小水电论文精选(九篇)

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第1篇：小水电论文范文

湖南省常德市小坑水电站位于危水流域上游，工程量不大。根据库区河流两岸耕地和居民点的高程，为了不淹没耕地又能最大限度的利用水能发电，又不抬高上一级电站的尾水位，本站正常蓄水位定为100.30m。

本站控制集雨面积858km2，多年平均流量23.83m3/s，水库总库容仅71.0万m3，水头6.5m，属无调节的径流式电站。根据上述水头和多年平均流量，为减少弃水，充分利用水能，初步选定装机容量为800kWⅹ2+400kW=2000kW。

由于坝址处于实测水文资料，而上游离坝址7.5的乌溪沟站水文站有较长系列的水文资料，两站集雨面积仅相差2.6%，故水能计算直接利用乌溪沟站的资料，经1964年～2000年乌溪沟站月平均流量资料分析计算，按频率20%、50%、80%分别选出1992年、1980年和1991年为丰、平、枯水代表年。根据上述选定的丰、平、枯三个代表年的月平均流量资料进行水能计算，平均发电量分别为丰水期9394274.64万度；平水期7500050.26万度；枯水期6446294.16万度。多年平均发电量为7780206.35万度。

根据初步确定的装机容量和可利用的水头及流量资料和水轮机制造厂家的样本资料，选定水轮机T03-LH-180S配SF800-24/2600发电机两台，T03-LH-140配SF400-20/1730发电机一台，共计三台2000KW。

2投资方案与分析

2.1投资计划与资金筹措根据初步设计概算，该水电站静态总投资为1461.34万元。根据国家规定和贷款条件，业主在项目建设时必须注入一定量的资本金。本项目资本金按固定资产投资的50%计，其余资金从银行借款。资本金不还本付息，从第一台机组投产开始，每年按10%的利润率分配利润。

国家对电力项目基建贷款实行差别利率，目前借款年利率为7.83%，借款期限按15年计。借款利息按复利计算，计入固定资产价值的建设期利息应考虑初期运行期还贷的影响。经计算，电站建设期利息为48万元。建设期利息计入固定资产价值。

电站流动资金按15万元估算，其中50%使用资本金，其余从银行贷款。所以，流动资金借款额为7.5万元。流动资金随机组投入使用，利息计入发电成本，本金在计算期末一次回收。

2.2总成本费用计算该水电站发电成本主要包括折旧费、修理费、职工工资及福利费、材料费、库区维护费、摊消费、利息支出和其他费用等。生产期内固定资产投资借款和流动资金借款的利息均计入总成本费用。折旧费分土建和机电两部分，按50和25年的折旧年限分别折旧合计计算。固定资产余值均按4%计；水资源费按0.001万元/kw.h计；修理费率取1%；工资按职工人数乘以当地年人均工资计算，该水电站定员按概算编制为3人，当地职工年工资取16000元/人；职工福利费按规定为工资总额的14%；库区维护费按厂供量提取0.001元kw.h；材料定额取10元/kw；其他费用定额取5元/kw；经计算，该项目总成本费用为1969.3万元。

2.3发电效益计算及财务评价该电站作为电网内实行独立核算的发电项目进行财务评价：

本项目借款期限为15年。还贷期间，按还贷要求测算的上网电价为0.37元/kw.h；还清贷款后，按投资利润率为10%测算上网电价约0.337元/kw.h。按还袋要求还贷期15年测算的上网电价为0.37元/kw.h；还清借款以后，按照投资利润率10%测算的上网电价为0.337元/kw.h，该电价是电网、用户可以承受的。通过现金流量分析表明，项目全部投资财务内部收益率为10.6%，财务净现值420万，投资回收期为10.2年，投资利润率10.8%，投资利税率11.8%，资本金利润率为22.1%，资本金财务内部收益率12.8%。

综上所述，本项目按现行财税政策进行财务评价的指标符合电力行业的有关规定，相应测算的上网电价基本为电网接受，在财务上是可行的，建议尽快立项开工建设。

2.4决策方案及其比较长大工程有限公司分别用“五力分析法”和“SWOT”模式对小水电站投资从宏观和微观上进行了分析，并通过对湖南省常德市小坑水电站的投资可行性研究，该项目在财务评价可行的。经公司领导班子会议提出三种资金筹措方案。A方案，项目资本金按固定资产投资的50%计，其余资金从银行借款；B方案，企业投资（自建）；C方案，员工集资。并拟订资金成本、周期、资金数量、决策者意愿等关键因素作为进行决策的标准，以权重指标作为权数对三个备选方案进行正确的评价。

A方案，50%的资金从银行借款。该方案银行借款手续繁琐，对工程进展有一定的影响较；偿还贷款利息，资金成本较高，资金筹集数量有保障。

B方案，企业投资（自建）。企业自行投资，主要建筑材料除钢材和水泥需要到县城购买外，其他砂石可就地开采，以充分利用现场的天然建筑材料。

C方案，员工集资。召开职工代表会议，员工自愿集资，集资年利率10%。每位员工集资额度为两万元起，二十万封顶。该方案提高了员工的积极性和福利待遇，但是资金成本高，资金筹集数量不肯定。

通过以上比较分析，A方案是55分；B方案是86分；C方案是60分。长大工程有限公司决定选取B方案对常德市小坑水电站进行自建投资。

3结语

湖南省常德市小坑水电站位于危水流域上游，工程量不大，又不淹没耕地，不迁移人口，不需征用耕地，多年平均发电量778万度，并修建了公路桥，方便了两岸交通，是一处良好的站址。长大工程有限公司运用各项财务指标验证了常德市小坑水电站的可投资性。对投资资金的筹措，长大工程有限公司提出了三种方案，并拟订资金成本、周期、资金数量、决策者意愿等关键因素作为进行决策的标准，以权重指标作为权数对三个备选方案进行正确的评价。通过比较分析，长大工程有限公司决定采取企业投资（自建）方案

第2篇：小水电论文范文

目前，国内小水电站的管理模式一般有自运行管理和委托管理两种。自运行管理就是企业自行组织人员对电站的大坝及发电设备的运行和维护工作负责，这种管理模式对于企业来说，工作任务繁琐但易于管理控制。鉴于水电站自身生产特点，委托管理又分为全部委托运营管理、运维委托管理、维护检修委托管理三种。(1)全部委托运营管理就是企业不仅将生产运行委托，而且也将经营职责进行委托，企业按合同预定收取投资回报。这种模式大大增加了被委托方的风险，企业对被委托方没有相应的控制措施。但是，小水电站因其专业化性质，被委托方在水电站经营管理方面，其承担的风险远比企业要大得多，且风险的控制能力较企业强。(2)运维委托运营管理也就是企业仅将生产运行委托给大的发电站或公司，而不将经营职责委托，自己进行控制，企业按合同预定支付给被委托方运行管理酬金。委托的内容主要有:委托生产运营及发电设备的正常运行，日常维护，技术管理和安全管理;委托发电设备大小修工作;物业管理等。这种管理模式较为普遍，湖南石门金家沟水电站就是采用这种管理模式。(3)维护检修管理就是企业参与电站经营管理和运行管理，企业只将发电设备的维护，大小修工作进行委托管理，委托给有专业检修人才和队伍的发电站或企业。

