小水電論文精選(九篇)

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第1篇：小水電論文范文

湖南省常德市小坑水電站位于危水流域上游，工程量不大。根據庫區(qū)河流兩岸耕地和居民點的高程，為了不淹沒耕地又能最大限度的利用水能發(fā)電，又不抬高上一級電站的尾水位，本站正常蓄水位定為100.30m。

本站控制集雨面積858km2，多年平均流量23.83m3/s，水庫總庫容僅71.0萬m3，水頭6.5m，屬無調節(jié)的徑流式電站。根據上述水頭和多年平均流量，為減少棄水，充分利用水能，初步選定裝機容量為800kWⅹ2+400kW=2000kW。

由于壩址處于實測水文資料，而上游離壩址7.5的烏溪溝站水文站有較長系列的水文資料，兩站集雨面積僅相差2.6%，故水能計算直接利用烏溪溝站的資料，經1964年～2000年烏溪溝站月平均流量資料分析計算，按頻率20%、50%、80%分別選出1992年、1980年和1991年為豐、平、枯水代表年。根據上述選定的豐、平、枯三個代表年的月平均流量資料進行水能計算，平均發(fā)電量分別為豐水期9394274.64萬度；平水期7500050.26萬度；枯水期6446294.16萬度。多年平均發(fā)電量為7780206.35萬度。

根據初步確定的裝機容量和可利用的水頭及流量資料和水輪機制造廠家的樣本資料，選定水輪機T03-LH-180S配SF800-24/2600發(fā)電機兩臺，T03-LH-140配SF400-20/1730發(fā)電機一臺，共計三臺2000KW。

2投資方案與分析

2.1投資計劃與資金籌措根據初步設計概算，該水電站靜態(tài)總投資為1461.34萬元。根據國家規(guī)定和貸款條件，業(yè)主在項目建設時必須注入一定量的資本金。本項目資本金按固定資產投資的50%計，其余資金從銀行借款。資本金不還本付息，從第一臺機組投產開始，每年按10%的利潤率分配利潤。

國家對電力項目基建貸款實行差別利率，目前借款年利率為7.83%，借款期限按15年計。借款利息按復利計算，計入固定資產價值的建設期利息應考慮初期運行期還貸的影響。經計算，電站建設期利息為48萬元。建設期利息計入固定資產價值。

電站流動資金按15萬元估算，其中50%使用資本金，其余從銀行貸款。所以，流動資金借款額為7.5萬元。流動資金隨機組投入使用，利息計入發(fā)電成本，本金在計算期末一次回收。

2.2總成本費用計算該水電站發(fā)電成本主要包括折舊費、修理費、職工工資及福利費、材料費、庫區(qū)維護費、攤消費、利息支出和其他費用等。生產期內固定資產投資借款和流動資金借款的利息均計入總成本費用。折舊費分土建和機電兩部分，按50和25年的折舊年限分別折舊合計計算。固定資產余值均按4%計；水資源費按0.001萬元/kw.h計；修理費率取1%；工資按職工人數乘以當地年人均工資計算，該水電站定員按概算編制為3人，當地職工年工資取16000元/人；職工福利費按規(guī)定為工資總額的14%；庫區(qū)維護費按廠供量提取0.001元kw.h；材料定額取10元/kw；其他費用定額取5元/kw；經計算，該項目總成本費用為1969.3萬元。

2.3發(fā)電效益計算及財務評價該電站作為電網內實行獨立核算的發(fā)電項目進行財務評價：

本項目借款期限為15年。還貸期間，按還貸要求測算的上網電價為0.37元/kw.h；還清貸款后，按投資利潤率為10%測算上網電價約0.337元/kw.h。按還袋要求還貸期15年測算的上網電價為0.37元/kw.h；還清借款以后，按照投資利潤率10%測算的上網電價為0.337元/kw.h，該電價是電網、用戶可以承受的。通過現金流量分析表明，項目全部投資財務內部收益率為10.6%，財務凈現值420萬，投資回收期為10.2年，投資利潤率10.8%，投資利稅率11.8%，資本金利潤率為22.1%，資本金財務內部收益率12.8%。

綜上所述，本項目按現行財稅政策進行財務評價的指標符合電力行業(yè)的有關規(guī)定，相應測算的上網電價基本為電網接受，在財務上是可行的，建議盡快立項開工建設。

2.4決策方案及其比較長大工程有限公司分別用“五力分析法”和“SWOT”模式對小水電站投資從宏觀和微觀上進行了分析，并通過對湖南省常德市小坑水電站的投資可行性研究，該項目在財務評價可行的。經公司領導班子會議提出三種資金籌措方案。A方案，項目資本金按固定資產投資的50%計，其余資金從銀行借款；B方案，企業(yè)投資（自建）；C方案，員工集資。并擬訂資金成本、周期、資金數量、決策者意愿等關鍵因素作為進行決策的標準，以權重指標作為權數對三個備選方案進行正確的評價。

A方案，50%的資金從銀行借款。該方案銀行借款手續(xù)繁瑣，對工程進展有一定的影響較；償還貸款利息，資金成本較高，資金籌集數量有保障。

B方案，企業(yè)投資（自建）。企業(yè)自行投資，主要建筑材料除鋼材和水泥需要到縣城購買外，其他砂石可就地開采，以充分利用現場的天然建筑材料。

C方案，員工集資。召開職工代表會議，員工自愿集資，集資年利率10%。每位員工集資額度為兩萬元起，二十萬封頂。該方案提高了員工的積極性和福利待遇，但是資金成本高，資金籌集數量不肯定。

通過以上比較分析，A方案是55分；B方案是86分；C方案是60分。長大工程有限公司決定選取B方案對常德市小坑水電站進行自建投資。

3結語

湖南省常德市小坑水電站位于危水流域上游，工程量不大，又不淹沒耕地，不遷移人口，不需征用耕地，多年平均發(fā)電量778萬度，并修建了公路橋，方便了兩岸交通，是一處良好的站址。長大工程有限公司運用各項財務指標驗證了常德市小坑水電站的可投資性。對投資資金的籌措，長大工程有限公司提出了三種方案，并擬訂資金成本、周期、資金數量、決策者意愿等關鍵因素作為進行決策的標準，以權重指標作為權數對三個備選方案進行正確的評價。通過比較分析，長大工程有限公司決定采取企業(yè)投資（自建）方案

第2篇：小水電論文范文

目前，國內小水電站的管理模式一般有自運行管理和委托管理兩種。自運行管理就是企業(yè)自行組織人員對電站的大壩及發(fā)電設備的運行和維護工作負責，這種管理模式對于企業(yè)來說，工作任務繁瑣但易于管理控制。鑒于水電站自身生產特點，委托管理又分為全部委托運營管理、運維委托管理、維護檢修委托管理三種。(1)全部委托運營管理就是企業(yè)不僅將生產運行委托，而且也將經營職責進行委托，企業(yè)按合同預定收取投資回報。這種模式大大增加了被委托方的風險，企業(yè)對被委托方沒有相應的控制措施。但是，小水電站因其專業(yè)化性質，被委托方在水電站經營管理方面，其承擔的風險遠比企業(yè)要大得多，且風險的控制能力較企業(yè)強。(2)運維委托運營管理也就是企業(yè)僅將生產運行委托給大的發(fā)電站或公司，而不將經營職責委托，自己進行控制，企業(yè)按合同預定支付給被委托方運行管理酬金。委托的內容主要有:委托生產運營及發(fā)電設備的正常運行，日常維護，技術管理和安全管理;委托發(fā)電設備大小修工作;物業(yè)管理等。這種管理模式較為普遍，湖南石門金家溝水電站就是采用這種管理模式。(3)維護檢修管理就是企業(yè)參與電站經營管理和運行管理，企業(yè)只將發(fā)電設備的維護，大小修工作進行委托管理，委托給有專業(yè)檢修人才和隊伍的發(fā)電站或企業(yè)。

2小水電委托管理分析

2．1小水電委托管理的風險(1)委托方的風險主要有人為風險、經濟風險、自然風險、政策風險等。人為風險包括人員管理水平，不可預見事件等，經濟風險包括資金籌措不力，宏觀經濟形勢，投資環(huán)境惡化，市場物價，投資回收期過長等;自然風險包括河流降水來水，惡劣的氣候條件與現場環(huán)境、自燃小災害等，政策風險包括國家政府主管部門的行為、態(tài)度，管理體制等。(2)被委托方的風險主要有管理風險、責任風險、發(fā)電設備設施性能風險等。管理風險主要在于管理人員管理水平，技術人員技術水平和責任心;責任風險主要在于委托費用風險，替代責任風險等，因此，單就這些方面被委托方的風險并不比委托方小。

