水電站軸流轉(zhuǎn)漿調(diào)速器學(xué)習(xí)材料

1、第一篇 調(diào)速器一 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)簡介1、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的目的系統(tǒng)的總負(fù)荷是隨電網(wǎng)用戶的需要實(shí)時(shí)增減的，在電網(wǎng)負(fù)荷變化瞬間，系統(tǒng)內(nèi)所有機(jī)組原有的輸出功率與電網(wǎng)負(fù)荷的平衡關(guān)系被破壞。此時(shí)，如果所有發(fā)電機(jī)原動機(jī)的輸出負(fù)荷不及時(shí)地相應(yīng)變化，勢必引起機(jī)組轉(zhuǎn)速升高或降低，由于發(fā)電頻率和機(jī)組轉(zhuǎn)速存在如式1的關(guān)系，所以轉(zhuǎn)速變化勢必造成輸出的電流頻率及整個(gè)系統(tǒng)頻率的變化。因此，電力系統(tǒng)要求各種發(fā)電機(jī)組都必須具有優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能，即能根據(jù)負(fù)荷的變化，及時(shí)地相應(yīng)改變各自有功功率輸出，保證電能質(zhì)量（頻率、電壓）符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。交流發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生交流電的頻率與該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速有如下關(guān)系： f=pn60 （1-1）式中：n機(jī)組轉(zhuǎn)速，r

2、/min；f發(fā)電機(jī)輸出交流電頻率，Hz；P發(fā)電機(jī)的磁極對數(shù)；如龍口1-4#水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速n為93.75 r/min，因此1-4#發(fā)電機(jī)極對數(shù)P為32。我國供用電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，交流電的額定頻率為50Hz，容量在3000MW以上的大容量電網(wǎng)允許頻率偏差為±0.2Hz。由式（1-1）頻率和轉(zhuǎn)速的對應(yīng)關(guān)系可知，運(yùn)行中的水輪發(fā)電機(jī)組，要保證其電流頻率不超出允許偏差范圍，就必須保持機(jī)組轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)。2、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的途徑水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動部分是一個(gè)圍繞固定軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的剛體（如圖1），它的運(yùn)動可由式1-2來描述：圖1 水輪發(fā)電機(jī)組示意圖 Jddt=Mt-Mg （1-2）式中：J慣性矩，kg

3、83;m2；角速度，rad/s；Mt動力矩，N·m；Mg阻力矩，N·m；機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的慣性矩J由轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、形狀、尺寸確定，慣性矩足夠大可以減少角加速度值。機(jī)組角速度=n30 ，其中n為機(jī)組轉(zhuǎn)速。水輪機(jī)動力矩Mt是水輪機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，與水頭、流量成正比，在一定水頭下它由水輪機(jī)流量確定并受流態(tài)影響，可由水力機(jī)組的主要參數(shù)求取。根據(jù)水輪機(jī)原理，可求出水輪機(jī)總的輸出機(jī)械功率Nt，Nt=QHt=Mt水的密度，kg/m3；Q水輪機(jī)的流量，m3/s；H水輪機(jī)的工作水頭，m；t水輪機(jī)效率；所以，水輪機(jī)動力矩Mt可以表示為：Mt=QHt阻力矩Mg是對機(jī)組旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生阻礙作用的轉(zhuǎn)矩，方向與機(jī)組轉(zhuǎn)

4、動方向相反。其中，發(fā)電機(jī)阻力矩是阻力矩的主要部分，指的是由發(fā)電機(jī)負(fù)載用電量及負(fù)載性質(zhì)形成的電磁阻力矩（負(fù)載轉(zhuǎn)矩），阻力矩也包括機(jī)械摩擦力矩。由式1-2可知，要想保持發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動平衡狀態(tài)，應(yīng)隨著Mg的變化不斷調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，維持機(jī)組轉(zhuǎn)速不變。而在保證轉(zhuǎn)速不變的前提下對動力矩Mt的快速調(diào)整無法通過改變手頭H和機(jī)組效率t實(shí)現(xiàn)(做不到或不經(jīng)濟(jì))，而應(yīng)通過改變流量Q達(dá)到改變動力矩Mt的目的。水輪機(jī)組過水流量Q由導(dǎo)葉的開閉直接控制，因此實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的途徑就是改變水輪機(jī)導(dǎo)葉的開度。3、調(diào)速器基本原理水輪機(jī)調(diào)速器根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷變化所引起的水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的偏差，相應(yīng)的調(diào)整水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的開度，以改變

