其是转动油盆式稀油水导轴承液位信号器，普通投产一、二年后就不能正常工作了。在运行过程中又往往误发信号，干扰运行人员正常运行监视。提议采取带两接点浮子开关增强其稳定性和使用寿命，改进监视条件。水电站自动化元件的介绍第48页3、流量开关水轮发电机组轴承冷却水监视大都是在冷却器冷却水排出管道中装设SLX型示信号器来判断冷却水是否中止。SLX型流器动作原理是当水流处于正常流动状态，挡板在液流作用下，克服弹簧力(或自重)

19、而偏离中间位置，从而推进微动开关使常开接点闭合，常闭接点断开，当液体流量减小到低于或等于整定动作流量时，磁铁离开弹簧接点返回。这种型式示流信号动作灵敏度及可靠性尚可。但其缺点是使用一段时间旋转机构生锈卡阻和洪水季节泥沙卡阻，使动作接点有时失灵。水电站自动化元件的介绍第49页惯用自动化元器件第一节 低压电器基本知识第二节 开关电器第三节 接触器第四节 继电器第五节 熔断器第六节 主令电器本章小结水电站自动化元件的介绍第50页第一节 低压电器基本知识一、低压电器分类按电器动作性质分 ：手动电器和自动电器按电器性能和用途分：控制电器和保护电器 按有没有触点分：有触点电器和无触点电器 按工作原理分：电

20、磁式电器和非电量控制电器。水电站自动化元件的介绍第51页第一节 低压电器基本知识二、电磁式电器1.电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作。 组成 原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气 隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。 铁芯衔铁线圈交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢直动式转动式电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。水电站自动化元件的介绍第52页第一节 低压电器基本知识二、电磁式电器2.短路环减小衔铁吸合时产生振动和噪音。水电站自动化元件的介绍第53页第一节 低压电器基本知识二、电

21、磁式电器3.触头系统经过触头开合控制电路通、断。 类型 材料：普通采取铜材料制成；对于小容量电器惯用银 质材料制成 桥式触头指形触头水电站自动化元件的介绍第54页第一节 低压电器基本知识二、电磁式电器3.灭弧系统 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于 10V，电流超出80mA时，触头间会产生蓝色 光柱， 即电弧。 电弧危害 ： 延长了切断故障时间； 高温引发电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。 灭弧办法：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、 利用介质灭弧、改进触头表面材料 。水电站自动化元件的介绍第55页第二节 开关电器一、刀开关 作用：隔离电源，不频繁通断电路 分类

22、： 按刀级数分:单极、双极和三极 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 按刀转换方向分为：单掷和双掷 按接线方式分为：板前接线和板后接线 按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作 按有没有熔断器分：带熔断器和不带熔断器水电站自动化元件的介绍第56页第二节 开关电器一、刀开关1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号 ： QS水电站自动化元件的介绍第57页第二节 开关电器一、刀开关2.带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。水电站自动化元件的介绍第58页第二节 开关电器一、刀开关3.负荷开关(1)开启式负荷开

23、关 用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。 结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线 座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头， 工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。 分类：单相双极和三相三极两种水电站自动化元件的介绍第59页水电站自动化元件的介绍第60页第二节 开关电器一、刀开关3.负荷开关(2)封闭式负荷开关（铁壳开关） 作用：手动通断电路及短路保护。水电站自动化元件的介绍第61页第二节 开关电器二、组合开关（转换开关） 结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸 出盒外，与电源或负载相连。动触片套 在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90正 或反方向转动，带动静触头通。 特点：结构紧凑，安

24、装面积小，操作方便。 用途：电源引入开关；通断小电流电路； 控制以下电动机。水电站自动化元件的介绍第62页（a）外形 （b） 符号 （c) 结构水电站自动化元件的介绍第63页水电站自动化元件的介绍第64页第二节 开关电器三、低压断路器 功效：不频繁通断电路，并能在电途经载、短路及失 压时自动分断电路。 特点：操作安全，分断能力较高。 分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式） 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。水电站自动化元件的介绍第65页万能式低压断路器结构图水电站自动化元件的介绍第66页塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器