2．2小水電委托管理的利弊分析

2．2．1委托管理模式下對委托方(企業(yè))的利弊①減少委托方人力資源管理成本，同時，小水電站委托管理下收益遠比自己培養(yǎng)專業(yè)人才隊伍來得快。②委托方把小水電站運營管理委托給專業(yè)隊伍，分出一些風險給被委托方，減少企業(yè)部分風險，同時，利于電站安全穩(wěn)定生產，進而實現利益最大化。③委托方把小水電站運營管理委托給專業(yè)隊伍，可以集中精力進行融資和再投資，做大做強自身核心業(yè)務，利于企業(yè)多元化、長遠化發(fā)展。④委托方把小水電站運營管理委托給專業(yè)隊伍，增加了自身監(jiān)管工作和風險。⑤委托方把小水電站運營管理委托給專業(yè)隊伍，必須在委托管理合同方面做足功課，以使雙方實現共贏，否則則是雙方兩敗俱傷，甚者出現投資嚴重虧損。

2．2．2委托管理模式下對被委托方(企業(yè))的利弊①委托管理下使被委托方增加額外收入，降低人力資源管理成本，尤其對那些舊的大水電站企業(yè)，分流一部分過剩人員，盤活企業(yè)自身發(fā)展。②委托管理模式下促使一部分專業(yè)化運營管理公司的建立和發(fā)展。③委托管理模式下經濟利益和風險責任原因促使專業(yè)化發(fā)電企業(yè)加強自身管理，提高自有專業(yè)人員水平等。④部分委托方由于自身專業(yè)知識和資金原因，在投資建設階段對設備選型欠佳，致使被委托方設備風險嚴重加大，進而影響安全運營管理。

3結語

第3篇：小水電論文范文

[論文摘要] 我縣擁有小水電站154多座，大多數建于上世紀七、八十年代，經過幾十年運行，這些小水電站設備陳舊，電氣老化嚴重，絕緣性差，控制保護方式落后，機組振動及噪音大，整體故障率高，能量轉換效率低，甚至存在嚴重安全隱患，嚴重威脅著電站職工的身心健康和生命安全，急需進行技術改造。該文分析了平和縣已建小水電站存在的主要問題，并就小水電站技術改造的方法、政策和保障措施提出了相應的建議。

1 目前存在的主要問題

根據對平和縣的小水電站進行的初步調查發(fā)現，建于上世紀七、八十年代的小水電站主要存在以下問題：

（1）機組設備本身存在缺陷。由于當時設備制造技術水平所限，加上這些年來企業(yè)對老電站維護投入不足，導致整個機組跑、冒、滲、漏現象嚴重，機組整體故障率高，發(fā)電能力大大下降。

（2）設備陳舊。調查中發(fā)現，有的電站機組已超期年限，電氣設備老化嚴重，絕緣性差，絕大部分器件已屬淘汰產品，備品備件解決困難，隨時都有可能發(fā)生事故。

（3）機組主要性能參數與電站實際運行參數不匹配，水輪機處于非最優(yōu)工況區(qū)運行，導致機組運行效率低、振動及噪音大，而且機組使用壽命也將大大縮短。產生這一問題的主要原因為：①早期建成的一些小水電站，由于當時客觀條件限制，常常出現“有機找窩”或“有窩找機”現象。②許多老電站的機組生產于特殊年代，不按電站具體條件而硬性套用定型圖紙，而我國早期編制的水輪機模型轉輪型譜中可供各水頭段選用的轉輪型號少，不少小水電站只能套用相近轉輪。③電站設計時由于缺少必要的水文資料，導致電站建成后實際的來水量和水頭與設計工況不符；或電站由于泥沙淤積，下游水位提高，使得電站的發(fā)電水頭降低，導致機組的運行工況偏離最優(yōu)工況。

（4）電站運行管理技術、方法落后，監(jiān)控、操作、記錄等均需人工進行，自動化管理程度低。當機組發(fā)生異常、狀態(tài)發(fā)生變化或參數超限時，難以及時報警，安全可靠性差。值得一提的是，該類電站職工長期在噪音嚴重的機組旁值守，其身心健康必將受到嚴重影響。

（5）電站技術人員觀念陳舊，信息相對封閉，缺乏培訓，許多先進的管理經驗和經濟實用的新材料、新技術、新設備得不到很好的推廣應用。

2 小水電站的改造建議

2.1 對小水電站的現狀進行全面調查評估。建議由行業(yè)主管部門（例如市水電局）牽頭，會同各縣行業(yè)主管部門對全市小水電站進行注冊登記，并組織有關專家組對電站的設備狀況（包括檢修及事故停機時間）、技術水平（機組的先進性和運行管理現代化程度）、能量轉換效率和安全隱患等進行全面調查和評估。在此基礎上編制切實可行的老電站技術改造規(guī)劃，建議參照水庫大壩評估方法，按電站存在問題的類型和嚴重程度，將全國小水電站分為一、二、三類，對于問題嚴重的三類電站，限期進行技術改造。

2.2 制定相關政策支持小水電站技術改造。調查表明，老電站經改造后，平均效率能提高15%左右，可更為高效利用水利資源，有利于節(jié)約型社會建設。同時，老電站技術改造幾乎不會對生態(tài)環(huán)境造成任何破壞，如果引入“一體化設計”的新理念，反而會有利于生態(tài)環(huán)境的改善，在水電開發(fā)受生態(tài)環(huán)境制約愈來愈嚴重的今天，其意義更為重大。但目前，經濟發(fā)達的地區(qū)，老電站技術改造工作進展較好，而經濟欠發(fā)達地區(qū)老電站技術改造工作舉步艱難，究其原因主要是政策和觀念問題。建議參照病險水庫除險加固的辦法，由國家出臺相關政策，如中央財政補助、稅收優(yōu)惠和新電新價政策等，鼓勵投資流向老電站技術改造。

2.3 加大監(jiān)督和檢查力度。小水電行業(yè)主管部門應對各地老電站技術改造規(guī)劃、國家相關政策執(zhí)行情況及國家財政資金使用情況加大監(jiān)督和檢查力度，并會同地方行業(yè)主管部門，組織有關專家及時對完成技術改造后電站的運行效果進行評估和驗收。

2.4 加強人才培養(yǎng)和技術培訓。行業(yè)主管部門應采用多種形式加強小水電規(guī)劃、設計、施工和管理人員的技術培訓工作，切實引導先進的規(guī)劃設計理念、先進的運行管理方法以及先進實用的新材料、新技術、新設備在小水電建設和管理中的應用。

3 改造效益

對近年來我縣的實踐表明，小水電站實施技術改造后社會、經濟和生態(tài)環(huán)境效益明顯，主要體現在：

（1）顯著的社會效益。小水電站技術改造工程可大大提高電站運行的安全可靠性，電站噪音明顯降低，職工勞動強度顯著減輕生產條件得到改善，從而更好地保障職工的身心健康和生命安全。

（2）顯著的經濟效益。一般情況下，技術改造后，機組的能量轉換效率平均能提高15%左右，對于可實行增容的電站，發(fā)電量的提高幅度可更大，如對我縣老電站全部進行技術改造，相當于新增2.5萬多kW裝機，每年可增加發(fā)電量7500萬kwh。從而不僅使我縣有限的水電資源充分發(fā)揮作用，有益于節(jié)約型社會建設，而且具有十分明顯的經濟效益。

（3）顯著的生態(tài)效益。近年來，水電開發(fā)受生態(tài)環(huán)境因素制約的情況愈來愈嚴重，而老電站技術改造幾乎對生態(tài)環(huán)境沒有任何破壞，如果引入“一體化設計”的新理念，反而會有利于生態(tài)環(huán)境的改善。