2小水电委托管理分析

2．1小水电委托管理的风险(1)委托方的风险主要有人为风险、经济风险、自然风险、政策风险等。人为风险包括人员管理水平，不可预见事件等，经济风险包括资金筹措不力，宏观经济形势，投资环境恶化，市场物价，投资回收期过长等;自然风险包括河流降水来水，恶劣的气候条件与现场环境、自燃小灾害等，政策风险包括国家政府主管部门的行为、态度，管理体制等。(2)被委托方的风险主要有管理风险、责任风险、发电设备设施性能风险等。管理风险主要在于管理人员管理水平，技术人员技术水平和责任心;责任风险主要在于委托费用风险，替代责任风险等，因此，单就这些方面被委托方的风险并不比委托方小。

2．2小水电委托管理的利弊分析

2．2．1委托管理模式下对委托方(企业)的利弊①减少委托方人力资源管理成本，同时，小水电站委托管理下收益远比自己培养专业人才队伍来得快。②委托方把小水电站运营管理委托给专业队伍，分出一些风险给被委托方，减少企业部分风险，同时，利于电站安全稳定生产，进而实现利益最大化。③委托方把小水电站运营管理委托给专业队伍，可以集中精力进行融资和再投资，做大做强自身核心业务，利于企业多元化、长远化发展。④委托方把小水电站运营管理委托给专业队伍，增加了自身监管工作和风险。⑤委托方把小水电站运营管理委托给专业队伍，必须在委托管理合同方面做足功课，以使双方实现共赢，否则则是双方两败俱伤，甚者出现投资严重亏损。

2．2．2委托管理模式下对被委托方(企业)的利弊①委托管理下使被委托方增加额外收入，降低人力资源管理成本，尤其对那些旧的大水电站企业，分流一部分过剩人员，盘活企业自身发展。②委托管理模式下促使一部分专业化运营管理公司的建立和发展。③委托管理模式下经济利益和风险责任原因促使专业化发电企业加强自身管理，提高自有专业人员水平等。④部分委托方由于自身专业知识和资金原因，在投资建设阶段对设备选型欠佳，致使被委托方设备风险严重加大，进而影响安全运营管理。

3结语

第3篇：小水电论文范文

[论文摘要] 我县拥有小水电站154多座，大多数建于上世纪七、八十年代，经过几十年运行，这些小水电站设备陈旧，电气老化严重，绝缘性差，控制保护方式落后，机组振动及噪音大，整体故障率高，能量转换效率低，甚至存在严重安全隐患，严重威胁着电站职工的身心健康和生命安全，急需进行技术改造。该文分析了平和县已建小水电站存在的主要问题，并就小水电站技术改造的方法、政策和保障措施提出了相应的建议。

1 目前存在的主要问题

根据对平和县的小水电站进行的初步调查发现，建于上世纪七、八十年代的小水电站主要存在以下问题：

（1）机组设备本身存在缺陷。由于当时设备制造技术水平所限，加上这些年来企业对老电站维护投入不足，导致整个机组跑、冒、渗、漏现象严重，机组整体故障率高，发电能力大大下降。

（2）设备陈旧。调查中发现，有的电站机组已超期年限，电气设备老化严重，绝缘性差，绝大部分器件已属淘汰产品，备品备件解决困难，随时都有可能发生事故。

（3）机组主要性能参数与电站实际运行参数不匹配，水轮机处于非最优工况区运行，导致机组运行效率低、振动及噪音大，而且机组使用寿命也将大大缩短。产生这一问题的主要原因为：①早期建成的一些小水电站，由于当时客观条件限制，常常出现“有机找窝”或“有窝找机”现象。②许多老电站的机组生产于特殊年代，不按电站具体条件而硬性套用定型图纸，而我国早期编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少，不少小水电站只能套用相近转轮。③电站设计时由于缺少必要的水文资料，导致电站建成后实际的来水量和水头与设计工况不符；或电站由于泥沙淤积，下游水位提高，使得电站的发电水头降低，导致机组的运行工况偏离最优工况。

（4）电站运行管理技术、方法落后，监控、操作、记录等均需人工进行，自动化管理程度低。当机组发生异常、状态发生变化或参数超限时，难以及时报警，安全可靠性差。值得一提的是，该类电站职工长期在噪音严重的机组旁值守，其身心健康必将受到严重影响。

（5）电站技术人员观念陈旧，信息相对封闭，缺乏培训，许多先进的管理经验和经济实用的新材料、新技术、新设备得不到很好的推广应用。

2 小水电站的改造建议

2.1 对小水电站的现状进行全面调查评估。建议由行业主管部门（例如市水电局）牵头，会同各县行业主管部门对全市小水电站进行注册登记，并组织有关专家组对电站的设备状况（包括检修及事故停机时间）、技术水平（机组的先进性和运行管理现代化程度）、能量转换效率和安全隐患等进行全面调查和评估。在此基础上编制切实可行的老电站技术改造规划，建议参照水库大坝评估方法，按电站存在问题的类型和严重程度，将全国小水电站分为一、二、三类，对于问题严重的三类电站，限期进行技术改造。

2.2 制定相关政策支持小水电站技术改造。调查表明，老电站经改造后，平均效率能提高15%左右，可更为高效利用水利资源，有利于节约型社会建设。同时，老电站技术改造几乎不会对生态环境造成任何破坏，如果引入“一体化设计”的新理念，反而会有利于生态环境的改善，在水电开发受生态环境制约愈来愈严重的今天，其意义更为重大。但目前，经济发达的地区，老电站技术改造工作进展较好，而经济欠发达地区老电站技术改造工作举步艰难，究其原因主要是政策和观念问题。建议参照病险水库除险加固的办法，由国家出台相关政策，如中央财政补助、税收优惠和新电新价政策等，鼓励投资流向老电站技术改造。

2.3 加大监督和检查力度。小水电行业主管部门应对各地老电站技术改造规划、国家相关政策执行情况及国家财政资金使用情况加大监督和检查力度，并会同地方行业主管部门，组织有关专家及时对完成技术改造后电站的运行效果进行评估和验收。

2.4 加强人才培养和技术培训。行业主管部门应采用多种形式加强小水电规划、设计、施工和管理人员的技术培训工作，切实引导先进的规划设计理念、先进的运行管理方法以及先进实用的新材料、新技术、新设备在小水电建设和管理中的应用。

3 改造效益

对近年来我县的实践表明，小水电站实施技术改造后社会、经济和生态环境效益明显，主要体现在：

（1）显著的社会效益。小水电站技术改造工程可大大提高电站运行的安全可靠性，电站噪音明显降低，职工劳动强度显著减轻生产条件得到改善，从而更好地保障职工的身心健康和生命安全。

（2）显著的经济效益。一般情况下，技术改造后，机组的能量转换效率平均能提高15%左右，对于可实行增容的电站，发电量的提高幅度可更大，如对我县老电站全部进行技术改造，相当于新增2.5万多kW装机，每年可增加发电量7500万kwh。从而不仅使我县有限的水电资源充分发挥作用，有益于节约型社会建设，而且具有十分明显的经济效益。

（3）显著的生态效益。近年来，水电开发受生态环境因素制约的情况愈来愈严重，而老电站技术改造几乎对生态环境没有任何破坏，如果引入“一体化设计”的新理念，反而会有利于生态环境的改善。

