水电站自动化元件的介绍-1

1、水电站自动化元件武汉艾德克电站设备有限公司2012-6水电站自自动化元元件的选选型配置置及应用用前言：水电厂基基础自动动化是一一个综合合的、系系统的工工程，是是水电厂厂能否实实现无人人值班(少人值值守)的的关键所所在。自自动化元元件(装装置)和和辅机设设备自动动控制单单元要选选用符合合国家标标准要求求的、质质量可靠靠、适应应潮湿环环境的成成熟产品品，同时时应注意意改善自自动化元元件(装装置)和和辅机设设备控制制单元的的使用环环境。基础自动动化的智智能化发发展基础自动动化元件件(装置)按功用显示元件件按用途途分类：温度、压力、流量、液位、位移、转速、轴电流流、油混混水、压压力脉动动、水位位差、流

2、流量水头头效率等等测量传传感器、变送器器、测量量仪表和和控制器器、开关关等。执行元件件包括各各种电磁磁阀、电电磁空气气阀和执执行机构构等。基础自动动化的智智能化发发展基础自动动化元件件(装置)智能化的的发展方方向是能能检测、测量、分析和和处理在在各种生生产环境境下发生生的变化化，如：位置、长度、高度、移动和和外形等等方面的的变化，其有助助于对未未来发生生的情况况做出预预测和预预防。自动化元元件(装装置)基础自动动化元件件(装置)的特殊性性：(1)运行时间间长和不不易维护护；(2)重要程度度高；(3)运行环境境恶劣；(4)电磁干扰扰的强度度相当大大。基础自动动化的发发展水电厂基基础自动动化的发发

3、展方向向是：(1)向智能化化方向发发展，以以满足机机组故障障诊断和和在线状状态检修修的需要要；(2)向集成化化方向发发展，是是基础自自动化创创新发展展的要求求和发展展趋势；减轻设设计、选选型、采采购、安安装、调调试的工工作量；基础自动动化的发发展(3)向优化配配置的方方向发展展，现阶阶段水电电厂机组组自动化化元件(装置)没有一个个完善的的配置标标准，应应根据不不同的装装机容量量，不同同的水轮轮机结构构形式，通过研研究进行行优化配配置；(4)调研不同同产品的的安装使使用注意意事项，提高自自动化元元件(装置)工作的稳稳定性和和可靠性性。自动化元元件(测测速)(1)转转速测量量装置有有机械测测速和电

4、电气测速速两种，机械测测速由齿齿盘或钢钢带、传传感器或或接近开开关和仪仪表组成成。有DC420mA输输出、RS232或RS485通讯讯接口；能与电电站监控控计算机机通讯。具有断断电记忆忆、过速速记忆和和参数自自动保护护功能。在转速速上升或或下降时时，应在在规定的的转速发发出信号号，对机机械转速速信号装装置，同同一触点点的动作作误差不不超过3。测速齿盘盘测速齿盘盘在大轴轴上的安安装测速装置置原理示示意图转速信号号装置转速信号号装置是是通过电电气手段段测量水水轮发电电机组转转速，并并发出相相应报警警信号的的装置。图示为为ZS-3型PLC转转速信号号装置。ZS-3转速信信号装置置的特点点1、采用用西

5、门子子PLC作为核核心。2、可编编程本体体测频，可靠性性高。3、交流流和直流流双电源源供电。4、一路路残压和和两路齿齿盘3通通道互备备。5、液晶晶显示器器，信息息量大。6、10路开关关量输出出，蠕动动报警功功能。转速信号号装置单片机构构成的ZS-1和ZS-2转转速信号号装置ZS-1/ZS-2转转速信号号装置的的特点1、以最最先进的的ARM芯片作作为控制制核心，采用表表面贴片片工艺制制造。2、一路路齿盘和和一路残残压双通通道备份份。（ZS-1仅残残压通道道）3、交流流和直流流双电源源互备。4、抗干干扰能力力超强。机械转速速信号装装置-机机械离心心开关以离心力力实现对对机组转转速的测测量和报报警的

6、自自动化元元件，最最多可提提供4个个转速报报警值。机械过速速保护装装置利用离心心力整定定转速动动作值，以液压压油路来来实现机机组事故故停机的的自动化化元件，是水轮轮发电机机组最后后一道安安全保护护。自动化元元件(油油混水)(2)油油混水监监测装置置采用电电容式油油混水信信号装置置，由测测量探头头和仪表表组成。灵敏、准确探探测油混混水状况况；有含含水量显显示，并并有DC 420mA输出出；有报报警点输输出，报报警值在在含水量量015可可调。油混水原原理示意意图当两极间间油中混混水后将将改变其其介电常常数，从从而引起起电容值值的变化化，通过过微电路路设定油油混水比比例，在在油中混混水的比比例达到到