第4篇：小水電論文范文

作者：王光社 單位：陜西省水利電力勘測設計研究院

首先，先后下發(fā)了《關于保證小水電站最小下泄流量有關問題的通知》、《關于加強水能資源開發(fā)管理，維護生態(tài)安全的通知》，明確要求項目建設首先要滿足生態(tài)環(huán)境用水和群眾生產生活用水。目前，小水電站在規(guī)劃、可行性研究、初步設計等階段，都扣除了生態(tài)基流，預留了放水設施，擬定合理的運行方式。其次，加強監(jiān)督管理，協調發(fā)電與生態(tài)安全、灌溉、供水安全等的關系，充分考慮和保障生態(tài)用水，下泄生態(tài)流量，切實維護公眾利益。再次，適度開發(fā)，在《秦嶺保護條例》確定的有關區(qū)域及大鯢、細鱗鮭等水生野生動物保護區(qū)內禁止或嚴格限制水電開發(fā)。小水電為全省經濟社會發(fā)展發(fā)揮積極作用（1）小水電已成為全省目前重要的可再生能源?！笆晃濉逼陂g新增裝機360MW，累計發(fā)電量121億kWh，發(fā)電收入33億元。按照標準煤耗估算，小水電的發(fā)電量相當于節(jié)約標準煤400多萬t，相當于減少二氧化碳排放100多萬t、二氧化硫排放5萬多噸。（2）小水電在服務民生方面發(fā)揮了重要作用。“十一五”期間建設了16個水電農村電氣化縣、7個小水電代燃料項目。加強了農村基礎設施建設，改善了農民生產生活條件。（3）小水電在壯大縣域經濟、擴大內需，促進社會主義新農村建設方面的作用更為顯著。“十一五”完成投資39億多元，基本為民間投資，有效拉動了內需。水電產業(yè)成為陜南部分縣重要的支柱產業(yè)。(4)治水辦電相結合，小水電在防洪、灌溉及流域治理方面發(fā)揮了重要作用。小水電建設與防洪、灌溉及流域治理相結合，治理了上百條中小河流，提高了下游防洪、灌溉能力。（5）小水電對灌區(qū)單位調整產業(yè)結構、以工補農發(fā)揮了重要的作用。省寶雞峽灌區(qū)灌溉面積20多萬hm2，有職工3000多人，是陜西糧食生產的重要保障。但因為人員較多及水費偏低等因素，運行困難。近年來利用灌溉渠道建設了3座電站，總裝機33.9MW，年發(fā)電量1.5億kWh，發(fā)電收入4000多萬元，補貼了水費，有力保證了灌區(qū)的正常運轉，保證了我省糧食安全。

理清發(fā)展思路，明確發(fā)展目標“十二五”期間，全省小水電發(fā)展總體思路是：認真貫徹落實中央1號文件精神，以科學發(fā)展觀為統(tǒng)領，積極踐行可持續(xù)發(fā)展的治水思路，在保護生態(tài)和農民利益前提下，統(tǒng)籌兼顧防洪、灌溉、供水、發(fā)電。以省政府批準的小水電發(fā)展規(guī)劃為契機，完善政策法規(guī)，加強水能資源管理，規(guī)范開發(fā)許可。重點開發(fā)旬河、丹江等漢江一、二級支流，建設陜南水電基地。結合省內蓄水和調水工程，建設壩后、渠道電站，推動技術進步。同時加快對老電站的挖潛改造，不斷提高水資源綜合利用率。全面推進安全分類及標準化管理，強化安全監(jiān)管。到2015年努力實現以下目標：（1）小水電裝機迅速增長。“十二五”新增裝機300MW，總裝機超過1300MW，年發(fā)電量45億kWh，在促進節(jié)能減排，改善能源結構方面發(fā)揮重要作用。（2）農村水能資源開發(fā)科學有序。法規(guī)制度體系基本完善，發(fā)展規(guī)劃體系基本健全，權責統(tǒng)一的農村水能資源管理體制基本建立。群眾權益得到充分保障，生態(tài)環(huán)境得到有效保護，農村水能資源基本實現有序開發(fā)、可持續(xù)利用。（3）全面推進小水電技術進步。廣泛應用小水電新材料、新技術、新設備和現代化管理手段，2015年無人值班、少人值守的小水電站達到70%以上。水電站、水電管理逐步實現信息化。（4）小水電安全監(jiān)管體系完善。安全分類全面實施，安全生產水平大幅提升。（5）小水電全面實行標準化管理。嚴格實施小水電規(guī)劃嚴格實施小水電規(guī)劃，樹立規(guī)劃的權威性。統(tǒng)籌兼顧防洪、灌溉、供水、發(fā)電等功能。對未列入規(guī)劃的項目，一律不能出讓開發(fā)權，設計報告不予審查。加強水能資源管理近年來，水能資源從過去縣上出臺優(yōu)惠政策招商引資開發(fā)到民營資本開始爭奪水能資源，也就是從資源追逐資本轉變?yōu)橘Y本追逐資源。但由于對水能資源出讓的分級管理權限、資源定價、出讓程序、使用年限、出讓金的用途、限定條件等一直沒有明確的規(guī)定，出現了很多問題。有的地方不按規(guī)劃，隨意出讓水能資源開發(fā)使用權，造成資源的浪費或破壞；有的縣隨意出讓市管及省管河流上的水能資源，影響省、市重大規(guī)劃的實施，造成了經濟糾紛和水事糾紛；水電資源開發(fā)權轉讓過程中產生了投資者與村民，投資者與投資者之間的矛盾，造成群眾上訪問題迅速增多；有的以無償或者協議的方式取得水能資源使用權，然后倒賣牟利；一些開發(fā)商純粹是為了搶占資源先機，圈河、圈水拿到開發(fā)權后，只象征性做一點投資，待價而沽；有的項目幾易其手，導致資源浪費，開發(fā)成本增大；資源出讓缺乏公平、公開、透明的制度，容易滋生腐敗。為此，一是要加快水能資源開發(fā)及水電建設管理相關政策制定和立法進程，爭取《陜西省水能資源開發(fā)管理條例》、《陜西省水能資源使用權出讓辦法》早日出臺，促進依法管理；二是加強資源管理，對占而不開的堅決收回；三是規(guī)劃中沒有的項目，堅決不能出讓。轉變觀念，科學開發(fā)，充分發(fā)揮水電在發(fā)展生態(tài)經濟、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境中的重要作用結合我省實際，深入研究新形勢下水能資源開發(fā)方式與水生態(tài)環(huán)境保護的問題。堅持開發(fā)與保護并重，在水電站項目技術審查時，把保護生態(tài)環(huán)境放在首位，充分發(fā)揮水電建設對生態(tài)和環(huán)境的改善作用。要做好水土保持方案編制、水資源論證等工作，加強與環(huán)境、國土等部門協作，加大監(jiān)管力度，共同做好河流生態(tài)建設和環(huán)境保護工作。2.5繼續(xù)加強和規(guī)范小水電建設監(jiān)管嚴格執(zhí)行基本建設程序、國家法律法規(guī)和工程技術標準，強化政府對建設工程的質量和安全的監(jiān)督管理，嚴格進行工程驗收。加強水電站運行監(jiān)督、協調管理目前電站以私營業(yè)主投資為主，存在注重盈利而輕視生態(tài)及公益事業(yè)的現象。

為此，一是要出臺政策，明確水電站的運行規(guī)則，協調發(fā)電與生態(tài)安全、灌溉、供水安全等的關系，切實維護公眾利益。加強監(jiān)督管理，尤其是生態(tài)流量下泄的監(jiān)督。同時，監(jiān)督企業(yè)履行其社會責任，處理好抗旱、防洪、發(fā)電、生態(tài)的關系。強化梯級電站在建設、防汛、聯合調度等方面的協調工作。通過制度建設推進流域電站群自動化調度，制定效益分攤等辦法，促進流域水能資源優(yōu)化調度，提高資源利用率。加強水電站運行的安全監(jiān)管目前，許多民營業(yè)主對水電站工程的特殊性和安全性認識不足，安全意識淡漠。水庫電站迅速增多，加之梯級開發(fā)，有的是庫庫相連，水庫安全問題十分突出。民營電站水庫管理機構制度不健全、人員素質低，水庫監(jiān)測設備不完善，水庫泄洪設施的維護不到位，沒有汛期雨情測報、預警設施。因此，小水電的安全監(jiān)管任務十分艱巨，要堅決推進安全分類及標準化管理，全面實現安全管理標準化。加快小水電現代化建設步伐近年來，我省小水電技術、管理水平有了很大提高，但距現代化水電企業(yè)要求仍有差距。為此，一是要逐步建立覆蓋各個電站的全省水電管理信息系統(tǒng)，建立健全科學、有效的上下游聯合調度系統(tǒng)和運行制度；二是要推廣和應用先進技術，提高電站技術水平。尤其是要努力建設生態(tài)友好型的綠色大壩、花園式電站、具有旅游開發(fā)價值的水電站。旅游開發(fā)與水電建設同時規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮，工程設計及建設應充分考慮旅游景觀需要。在新技術推廣方面，要結合水電站更新改造工作，全面推廣適用于小水電行業(yè)的新材料、新技術、新設備。

第5篇：小水電論文范文

關鍵詞：中小型水電站；水輪機安裝；施工問題

引言

水輪機作為水力發(fā)電站的重要發(fā)電設備，其主體的立軸混流式水輪機是水力發(fā)電站非常常用的核心設備，采用全包角式的金屬蝸殼保護裝置中心，水輪機的主要轉輪直徑一般是740毫米左右。水輪機的安裝組件一般是包括了埋入部分、導水結構部分、轉動部分、油導軸承部分、調速機構部分和管路部分。這些施工部分的組件合理安裝，一般就可以對施工安裝的正確與否起到關鍵的影響，因此，在安裝中要把握每一個組件結構和步驟的安裝環(huán)節(jié)盡可能合理，有效把握安裝過程實現需要重點把握的精準工作內容。