第4篇：小水电论文范文

作者：王光社 单位：陕西省水利电力勘测设计研究院

首先，先后下发了《关于保证小水电站最小下泄流量有关问题的通知》、《关于加强水能资源开发管理，维护生态安全的通知》，明确要求项目建设首先要满足生态环境用水和群众生产生活用水。目前，小水电站在规划、可行性研究、初步设计等阶段，都扣除了生态基流，预留了放水设施，拟定合理的运行方式。其次，加强监督管理，协调发电与生态安全、灌溉、供水安全等的关系，充分考虑和保障生态用水，下泄生态流量，切实维护公众利益。再次，适度开发，在《秦岭保护条例》确定的有关区域及大鲵、细鳞鲑等水生野生动物保护区内禁止或严格限制水电开发。小水电为全省经济社会发展发挥积极作用（1）小水电已成为全省目前重要的可再生能源。“十一五”期间新增装机360MW，累计发电量121亿kWh，发电收入33亿元。按照标准煤耗估算，小水电的发电量相当于节约标准煤400多万t，相当于减少二氧化碳排放100多万t、二氧化硫排放5万多吨。（2）小水电在服务民生方面发挥了重要作用。“十一五”期间建设了16个水电农村电气化县、7个小水电代燃料项目。加强了农村基础设施建设，改善了农民生产生活条件。（3）小水电在壮大县域经济、扩大内需，促进社会主义新农村建设方面的作用更为显著。“十一五”完成投资39亿多元，基本为民间投资，有效拉动了内需。水电产业成为陕南部分县重要的支柱产业。(4)治水办电相结合，小水电在防洪、灌溉及流域治理方面发挥了重要作用。小水电建设与防洪、灌溉及流域治理相结合，治理了上百条中小河流，提高了下游防洪、灌溉能力。（5）小水电对灌区单位调整产业结构、以工补农发挥了重要的作用。省宝鸡峡灌区灌溉面积20多万hm2，有职工3000多人，是陕西粮食生产的重要保障。但因为人员较多及水费偏低等因素，运行困难。近年来利用灌溉渠道建设了3座电站，总装机33.9MW，年发电量1.5亿kWh，发电收入4000多万元，补贴了水费，有力保证了灌区的正常运转，保证了我省粮食安全。

理清发展思路，明确发展目标“十二五”期间，全省小水电发展总体思路是：认真贯彻落实中央1号文件精神，以科学发展观为统领，积极践行可持续发展的治水思路，在保护生态和农民利益前提下，统筹兼顾防洪、灌溉、供水、发电。以省政府批准的小水电发展规划为契机，完善政策法规，加强水能资源管理，规范开发许可。重点开发旬河、丹江等汉江一、二级支流，建设陕南水电基地。结合省内蓄水和调水工程，建设坝后、渠道电站，推动技术进步。同时加快对老电站的挖潜改造，不断提高水资源综合利用率。全面推进安全分类及标准化管理，强化安全监管。到2015年努力实现以下目标：（1）小水电装机迅速增长。“十二五”新增装机300MW，总装机超过1300MW，年发电量45亿kWh，在促进节能减排，改善能源结构方面发挥重要作用。（2）农村水能资源开发科学有序。法规制度体系基本完善，发展规划体系基本健全，权责统一的农村水能资源管理体制基本建立。群众权益得到充分保障，生态环境得到有效保护，农村水能资源基本实现有序开发、可持续利用。（3）全面推进小水电技术进步。广泛应用小水电新材料、新技术、新设备和现代化管理手段，2015年无人值班、少人值守的小水电站达到70%以上。水电站、水电管理逐步实现信息化。（4）小水电安全监管体系完善。安全分类全面实施，安全生产水平大幅提升。（5）小水电全面实行标准化管理。严格实施小水电规划严格实施小水电规划，树立规划的权威性。统筹兼顾防洪、灌溉、供水、发电等功能。对未列入规划的项目，一律不能出让开发权，设计报告不予审查。加强水能资源管理近年来，水能资源从过去县上出台优惠政策招商引资开发到民营资本开始争夺水能资源，也就是从资源追逐资本转变为资本追逐资源。但由于对水能资源出让的分级管理权限、资源定价、出让程序、使用年限、出让金的用途、限定条件等一直没有明确的规定，出现了很多问题。有的地方不按规划，随意出让水能资源开发使用权，造成资源的浪费或破坏；有的县随意出让市管及省管河流上的水能资源，影响省、市重大规划的实施，造成了经济纠纷和水事纠纷；水电资源开发权转让过程中产生了投资者与村民，投资者与投资者之间的矛盾，造成群众上访问题迅速增多；有的以无偿或者协议的方式取得水能资源使用权，然后倒卖牟利；一些开发商纯粹是为了抢占资源先机，圈河、圈水拿到开发权后，只象征性做一点投资，待价而沽；有的项目几易其手，导致资源浪费，开发成本增大；资源出让缺乏公平、公开、透明的制度，容易滋生腐败。为此，一是要加快水能资源开发及水电建设管理相关政策制定和立法进程，争取《陕西省水能资源开发管理条例》、《陕西省水能资源使用权出让办法》早日出台，促进依法管理；二是加强资源管理，对占而不开的坚决收回；三是规划中没有的项目，坚决不能出让。转变观念，科学开发，充分发挥水电在发展生态经济、优化生态环境中的重要作用结合我省实际，深入研究新形势下水能资源开发方式与水生态环境保护的问题。坚持开发与保护并重，在水电站项目技术审查时，把保护生态环境放在首位，充分发挥水电建设对生态和环境的改善作用。要做好水土保持方案编制、水资源论证等工作，加强与环境、国土等部门协作，加大监管力度，共同做好河流生态建设和环境保护工作。2.5继续加强和规范小水电建设监管严格执行基本建设程序、国家法律法规和工程技术标准，强化政府对建设工程的质量和安全的监督管理，严格进行工程验收。加强水电站运行监督、协调管理目前电站以私营业主投资为主，存在注重盈利而轻视生态及公益事业的现象。

为此，一是要出台政策，明确水电站的运行规则，协调发电与生态安全、灌溉、供水安全等的关系，切实维护公众利益。加强监督管理，尤其是生态流量下泄的监督。同时，监督企业履行其社会责任，处理好抗旱、防洪、发电、生态的关系。强化梯级电站在建设、防汛、联合调度等方面的协调工作。通过制度建设推进流域电站群自动化调度，制定效益分摊等办法，促进流域水能资源优化调度，提高资源利用率。加强水电站运行的安全监管目前，许多民营业主对水电站工程的特殊性和安全性认识不足，安全意识淡漠。水库电站迅速增多，加之梯级开发，有的是库库相连，水库安全问题十分突出。民营电站水库管理机构制度不健全、人员素质低，水库监测设备不完善，水库泄洪设施的维护不到位，没有汛期雨情测报、预警设施。因此，小水电的安全监管任务十分艰巨，要坚决推进安全分类及标准化管理，全面实现安全管理标准化。加快小水电现代化建设步伐近年来，我省小水电技术、管理水平有了很大提高，但距现代化水电企业要求仍有差距。为此，一是要逐步建立覆盖各个电站的全省水电管理信息系统，建立健全科学、有效的上下游联合调度系统和运行制度；二是要推广和应用先进技术，提高电站技术水平。尤其是要努力建设生态友好型的绿色大坝、花园式电站、具有旅游开发价值的水电站。旅游开发与水电建设同时规划，统筹考虑，工程设计及建设应充分考虑旅游景观需要。在新技术推广方面，要结合水电站更新改造工作，全面推广适用于小水电行业的新材料、新技术、新设备。

