水电站自动化元件的介绍-电子版

水电站自动化元件

武汉艾德克电站设备有限公司

2012-6

水电站机组自动化元件的选型配置及应用前言：

水电厂基础自动化是一个综合的、系统的工程，其自动化元件的合理、可靠选型是水电厂能否

实现无人值班(少人值守)的基础。使用自动化元件

的目的，就是要对电站、机组及其附属设备的状态

和关键部位进行测量和控制。从这一点来区分，我

们可以把这些自动化元件简单的分为测量类和控制

类两大类别。

水轮发电机组需要监测和控制的关键部位（1）

•我们可以简单对水轮发电机组（主要是水轮机）需要监测和控制的部位进行一下总结分类：

•1、水轮机流道的监测：包括水压--（进水口、蜗壳、顶盖、尾水）的压力、真空压力、压力脉动监测；水轮机过机流量的监测；水位、水头的测量以及机组效率的测量。其采用的元件包括现地的压力表、压力变送器、压力显控器、压力脉动仪、水头水位仪、水头流量效率仪等。

•2、水轮机、发电机轴承及其润滑、冷却系统的监测：包括轴瓦温度的监测、润滑油系统温度及液位、流量的监测、冷却器水温、流量的监测。包括测温电阻（铜电阻和铂电阻）、流量开关、液位开关、液位计、流量开关、温度控制器、温度巡检仪、流量计等；油质监测（油混水信号器）；机组技术供水的滤水器、阀门等。

•3、机组导水机构和桨叶机构的监测：包括导叶开度、桨叶转角、剪断销状态的监测。包括位移传感器（变送器）、主令控制器（也叫主令开关、导叶位置开关等）、剪断销信号器等。

•4、机组转速的测量监测及保护：包括电气转速信号装置、机械转速开关、事故配压阀、重锤关机卸荷阀、机械过速保护装置。

水轮发电机组需要监测和控制的关键部位（2）•5、机组的振动和摆动监测

•6、机组的制动及顶转子，如机组制动组合阀；

•7、机组排水系统的监测：包括各种水位变送器、液位控制器、顶盖排水和集水井的监测和排水控制系统；

•6、调速器及油压系统的监测，包括压力、液位、补气系统的控制和监测，压力开关、油混水信号器、自动补气装置、压力表、压力变送显控器、液位计（如磁翻板液位计、浮子式液位开关）等

•8、发电机轴电流的监测：轴电流监测装置

•9、机组的围带密封系统的监测和控制：包括压力的监测和气阀的控制。

•10、电站工业电视系统

•11、消防控制系统：包括烟感报警器、喷淋装置、二氧化碳灭火装置等

基础自动化的智能化发展

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。

执行元件包括各种电磁阀、电磁空气阀和执行机构等。

按被测量控制量原理分类自动化元件•1、温度：测温电阻、温度控制器、温度巡检仪

•2、压力：压力表、压力变送器、压力显控器、投入式液位计、水头水位计、水头流量效率仪。

•3、液位：各类浮子式液位计、磁翻板液位计。

•4、位置及位移测量：位移传感器、角位移传感器、主令控制器、剪断销信号器。

•5、转速：转速信号装置、机械转速开关、机械过速保护装置。•6、液压系统保护：事故配压阀、重锤关机卸荷阀、两段关闭装置。•7、制动系统：机组制动组合阀、机组制动屏。

•8、轴电流监测系统

•9、油质监测：油混水及油积水传感器。

转速测量元件

转速测量装置有机械测速和电气测速两种，机械测速包括机械转速开关、机械过速保护装置等。电气测速主要包括调速器的测速单元、各种电气转速信号装置，通常调速器系统作为一个独立的子系统分类，这里指的电气转速测速元件我们主要指电气转速信号装置。

电气测速--转速信号装置

现代的电气转速信号装置测速方式

主要包括残压测速和由齿盘、钢带、

旋转编码器、传感器或接近开关实

现的机械电气测速两种方式。现在

很多转速信号装置同时采用了两种

测速方式作为测速冗余通道。从转

速信号装置的器件构成上，通常有

单片机和可编程控制器两种类型的

转速信号装置。

测速装置原理示意图

转速信号装置

•转速信号装置是通过电气手段测量水轮发电机组转速，并发出相应报警信号的装置。图示为ZS-3型PLC转速信号装置。

ZS-3转速信号装置的特点

•1、采用西门子PLC作为核心。

•2、可编程本体测频，可靠性高。•3、交流和直流双电源供电。

•4、一路残压和两路齿盘3通道互备。•5、液晶显示器，信息量大。

•6、10路开关量输出，蠕动报警功能。

测速齿盘

•测速齿盘在大轴上的安装

转速信号装置

•单片机构成的ZS-1和ZS-2转速信号装置

ZS-1/ZS-2转速信号装置的特点•1、以最先进的ARM芯片作为控制核心，采用表面贴片工艺制造。

•2、一路齿盘和一路残压双通道备份。

（ZS-1仅残压通道）

•3、交流和直流双电源互备。

•4、抗干扰能力超强。

机械转速信号装置-机械离心开关

•以离心力实现对机组转速的测量和报警的自动化元件，最多可提供4个转速报警值。

机械过速保护装置

•利用离心力整定转速动作值，以液压油路来实现机组事故停机的自动化元件，是水轮发电机组最后一道安全保护。

油质监测元件(油混水信号器)油混水监测装置采用电容

式油混水信号装置，由测

量探头和仪表组成。灵敏、

准确探测油混水状况；有

含水量显示，并有DC

4～20mA输出；有报警

点输出，报警值在含水量

0．1％～5％可调。