一、水輪機工作原理及概念

水輪機是水電站運行中的核心M件，在水電站的實際運行過程中，水輪機作為驅動發(fā)電設備起到了重要的作用，水輪機的工作原理是將水流的能量轉化為機械能，最后轉變?yōu)殡娔埽@種運行方式有沖擊式和反式兩種，在水輪機的能量產生電能之后，轉速和葉片的前后差就形成了壓力差。在水輪機驅動轉速旋轉的過程中，水輪機就能夠將水能轉化為機械能，因此沖擊式的也就是通過高壓水流產生的自由射流來沖擊轉輪葉片的發(fā)電系統(tǒng)，是目前非常普遍使用的一種簡單工作原理的水電站設備。

二、中小型水電站水輪機施工技巧

（一）底環(huán)安裝方式

這種安裝方式需要對底座的平面進行清潔處理，然后根據實際水平面率來檢測與規(guī)范相對應的程度，安裝前要將水輪機的底座進行現場打磨，打磨的過程中一定要控制對于精度的檢測，檢測之后，使用酒精或者汽油再次清潔，然后再利用水電站的力量型安裝設備調整上下間隙，合理規(guī)范水輪機底座和周圍設備之間的空隙，校對后進行安裝，并進行低空定位控制。

（二）導葉集頂蓋預裝

這種安裝方式是對活動的導葉和頂蓋以密封環(huán)的形式來安裝，在導葉安裝完成之后，再調入井蓋，調整導葉的垂直度，將頂蓋與螺母連接，在完成預制安裝之后，復測同軸度的孔隙，然后，再將頂蓋拆除調出基坑之外。

水輪機的轉輪主要常用參數設置如下：

轉輪參數表

（三）轉輪機組安裝

轉輪技術安裝是水輪機安裝過程中將水能轉化為機械能的重要步驟，因此，在導水結構引流的水流產生旋轉力之后，將為轉輪產生的動力發(fā)電機組的核心運行部分進行重點清潔，通常要求技術人員對于水輪機的轉輪部分進行清潔，然后使用專業(yè)的測量工具對尺度和偏差進行二次校正，校正之后再校正轉輪的法蘭面以符合規(guī)定的水平標準，最后，將轉軸和機組的無縫連接處深入塞尺。利用塞尺可以有力地固定整個轉軸的主軸垂直度，在完成安裝之后使用無縫連接技術調取主軸面的水平程度，一般來說，可以采用測量極限的方式來測量同心圓的圓度和同心度加以匹配。

（四）導水機的安裝

和所有其他的安裝部分一樣，導水器的安裝需要一定的預制件配合，在測量完成之后，調整安裝的水平度，協調導葉斷面的機器和空隙，再打好的底座之上進行定位，固定連接頂蓋的螺母，復測相應的對應參數水平，在進行水輪機的安裝過程中，應該借助不同的安裝工具控制地面和組件之間的控制比例長度。

導水機安裝和其他步驟的配合是非常重要的，在不同步驟的測量過程中，借助相應的儀器進行測量，才能夠平衡水平面，同時，測量垂直面以確保底座的穩(wěn)固和扎實，同時，還要對于水電站水輪機安裝過程中的誤差數據進行詳盡的取樣和記錄尤為重要。

水輪機方案機組組合技術參數如下：

（五）主軸密封性安裝

主軸的密封安裝，對于水輪機的穩(wěn)壓裝置效果會起到很重要的作用，一般來說，經過工作密封技術進行特殊處理就可以從不同的角度進行對于工作工序的調用。在實踐中人們發(fā)現，主軸的密封安裝過程可以對十噸級的發(fā)電機組起到良好的指示作用，需要對于主軸密封盒頂蓋進行反復的清洗和檢測，將密封膠均勻地提升到主軸密封位置，通常的做法是在分段組面和頂蓋以及主軸密封連接處的位置涂上厚厚的一層密封膠，然后進入主軸調試階段，將空氣中的主軸以及護罩之間要控制到兩毫米以內，以便可以打上定位銷。

實際的軸承安裝對于軸承各部件之間清晰的要求非常高，一般來說，根據設計圖紙依次進行安裝就可能會保證密封的強度，由于油箱的安裝對于有效媒質的滲透性實驗要求比較高，因此現在在油箱的壓力測試過程中一般取平均值，減少不必要的承載負重，油箱一般是由鋼板焊接而成的，出廠之前就經過相關的檢測，經歷螺母連接旋轉頂蓋打上定位銷等一系列檢查。

結束語

水輪機在水電站的應用過程中起到重要的作用，因此要保證穩(wěn)定水電站技術的長期均衡，穩(wěn)定的提供發(fā)展服務，必須要在安裝期間對于實際的每個環(huán)節(jié)都進行嚴格的管控，再得出合理標準之后再進行下一個主題步驟，只有確保嚴格按照規(guī)范分步驟地進行，對每個環(huán)節(jié)的安全質量檢測，才能在復雜的測量標準的基礎之上提高水輪機的安全施工質量，以保證水電站的正常運轉。

參考文獻：

[1]張均臣. 淺談水電站水輪機的安裝方法[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家，2014，（06）：121.

[2]鄒世俊. 中小型水電站水輪機安裝施工問題[J]. 科技傳播，2013，（02）：58+47.

[3]王凌波. 中小型水電站施工過程的水土保持問題研究[J]. 現代物業(yè)（上旬刊），2011，（07）：136-137.

[4]貝權清. 當前我省中小型水電站施工招標中的幾個問題[J]. 四川水力發(fā)電，1989，（02）：78-86.

[5]李仁年. 貫流式水輪機國內外研究現狀及發(fā)展前景[A]. 湖南省水力發(fā)電工程學會、廣東省水力發(fā)電工程學會、甘肅省水力發(fā)電工程學會.水電站機電技術研討會論文集[C].湖南省水力發(fā)電工程學會、廣東省水力發(fā)電工程學會、甘肅省水力發(fā)電工程學會：，2010：6.

第6篇：小水電論文范文

關鍵詞：小水電站，技改，措施

 

小水電的發(fā)展帶動了工業(yè)、農業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高。今天小水電的開發(fā)，已進入更新改造時期，如何利用現有的設施設備，是一個我們今后工作中要解決的問題。

一、水電站存在的問題

主要存在的問題有：機組陳舊、效率低，大壩漏水嚴重，嚴重威脅大壩安全；機組進水口小，進水流量不夠，流道水力損失大；廠房防洪標準低。職能部門宣傳教育、執(zhí)法力度、部門協作不夠及個別人員縱容違法是主要原因。職能部門沒有很好地宣傳引導，使小水電建設進入有序進行，許多新建或技改增容電站就跟隨而來了。投資業(yè)主片面追求最大經濟利益，安全生產意識差是存在較多安全隱患的主觀原因。安全隱患最多的電站是二十世紀六十至七十年代建造民辦公助的集體電站，這些電站原設計不規(guī)范，設備落后陳舊，大多數已到報廢年限。大多承包給個人經營，功能上已弱化為當地鄉(xiāng)村照明供電的作用，業(yè)主單純追求經濟利益，舍不得投入改造資金，存在麻痹思想，存在僥幸心理，安全意識差，極易出事故。

二、小水電站的技改措施

1、做好技術改造規(guī)劃

技術改造，可以提高小水電的調節(jié)能力，提高保障能力。低投資，能提高小水電企業(yè)經濟效益，積極引進先進技術，加快科學技術的進步，小水電發(fā)展走內涵發(fā)展的重要途徑。對于水利系統(tǒng)，積極實施兩個轉變具有重要的意義。因此，我們必須充分認識到小水電技術改造的重要性，引導企業(yè)和社會資本投資小水電的技術改造。必須加強對企業(yè)技術改造資金的管理。要嚴格技術改造資金使用方向，不允許挪作他用。要加強對技術改造資金節(jié)約使用和合理使用的監(jiān)督管理工作。

改制企業(yè)技術改造的組織管理工作包括：制定企業(yè)技術改造規(guī)劃，企業(yè)技術改造規(guī)劃應在國民經濟總體規(guī)劃指導下，按照行業(yè)和地區(qū)規(guī)劃要求，結合企業(yè)實際情況，規(guī)劃企業(yè)在一定時期技術改造的方向、規(guī)模、重點項目及其物資來源和平衡、資金籌措與應用；預期經濟效益，以及各項目之間的相互協調和銜接。企業(yè)技術改造的資金主要來源是：企業(yè)自有資金，包括企業(yè)留存的折舊基金、固定資產變價收入、企業(yè)利潤留成中的生產發(fā)展基金及公司發(fā)行股票籌集資金。銀行貸款及發(fā)行股票、債券等借人資金。國家撥款，利用外資。論文參考網。