第5篇：小水电论文范文

关键词：中小型水电站；水轮机安装；施工问题

引言

水轮机作为水力发电站的重要发电设备，其主体的立轴混流式水轮机是水力发电站非常常用的核心设备，采用全包角式的金属蜗壳保护装置中心，水轮机的主要转轮直径一般是740毫米左右。水轮机的安装组件一般是包括了埋入部分、导水结构部分、转动部分、油导轴承部分、调速机构部分和管路部分。这些施工部分的组件合理安装，一般就可以对施工安装的正确与否起到关键的影响，因此，在安装中要把握每一个组件结构和步骤的安装环节尽可能合理，有效把握安装过程实现需要重点把握的精准工作内容。

一、水轮机工作原理及概念

水轮机是水电站运行中的核心M件，在水电站的实际运行过程中，水轮机作为驱动发电设备起到了重要的作用，水轮机的工作原理是将水流的能量转化为机械能，最后转变为电能，这种运行方式有冲击式和反式两种，在水轮机的能量产生电能之后，转速和叶片的前后差就形成了压力差。在水轮机驱动转速旋转的过程中，水轮机就能够将水能转化为机械能，因此冲击式的也就是通过高压水流产生的自由射流来冲击转轮叶片的发电系统，是目前非常普遍使用的一种简单工作原理的水电站设备。

二、中小型水电站水轮机施工技巧

（一）底环安装方式

这种安装方式需要对底座的平面进行清洁处理，然后根据实际水平面率来检测与规范相对应的程度，安装前要将水轮机的底座进行现场打磨，打磨的过程中一定要控制对于精度的检测，检测之后，使用酒精或者汽油再次清洁，然后再利用水电站的力量型安装设备调整上下间隙，合理规范水轮机底座和周围设备之间的空隙，校对后进行安装，并进行低空定位控制。

（二）导叶集顶盖预装

这种安装方式是对活动的导叶和顶盖以密封环的形式来安装，在导叶安装完成之后，再调入井盖，调整导叶的垂直度，将顶盖与螺母连接，在完成预制安装之后，复测同轴度的孔隙，然后，再将顶盖拆除调出基坑之外。

水轮机的转轮主要常用参数设置如下：

转轮参数表

（三）转轮机组安装

转轮技术安装是水轮机安装过程中将水能转化为机械能的重要步骤，因此，在导水结构引流的水流产生旋转力之后，将为转轮产生的动力发电机组的核心运行部分进行重点清洁，通常要求技术人员对于水轮机的转轮部分进行清洁，然后使用专业的测量工具对尺度和偏差进行二次校正，校正之后再校正转轮的法兰面以符合规定的水平标准，最后，将转轴和机组的无缝连接处深入塞尺。利用塞尺可以有力地固定整个转轴的主轴垂直度，在完成安装之后使用无缝连接技术调取主轴面的水平程度，一般来说，可以采用测量极限的方式来测量同心圆的圆度和同心度加以匹配。

（四）导水机的安装

和所有其他的安装部分一样，导水器的安装需要一定的预制件配合，在测量完成之后，调整安装的水平度，协调导叶断面的机器和空隙，再打好的底座之上进行定位，固定连接顶盖的螺母，复测相应的对应参数水平，在进行水轮机的安装过程中，应该借助不同的安装工具控制地面和组件之间的控制比例长度。

导水机安装和其他步骤的配合是非常重要的，在不同步骤的测量过程中，借助相应的仪器进行测量，才能够平衡水平面，同时，测量垂直面以确保底座的稳固和扎实，同时，还要对于水电站水轮机安装过程中的误差数据进行详尽的取样和记录尤为重要。

水轮机方案机组组合技术参数如下：

（五）主轴密封性安装

主轴的密封安装，对于水轮机的稳压装置效果会起到很重要的作用，一般来说，经过工作密封技术进行特殊处理就可以从不同的角度进行对于工作工序的调用。在实践中人们发现，主轴的密封安装过程可以对十吨级的发电机组起到良好的指示作用，需要对于主轴密封盒顶盖进行反复的清洗和检测，将密封胶均匀地提升到主轴密封位置，通常的做法是在分段组面和顶盖以及主轴密封连接处的位置涂上厚厚的一层密封胶，然后进入主轴调试阶段，将空气中的主轴以及护罩之间要控制到两毫米以内，以便可以打上定位销。

实际的轴承安装对于轴承各部件之间清晰的要求非常高，一般来说，根据设计图纸依次进行安装就可能会保证密封的强度，由于油箱的安装对于有效媒质的渗透性实验要求比较高，因此现在在油箱的压力测试过程中一般取平均值，减少不必要的承载负重，油箱一般是由钢板焊接而成的，出厂之前就经过相关的检测，经历螺母连接旋转顶盖打上定位销等一系列检查。

结束语

水轮机在水电站的应用过程中起到重要的作用，因此要保证稳定水电站技术的长期均衡，稳定的提供发展服务，必须要在安装期间对于实际的每个环节都进行严格的管控，再得出合理标准之后再进行下一个主题步骤，只有确保严格按照规范分步骤地进行，对每个环节的安全质量检测，才能在复杂的测量标准的基础之上提高水轮机的安全施工质量，以保证水电站的正常运转。

参考文献：

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第6篇：小水电论文范文

关键词：小水电站，技改，措施

 

小水电的发展带动了工业、农业的发展和人民生活水平的提高。今天小水电的开发，已进入更新改造时期，如何利用现有的设施设备，是一个我们今后工作中要解决的问题。

一、水电站存在的问题

主要存在的问题有：机组陈旧、效率低，大坝漏水严重，严重威胁大坝安全；机组进水口小，进水流量不够，流道水力损失大；厂房防洪标准低。职能部门宣传教育、执法力度、部门协作不够及个别人员纵容违法是主要原因。职能部门没有很好地宣传引导，使小水电建设进入有序进行，许多新建或技改增容电站就跟随而来了。投资业主片面追求最大经济利益，安全生产意识差是存在较多安全隐患的主观原因。安全隐患最多的电站是二十世纪六十至七十年代建造民办公助的集体电站，这些电站原设计不规范，设备落后陈旧，大多数已到报废年限。大多承包给个人经营，功能上已弱化为当地乡村照明供电的作用，业主单纯追求经济利益，舍不得投入改造资金，存在麻痹思想，存在侥幸心理，安全意识差，极易出事故。

二、小水电站的技改措施

1、做好技术改造规划

技术改造，可以提高小水电的调节能力，提高保障能力。低投资，能提高小水电企业经济效益，积极引进先进技术，加快科学技术的进步，小水电发展走内涵发展的重要途径。对于水利系统，积极实施两个转变具有重要的意义。因此，我们必须充分认识到小水电技术改造的重要性，引导企业和社会资本投资小水电的技术改造。必须加强对企业技术改造资金的管理。要严格技术改造资金使用方向，不允许挪作他用。要加强对技术改造资金节约使用和合理使用的监督管理工作。

改制企业技术改造的组织管理工作包括：制定企业技术改造规划，企业技术改造规划应在国民经济总体规划指导下，按照行业和地区规划要求，结合企业实际情况，规划企业在一定时期技术改造的方向、规模、重点项目及其物资来源和平衡、资金筹措与应用；预期经济效益，以及各项目之间的相互协调和衔接。企业技术改造的资金主要来源是：企业自有资金，包括企业留存的折旧基金、固定资产变价收入、企业利润留成中的生产发展基金及公司发行股票筹集资金。银行贷款及发行股票、债券等借人资金。国家拨款，利用外资。论文参考网。