7、设定值值时，控控制器输输出报警警接点信信号。油混水信信号器油混水信信号器图图片自动化元元件(压压力)(3)水水库拦污污栅压差差测量装装置同时时采集栅栅前栅后后的水位位信号，同时显显示2个个水位及及其差值值；有断断电记忆忆和参数数自动保保护功能能；有变变送器断断线检测测功能；有2对对报警点点及DC 420mA模拟拟量输出出；能与与电站监监控计算算机通讯讯。水位信号号通常采采用压力力变送器器来实现现。压力变送送器测量时，作用在在高、低低压侧隔隔离膜片片上的过过程压力力通过灌灌充液传传递到-室传传感器中中心的测测量膜片片上。测测量膜片片是一个个张紧的的弹性元元件，其其位移量量与压力力成正比比。测量量

8、膜片两两电容固固定极板板的被放放大电路路线性地地转换成成420mA 的二二线制标标准信号号输出。以压力变变送器构构成的水水位仪表表一体式压压力/液液位显控控器电接点压压力表(4)流流量水头头效率测测量装置置可同时时采集来来自流量量、水头头、有功功的信号号，同时时显示瞬瞬时流量量、累积积流量、水头、效率和和耗水率率；有断断电记忆忆、参数数自动保保护功能能；有变变送器断断线检测测功能；有DC 420mA输出出；能与与电站监监控计算算机通讯讯。自动化元元件(装装置)水头流量量效率仪仪利用蜗壳壳差压测测量水轮轮机流量量-通常常当水流流过蜗壳壳时，在在蜗壳的的内外侧侧产生差差压P,而而流量Q=K再利用蜗

9、蜗壳进出出口差压压和发电电机有功功测量水水头效率率热导式流流量开关关测量时，由发热热模块发发出热量量，如果果管道内内没有介介质流动动，则感感热模块块接收到到的热量量是一个个固定值值，当有有介质流流动时，感热模模块所接接受到的的热量将将随介质质的流速速变化而而变化，感热模模块将这这温差信信号转化化成电信信号，再再通过处处理器将将其转换换为对应应的标准准模拟量量信号或或接点信信号输出出，流量量开关通通过这个个信号对对介质的的流速进进行显示示及控制制。挡板式流流量开关关通过旋动动调节旋旋钮设定定流速动动作点，当管道道内有流流体流过过时，流流体推动动挡板偏偏转，挡挡板带动动磁性模模块上移移，如果果流体

10、流流速大于于等于设设定流速速，则则腔室内内开关模模块动作作，输出出接点信信号；如如果流体体流速小小于设定定流速，则磁性性模块下下移，开开关复位位，接点点断开。电磁流量量计工 作原原理理 电磁磁流量计计是根据据法拉第第电磁感感应定律律设计的的，在测测量管轴轴线和磁磁场磁力力线相互互垂直的的管壁上上安装一一对检测测电极，当导电电液体沿沿测量管管流过交交变磁场场(磁力力线垂直直于液体体流动方方向)时时，导电电液体切切割磁力力线,产产生感应应电动势势，通过过测量管管上的两两个检测测电极能能够检测测出这个个感应电电动势，通过以以下公式式可以计计算出流流量，最最后转换换成420mA输出出。自动化元元件(位

11、位移)基于一些些金属（如镍铁铁合金）在相交交磁场的的作用下下，具有有磁致伸伸缩的特特点，即即韦德曼曼效应。测量时时，传传感器探探头在磁磁致伸缩缩材料制制成的波波导线一一端发出出一个起起始脉冲冲后，将将形成一一个与波波导线垂垂直的磁磁场（如如下图所所示），磁场以以光速随随脉冲电电流沿波波导线传传播，磁磁场遇到到套在波波导线外外的磁环环所产生生的磁场场时，产产生相交交磁场。在相交交磁场的的作用下下波导线线产生瞬瞬时张力力，使波波导线扭扭动并产产生扭动动波，这这个扭动动波(波波速约为为音速)沿波导导管运行行，回回传至传传感器探探头时， 产生生逆磁致致伸缩现现象，在在传感器器探头形形成一个个返回电电脉

12、冲。发射起起始脉冲冲到接收收返回脉脉冲的时时间差与与磁环位位置相关关，变送送器将时时间差信信号(即即磁环位位移)转转换为标标准电流流或电压压信号输输出。位移显控控器位移显控控器拉线式位位移显控控器角位移的的测量角位移显显控器自动化元元件(位位移)自动化元元件(位位移)传感器内内置转轴轴及高精精度电位位器等，测量时时，如果果直线位位移或角角位移发发生变化化，拉线线伸缩，带动转转轴旋转转，电位位器随转转轴转动动产生变变化的线线性电阻阻信号，变送器器再将这这个变化化的电阻阻信号转转换为标标准电流流或电压压信号输输出。而而DTC41编码器器式由一一组拉线线式弹簧簧机构、转轮结结合光电电编码器器而成。拉

13、线拉拉动，从从而带动动旋转，通过光光电编码码器输出出标准脉脉冲信号号。主令开关关位移显控控器（电电气主令令开关）前前述的位位移显控控器也是是一种电电气主令令开关轴电流监监测装置置水轮发电电机和汽汽轮发电电机运行行时由于于定子、转子之之间气隙隙磁阻不不同，磁磁场分布布复杂，引起磁磁通不平平衡，会会在发电电机的大大轴内产产生轴电电流。轴轴有电流流可能导导致润滑滑油油质质劣化，严重时时甚至可可能灼伤伤轴瓦造造成事故故。轴电流监监测装置置用来监监测水轮轮发电机机组轴电电流的大大小及变变化。它它通过一一个空心心环形互互感器，测量穿穿过互感感器的大大轴中电电流的大大小，并并通过微微机仪表表显示出出来。轴电