5、進(jìn)入水輪機(jī)中的流量，使水輪發(fā)電機(jī)組輸出的功率和電流的頻率滿足電網(wǎng)的要求。如圖2所示，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷增加時(shí)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速（或頻率）勢必要下降，測速單元測得的轉(zhuǎn)速（或頻率）與給定參數(shù)差值勢必增大，調(diào)節(jié)器經(jīng)運(yùn)算后就發(fā)開方向相應(yīng)操作命令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)向開方向相應(yīng)地調(diào)節(jié)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，導(dǎo)葉開度相應(yīng)增大，進(jìn)入水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的水流量相應(yīng)增加，機(jī)組輸入與輸出能量恢復(fù)平衡，機(jī)組再次進(jìn)入新的平衡狀態(tài)。這樣，無論電網(wǎng)負(fù)荷如何變化，水輪機(jī)調(diào)速器都通過水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)對導(dǎo)水葉開度進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，使機(jī)組的轉(zhuǎn)速（或頻率）保持在規(guī)定范圍內(nèi)。圖2 水輪機(jī)調(diào)速器調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖4、調(diào)速器基本調(diào)節(jié)規(guī)律自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)調(diào)節(jié)原理，分為閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和開

6、環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出信號沒有反饋至輸入端，系統(tǒng)的輸出量的變化對調(diào)節(jié)作用沒有直接影響。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)輸出由于只受輸入給定的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差。水輪機(jī)調(diào)速器采用閉環(huán)反饋控制，即將系統(tǒng)的輸出量反送回調(diào)節(jié)裝置的輸入端，調(diào)節(jié)器根據(jù)反饋量和輸入量(給定值)的綜合結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用有直接影響的。如圖3所示，在水輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中，被調(diào)量是水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)的目標(biāo)是轉(zhuǎn)速給定值?，F(xiàn)代水輪機(jī)調(diào)速器大都采用工業(yè)微機(jī)控制器作智能調(diào)節(jié)器單元，一般將轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速偏差測量、調(diào)節(jié)規(guī)律形成、開停機(jī)操作等功能都交由工業(yè)微機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)器的輸出控制信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即

7、電液隨動系統(tǒng)動作以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器全部功能。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也被稱為電子調(diào)節(jié)器加電液隨動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖3 水輪機(jī)調(diào)速器工作基本原理圖調(diào)速器能使水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在額定值，是因?yàn)檎{(diào)速系統(tǒng)將水輪機(jī)轉(zhuǎn)速反饋到轉(zhuǎn)速測量機(jī)構(gòu)，實(shí)時(shí)地測量機(jī)組轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速的偏差，并根據(jù)該偏差的大小和方向，按照預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生調(diào)節(jié)指令。該指令通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電液隨動系統(tǒng)）開啟或關(guān)閉導(dǎo)水葉，調(diào)節(jié)進(jìn)入水輪機(jī)的水量，改變水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于系統(tǒng)是接成負(fù)反饋，轉(zhuǎn)差所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作用總是使這個(gè)轉(zhuǎn)差減小，直至偏差為零，保證了機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定值相等。從水輪機(jī)調(diào)速器工作基本原理圖中可以看出，水輪機(jī)調(diào)速器一般由轉(zhuǎn)速偏差測量機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)器和電液隨動系統(tǒng)或執(zhí)行機(jī)

8、構(gòu)三大部分組成。從上述的介紹可以看出，水輪機(jī)調(diào)速器工作過程中，電液隨動系統(tǒng)起著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用，通過其中的綜合放大環(huán)節(jié)，機(jī)械液壓隨動系統(tǒng)通過控制接力器位移復(fù)現(xiàn)調(diào)節(jié)器輸出，進(jìn)而驅(qū)動導(dǎo)葉的開啟和關(guān)閉。調(diào)節(jié)器輸出值是PID計(jì)算結(jié)果，只與轉(zhuǎn)速差（頻差）、人工死區(qū)、永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)、功率給定（并網(wǎng)時(shí)）、有效開限等因素有關(guān)。它可以從D/A輸出中測量，為0（對應(yīng)接力器0%全關(guān)）至10V（對應(yīng)接力器全開100%）的模擬量。調(diào)速器電液隨動裝置由濾油器、緊急停機(jī)電磁閥、電液比例閥、A/B雙通道系統(tǒng)切換閥、手/自動切換閥、手動操作閥、主接力器電氣反饋裝置等部件構(gòu)成。在調(diào)速器工作過程中，電液隨動系統(tǒng)起著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用，它接