2、更換轉輪方案

隨著計算機的發(fā)展和流體力學理論的不斷完善，水輪機的設計首先進行三維流態(tài)分析，優(yōu)化求解三維葉片翼型，然后再進行模型試驗。電站初期運行時間約10年，水庫最高蓄水位為265m，水頭較低，水輪機預想出力降低較多，且汛期的運行工況也較差，為此按水頭變幅劃分為兩個時段，分別選用不同的比轉速轉輪。初期采用臨時轉輪，自第4一l 0年以5臺機計算，每年可增加發(fā)電量約o.6億kW.h，在相同的工作水頭條件下，每臺水輪機的出力較永久轉輪約可增加3萬kW，使電站平均增加l 2.3萬kW左右的可調出力。因此，可充分發(fā)揮電站的容量效益。近年來水輪機的技術進步突出的表現在：水輪機效率大幅度提高，最高效率提高3％左右，高效率區(qū)擴大，選擇一個好的轉輪可以使得整個機組在額定出力50％一100％范圍內水輪機可在90％一95％高效率區(qū)運行，綜合運行效率提高4％以上。水輪機的單位流量Q11明顯提高。一般Q11可提高10％以上，更換同直徑的新轉輪，即使效率不變也會提高出力10％以上。轉輪的空蝕損壞減輕。轉輪的空蝕系數有所下降，新轉輪多為抗空蝕性能好的不銹鋼制造，因此空蝕損壞都能符合國標要求，即運行8000h，轉輪空蝕損失重量不超過9．3kg。論文參考網。對那些老水輪機在進行現代化改造時，要選擇一個合適的新轉輪。由于過流部分，像蝸殼、座環(huán)、導葉等，除非由于磨損也需要更換外，一般仍保留原樣，所以新更換的轉輪直徑要和原轉輪一樣。如果發(fā)電機也需要改造時，可以考慮提高水輪機轉速來選擇新轉輪。

在規(guī)劃整個機組的改造時，首先要確定哪些部件必須改造，轉輪選擇的約束條件有哪些，然后與制造廠家聯系，從他們推薦的轉輪中選擇適合我們需要的新轉輪。但對那些大型的機組，由于長年運行暴露出一些重大缺陷，如運行不穩(wěn)定、效率太低、磨損或空蝕嚴重等，有時為了徹底更新使其成為一臺現代化的好機組，也可以考慮重新設計，全臺更新的方案。在多泥砂河流上運行的水輪機，由于水輪機過流部件磨損快，檢修工作量大，為了減少停機檢修時間和改善檢修的工作環(huán)境，應采用更換易損部件備品的檢修方式，即停機檢修期把備用轉輪、導葉等拆裝換新，在修配車間修補磨損的部件，淮備下次檢修用。為了避免更換水輪機轉輪時需要吊出發(fā)電機轉于等不必要的重復勞動，設計水輪機結構時，應采取下裝卸轉輪的作業(yè)方式，即可以在尾水管的錐管段將轉輪卸裝更換轉輪。論文參考網。

3、水輪發(fā)電機組改造

水輪發(fā)電機組經過二三十年的運行，出現發(fā)電機絕緣老化、發(fā)熱增加、滑環(huán)嚴重冒火、端蓋無防護罩等問題，影響運行安全；水輪機轉輪等過流部件磨損、變形，或雖幾經補焊但葉片變厚、變粗糙與原型誤差較大，機組效率嚴重下降；有的是機組選型不配套，造成出力不足、水量浪費，效益差。在建新電站時，對一些老電站進行了改造。將折斗扇改為弧斗風扇，提高軸向和徑向壓頭，并合理分配風道，將繞簧式空冷器改為針刺式空冷器。新技術的采用有效地降低了風阻，提高了冷卻效果，即使機組滿載，溫升也在國家標準規(guī)定的范圍之內。

電站的技術改造應根據電站具體情況具體分析，進行可行性研究。充分利用原設備的基礎，可以節(jié)省投資，還可以縮短供貨周期，以保證增容改造后所選的新設備具有性能先進、效率高、運行可靠的特點。

參考文獻

1 宋恒家;門式起重機的門架水平剛度分析[J];起重運輸機械;1980年04期

2朱世靜;;金田水電站砌石支墩壩[J];廣西水利水電;1980年02期

3加速農村小水電的建設――宜昌市水電設備工業(yè)公司為南邊水電站提供成套設備[J];中國機械工程;1980年01期

4 萬景文;關于如何抬高水電站汛后正常蓄水位多發(fā)電能的問題[J];水力發(fā)電;1980年01期

5 趙士云;世界上出力最大的轉槳式水輪發(fā)電機組[J];水力發(fā)電;1980年02期

6 謝邦澤,王金生;對美國哥倫比亞河水電站自動化情況的考察[J];水力發(fā)電;1980年04期

7張洪楚;;水電站調節(jié)保證計算[J];河海大學學報(自然科學版);1980年01期

第7篇：小水電論文范文

【關鍵詞】箱式小水電站；老電站；技術改造；應用

箱式小水電站作為小型水電站的代表，主要是指將水輪機、勵磁系統(tǒng)、調速系統(tǒng)、發(fā)電機、開關、機組控制保護系統(tǒng)等多種設備集合在一起，形成一個完整的運行系統(tǒng)，安置在集裝箱內的箱式的小型水電站。這種箱式小水電站可通過簡單的安裝以及操作就可以應用于整座水電站的發(fā)電工作，具有操作簡單、體積小、實施方便等特點，不僅可以應用于新型水電站的使用上，還可以對老水電站實施技術改造，有利于資源的優(yōu)化配置，提高整體水電發(fā)電設備的安全性以及自動型，對于增加經濟效益與社會效益起到了巨大的促進作用。箱式小水電站的裝機容量大約在1001—12000kw之間。在設計上以及設備裝置上都采用全自動化和緊湊型的優(yōu)化安排，這在一定程度上節(jié)約了人力資源，無需人員操作和看管，就可自動完成整體水電站的運行，應用范圍廣。

一、箱式小水電站的主要裝置及技術實施

1.箱式小水電站廠房的主要布置

箱式小水電站的布置主要采用金屬箱或集裝箱作為生產廠房，代替了傳統(tǒng)的利用鋼筋水凝土建造的廠房，不僅打破了傳統(tǒng)廠房的建設方向，更在設計思路是一種新的創(chuàng)新，為節(jié)約空間，節(jié)省人力資源提供了便利的條件。箱式小水電站的廠房在設計上主要遵循兩個條件：一是保證小水電站的穩(wěn)定運行。二是保證即使沒有鋼筋混凝土廠房，設備依然安全運轉。其中箱式小水電站的箱式整裝模式主要利用了如下四種技術：①箱體的防潮、散熱技術。②箱體結構的抗震和穩(wěn)定技術。③箱體結構的易裝配、低成本的結構裝置技術。④箱子主體和引水管道之間的變形協調技術。這四種技術共同構成了箱式小水電站的整體運行，充分發(fā)揮了自身的獨特優(yōu)勢。同時，箱式小水電站的集裝箱主體由于空間小，占地面積有限，所以在裝置上不同于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構具有隨意性，而更強調了結構緊湊、空間利用率高以及噪音較低、設備運行穩(wěn)定的特點。這就需要在實際應用時，注意對集裝箱內箱體結構的不斷調整，以滿足設備穩(wěn)定運行的基本要求。箱式小水電站技術的另一個特點就是完全可以運用無人看管和值班的方式，實施全自動化的運行狀態(tài)。但是這種全自動化的運行對于整體發(fā)電機組的安全性以及可靠性要求較高。特別是針對濕度和溫度較高的狀態(tài)下，電氣自身的元件應采用高性能的配置，以適應不同環(huán)境下的安全運行。面對水電站發(fā)電機故障時，可采取自動開關機的設置，充分保障小水電站的安全，以免出現不必要的安全事故。

2.小水電站電子負荷調節(jié)器的主要設置

由于小水電站的自身優(yōu)勢，所以在地理位置的安排上，主要應用在大水電站涉及不到的偏遠地區(qū)，可有效解決偏遠地區(qū)供電難的問題，緩解了各地區(qū)之間用電不平衡的狀態(tài)。但是這種偏遠地區(qū)的小水電站大多屬于孤立運行的水電站。因此在自我符合調節(jié)功能以及自動化程度上都提出了更高的要求?，F今我國使用的負荷自動調節(jié)器多為電子負荷自動調節(jié)器，是一種獨立運行的水輪發(fā)電裝置，具有諸多優(yōu)勢：①電子負荷自動調節(jié)器可促進水輪機組簡化結構，降低成本，提高自動化裝置的性能。②電子負荷自動調節(jié)器可采用自身的調節(jié)功能形成調節(jié)組合柜，用來抑制負荷運行時所出現的頻率差異，調整了水輪發(fā)電機組在獨立運行時的安全性和穩(wěn)定性，有助于延長整個機組的使用壽命，具有十分積極的意義。