2、更换转轮方案

随着计算机的发展和流体力学理论的不断完善，水轮机的设计首先进行三维流态分析，优化求解三维叶片翼型，然后再进行模型试验。电站初期运行时间约10年，水库最高蓄水位为265m，水头较低，水轮机预想出力降低较多，且汛期的运行工况也较差，为此按水头变幅划分为两个时段，分别选用不同的比转速转轮。初期采用临时转轮，自第4一l 0年以5台机计算，每年可增加发电量约o.6亿kW.h，在相同的工作水头条件下，每台水轮机的出力较永久转轮约可增加3万kW，使电站平均增加l 2.3万kW左右的可调出力。因此，可充分发挥电站的容量效益。近年来水轮机的技术进步突出的表现在：水轮机效率大幅度提高，最高效率提高3％左右，高效率区扩大，选择一个好的转轮可以使得整个机组在额定出力50％一100％范围内水轮机可在90％一95％高效率区运行，综合运行效率提高4％以上。水轮机的单位流量Q11明显提高。一般Q11可提高10％以上，更换同直径的新转轮，即使效率不变也会提高出力10％以上。转轮的空蚀损坏减轻。转轮的空蚀系数有所下降，新转轮多为抗空蚀性能好的不锈钢制造，因此空蚀损坏都能符合国标要求，即运行8000h，转轮空蚀损失重量不超过9．3kg。论文参考网。对那些老水轮机在进行现代化改造时，要选择一个合适的新转轮。由于过流部分，像蜗壳、座环、导叶等，除非由于磨损也需要更换外，一般仍保留原样，所以新更换的转轮直径要和原转轮一样。如果发电机也需要改造时，可以考虑提高水轮机转速来选择新转轮。

在规划整个机组的改造时，首先要确定哪些部件必须改造，转轮选择的约束条件有哪些，然后与制造厂家联系，从他们推荐的转轮中选择适合我们需要的新转轮。但对那些大型的机组，由于长年运行暴露出一些重大缺陷，如运行不稳定、效率太低、磨损或空蚀严重等，有时为了彻底更新使其成为一台现代化的好机组，也可以考虑重新设计，全台更新的方案。在多泥砂河流上运行的水轮机，由于水轮机过流部件磨损快，检修工作量大，为了减少停机检修时间和改善检修的工作环境，应采用更换易损部件备品的检修方式，即停机检修期把备用转轮、导叶等拆装换新，在修配车间修补磨损的部件，淮备下次检修用。为了避免更换水轮机转轮时需要吊出发电机转于等不必要的重复劳动，设计水轮机结构时，应采取下装卸转轮的作业方式，即可以在尾水管的锥管段将转轮卸装更换转轮。论文参考网。

3、水轮发电机组改造

水轮发电机组经过二三十年的运行，出现发电机绝缘老化、发热增加、滑环严重冒火、端盖无防护罩等问题，影响运行安全；水轮机转轮等过流部件磨损、变形，或虽几经补焊但叶片变厚、变粗糙与原型误差较大，机组效率严重下降；有的是机组选型不配套，造成出力不足、水量浪费，效益差。在建新电站时，对一些老电站进行了改造。将折斗扇改为弧斗风扇，提高轴向和径向压头，并合理分配风道，将绕簧式空冷器改为针刺式空冷器。新技术的采用有效地降低了风阻，提高了冷却效果，即使机组满载，温升也在国家标准规定的范围之内。

电站的技术改造应根据电站具体情况具体分析，进行可行性研究。充分利用原设备的基础，可以节省投资，还可以缩短供货周期，以保证增容改造后所选的新设备具有性能先进、效率高、运行可靠的特点。

参考文献

1 宋恒家;门式起重机的门架水平刚度分析[J];起重运输机械;1980年04期

2朱世静;;金田水电站砌石支墩坝[J];广西水利水电;1980年02期

3加速农村小水电的建设――宜昌市水电设备工业公司为南边水电站提供成套设备[J];中国机械工程;1980年01期

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6 谢邦泽,王金生;对美国哥伦比亚河水电站自动化情况的考察[J];水力发电;1980年04期

7张洪楚;;水电站调节保证计算[J];河海大学学报(自然科学版);1980年01期

第7篇：小水电论文范文

【关键词】箱式小水电站；老电站；技术改造；应用

箱式小水电站作为小型水电站的代表，主要是指将水轮机、励磁系统、调速系统、发电机、开关、机组控制保护系统等多种设备集合在一起，形成一个完整的运行系统，安置在集装箱内的箱式的小型水电站。这种箱式小水电站可通过简单的安装以及操作就可以应用于整座水电站的发电工作，具有操作简单、体积小、实施方便等特点，不仅可以应用于新型水电站的使用上，还可以对老水电站实施技术改造，有利于资源的优化配置，提高整体水电发电设备的安全性以及自动型，对于增加经济效益与社会效益起到了巨大的促进作用。箱式小水电站的装机容量大约在1001—12000kw之间。在设计上以及设备装置上都采用全自动化和紧凑型的优化安排，这在一定程度上节约了人力资源，无需人员操作和看管，就可自动完成整体水电站的运行，应用范围广。

一、箱式小水电站的主要装置及技术实施

1.箱式小水电站厂房的主要布置

箱式小水电站的布置主要采用金属箱或集装箱作为生产厂房，代替了传统的利用钢筋水凝土建造的厂房，不仅打破了传统厂房的建设方向，更在设计思路是一种新的创新，为节约空间，节省人力资源提供了便利的条件。箱式小水电站的厂房在设计上主要遵循两个条件：一是保证小水电站的稳定运行。二是保证即使没有钢筋混凝土厂房，设备依然安全运转。其中箱式小水电站的箱式整装模式主要利用了如下四种技术：①箱体的防潮、散热技术。②箱体结构的抗震和稳定技术。③箱体结构的易装配、低成本的结构装置技术。④箱子主体和引水管道之间的变形协调技术。这四种技术共同构成了箱式小水电站的整体运行，充分发挥了自身的独特优势。同时，箱式小水电站的集装箱主体由于空间小，占地面积有限，所以在装置上不同于传统的钢筋混凝土结构具有随意性，而更强调了结构紧凑、空间利用率高以及噪音较低、设备运行稳定的特点。这就需要在实际应用时，注意对集装箱内箱体结构的不断调整，以满足设备稳定运行的基本要求。箱式小水电站技术的另一个特点就是完全可以运用无人看管和值班的方式，实施全自动化的运行状态。但是这种全自动化的运行对于整体发电机组的安全性以及可靠性要求较高。特别是针对湿度和温度较高的状态下，电气自身的元件应采用高性能的配置，以适应不同环境下的安全运行。面对水电站发电机故障时，可采取自动开关机的设置，充分保障小水电站的安全，以免出现不必要的安全事故。

2.小水电站电子负荷调节器的主要设置

由于小水电站的自身优势，所以在地理位置的安排上，主要应用在大水电站涉及不到的偏远地区，可有效解决偏远地区供电难的问题，缓解了各地区之间用电不平衡的状态。但是这种偏远地区的小水电站大多属于孤立运行的水电站。因此在自我符合调节功能以及自动化程度上都提出了更高的要求。现今我国使用的负荷自动调节器多为电子负荷自动调节器，是一种独立运行的水轮发电装置，具有诸多优势：①电子负荷自动调节器可促进水轮机组简化结构，降低成本，提高自动化装置的性能。②电子负荷自动调节器可采用自身的调节功能形成调节组合柜，用来抑制负荷运行时所出现的频率差异，调整了水轮发电机组在独立运行时的安全性和稳定性，有助于延长整个机组的使用寿命，具有十分积极的意义。