9、受調(diào)節(jié)器的控制指令，驅(qū)動導(dǎo)水機(jī)構(gòu)開啟或關(guān)閉。電液隨動系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，由運(yùn)算放大電路對輸入信號和反饋信號進(jìn)行比較，并對其差值進(jìn)行放大。5、水輪機(jī)調(diào)速器動態(tài)特性水輪機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)以被調(diào)節(jié)參數(shù)(頻率)的偏差作為調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度的依據(jù)。在負(fù)荷變動時(shí)，總是先產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)速偏差，然后在調(diào)速器作用下逐步消除這一偏差，這個(gè)過程稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過渡過程(調(diào)節(jié)過程)。在調(diào)節(jié)過程中，機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）隨時(shí)間的變化過程稱為動態(tài)特性，如圖所示是單機(jī)帶孤立負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組，外部負(fù)荷減少，轉(zhuǎn)速升高，調(diào)節(jié)器朝導(dǎo)葉關(guān)閉方向自動調(diào)節(jié)變化的過程。圖 水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性曲線經(jīng)過調(diào)節(jié)后，只要機(jī)組轉(zhuǎn)速的波動幅度進(jìn)入規(guī)定值，均稱之

10、為“穩(wěn)定”。機(jī)組穩(wěn)定了，進(jìn)一步討論過渡過程才有意義。過渡過程品質(zhì)有以下三項(xiàng)指標(biāo)：（1）調(diào)節(jié)時(shí)間Tp由轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷相應(yīng)變化時(shí)刻開始，到轉(zhuǎn)速不再超過機(jī)組轉(zhuǎn)速擺動規(guī)定值為止的調(diào)節(jié)時(shí)間。（2）超調(diào)量=n1nmax×100%式中： nmax為最大轉(zhuǎn)速偏差，即第一個(gè)轉(zhuǎn)速波峰值與給定轉(zhuǎn)速之差。（3）振蕩次數(shù)Z通常稱在調(diào)節(jié)時(shí)間Tp內(nèi)出現(xiàn)的正、負(fù)波峰個(gè)數(shù)的一半為振蕩次數(shù)，示例中調(diào)節(jié)次數(shù)Z=1.5。帶負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組，由于不能人為的變化負(fù)荷，因此全面檢驗(yàn)過渡過程品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)受到限制。檢驗(yàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的方法常用空載擾動試驗(yàn)法，即由轉(zhuǎn)速給定裝置發(fā)出階躍擾動信號，造成空載自動運(yùn)行的機(jī)組轉(zhuǎn)速產(chǎn)生相應(yīng)波動并

11、記錄其過渡過程波形。此種方式下，超調(diào)量的計(jì)算方式為：=nmaxn0×100%式中： nmax為第一個(gè)轉(zhuǎn)速波峰值與新給定轉(zhuǎn)速之差； n0為轉(zhuǎn)速給定的變化幅值。甩負(fù)荷試驗(yàn)是對水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)過渡過程穩(wěn)定性最嚴(yán)格的檢驗(yàn)。一個(gè)好的過渡品質(zhì)表現(xiàn)是最大轉(zhuǎn)速偏差小、調(diào)節(jié)時(shí)間短、超調(diào)量小、振蕩次數(shù)少的特征。6、水輪機(jī)調(diào)速器靜特性水輪機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性指調(diào)節(jié)系統(tǒng)在平衡狀態(tài)時(shí)，機(jī)組出力與機(jī)組轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，可表達(dá)為：n=f(N)，式中：n為機(jī)組轉(zhuǎn)速，N為機(jī)組出力。對轉(zhuǎn)速不隨機(jī)組出力變化的靜特性稱為無差靜特性；對轉(zhuǎn)速隨機(jī)組出力變化的靜特性稱為有差靜特性。在有差靜特性中機(jī)組的轉(zhuǎn)速隨出力的增加而減小并與出力

