浅谈机电一体化技术在水电站的应用

周宏勇

摘要：水电站要想全面实现自动化控制，就离不开机电一体化技术的支持。随着科技的进步与发展，机电一体化技术越来越完善，慢慢的在很多领域中被广泛应用，而对于水电工程来说，这一技术尤为重要。所以，机电一体化技术的发展，是水电工程完善的关键。本文针对机电一体化技术做了简要介绍，并对机电一体化技术在水电站中的应用进行了探讨。

关键词：机电一体化技术；水电站；应用

引言

水电作为可再生能源，成为世界各国都在大力发展的方向，近几年，电气技术在我国迅速发展，很多的电力企业不论是技术水平还是管理水平都有了很大的进步。为了顺应时代的发展，一些传统的操控方法已经不能满足社会进步的要求，因此，机电一体化技术有了很好的发展机会与发展空间，应用越来越广泛，水电工程也借助这一系统，实现自动化控制的目标。机电一体化技术为水电站实现全面自动化控制的目标提供了很好的技术支持，对于水电工程来说，机电一体化技术的应用，不仅能够通过远程判断造成机组无法正常运行的原因，例如电网有功功率和频率以及水文条件等，也可以跟踪了解机组其他部位的运行情况，甚至，自动控制系统会根据那些测量数据对机组的出现的异常运行状况进行实时调节，情况特殊时会向工作人员自动报警，以此来避免不必要的损失和麻烦，并且为广大用户提供可靠的电力供应服务。

一、机电一体化的概述

机电一体化是电子技术和机械设备结合后的统称，由自动化技术、计算机技术和机械电子技术等现代化技术综合起来为基础的一项机械系统技术。主要应用于机械设备的信息处理和性能控制，可以使机械设备更加的自动化，智能化。现在，很多的职业院校都加入了机电一体化这门课程，已经成为一门新兴学科。越来越多的人去学习这门技术，很多学校也凭借这一技术培养出了一些高素质人才，进一步推动了我国工业技术的进步与发展。而机电一体化技术本身也已经慢慢的渗透到了各个领域，尤其是以水电站的管理应用最为显著。机电一体化技术在一定程度上改善了电力企业的管理水平，并且推动了我国水电事业的发展。

二、机电一体化技术在水电站中的应用

（一）水电站水文水系统的监测

水电站中的水文水系统由水文监测、技术供排水和消防用水三部分组成。水文监测是利用投入式液位计来测量上游与下游的水位，而投入式液位计就安装在水电站的上下游，其测量出的数据信息经过液位变送器发送至控制室。压力测量管道被压差变送器连通，然后测量出上下游水位的水位差，同样通过压差变送器将数据信息传达到控制室，此压力测量管道被安装在机组压力管道进口和尾水出口。机组运行的全厂渗漏排水系统和供排水系统组成了技术供排水测控系统。全厂渗漏排水测控系统由液位变化测控系统和水泵自动启停控制系统组成，液位控制系统被安装在集水井，主要测控方法是通过多接点浮球水位测量仪来进行的，因为浮球每经过一个位置时，都会发出不同的信号，所发出的这些信号最终被水泵启停控制系统接收，同时水泵启停控制系统会立刻作出判断，在信息数据与整定数据有差异时，及时的启动或者停止水泵。为了避免造成损失，在全场渗漏排水系统中还安装了投入式液位变送器，投入式液位变送器会及时将信息传达到控制室，为控制室的工作人员提供详细的数据，方便于在水泵自动启停系统发生故障无法及时作出处理时，可以人为手动启停水泵。电接点压力表控制着供排水系统的测控压力，流量则由管道式流量测控仪来测量，电接点压力表和管道式流量测控仪都安装在管道上，最终这两样测量数据通过变送器传达到控制室，然后控制室的工作人员再通过所测量的数据判断水系统是否正常运行。水电站消防系统主要包括水系消防系统和气体消防系统，主变压器和机组定子的消防，主要利用水系消防系统，当两者有消防要求时，就会通过报警系统来控制消防水泵的启停。