我国箱式小水电站主要利用了先进的计算机操控技术以及和电子电力技术，将电子负荷调节器控制在一定范围内，使之按照恒定功率进行运转，维持整体运行的平稳。另外，在主机发电的同时还配有数字显示屏幕，以随时调整电子负荷调节器的主要参数。我国水电发电设备的主要参数为：频率测量范围在5—100hz；频率调节范围在48—52hz，测量的主要精度在0.01hz；调节级数为256。电子负荷调节装置主要利用斩波的形式，进行调节，将控制装置的电压提供给继电器，设置导通比，完成功率的调节作用，使之达到调节级数为8位，256级的要求。

二、箱式小水电站在老电站技术改造中的应用

笔者选取某老电站为分析对象，具体阐述箱式小水电站在老电站技术改造中的应用。某老水电站建设于1957年。主要装置有冲击式发电机组2台。其中包括：QJ20—W—55/1×6型号的水轮机；TSWN85/31—6型号的发电机。飞逸转速设置在2400r/min，额定转速设置在1000r/min，绝缘等级为B/B。调速装置型号为TT—75型，利用手动进行控制进水的闸阀。小水电站电机的单机容量为320kw，400v出线，0.17m3/s流量。用压钢管直径在300mm，整体水头是265m。

老水电站设备由于多年运转，以造成了设备功能下降，利用率较低的现象，早已超出了规定的报废年限，处于基本瘫痪状态。

我们采用箱式小水电站的技术对老电站进行相应的改造。首先选择箱式小水电站的安装位置，我们结合老电站的地形以及周围建设情况，将位置确定在老水电站的检修设备之间，且周围分布着老水电站的厂房和宿舍，方便工作人员的工作和生活。同时，选取的位置距离老水电站的机组只有10m左右，并可观测到尾水的排放情况，有利于整体箱式小水电站的建设。另外，将发电设备装置在集装箱内，建造集装箱基础，在周围安装电缆，并配合箱体内的出现电缆以及压力钢管送往变压器内，妥善安装集装箱内的设备，将发电机组的容量改造为320kw，这样基本就完成了箱式小水电站的安装工作。箱式小水电的改造主要采用了水斗式的水轮机以及高速发电机装置，通过对电子负荷调节器以及操作器的安装达到协调整个机组的负荷作用。针对老电站的改造工程还包含以下几方面：①对于老水电站进行箱式小水电的应用。②将原始的发电机出线放置在变压器内。③将钢管进行相应延伸，添加进水主阀，起到水量调节的作用。④配合集装箱的安装，建造与之相符的基础和尾水的出口通道。

总结

箱式小水电站在老电站技术的改造主要是建立在老水电站部分可利用的设备基础上，对原有的设备进行更换或取代。应用箱式小水电站技术，实行孤立和并网共同运行的状态，提升整体水电站的运行质量和运行效率，以达到保护环境，最大限度地节省资金和能源的最终目的，真正实现资源的优化配置，为我国电网建设作出贡献。

参考文献

[1]徐伟.箱式小水电站在老电站技术改造中的应用[A].第一届“中国小水电论坛”论文专辑[C].2010 .

[2]李绍群.浅析我国小水电的现状与管理[J].消费导刊，2008，（08） .

第8篇：小水电论文范文

英文名称：China Rural Water and Hydropower

主管单位：水利部

主办单位：水利部中国灌溉排水发展中心;水利部农村水电及电气化发展局;武汉大学;中国国军灌排水委员会

出版周期：月刊

出版地址：农田水利与小水电

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1007-2284

国内刊号：42-1419/TV

邮发代号：38-49

发行范围：

创刊时间：1959

期刊收录：

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊荣誉：

中科双高期刊

第二届全国优秀科技期刊

联系方式

期刊简介

《中国农村水利水电》是由中国灌溉排水发展中心、水利部农村水电及电气化发展局、武汉大学、中国国家灌排委员会主办的水利水电专业性技术期刊，内容包括水利水电研究、设计、建设和管理的各个方面，信息量大，读者面广，且注重应用技术的研究和推广，理论联系实际，具有很强的实用性。是全国（省、部）优秀科技期刊，并荣获“首届国家期刊奖”，是“中国期刊方阵”的双高期刊。是全国中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊。

第9篇：小水电论文范文

关键词：可编程控制装置 小水电站 自动化

前言

可编程控制器(PLC)是以计算机为基础的专用控制装置。相比国外而言，我国的PLC技术比较薄弱。我国的PLC装置生产厂家不能形成一定的规模，但在工业应用方面很灵活，大部分采用国外的PLC产品。尤其是我国的大中型水电站，一般强调采用国外PLC技术，因其具有完善可靠的自动控制功能，以及能够自动起、停甚至事故自动停机等功能。小水电站与大中型水电站的条件有所区别，小水电站的工业现场相对较简单，对PLC的功能要求相对较简单。从而，引进国外的PLC装置提高了成本，同时造成了功能上的浪费。所以，开发一项我国自主研制的应用于小型水电站等不复杂工业现场的PLC装置将十分有意义。

一、可编程控制器的设计研究

本装置的开发主要针对中小型水电站控制系统，完成对现场测量信号（转速、温度、电量、非电量（模拟量和开关量））的处理和对现场设备的控制（即开关量输出信号）。采用模块化设计、总线结构、方便功能扩展。采用先进的处理芯片进行数据处理，使装置不仅能进行逻辑运算、计数、控制、定时等功能、而且能提高数据处理速度、抗干扰能力等。通过串口RS232、RS485完成与上位机的实时监控。板间通讯通过CPU的控制信号进行。

（一）装置功能模块设计

小水电可编程控制器装置采用模块化结构，由CPU（主控板）模块，电源模块，I/O（开入/开出）模块，A/D模块，各模块均通过背板上的系统总线相互连接起来构成一个系统。CPU、电源模块为装置的核心组成，CPU为开入、开出、A/D模块共设计了8个扩展位置，在这8个位置上可任意配置开入、开出和AD插件。装置使用19寸4U标准机箱。机箱后部采用16PIN凤凰端子17条和RS485、CAN、GPS接线端口。每块开关量输入输出板都具有30路开入或者开出。每块板卡都具有标准的硬件方式，便于用户的安装和使用。

整个装置的信号流图如图2-1：

图1-1：装置信号流图

1.主控板模块设计简介

PLC主控板是装置的基本插件之一，固定在装置的第五个插槽中，是装置软硬件的核心。主控板负责协调所有软、硬件关系和各项控制任务，如完成I/O信号处理、控制计算、与网络通信控制处理功能。主控板的性能将直接影响系统功能的可用性、实时性、可维护性和可靠性。

（1）主控板的运行方式有三种方式：运行方式、编程方式、监视方式。

1）运行方式 监控程序首先命令运行信号灯亮，然后进入开机处理程序。先输入采样信号，进入语句执行准备程序。取语句、分析语句和执行语句，直到结束指令为止。同时，进行两个运行中的判断。一是判断标志寄存器中的信息，是否允许输出。如允许，调用输出刷新新程序。如不允许，调用关闭输出程序，运行处理结束。二是判断是否要关机。如要关机，监控转入停机处理。如不停机，又进入运行管理。在停机处理中，关闭运行指示信号灯，保存内存内容，关闭输出，启用判别工作方式程序，以便响应用户对工作方式的选择。