12、近似成線性關(guān)系。圖1 有差靜特性圖1 無差靜特性3.1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)（機(jī)組）的調(diào)差率；eP=nmax-nminnr×100%式中：eP為水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（機(jī)組）的調(diào)差率；nr為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速；nmax機(jī)組出力為零時(shí)（空載開度）的轉(zhuǎn)速；nmin機(jī)組出力為額定值時(shí)的轉(zhuǎn)速。調(diào)差率eP用百分?jǐn)?shù)表達(dá)，并規(guī)定機(jī)組出力由小至大而機(jī)組轉(zhuǎn)速由大到小時(shí)符號為正。機(jī)組調(diào)差率ep表達(dá)了機(jī)組出力由零增加到額定值時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的相對值。永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bP=nmax-nminnr×100%式中：nr為飛擺的額定轉(zhuǎn)速；nmax為調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定在全關(guān)位置時(shí)所對應(yīng)的飛擺轉(zhuǎn)速；nmin為調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定在全開位置時(shí)所對應(yīng)的飛擺

13、轉(zhuǎn)速。可見永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp表達(dá)了調(diào)速系統(tǒng)在硬反饋的作用下，接力器穩(wěn)定在全關(guān)和全開位置時(shí)飛擺的相對轉(zhuǎn)速之差。調(diào)速器靜特性以接力器的行程為橫坐標(biāo)，以轉(zhuǎn)速為縱坐標(biāo)表示。永差系數(shù)bp并不是根據(jù)調(diào)節(jié)性能來調(diào)整，而是根據(jù)機(jī)組在系統(tǒng)中的地位，承擔(dān)負(fù)荷的性質(zhì)以及機(jī)組間負(fù)荷的分配由調(diào)度機(jī)構(gòu)給定。有一些機(jī)組承擔(dān)基荷，不承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)，機(jī)組的永差系數(shù)bp整定的較大。另一些機(jī)組因承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)，機(jī)組的永差系數(shù)bp整定的較小。系統(tǒng)負(fù)荷突然變化后造成頻率變化時(shí)，調(diào)頻機(jī)組調(diào)整出力，保持調(diào)頻穩(wěn)定。7、調(diào)速器基本功能（1）頻率測量與調(diào)節(jié)：可測量機(jī)組和電網(wǎng)的頻率，并實(shí)現(xiàn)機(jī)組頻率的調(diào)節(jié)和控制；（2）頻率跟蹤：當(dāng)跟蹤功能投入時(shí)，機(jī)組頻率

14、自動跟蹤電網(wǎng)頻率，可實(shí)現(xiàn)快速自動同期并網(wǎng)；（3）識別工作狀態(tài)，自動改變工作模式，并調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)；（4）實(shí)現(xiàn)自動工況至手動工況的無條件無擾動切換功能；（5）自動調(diào)整與分配負(fù)荷:機(jī)組并入電網(wǎng)，調(diào)速器將根據(jù)其整定的bp值和電網(wǎng)頻差，自動調(diào)整機(jī)組的出力；（6）負(fù)荷調(diào)整：可接受上位機(jī)控制指令，實(shí)現(xiàn)發(fā)電自動控制功能（A.G.C）；開停機(jī)操作：接受中控室或上位機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)開停機(jī)操作；（7）手動操作：具有電手動和機(jī)械手動操作功能，并可無條件、無擾動實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行與手動操作的相互切換；（8）友善的人機(jī)界面，能采集并顯示調(diào)速系統(tǒng)的主要參數(shù)及相關(guān)信息，如：機(jī)組頻率、電網(wǎng)頻率、導(dǎo)葉開度、調(diào)節(jié)器輸出、整定參數(shù)和故障等；（

15、9）可實(shí)現(xiàn)輪葉轉(zhuǎn)角與水頭及導(dǎo)葉開度之間的協(xié)聯(lián)關(guān)系；（10）有完善的通訊功能，為電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)、可靠的接口，能方便地實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊；（11）具有頻率計(jì)的相關(guān)試驗(yàn)功能；（12）輔助實(shí)驗(yàn)功能：通過操作面板上的功能鍵和顯示屏，可以完成空載擾動和靜態(tài)特性測試實(shí)驗(yàn)。二 PCC調(diào)節(jié)器1、PCC控制器簡介貝加萊公司提供多系列的PCC（可編程計(jì)算機(jī)控制器）供用戶選型使用，其中有小型的B&R2003系列，中型的B&R 2005系列以及大型的B&R 2010系列。龍口調(diào)速器采用2003系列可編程計(jì)算機(jī)控制器作為控制核心。PCC是可編程計(jì)算機(jī)控制器（programmable com