我國箱式小水電站主要利用了先進的計算機操控技術以及和電子電力技術，將電子負荷調節(jié)器控制在一定范圍內，使之按照恒定功率進行運轉，維持整體運行的平穩(wěn)。另外，在主機發(fā)電的同時還配有數字顯示屏幕，以隨時調整電子負荷調節(jié)器的主要參數。我國水電發(fā)電設備的主要參數為：頻率測量范圍在5—100hz；頻率調節(jié)范圍在48—52hz，測量的主要精度在0.01hz；調節(jié)級數為256。電子負荷調節(jié)裝置主要利用斬波的形式，進行調節(jié)，將控制裝置的電壓提供給繼電器，設置導通比，完成功率的調節(jié)作用，使之達到調節(jié)級數為8位，256級的要求。

二、箱式小水電站在老電站技術改造中的應用

筆者選取某老電站為分析對象，具體闡述箱式小水電站在老電站技術改造中的應用。某老水電站建設于1957年。主要裝置有沖擊式發(fā)電機組2臺。其中包括：QJ20—W—55/1×6型號的水輪機；TSWN85/31—6型號的發(fā)電機。飛逸轉速設置在2400r/min，額定轉速設置在1000r/min，絕緣等級為B/B。調速裝置型號為TT—75型，利用手動進行控制進水的閘閥。小水電站電機的單機容量為320kw，400v出線，0.17m3/s流量。用壓鋼管直徑在300mm，整體水頭是265m。

老水電站設備由于多年運轉，以造成了設備功能下降，利用率較低的現象，早已超出了規(guī)定的報廢年限，處于基本癱瘓狀態(tài)。

我們采用箱式小水電站的技術對老電站進行相應的改造。首先選擇箱式小水電站的安裝位置，我們結合老電站的地形以及周圍建設情況，將位置確定在老水電站的檢修設備之間，且周圍分布著老水電站的廠房和宿舍，方便工作人員的工作和生活。同時，選取的位置距離老水電站的機組只有10m左右，并可觀測到尾水的排放情況，有利于整體箱式小水電站的建設。另外，將發(fā)電設備裝置在集裝箱內，建造集裝箱基礎，在周圍安裝電纜，并配合箱體內的出現電纜以及壓力鋼管送往變壓器內，妥善安裝集裝箱內的設備，將發(fā)電機組的容量改造為320kw，這樣基本就完成了箱式小水電站的安裝工作。箱式小水電的改造主要采用了水斗式的水輪機以及高速發(fā)電機裝置，通過對電子負荷調節(jié)器以及操作器的安裝達到協調整個機組的負荷作用。針對老電站的改造工程還包含以下幾方面：①對于老水電站進行箱式小水電的應用。②將原始的發(fā)電機出線放置在變壓器內。③將鋼管進行相應延伸，添加進水主閥，起到水量調節(jié)的作用。④配合集裝箱的安裝，建造與之相符的基礎和尾水的出口通道。

總結

箱式小水電站在老電站技術的改造主要是建立在老水電站部分可利用的設備基礎上，對原有的設備進行更換或取代。應用箱式小水電站技術，實行孤立和并網共同運行的狀態(tài)，提升整體水電站的運行質量和運行效率，以達到保護環(huán)境，最大限度地節(jié)省資金和能源的最終目的，真正實現資源的優(yōu)化配置，為我國電網建設作出貢獻。

參考文獻

[1]徐偉.箱式小水電站在老電站技術改造中的應用[A].第一屆“中國小水電論壇”論文專輯[C].2010 .

[2]李紹群.淺析我國小水電的現狀與管理[J].消費導刊，2008，（08） .

第8篇：小水電論文范文

英文名稱：China Rural Water and Hydropower

主管單位：水利部

主辦單位：水利部中國灌溉排水發(fā)展中心;水利部農村水電及電氣化發(fā)展局;武漢大學;中國國軍灌排水委員會

出版周期：月刊

出版地址：農田水利與小水電

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1007-2284

國內刊號：42-1419/TV

郵發(fā)代號：38-49

發(fā)行范圍：

創(chuàng)刊時間：1959

期刊收錄：

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)

期刊榮譽：

中科雙高期刊

第二屆全國優(yōu)秀科技期刊

聯系方式

期刊簡介

《中國農村水利水電》是由中國灌溉排水發(fā)展中心、水利部農村水電及電氣化發(fā)展局、武漢大學、中國國家灌排委員會主辦的水利水電專業(yè)性技術期刊，內容包括水利水電研究、設計、建設和管理的各個方面，信息量大，讀者面廣，且注重應用技術的研究和推廣，理論聯系實際，具有很強的實用性。是全國（省、部）優(yōu)秀科技期刊，并榮獲“首屆國家期刊獎”，是“中國期刊方陣”的雙高期刊。是全國中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊、中國學術期刊綜合評價數據庫來源期刊。

第9篇：小水電論文范文

關鍵詞：可編程控制裝置 小水電站 自動化

前言

可編程控制器(PLC)是以計算機為基礎的專用控制裝置。相比國外而言，我國的PLC技術比較薄弱。我國的PLC裝置生產廠家不能形成一定的規(guī)模，但在工業(yè)應用方面很靈活，大部分采用國外的PLC產品。尤其是我國的大中型水電站，一般強調采用國外PLC技術，因其具有完善可靠的自動控制功能，以及能夠自動起、停甚至事故自動停機等功能。小水電站與大中型水電站的條件有所區(qū)別，小水電站的工業(yè)現場相對較簡單，對PLC的功能要求相對較簡單。從而，引進國外的PLC裝置提高了成本，同時造成了功能上的浪費。所以，開發(fā)一項我國自主研制的應用于小型水電站等不復雜工業(yè)現場的PLC裝置將十分有意義。

一、可編程控制器的設計研究

本裝置的開發(fā)主要針對中小型水電站控制系統(tǒng)，完成對現場測量信號（轉速、溫度、電量、非電量（模擬量和開關量））的處理和對現場設備的控制（即開關量輸出信號）。采用模塊化設計、總線結構、方便功能擴展。采用先進的處理芯片進行數據處理，使裝置不僅能進行邏輯運算、計數、控制、定時等功能、而且能提高數據處理速度、抗干擾能力等。通過串口RS232、RS485完成與上位機的實時監(jiān)控。板間通訊通過CPU的控制信號進行。

（一）裝置功能模塊設計

小水電可編程控制器裝置采用模塊化結構，由CPU（主控板）模塊，電源模塊，I/O（開入/開出）模塊，A/D模塊，各模塊均通過背板上的系統(tǒng)總線相互連接起來構成一個系統(tǒng)。CPU、電源模塊為裝置的核心組成，CPU為開入、開出、A/D模塊共設計了8個擴展位置，在這8個位置上可任意配置開入、開出和AD插件。裝置使用19寸4U標準機箱。機箱后部采用16PIN鳳凰端子17條和RS485、CAN、GPS接線端口。每塊開關量輸入輸出板都具有30路開入或者開出。每塊板卡都具有標準的硬件方式，便于用戶的安裝和使用。

整個裝置的信號流圖如圖2-1：

圖1-1：裝置信號流圖

1.主控板模塊設計簡介

PLC主控板是裝置的基本插件之一，固定在裝置的第五個插槽中，是裝置軟硬件的核心。主控板負責協調所有軟、硬件關系和各項控制任務，如完成I/O信號處理、控制計算、與網絡通信控制處理功能。主控板的性能將直接影響系統(tǒng)功能的可用性、實時性、可維護性和可靠性。

（1）主控板的運行方式有三種方式：運行方式、編程方式、監(jiān)視方式。

1）運行方式 監(jiān)控程序首先命令運行信號燈亮，然后進入開機處理程序。先輸入采樣信號，進入語句執(zhí)行準備程序。取語句、分析語句和執(zhí)行語句，直到結束指令為止。同時，進行兩個運行中的判斷。一是判斷標志寄存器中的信息，是否允許輸出。如允許，調用輸出刷新新程序。如不允許，調用關閉輸出程序，運行處理結束。二是判斷是否要關機。如要關機，監(jiān)控轉入停機處理。如不停機，又進入運行管理。在停機處理中，關閉運行指示信號燈，保存內存內容，關閉輸出，啟用判別工作方式程序，以便響應用戶對工作方式的選擇。