2）编程方式 监控程序先进行编程准备，进行编程初始化，进行键盘操作准备工作。调用键盘操作入口程序；调用显示程序；调用键盘扫描程序；调用按键译码、分类、处理程序，进行在线编程。编程结束，返回到开机处理程序。

3）监视方式 在硬件系统中设置了时间监视器（WDT），又称看门狗、来辅助自诊断。在每次扫描前，WDT均复位。如果CPU出现故障，或用户程序执行时间超过，即超过WDT对扫描周期时间的设定值，PLC就不能进行复位操作，则说明了系统硬件或用户程序发生了故障，使扫描周期超时，WDT自动发出故障报警信号，PLC停止运行。WDT监视时间设定值一般为扫描周期时间的2～3倍，约为100～200ms，用户可根据实际运行时间予以设定。

（2）主控板结构

主控板由中央处理器、存储器、标准电源、通信接口等组成。中央处理器是PLC主机模块的心脏和大脑，本装置的中央处理器采用Motorola公司生产的高性价比、低功耗的16位定点DSP56800系列中的DSP56F807，该芯片是具有极高的处理数据的能力，能更快更准确的执行算术运算和逻辑运算。同时主控板上有译码器、时序发生器和操作控制器等元器件，负责译制二进制代码并调用，发出控制信号、协调各个部分的正常工作。主控模块的设计要考虑用户程序存储器的容量，存储器的容量与输入/输出点数。数据处理的数量、程序的复杂度等因素。

主控板前端有LED显示，用户可以通过其直观的分析装置的模式。

1）运行模式：即装置处于正常的运行状况，用户编写的程序被循环执行。

2）服务模式：即当用户需要输入用户程序时或更改部分参数设置时可以通过上位机软件来使装置处于暂停状态，各个I/O模块也停止工作。当用户程序下载完毕后装置将自动切换到运行模式。

（3）主控板原理图如图2-2：

图1-2：主控板原理图

1）主控板采用DSP56F807芯片完成接收程序、运行程序和监控系统运行的功能。芯片的内部程序FLASH存储系统程序、内部数据FLASH存用户程序、外扩RAM存中间数据。

接受程序：CPU对系统程序和用户程序通过串口接收，系统程序包括编译程序、系统管理程序、上电初始化程序、驱动程序、输入输出刷新程序以及一些常用的子程序、中断程序、监控程序等，经测试合格后，固化在只读存储器（ROM）中。用户根据生产工艺及其控制要求编制的程序，可因工艺流程和控制要求的变动，予以变动或改写，存储在随机存储器（RAM）中，即可以读，又可以写。CPU接受系统程序和执行系统程序，调用系统程序进行编译和编辑，然后，经测试存放在RAM中。当输入控制信号，执行用户程序时，则把用户程序转存到内存中，再进行处理运算，用于控制之中。

运行程序：无论是系统程序，还是用户程序，在执行的时候都必须把它们调入内存（或在内存中直接调用）。其过程是：CPU通过控制总线发出操作命令，通过地址总线读取数据存放的地址，通过数据总线读取指令和操作数据，将他们存入指令寄存器。然后，通过译码器对程序中的指令代码逐条翻译，变成控制信号，同时信号合成，经放大形成可驱动指令代码信号的脉冲，去驱动负载元器件。监控系统运行：PLC可工作在运行状态，也可以工作在监控状态对系统实施监控。并可以工作在编程状态，修改程序，改变相关数据和监控系统运行状态。

2）存储器

装置中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据数字系统对处理的数据是步步存储，然后才调用，从而加强控制的逻辑性，提高可靠性。比如：对采集的信号要在输入后马上映象存储，CPU调度过程中首先缓存，再参与译码、运算处理。对运算处理后的数据中间结果或最终结果，必须存储后，才能调用处理或输入锁存器（对输出加以缓存）。系统程序或者用户程序经测试合格，将其指令和数据分区存储，并根据程序和数据的重要性用不同的存储器存放。比如：系统程序固化在ROM 中，用户程序则放在随机存储器RAM中。

CPU对存储器寻找存取地址、存取数据和对存取的操作通过三总线（地址线、数据线和控制总线）。它们或直接与CPU相连接，或通过信息总线与CPU相连接。地址线一般直接连接到CPU的地址总线上。有时采用行地址和列地址分时输入的方法，用多路开关控制，通过行选通信号RAS和列选通信号CAS将地址存入存储器。控制线传送CPU向存储器发出的各种控制命令信号。如读命令（RD）、写命令、存储器请求、存储器刷新、取指令和检查存储器的命令信号等。通过DSP数据总线D0～D15地址总线A0～A15、外扩64KRAM 存储中间数据。

（4）看门狗电路MAX705。使系统在受到干扰或用户程序出错而造成程序执行混乱或跳飞的时候，自动对板内CPU及各功能部件进行有效的复位，以快速恢复到系统的正常运行状况。8位外部数据总线。控制信号输入、输出接口逻辑采用EPM7128SQC100实现，逻辑功能用VHDL语言编程实现，并可实现输出自检功能。各插件数据、控制线与背板总线通过限流电阻连接，电源插件插槽1个，CPU插件插槽1个，扩展插件插槽8个。

（5）主控板上有通信接口。装置通过串口与上位机通过传输介质连结，进行用户程序的下载、数据交换。

2.开入开出板（ I/O 板）模块设计简介

PLC的输入输出（I/O）通道就是输入/输出接口电路的组合，也就是说，I/O通道是由若干个输入/输出接口电路组成的。输入接口电路又分为直流输入接口电路，直流输入接口电路由滤波电容C、分压电阻R1、R2、发光二极管和光敏三极管组成。其中，阻容滤波，滤除输入信号的高次谐波。发光二极管和光敏三极管组成光电耦合。光电耦合具有光电隔离的抗干扰作用。并将直流（DC）24V 输入信号转换成标准的（5V）信号。该接口电路在现场开关闭合，使输入接口电路与外接电源构成工作回路时，输入控制信号，经滤波、光耦合、将控制信号输入。交流输入接口电路中将交流（AC）110V/220V 输入信号转换成标准信号。该输入接口电路在现场开关闭合后，使输入接口电路与外接电源构成工作回路，经滤波，双向耦合以及标准信号转换，将控制信号输入。I/O点数和I/O通道是衡量PLC的CPU处理数据能力的两个参数，但一般的PLC都以I/O点数给出。CPU一次处理数据的位数就是一条通道具有的位数。在控制中，接线端子的编号与I/O映像区对应的地址编号是一致的，内部逻辑位随扫描的进程可以反复使用。

开入板结构原理如图2-3 所示。

图1-3：开入板结构原理图

板块上的发光二极管显示了每路输入的状态。当一个通道有开关量输入时，板块前端相应的指示灯会亮。输入信号经锁存器74HC245接入数据总线。由4位控制线完成输入通道选择。高电平对应着灯亮，所输入的开关量为高电平，正常情况下，所对应的指示灯会亮。以15V为基准，大于15V的信号经过光电隔离处理转换成24V输出电压信号，15V以下的电压信号，通过光电隔离电路处理转换为0V输出电信号。

装置的开入板具有两组输入，每组16个端子，其中一个端子是共地端，组与组之间不共地， 但同组信号共地。每块板提供个30个开关量输入端，同时用户可以根据需要在8个扩展槽中可以任意配置该板件的个数。信号由端子IN1～IN15接入装置，信号负端接到共地端。接线端子如图2-4 所示。