25、 7按钮水电站自动化元件的介绍第67页塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮线路短路或严重过载保护水电站自动化元件的介绍第68页塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮远距离跳闸，对电路不起保护作用水电站自动化元件的介绍第69页塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮线途经载保护水电站自动化元件的介绍第70页塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮电动机失压保

26、护水电站自动化元件的介绍第71页水电站自动化元件的介绍第72页触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧第三节 接触器1结构 一、交流接触器 水电站自动化元件的介绍第73页第三节 接触器交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置水电站自动化元件的介绍第74页2工作原理 线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为预防铁心振动，需加短路环。第三节 接触器水电站自动化元件的介绍第75页用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机频

27、繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。第三节 接触器二、直流接触器 水电站自动化元件的介绍第76页KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM第三节 接触器三、接触器符号 水电站自动化元件的介绍第77页额定电压 交流接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V 交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A 额定电流 吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、22

28、0、440V 第三节 接触器四、接触器主要技术指标 水电站自动化元件的介绍第78页 依据电路中负载电流种类选择接触器类型； 接触器额定电压应大于或等于负载回路额定电压； 吸引线圈额定电压应与所接控制电路额定电压等级一致； 额定电流应大于或等于被控主回路额定电流。第三节 接触器四、接触器使用选择标准 水电站自动化元件的介绍第79页作用：控制、放大、联锁、保护和调整分类：按用途分 ：控制和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、 机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器 特点：额定电流小于5A第四节 继电器水电站自动化元件的介绍第80页一、电

29、流继电器特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：过电流继电器、欠电流继电器过流电流继电器欠流电流继电器第四节 继电器水电站自动化元件的介绍第81页欠电流继电器KAI I KAKAKA一、电流继电器第四节 继电器水电站自动化元件的介绍第82页动作电流q ：使电流继电器开始动作所需电流值； 返回电流f ：电流继电器动作后返回原状态时电流值；返回系数f ：返回值与动作值之比，ff /q 。主要技术指标：一、电流继电器第四节 继电器水电站自动化元件的介绍第83页特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似欠电压继电器KAU U KAK

30、AKA二、电压继电器第四节 继电器水电站自动化元件的介绍第84页 中间继电器实质上是一个电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它触点数量较多，在电路中主要是扩展触点数量。另外其触头额定电流较大。 三、中间继电器第四节 继电器水电站自动化元件的介绍第85页作用：电动机过载保护利用双金属片受热弯曲去推进杠杆使触头动作利用电阻值随温度改变而改变特征制成利用过载电流发烧使易熔合金熔化而使继电器动作四、热继电器第四节 继电器型式：双金属片式 热敏电阻式易熔合金式结构：由发烧元件、双金属 片和触头及动作机构 等部分组成 。水电站自动化元件的介绍第86页四、热继电器第四节 继电器a） 外形 b）结构图

31、1-电流整定装置 2-主电路接线柱 3-复位按钮 4-常闭触头 5-动作机构 6-热元件 31-常闭触头接线柱32-公共动触头接线柱 33-常开触头接线柱 双金属片式热继电器水电站自动化元件的介绍第87页1-1.接线端子 2-主双金属片 3-热元件 4-推进导板 5-赔偿双金属片 6-常闭触头 7-常开触头 8-复位调整螺钉 9-动触头 110-复位按钮 11-偏心轮 12-支撑件 13-弹簧 四、热继电器第四节 继电器双金属片式热继电器原理示意图水电站自动化元件的介绍第88页四、热继电器第四节 继电器水电站自动化元件的介绍第89页使用与选择使用：作为电动机过载保护，注意与熔断器配合。选择：eRed eR：热继电器热元件额定电流； ed：电动机额定电流。四、热继电器第四节 继电器水电站自动化元件的介绍