（二）机组运行状态的监测

机组运行状态监控的内容主要包括，各部的轴承温度、冷却油槽油位、冷却油温度、以及机组转速等。热铂电阻会测量出机组各部的轴承温度，这种温度是一种实时温度，经测量以后得出来的温度数据会通过自动控制系统与整定温度进行比对，如果达到了实时温度达到了整定温度，烯烃就会立刻报警，以此来提醒值班人员轴承温度有异常，若是达到了停机温度，系统会直接发出停机指令，并且迅速停机。冷却油槽油位主要应用于冷却油位的监测，其通过油位计来完成测量，主要分为机械的油位计和磁翻转油位两种，因为油位计上有电子接点，凭借这些电子接点可以测量出油位是否在正常范围以内，同样，当油位不在整定位置时，自动控制系统也会发出油位异常的警报，提醒值班人员。机组转速测控系统则是用来监测机组的转速的，通过旋转编码转速测量仪来监测，当PLC微机调速器因为机组的转速上升而被影响，不能及时调整到额定转速时，机组转速测控系统会迅速的进行调速控制，严重时直接发布停机命令，并且使机组停机。

（三）压缩空气系统的自动控制

在水电站中，空气系统的主要用途就是给机组提供压缩空气，机组在正常运行的时候，需要有一个稳定的压力来保护压缩空气的正常使用，因此安装了自动控制系统和压力变送器和电接点压力表等，压力变送器和電接点压力表会测出实时压力值，自动控制系统会将这些数据信息跟空气压缩器的整定压力值进行比较，假如启动压缩机的压力值超过了实时压力值，系统就会自动启动压缩机，只有等到压力值符合标准值以后，自动控制系统才会停止压缩机。

（四）PLC微机调速系统的自动控制

作为水电站自控系统中的核心系统，PLC微机调速系统是机电一体化技术在水电工程中应用最多的系统，这一系统集中了很多现代化技术，比如说机械测量技术、电子测量技术、远程控制技术和机械测压调速技术等等。因为PLC微机调速系统具有很好的灵敏性，而且可靠性非常高，所以更加适用于水电工程。在保证机组转速的前提下，为了让水电机组实现自动调节的目的，PLC微机调速器首先会测得发电机的实时频率，或者在得到电网需要调整有功功率的指令后，通过调节水轮机导水机构的开度来改变机组的有功功率。PLC微机调速中唯一一个动力装置就是机械液压装置，机械液压装置的动力源是通过压力显控器控制齿轮油泵的启停，动力源始终保持着调速所需要的工作压力。

三、水电工程中机电一体化集成

在水电工程中，上述的系统中都应用到了机电一体化技术，这些自动控制系统通过集成，来实现对水电站的监测与安全运行。在经过水电站中央控制室的作用下，那些独立运行互不相干的系统，变成了一个整体系统。这些分散的监测系统与控制系统，只有相互结合，才能将各自的优势发挥到极致，但是并不影响其独立运行，在整个运行系统中，无论是哪一个系统出现了问题，自动控制系统的运行都会受到影响，可以说是牵一发而动全身，不过，这一点也为水电站的安全运行提供了保障，有效避免了因为无法及时发现故障问题，而造成的损失。

结语

因为机电一体化技术的应用，水电站自动化控制的目的已经成为了现实，而随着现代网络技术与科技的发展，机电一体化技术已经成为被广泛应用的一门技术，这些技术的发展，也将有利于水电站实现全面自动化控制，多个水电站进行集中控制，将不再是梦。

参考文献：

[1]尤世震.机电一体化技术在水电站中的应用[J].机电信息，2015（06）：88-89.

[2]张波.机电一体化技术在现代工程机械中的发展运用分析[J]. 山东工业技术，2016（23）：98.

[3]梅芳.DCJ袋式除尘机组在水电站上的应用[J].湖南农机，2013，40（05）：254-255.