图1-4：输入板接线端子图

开入板参数如表2-1：

表1-1：开入板参数表

3.开出板模块设计简介

开关量输出板实现30路开关量输出，通过中间继电器驱动电动控制装置不提供中间继电器工作电源，并且采用光电隔离技术。用户可以根据需要选择使用开关量输出板的个数，板卡可以插在8个插槽的任意位置，本装置最多可以安装8块输出板，提供30*8=240路输出。开关量输出板开关量输出分两组，与开关量输入板相同每16路为1组，组与组之间具有不同的公共端。两组各15盏灯对应30个开出。指示灯显示了每路输出对应内部继电器开关的开合状态，结构原理可参看图2-6。开关量输出板的输出为直流信号，接线图2-5所示：

图1-5：输出板接线端子图

开出信号由数据总线经74HC573锁存后，由光电隔离输出，其结构原理图2-6。

图1-6：开出板结构原理图

4.电源模块

外接电源一般采用电源模块，电源模块一般应达到“3C”认证所要求的标准。装置采用的外购电源，是可编程控制器的基本插件之一，为装置提供2个24V和1个5V直流电源。电源模块在装置中的位置是固定在最右边的电源插槽中。

5.AD模块

在模拟量输入模块中，增加了模拟量电压信号或电流信号转换为标准电压（5V）信号和将模拟量标准电压信号转换为数字量的电路，然后，经光电耦合，输入锁存器。修改程序实现AD采集量程与拨码开关的对应关系。模拟量采集板是小水电PLC装置的扩展插件之一，主要用于模拟输入量的测量及数据处理。提供16路差分输入通道，可对0～5V、-5V～+5V、-10V～+10V以及4～20mA范围的输入信号进行采集转换，提供FIFO缓存，单片机智能管理，与PLC装置总线兼容，可直接插于1～7#扩展插槽，通过8位总线与PLC装置的CPU进行数据交换。拨码开关用于确定AD板量程，对应关系如表2-2：

表1-2：拨码开关对应的量程

输入类型选择

输入为电流量：该输入通道跳线短接；

通过制作小型外接电路串进4～20mA电流，并将输入通道跳线短接，测试电流测量的正确性。

输入为电压量：该输入通道跳线断开。

通过制作小型外接电路并联输入-10V～10V电压，并将输入通道跳线断开，拨动拨码开关选择合理的量程，测试电压测量的正确性。

一个A/D板对应16个模拟量，每个模拟量对应一个IR字。IR字的分配从115开始，当把A/D插入其中一个槽中之后，可以通过各种梯形图指令从对应的IR寄存器中读入相应通道的数字量。从端子T1到端子T2的IN1～IN16分别对应插槽中IR最底位～IR最高位。

结构原理如图2-7：

图1-7：A/D板原理图

6.核心器件选型：

主控板包括微控制器（含有内部程序FLASH、内部数据FLASH、内部程序FLASH存储系统程序、内部数据FLASH存储用户程序），64K外扩RAM；外扩64KRAM通过微控制器数据总线、地址总线存储中间数据等核心器件。

（1）中央处理器采用Motorola公司推出DSP56F807，该芯片是高性价比、低功耗的16位定点DSP56800系列中的一种数字信号处理器。

1）处理速度：DSP56F807芯片是面向电机控制系统的高性能嵌入式控制器，具有多总线和流水线结构，进一步提高了指令执行速率和扩展能力，该芯片处理速度快，操作速率达40 MIPS（百兆条指令/秒）。

2）结构优势：DSP采用双哈佛结构，而传统的CPU多为冯.诺依曼结构。支持并行处理，即在DSP处理数据空间运算与数据传输的同时可以并行的从程序空间读取下一条指令。内核设计的特点之一：DSP56F807芯片兼具高效率数字信号处理能力和MCU（Micro Control Unit）的实时控制能力；与其他的通用DSP相比，其具有更丰富的I/O口和多种设备以及丰富的存储单元，它在单一的DSP芯片上集成了通用的I/O模块GPIO（最大可用GPIO引脚32根）、2个异步通讯模块SCI、1个同步串行外设模块SPI、4×4路A/D变换模块、用于各类电机控制的多路脉冲宽度调制6通道PWM 模块、4个定时器模块Timer 等外设模块，实现了完全的单片化。另外，它的片内程序Flash 60K、程序RAM 2K、数据Flash 8K、数据RAM 4K，引导Flash2K。同时实现总线不出芯片、完全的单片化、并且抗干扰能力强。采用56800 Hawk V1内核。

其功能模块图如图2-8：

图1-8：DSP56F807 功能模块图

（2）外扩RAM芯片采用CY7C1021CV33，存储中间数据。

（3）CPLD采用EPM7128SQC100-10

EPM7128是可编程的大规模逻辑器件，为ALTERA公司的MAX7000系列产品，具有高阻抗、电可擦等特点，可用门单元为2500个，管脚间最大延迟为5ns，工作电压为+5V。采用CPLD方案的优点：在不更改硬件的基础上，可以部分修改电路功能，具有可塑性。硬件电路具有保密性。电路板上芯片数量少。

（4）采用MAX125进行AD转换。MAX125是14 位同步AD转换芯片；MAX705微处理器监控电路减少在系统中被要求监视提供电源功能的部件数和复杂性。显著的改善了系统的可靠性和准确性。

（二）装置模块通信方案

主控板前端带有通信接口，用于与PC机进行数据交换。PC机通过RS232串口经LINK 适配器与RS485连接，完成用户程序到装置的下载以及数据交换。用户通过OMRON公司的CX-Programmer4.0软件对装置的在线监控和编程。编程语言可以使用梯形图或者语句表等。

上位机通过串口RS485下发读取指令，将内存区域中的数据传送到上位机来检验数据的正确性，或者通过RS485串口，发送写指令将数据写进相应的内存区域中去。如图2-9 所示：

图1-9：DSP通讯接口

二、软件程序设计

整个装置的底层程序大致分为以下几个部分：初始化程序、主程序，定时器中断服务程序、串行口中断服务程序(发送和接收)、各个部分包含其调用的子程序。

1.初始化程序：CPU（DSP56F807）各个功能模块寄存器的初始化、各个存储器的初始化、外扩RAM的初始化，定时器的初始化、GPIO端口初始化等等。

2.主程序：在装置初始化和顺控程序下载完成时对顺控程序进行扫描。扫描生成子程序表和跳转表的同时，检查顺控程序的正确性，不正确不与执行且不更新输入输出；RS232、RS485的通信处理；程序在主循环中根据编程工具决定PLC的工作状态，当处于编程状态时，完成与OMRON编程软件的通讯实现梯形图的下载功能和监视功能（可设置指令参数），但顺控程序不执行输入输出不更新；当处于监视状态时，完成梯形图程序的指令解释、输入输出更新处理和监视功能（可设置指令参数）；当处于运行状态时，完成梯形图程序的指令解释、输入输出更新处理和监视功能（不可设置指令参数）。

3.定时器中断程序，完成GPS对时、计时等功能。

4.串口1 通讯中断程序，接收或发送编程软件的通讯数据，实现顺控程序的下载和在线调试。串口2通讯中断程序，实现与后台监控软件之间的通讯数据交换，和RS232串口通讯兼容。

图2-1：主程序流程图

三、小结

1.论文论述了装置的CPU插件、开入插件、开出插件和A/D插件的设计方案，以及装置模块通讯方案；

2.对CPU插件的部分核心器件的选型作了描述；

3.论文简单的介绍了装置的软件开发，描述装置软件开发的各个部分：总体、底层和通讯部分；

[参考文献]

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