2）編程方式 監(jiān)控程序先進行編程準備，進行編程初始化，進行鍵盤操作準備工作。調用鍵盤操作入口程序；調用顯示程序；調用鍵盤掃描程序；調用按鍵譯碼、分類、處理程序，進行在線編程。編程結束，返回到開機處理程序。

3）監(jiān)視方式 在硬件系統(tǒng)中設置了時間監(jiān)視器（WDT），又稱看門狗、來輔助自診斷。在每次掃描前，WDT均復位。如果CPU出現故障，或用戶程序執(zhí)行時間超過，即超過WDT對掃描周期時間的設定值，PLC就不能進行復位操作，則說明了系統(tǒng)硬件或用戶程序發(fā)生了故障，使掃描周期超時，WDT自動發(fā)出故障報警信號，PLC停止運行。WDT監(jiān)視時間設定值一般為掃描周期時間的2～3倍，約為100～200ms，用戶可根據實際運行時間予以設定。

（2）主控板結構

主控板由中央處理器、存儲器、標準電源、通信接口等組成。中央處理器是PLC主機模塊的心臟和大腦，本裝置的中央處理器采用Motorola公司生產的高性價比、低功耗的16位定點DSP56800系列中的DSP56F807，該芯片是具有極高的處理數據的能力，能更快更準確的執(zhí)行算術運算和邏輯運算。同時主控板上有譯碼器、時序發(fā)生器和操作控制器等元器件，負責譯制二進制代碼并調用，發(fā)出控制信號、協調各個部分的正常工作。主控模塊的設計要考慮用戶程序存儲器的容量，存儲器的容量與輸入/輸出點數。數據處理的數量、程序的復雜度等因素。

主控板前端有LED顯示，用戶可以通過其直觀的分析裝置的模式。

1）運行模式：即裝置處于正常的運行狀況，用戶編寫的程序被循環(huán)執(zhí)行。

2）服務模式：即當用戶需要輸入用戶程序時或更改部分參數設置時可以通過上位機軟件來使裝置處于暫停狀態(tài)，各個I/O模塊也停止工作。當用戶程序下載完畢后裝置將自動切換到運行模式。

（3）主控板原理圖如圖2-2：

圖1-2：主控板原理圖

1）主控板采用DSP56F807芯片完成接收程序、運行程序和監(jiān)控系統(tǒng)運行的功能。芯片的內部程序FLASH存儲系統(tǒng)程序、內部數據FLASH存用戶程序、外擴RAM存中間數據。

接受程序：CPU對系統(tǒng)程序和用戶程序通過串口接收，系統(tǒng)程序包括編譯程序、系統(tǒng)管理程序、上電初始化程序、驅動程序、輸入輸出刷新程序以及一些常用的子程序、中斷程序、監(jiān)控程序等，經測試合格后，固化在只讀存儲器（ROM）中。用戶根據生產工藝及其控制要求編制的程序，可因工藝流程和控制要求的變動，予以變動或改寫，存儲在隨機存儲器（RAM）中，即可以讀，又可以寫。CPU接受系統(tǒng)程序和執(zhí)行系統(tǒng)程序，調用系統(tǒng)程序進行編譯和編輯，然后，經測試存放在RAM中。當輸入控制信號，執(zhí)行用戶程序時，則把用戶程序轉存到內存中，再進行處理運算，用于控制之中。

運行程序：無論是系統(tǒng)程序，還是用戶程序，在執(zhí)行的時候都必須把它們調入內存（或在內存中直接調用）。其過程是：CPU通過控制總線發(fā)出操作命令，通過地址總線讀取數據存放的地址，通過數據總線讀取指令和操作數據，將他們存入指令寄存器。然后，通過譯碼器對程序中的指令代碼逐條翻譯，變成控制信號，同時信號合成，經放大形成可驅動指令代碼信號的脈沖，去驅動負載元器件。監(jiān)控系統(tǒng)運行：PLC可工作在運行狀態(tài)，也可以工作在監(jiān)控狀態(tài)對系統(tǒng)實施監(jiān)控。并可以工作在編程狀態(tài)，修改程序，改變相關數據和監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)。

2）存儲器

裝置中的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作狀態(tài)數據數字系統(tǒng)對處理的數據是步步存儲，然后才調用，從而加強控制的邏輯性，提高可靠性。比如：對采集的信號要在輸入后馬上映象存儲，CPU調度過程中首先緩存，再參與譯碼、運算處理。對運算處理后的數據中間結果或最終結果，必須存儲后，才能調用處理或輸入鎖存器（對輸出加以緩存）。系統(tǒng)程序或者用戶程序經測試合格，將其指令和數據分區(qū)存儲，并根據程序和數據的重要性用不同的存儲器存放。比如：系統(tǒng)程序固化在ROM 中，用戶程序則放在隨機存儲器RAM中。

CPU對存儲器尋找存取地址、存取數據和對存取的操作通過三總線（地址線、數據線和控制總線）。它們或直接與CPU相連接，或通過信息總線與CPU相連接。地址線一般直接連接到CPU的地址總線上。有時采用行地址和列地址分時輸入的方法，用多路開關控制，通過行選通信號RAS和列選通信號CAS將地址存入存儲器?？刂凭€傳送CPU向存儲器發(fā)出的各種控制命令信號。如讀命令（RD）、寫命令、存儲器請求、存儲器刷新、取指令和檢查存儲器的命令信號等。通過DSP數據總線D0～D15地址總線A0～A15、外擴64KRAM 存儲中間數據。

（4）看門狗電路MAX705。使系統(tǒng)在受到干擾或用戶程序出錯而造成程序執(zhí)行混亂或跳飛的時候，自動對板內CPU及各功能部件進行有效的復位，以快速恢復到系統(tǒng)的正常運行狀況。8位外部數據總線?？刂菩盘栞斎?、輸出接口邏輯采用EPM7128SQC100實現，邏輯功能用VHDL語言編程實現，并可實現輸出自檢功能。各插件數據、控制線與背板總線通過限流電阻連接，電源插件插槽1個，CPU插件插槽1個，擴展插件插槽8個。

（5）主控板上有通信接口。裝置通過串口與上位機通過傳輸介質連結，進行用戶程序的下載、數據交換。

2.開入開出板（ I/O 板）模塊設計簡介

PLC的輸入輸出（I/O）通道就是輸入/輸出接口電路的組合，也就是說，I/O通道是由若干個輸入/輸出接口電路組成的。輸入接口電路又分為直流輸入接口電路，直流輸入接口電路由濾波電容C、分壓電阻R1、R2、發(fā)光二極管和光敏三極管組成。其中，阻容濾波，濾除輸入信號的高次諧波。發(fā)光二極管和光敏三極管組成光電耦合。光電耦合具有光電隔離的抗干擾作用。并將直流（DC）24V 輸入信號轉換成標準的（5V）信號。該接口電路在現場開關閉合，使輸入接口電路與外接電源構成工作回路時，輸入控制信號，經濾波、光耦合、將控制信號輸入。交流輸入接口電路中將交流（AC）110V/220V 輸入信號轉換成標準信號。該輸入接口電路在現場開關閉合后，使輸入接口電路與外接電源構成工作回路，經濾波，雙向耦合以及標準信號轉換，將控制信號輸入。I/O點數和I/O通道是衡量PLC的CPU處理數據能力的兩個參數，但一般的PLC都以I/O點數給出。CPU一次處理數據的位數就是一條通道具有的位數。在控制中，接線端子的編號與I/O映像區(qū)對應的地址編號是一致的，內部邏輯位隨掃描的進程可以反復使用。

開入板結構原理如圖2-3 所示。

圖1-3：開入板結構原理圖

板塊上的發(fā)光二極管顯示了每路輸入的狀態(tài)。當一個通道有開關量輸入時，板塊前端相應的指示燈會亮。輸入信號經鎖存器74HC245接入數據總線。由4位控制線完成輸入通道選擇。高電平對應著燈亮，所輸入的開關量為高電平，正常情況下，所對應的指示燈會亮。以15V為基準，大于15V的信號經過光電隔離處理轉換成24V輸出電壓信號，15V以下的電壓信號，通過光電隔離電路處理轉換為0V輸出電信號。

裝置的開入板具有兩組輸入，每組16個端子，其中一個端子是共地端，組與組之間不共地， 但同組信號共地。每塊板提供個30個開關量輸入端，同時用戶可以根據需要在8個擴展槽中可以任意配置該板件的個數。信號由端子IN1～IN15接入裝置，信號負端接到共地端。接線端子如圖2-4 所示。