16、puter controller）的簡稱，PCC從PLC發(fā)展而來，但擁有其不可比擬的優(yōu)勢。如更加強(qiáng)大的內(nèi)存空間、更靈活的編制手段、更優(yōu)越的控制方式等。PCC中采用了分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，這樣編程者可以十分靈活地利用操作系統(tǒng)調(diào)度管理整個(gè)系統(tǒng)，擺脫了PLC中單個(gè)程序?qū)τ布囊蕾?，這對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，維護(hù)都有重要的意義。我們知道，常規(guī)的PLC采用單任務(wù)的時(shí)鐘掃描循環(huán)周期進(jìn)行統(tǒng)一的I/O通道的狀態(tài)采集、執(zhí)行程序邏輯和數(shù)值運(yùn)算以及外部輸出信息的刷新。但事實(shí)上在一個(gè)控制系統(tǒng)中，雖然往往有一些數(shù)據(jù)量是實(shí)時(shí)性要求很高的，但也有很多大慣性的模擬量是沒有太高實(shí)時(shí)要求的，如果采用同樣的刷新速度其實(shí)是對資源的浪費(fèi)，而且

17、循環(huán)順序掃描的運(yùn)行機(jī)制也直接導(dǎo)致了系統(tǒng)的控制速度嚴(yán)重賴于應(yīng)用程序的大小，應(yīng)用程序一旦復(fù)雜龐大，控制速度就必然降低。貝加萊PCC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案解決了這一問題，和常規(guī)PLC相比較，PCC最大的特點(diǎn)就在于其引入了類大型計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)理念，使得應(yīng)用任務(wù)的循環(huán)周期與程序長短無關(guān)，而是由設(shè)計(jì)人員根據(jù)工藝需要自由設(shè)定，從而將應(yīng)用程序的掃描周期同真正外部的控制周期區(qū)別開來，進(jìn)一步滿足了實(shí)時(shí)控制的要求。圖PLC常規(guī)工作方式圖1表示常規(guī)PLC的運(yùn)行模式，在該圖上部的任務(wù)組合方式中，整個(gè)任務(wù)（A+B+C+D）被包含在一個(gè)掃描時(shí)間為10 ms的循環(huán)周期內(nèi)，在該圖下部的任務(wù)組合方式中，整個(gè)任務(wù)（A+B+C）

18、被包含在一個(gè)掃描時(shí)間為8 ms的循環(huán)周期內(nèi)。可以看出，總的應(yīng)用程序處理周期為各任務(wù)的程序掃描時(shí)間的和，程序周而復(fù)始地循環(huán)執(zhí)行。圖PCC分時(shí)多任務(wù)工作方式圖2表示PCC-定性分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的運(yùn)行模式，按照邏輯控制和壓力控制任務(wù)分類組合（即圖3中的系統(tǒng)模塊）控制。在該圖上部的邏輯控制任務(wù)組合中，邏輯控制任務(wù)C、D被有機(jī)地分布在間隔為5 ms的5個(gè)時(shí)間段中按優(yōu)先級順序先后執(zhí)行，邏輯控制任務(wù)C、D執(zhí)行時(shí)恰好壓力控制任務(wù)A、B不執(zhí)行，邏輯任務(wù)的處理周期為20 ms；在該圖下部的壓力控制任務(wù)組合中，壓力控制任務(wù)A、B在每一個(gè)5 ms的時(shí)間間隔中均按順序先后執(zhí)行，壓力控制任務(wù)A、B執(zhí)行時(shí)恰好邏輯控制任務(wù)

