【摘要】水电作为清洁的可再生能源，世界各国都在大力发展，随着机电一体化技术的不断发展，为水电站的“无人值守，少人值勤”的规划提供了可靠的长途操控的技术条件。利用机电一体化技术能够长途测控设备的能力，对影响机组正常运转的水力条件、有功功率、频率以及机组其他部位的运转状况进行跟踪和判断，并根据测控数值对机组的运行状况进行实时调节，为广大用户提供安全可靠的电力供应服务。
【关键词】机电一体化技术；水电站；应用
1、机电一体化概要
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
2、机电一体化核心技术
2.1 机械技术
機电一体化技术是对机械生产的变革和创新，所以机械技术是核心要素，电子技术和信息技术都是外部控制技术，而机械技术才是真正应用于生产操作的实体。为了更好的配合机电一体化，要对机械技术进行改进，提高机械自身的加工精度，改善自身性能，从而在与电子技术以及信息技术相结合时，才能够最大限度的发挥出机电一体化的优势。
2.2 信息处理技术
信息处理技术在机电一体化技术中主要是信息交换、信息存取、信息运算和最终决策等，信息处理技术主要是依托计算机技术来完成的，在计算机中编制工艺生产信息，然后将信息进行转换和传送，控制机械设备的运行。为了提高机电一体化技术的工作效率，需要保证顺畅的信息处理通道，所以要提高信息处理设备的可靠性和稳定性，提高设备的运行能力，并且降低信息处理过程中的各种干扰，从而提高机电一体化技术水平。
2.3 自动控制技术
自动控制是实现机电一体化的重要技术，只有实现自动控制，才算是将机械技术、电子技术和信息技术的完美结合。自动控制主要是指机械设备能够按照设定好的工艺流程运行，这是一项将理论与实践完美结合的产物。在设计自动控制技术时，因为被控对象与理论的控制量存在一定的差距，所以要想达到精确的控制，就需要经过反复的调试和修改，从而达到最佳的控制效率。自动控制技术是机电一体化技术中的核心要素，也是将信息技术、电子技术与机械技术进行结合的重要体现。
3、水电站机电一体化技术应用部位
3.1 水电站的测控系统
3.1.1 水电站水力监测系统
水电站中的水力监测系统首要由上下游水位监测、技术供排水系统水力监测和消防监测三部分构成。水位监测在水电站的上下游安装投入式液位计测量上下游水位，通过液位变送器传至中控室；运用压差变送器，将安装在机组蜗壳进口和尾水出口的压力测量管道连通，测出上下游水位的净高差，并通过压差变送器传输至中控室。技术供排水系统水力监测由机组工作的供排水系统和全厂渗漏排水系统构成。机组工作的供排水系统压力测控，通过安装在供水管道上的电接点压力表和压力传感器操控，流量通过安装在管道上的管道式流量测控仪测量，将2种测量设备测得的数据通过变送装置传至中控室，中控室值班人员通过测控数据区分用于机组运行的水力系统是不是工作正常。全厂渗漏排水测控系统主要由安装在集水井的液位测控装置和水泵自动起停控制系统构成。集水井液位控制系统量测设备选用多接点浮球水位测量仪和投入式液位变送器，当浮球在不同位置时将有不一样信号发送至水泵启停控制系统，由系统区分并做出是不是启、停水泵或启、停几台水泵。水电站消防系统主要包含气体消防系统和消防水系统，通过感温、感烟设备，启停相应的消防设备。
3.1.2 机组运行状态监控
机组运转状态监控主要包含机组各部的轴承温度、冷却油温、冷却油槽油位、机组转速等。机组各部轴承及油温经过铂热电阻测得实时温度，自控体系对实时温度与整定温度进行比照分析，若到达整定报警温度就显示故障报警提醒值班人员，若到达停机温度就直接启动停机指令进行停机。冷却油槽油位经过机械的油位计或磁翻转油位计对冷却油位进行监测，经过油位计上的电子接点检测油位是不是在正常范围以内，若发现油位偏离正常整定位置，主动监测体系就显示油位反常的警告，提醒运转值班人员检查油位。机组转速经过安装在机组上的旋转编码转速测量仪来监测机组的转速，当机组的转速上升使PLC微机调速器不能及时调整到额定转速且到达转速报警点时，PLC微机调速器调速控制指令直接发布停机令使机组停机，维护机组的运行安全。
3.2 PLC微机调速系统的自动控制
PLC微机调速系统是水电站主动操控的核心体系，也是机电一体化技术在水电站的典型应用之一，该系统会集使用了机械、机械液压原理、自动控制、远程操控技术等；因为水力发电厂其启动、停机时间短、效率高及功率调节范围大等优点常被作为电网的调峰调频机组使用，因此PLC微机调速系统应具有灵敏性、可靠性、调速连续性等要求。PLC微机调速系统在水电厂中经过收集发电机频率及电网功率调整水轮发电机组的转速及有功功率，收集到的发电机频率经转速与频率关系公式n=60f/p（n为转速，f为频率，p为转子磁极对数）转换为机组实际转速，实际转速与机组额定转速相比较，若发现转速与额定转速不符，调速系统将依据转速发布调速命令使其调速液压体系开/关水轮机导水组织调整机组转速。PLC微机调速系统在得到电网需求调整有功功率指令时在确保机组额定转速的前提下，经过调整水轮机导叶的开度来调整机组的有功功率。
3.3 压缩空气系统自动控制
水电站的空气系统主要给机组的制动、密封及检修提供压缩空气，机组正常运行中压缩空气需要一个稳定的压力来保证正常的生产用气，电厂安装有空气压缩机、储气罐及配套的自动控制系统，在储气罐上安装有压力变送器以及电接点压力表等，自动控制系统根据压力变送器及电接点压力表测得的实时压力值与整定的启动与停止空气压缩机的压力值进行比较，若实时压力低于启动压缩机压力就自动启动压缩机，当压力达到停机压力时自动控制系统自动停止压缩机。
4、水电站机电一体化集成
水电站的机电一体化技术主要运用在上述的系统中，这些自动控制系统通过集成构成了水电站安全监测与运行的自动控制系统，通过水电站的中央控制室的控制，使得分散的独立运行的互不相关的系统成为一个整体，这些监测与控制系统不仅可以独立运行，同时还必须相互综合利用才能充分发挥出机电一体化技术的优势。各个系统通过中央控制室的集成，不管哪一个系统出现故障都将会影响整个自动控制系统的运行，其为电厂的安全平稳运行提供了有力的监测与自动控制保障。
5、结论
机电一体化技术已经广泛应用到了社会的各個领域。这说明机电一体化技术也进入了高科技、高智能化的时代。机电一体化技术是科学发展的结晶，是生产力发展的必然结果。在科学技术日益发展、不断更新的条件下，机电一体化技术在水电站中的应用也会越来越宽广，机电一体化技术的发展前景也会越来越迅速。
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