14、流监监测装置置安装执行元件件事故配压压阀（过过速限制制器）在过速时时，切除除调速器器控制油油路，实实现事故故停机的的功率放放大阀组组。目前前，通用用的事故故配压阀阀有滑阀阀式和插插装阀式式的。自动化元元件(装装置)(5)自自动补气气装置用用于电站站压油装装置及其其他储能能器系统统中，为为组合式式多功能能高压空空气阀组组，接受受系统控控制回路路控制，实现自自动补气气。该装装置由手手动球阀阀，常闭闭电磁阀阀，单向向阀，常常开电磁磁阀，手手动球阀阀，消声声器及不不锈钢管管路组成成。阀体体的优化化组合，避免了了因阀漏漏气致使使储能器器的气压压逐渐升升高。可可实现自自动补气气、手动动补气和和贮能器器中多

15、余余气体的的排放。(6)水水力控制制阀主要要工作原原理是利利用上、下阀腔腔的压力力差控制制阀盘的的运动，再通过过旁通管管路和各各种导阀阀的不同同接法实实现不同同用途。水力控控制阀建建议小口口径选用用隔膜式式，大口口径选用用活塞式式。自动化元元件(装装置)水力控制制阀(7)全自动滤滤水器设设备主要用于于水电厂厂技术供供水系统统自动过过滤排污污，是技技术供水水系统的的必备装装置，适适用于无无人值班班(少人人值守)的水电电厂。全全自动滤滤水器由由执行机机构及自自动控制制机构组组成。执执行机构构主要由由电动减减速机、滤水器器壳体及及壳体内内的滤网网组件、反冲洗洗机构、排污机机构和排排污电动动阀等组组成

16、。自自动控制制机构主主要由控控制箱和和差压测测量系统统组成；实现定定时、定定差压和和手动切切换功能能设置，并输出出运行、故障、冲洗、差压报报警和差差压过高高报警等等信号。具有通通讯接口口，满足足智能化化要求。自动化元元件(装装置)全自动滤滤水器用于正反反向冲水水的供水水转阀自动滤水水器为实实现排污污，往往往设计有有反向排排污功能能，转阀阀就是实实现正反反向自动动冲水的的一种新新型便利利的阀组组。自动化元元件(装装置)(9)全全自动密密闭水循循环冷却却系统由由补水箱箱、自动动控制循循环水泵泵系统、尾水冷冷却器和和电气控控制箱等等设备组组成。辅机设备备主要包包括水电电厂压油油、排水水、压缩缩空气、

17、闸门自自控和机机组自动动测温刹刹车制动动等，其其作用如如下。辅机设备备自动控控制单元元辅机设备备自动控控制单元元1)水电电厂压油油设备自自动控制制单元以以可编程程序控制制器(PLC)为控制制核心，由软启启动器、交直流流双路控控制电源源、触摸摸屏等组组成。控控制单元元通过液液位、压压力等外外围检测测设备检检测压油油罐油压压和油位位，通过过控制软软启动器器控制油油泵和自自动补气气装置实实现自动动补油和和自动补补气，自自动完成成油压装装置各种种工况的的控制和和信息传传递。油油压意外外超高时时，组合合阀安全全保护功功能可自自动控制制回油，保证系系统功能能正常、设备安安全。辅机设备备自动控控制单元元(2

18、)水电厂排排水设备备自动控控制单元元以可编编程序控控制器(PLC)为控控制核心心，由接接触器或或软启动动器、交交直流双双路控制制电源、触摸屏屏等组成成。控制制单元通通过液位位、流量量等外围围检测设设备检测测集水井井水位和和管内流流体状态态。通过过控制接接触器或或软启动动器控制制水泵启启动和停停止，自自动完成成集水井井各种工工况的控控制和信信息传递递。由于于水泵电电机启动动不频繁繁，工作作周期相相对较长长，其控控制保护护可采用用先进可可靠的接接触器组组件实现现，对于于功率较较大的电电机则最最好使用用软启动动器完成成。排水设备备辅机设备备自动控控制单元元(3)水电电厂压缩缩空气设设备自动动控制单单元以可可编程序序控制器器(PLC)为为控制核核心，由由软启动动器、双双路控制制电源、触摸屏屏等组成成。控制制单元通通过压力力、温度度、流量量等外围围检测设设备检测测储气罐罐压力、空压机机及气缸缸的压力力、气缸缸温度以以及冷却却水流量量，通过过软启动动器启停停空压机机自动控控制贮气气罐内的的气压在在规定的的工作压压力范围围内。在在空压机机的启、停过程程中，实实现卸荷荷启动、自动供供停冷却却水，自自动排污污控制以以及备用用空压机机的自动动投切控控制。完完成空压压机各种种工况的的控制和和信息传传递。空压机系系统辅机设备备自动控控