圖1-4：輸入板接線端子圖

開入板參數如表2-1：

表1-1：開入板參數表

3.開出板模塊設計簡介

開關量輸出板實現30路開關量輸出，通過中間繼電器驅動電動控制裝置不提供中間繼電器工作電源，并且采用光電隔離技術。用戶可以根據需要選擇使用開關量輸出板的個數，板卡可以插在8個插槽的任意位置，本裝置最多可以安裝8塊輸出板，提供30*8=240路輸出。開關量輸出板開關量輸出分兩組，與開關量輸入板相同每16路為1組，組與組之間具有不同的公共端。兩組各15盞燈對應30個開出。指示燈顯示了每路輸出對應內部繼電器開關的開合狀態(tài)，結構原理可參看圖2-6。開關量輸出板的輸出為直流信號，接線圖2-5所示：

圖1-5：輸出板接線端子圖

開出信號由數據總線經74HC573鎖存后，由光電隔離輸出，其結構原理圖2-6。

圖1-6：開出板結構原理圖

4.電源模塊

外接電源一般采用電源模塊，電源模塊一般應達到“3C”認證所要求的標準。裝置采用的外購電源，是可編程控制器的基本插件之一，為裝置提供2個24V和1個5V直流電源。電源模塊在裝置中的位置是固定在最右邊的電源插槽中。

5.AD模塊

在模擬量輸入模塊中，增加了模擬量電壓信號或電流信號轉換為標準電壓（5V）信號和將模擬量標準電壓信號轉換為數字量的電路，然后，經光電耦合，輸入鎖存器。修改程序實現AD采集量程與撥碼開關的對應關系。模擬量采集板是小水電PLC裝置的擴展插件之一，主要用于模擬輸入量的測量及數據處理。提供16路差分輸入通道，可對0～5V、-5V～+5V、-10V～+10V以及4～20mA范圍的輸入信號進行采集轉換，提供FIFO緩存，單片機智能管理，與PLC裝置總線兼容，可直接插于1～7#擴展插槽，通過8位總線與PLC裝置的CPU進行數據交換。撥碼開關用于確定AD板量程，對應關系如表2-2：

表1-2：撥碼開關對應的量程

輸入類型選擇

輸入為電流量：該輸入通道跳線短接；

通過制作小型外接電路串進4～20mA電流，并將輸入通道跳線短接，測試電流測量的正確性。

輸入為電壓量：該輸入通道跳線斷開。

通過制作小型外接電路并聯輸入-10V～10V電壓，并將輸入通道跳線斷開，撥動撥碼開關選擇合理的量程，測試電壓測量的正確性。

一個A/D板對應16個模擬量，每個模擬量對應一個IR字。IR字的分配從115開始，當把A/D插入其中一個槽中之后，可以通過各種梯形圖指令從對應的IR寄存器中讀入相應通道的數字量。從端子T1到端子T2的IN1～IN16分別對應插槽中IR最底位～IR最高位。

結構原理如圖2-7：

圖1-7：A/D板原理圖

6.核心器件選型：

主控板包括微控制器（含有內部程序FLASH、內部數據FLASH、內部程序FLASH存儲系統(tǒng)程序、內部數據FLASH存儲用戶程序），64K外擴RAM；外擴64KRAM通過微控制器數據總線、地址總線存儲中間數據等核心器件。

（1）中央處理器采用Motorola公司推出DSP56F807，該芯片是高性價比、低功耗的16位定點DSP56800系列中的一種數字信號處理器。

1）處理速度：DSP56F807芯片是面向電機控制系統(tǒng)的高性能嵌入式控制器，具有多總線和流水線結構，進一步提高了指令執(zhí)行速率和擴展能力，該芯片處理速度快，操作速率達40 MIPS（百兆條指令/秒）。

2）結構優(yōu)勢：DSP采用雙哈佛結構，而傳統(tǒng)的CPU多為馮.諾依曼結構。支持并行處理，即在DSP處理數據空間運算與數據傳輸的同時可以并行的從程序空間讀取下一條指令。內核設計的特點之一：DSP56F807芯片兼具高效率數字信號處理能力和MCU（Micro Control Unit）的實時控制能力；與其他的通用DSP相比，其具有更豐富的I/O口和多種設備以及豐富的存儲單元，它在單一的DSP芯片上集成了通用的I/O模塊GPIO（最大可用GPIO引腳32根）、2個異步通訊模塊SCI、1個同步串行外設模塊SPI、4×4路A/D變換模塊、用于各類電機控制的多路脈沖寬度調制6通道PWM 模塊、4個定時器模塊Timer 等外設模塊，實現了完全的單片化。另外，它的片內程序Flash 60K、程序RAM 2K、數據Flash 8K、數據RAM 4K，引導Flash2K。同時實現總線不出芯片、完全的單片化、并且抗干擾能力強。采用56800 Hawk V1內核。

其功能模塊圖如圖2-8：

圖1-8：DSP56F807 功能模塊圖

（2）外擴RAM芯片采用CY7C1021CV33，存儲中間數據。

（3）CPLD采用EPM7128SQC100-10

EPM7128是可編程的大規(guī)模邏輯器件，為ALTERA公司的MAX7000系列產品，具有高阻抗、電可擦等特點，可用門單元為2500個，管腳間最大延遲為5ns，工作電壓為+5V。采用CPLD方案的優(yōu)點：在不更改硬件的基礎上，可以部分修改電路功能，具有可塑性。硬件電路具有保密性。電路板上芯片數量少。

（4）采用MAX125進行AD轉換。MAX125是14 位同步AD轉換芯片；MAX705微處理器監(jiān)控電路減少在系統(tǒng)中被要求監(jiān)視提供電源功能的部件數和復雜性。顯著的改善了系統(tǒng)的可靠性和準確性。

（二）裝置模塊通信方案

主控板前端帶有通信接口，用于與PC機進行數據交換。PC機通過RS232串口經LINK 適配器與RS485連接，完成用戶程序到裝置的下載以及數據交換。用戶通過OMRON公司的CX-Programmer4.0軟件對裝置的在線監(jiān)控和編程。編程語言可以使用梯形圖或者語句表等。

上位機通過串口RS485下發(fā)讀取指令，將內存區(qū)域中的數據傳送到上位機來檢驗數據的正確性，或者通過RS485串口，發(fā)送寫指令將數據寫進相應的內存區(qū)域中去。如圖2-9 所示：

圖1-9：DSP通訊接口

二、軟件程序設計

整個裝置的底層程序大致分為以下幾個部分：初始化程序、主程序，定時器中斷服務程序、串行口中斷服務程序(發(fā)送和接收)、各個部分包含其調用的子程序。

1.初始化程序：CPU（DSP56F807）各個功能模塊寄存器的初始化、各個存儲器的初始化、外擴RAM的初始化，定時器的初始化、GPIO端口初始化等等。

2.主程序：在裝置初始化和順控程序下載完成時對順控程序進行掃描。掃描生成子程序表和跳轉表的同時，檢查順控程序的正確性，不正確不與執(zhí)行且不更新輸入輸出；RS232、RS485的通信處理；程序在主循環(huán)中根據編程工具決定PLC的工作狀態(tài)，當處于編程狀態(tài)時，完成與OMRON編程軟件的通訊實現梯形圖的下載功能和監(jiān)視功能（可設置指令參數），但順控程序不執(zhí)行輸入輸出不更新；當處于監(jiān)視狀態(tài)時，完成梯形圖程序的指令解釋、輸入輸出更新處理和監(jiān)視功能（可設置指令參數）；當處于運行狀態(tài)時，完成梯形圖程序的指令解釋、輸入輸出更新處理和監(jiān)視功能（不可設置指令參數）。

3.定時器中斷程序，完成GPS對時、計時等功能。

4.串口1 通訊中斷程序，接收或發(fā)送編程軟件的通訊數據，實現順控程序的下載和在線調試。串口2通訊中斷程序，實現與后臺監(jiān)控軟件之間的通訊數據交換，和RS232串口通訊兼容。

圖2-1：主程序流程圖

三、小結

1.論文論述了裝置的CPU插件、開入插件、開出插件和A/D插件的設計方案，以及裝置模塊通訊方案；

2.對CPU插件的部分核心器件的選型作了描述；

3.論文簡單的介紹了裝置的軟件開發(fā)，描述裝置軟件開發(fā)的各個部分：總體、底層和通訊部分；

[參考文獻]

[1]沈衛(wèi)威.水電站自動化[M]．北京：中國水利水電出版社．2004．

[2]李樹雄.可編程序控制器原理及應用教程[M].北京：北京航空航天大學出版社.2003

[3]曹輝,霍罡.可編程序控制器過程控制技術[M].北京：機械工業(yè)出版社.2006

[4]王互兵.PLC系統(tǒng)通信、擴展與網絡互連技術[M].北京：機械工業(yè)出版社.2005