19、C、D不執(zhí)行，壓力任務(wù)的處理周期為5 ms。可以看出，各個(gè)任務(wù)是按照分時(shí)的運(yùn)行模式執(zhí)行的，各分類任務(wù)組合則按照自己的處理周期（如邏輯任務(wù)的20 ms和壓力任務(wù)的5 ms）周而復(fù)始地循環(huán)執(zhí)行，但壓力任務(wù)的優(yōu)先級明顯高于邏輯任務(wù)的。PCC模式比IPC模式同樣具有優(yōu)勢，雖然IPC功能強(qiáng)大，界面友好，但I(xiàn)PC模式開發(fā)周期長、現(xiàn)場布線不夠靈活、安裝體積大和擴(kuò)展性差，而且IPC模式主要是通過接口板轉(zhuǎn)換各種信號，干擾也是一個(gè)很大的問題。2、PCC調(diào)節(jié)器構(gòu)成PCC系列調(diào)速器的可編程計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)器，是以奧地利貝加萊公司可編程計(jì)算機(jī)控制器、操作顯示面板以及各功能模塊為核心硬件，輔以接口功能板，以及電源變壓器、開關(guān)電

20、源和模擬指示表計(jì)等組合而成。核心硬件包括控制器CPU模塊CP476、混合模塊CM211、數(shù)字量混合模塊DM465、模擬量輸入模塊AI354。此外，CP476本體提供一個(gè)對CPU編程使用的RS232接口和一個(gè)現(xiàn)場總線CAN接口。另外，根據(jù)控制對象的具體情況，可以有選擇地添加相應(yīng)功能模塊。CPU模塊由兩部分組成，左邊是適配器，有4個(gè)槽位，可以接入4個(gè)旋入式模塊，其中，AI354模塊旋接于此；右邊是 CPU的本體，包括電源端子（DC24V）、 CAN總線接口和RS232編程接口。其中RS232接口可以作為通訊口與觸摸屏或上位機(jī)通訊。 CM211模塊的面板上有相應(yīng)的指示燈，可以觀察到8路開入和8路開出

21、的狀態(tài)，同時(shí)還有兩路模擬量輸入（導(dǎo)葉反饋1、槳葉反饋）和兩路采用0-10V電壓輸出方式的模擬量輸出（調(diào)節(jié)輸出、協(xié)聯(lián)輸出）。 DM465模塊的面板上有相應(yīng)的指示燈，可以觀察到16路開入和16路開出的狀態(tài)。 AI354模塊為4路模擬量輸入，采用0-10V的電壓輸入方式，分別接有導(dǎo)葉反饋2、水頭、有功和備用通道。3、調(diào)速器的調(diào)節(jié)規(guī)律和調(diào)節(jié)參數(shù)水輪機(jī)調(diào)速器必須有相適應(yīng)的調(diào)節(jié)規(guī)律和適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)參數(shù)才能保證該調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。調(diào)節(jié)器輸出與轉(zhuǎn)速偏差成比例加積分關(guān)系（P-I）和調(diào)節(jié)器輸出與轉(zhuǎn)速偏差成比例加積分加微分的調(diào)節(jié)規(guī)律（P-I-D）都能滿足水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。適當(dāng)調(diào)整比例、積分和微

22、分整定參數(shù)，能使調(diào)速系統(tǒng)得到較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。至今為止，水輪機(jī)調(diào)速器仍然采用經(jīng)典的比例加積分（PI）和比例加積分加微分（PID）調(diào)節(jié)規(guī)律。經(jīng)典自動控制理論是研究用被控制量的反饋信息來修正系統(tǒng)的行為，使之穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確地達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。PID控制器輸出表達(dá)式為Y=KPx+KIxdt+KDdxdt其中，Y調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置，在水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中為導(dǎo)葉開度；x被測量與整定值的偏差相對值；KP、KI、KD比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)增益。比例控制的作用能快速消除偏差，使被調(diào)量盡快達(dá)到預(yù)定值。積分控制是一種隨著時(shí)間增加逐漸增大控制作用的控制方式。當(dāng)x為常數(shù)時(shí)，YI=KIxt，即只要偏差存在積分項(xiàng)輸出就會隨時(shí)間不斷增大

23、，直到偏差消除，因此積分控制的作用是消除偏差，但作用比較緩慢，能使調(diào)節(jié)平穩(wěn)。微分控制是一種有預(yù)見性的控制，可以提前作用，dxdt項(xiàng)為偏差變化速度，偏差變化越快，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)。即使系統(tǒng)偏差很小，只要它變化快，微分控制作用也會很強(qiáng)，從而有力的抑制系統(tǒng)震蕩，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。我國調(diào)速器標(biāo)準(zhǔn)中要求PID調(diào)節(jié)器三項(xiàng)調(diào)節(jié)參數(shù)按下列范圍設(shè)置：Kp：0.520KI：（0.0510）1/sKD：05 s微型計(jì)算機(jī)具有判斷機(jī)組運(yùn)行工況的能力，從而隨著工況的改變（水頭、負(fù)荷）能自動改變控制規(guī)律（PI或PID調(diào)節(jié)）和調(diào)節(jié)參數(shù)，使機(jī)組始終處于最優(yōu)狀態(tài)。4、 PCC調(diào)速器特點(diǎn)（1）采用PCC控制器本體測頻，增強(qiáng)調(diào)速器的可靠

24、性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。PCC調(diào)速器的殘壓測頻硬件接口回路中，只有正弦波的隔離和方波整形環(huán)節(jié)，不需要分頻，因?yàn)镻CC測頻環(huán)節(jié)測量的是方波的上升沿和上升沿之間的時(shí)間，不存在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)測頻采用測量脈沖寬度的方法，因此，PCC測頻比傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)測頻實(shí)時(shí)性提高了一倍。（2）具有連續(xù)時(shí)變PID控制功能，可根據(jù)機(jī)組特征與工況，連續(xù)實(shí)時(shí)改變PID算法結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)參數(shù)，無須人工干預(yù)，大大提高了對機(jī)組和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。（3）調(diào)節(jié)器冗余配置A/B機(jī)冗余、A/B閥冗余、導(dǎo)葉傳感器1/2冗余，交直流電源雙路供電，殘壓齒盤測速冗余等。（4）良好的可擴(kuò)展性：除系統(tǒng)硬件可以以模塊的方式加以擴(kuò)展外，在CPU多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)的支

25、持下，系統(tǒng)軟件也可以以模塊的方式加以擴(kuò)展，這極大地增加了PCC系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。四 調(diào)速器電氣部分WDST系列水輪機(jī)調(diào)速器是通過PCC控制器控制電液比例閥，進(jìn)而帶動液壓隨動系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對水輪機(jī)的控制。調(diào)速器為機(jī)電分柜，電柜中主要布置設(shè)備有：PCC控制系統(tǒng)、觸摸屏、電源系統(tǒng)、測頻接口功能板、電柜操作按鈕及儀表。機(jī)柜中主要布置設(shè)備有：電液比例閥、比例閥驅(qū)動板、導(dǎo)葉雙通道切換閥、隔離閥、導(dǎo)葉和槳葉手動操作閥、雙聯(lián)濾油器、緊急停機(jī)閥、主配壓閥以及機(jī)柜操作按鈕及指示部件。柜外主要布置設(shè)備：主接力器位移傳感器、齒盤接近開關(guān)。1、電柜、機(jī)柜界面介紹學(xué)習(xí)（1）電柜：指針式交流電壓表V1：信號取自電柜自用端子X15

26、，V1-1接X15:3（L），V1-2接X15:11（N）。指針式直流電壓表V2：信號取自電柜自用端子X15，V2-1接X15:19（DC220V+），V2-2接X15:24（DC220V-）。有功功率表P：功率變送器BSQP1輸出一路至AAI354-7和AAI354-7，一路至指針式功率表P-1，P-2接模擬地。觸摸屏PC：DC24V供電，電源取自操作回路電源端子X01，COM口通過RS232串行通信方式分別與A機(jī)、B機(jī)的COM口通信。增給定按鈕（ZGD）、減給定按鈕（JGD）：此手動增減給定指令同監(jiān)控給出的增減給定指令并聯(lián)輸入DM465的ADIX1:6和ADIX1:7數(shù)字量輸入通道。（2）

27、機(jī)柜：l 開度表Va：信號取自相應(yīng)比例閥驅(qū)動板調(diào)整輸出的導(dǎo)葉、槳葉開度反饋值（BJ1:3）；其中導(dǎo)葉開度指示信號隨切換閥QSF狀態(tài)不同選擇導(dǎo)葉反饋1信號或?qū)~反饋2信號。l 平衡表：輪葉平衡表(DU)和輪葉平衡表(LU)，指針偏轉(zhuǎn)表示調(diào)節(jié)器需要調(diào)整的方向，即調(diào)節(jié)輸出減去開度反饋，信號取自相應(yīng)比例閥驅(qū)動板平衡輸出(BJ1:1)。導(dǎo)葉平衡指示信號隨切換閥QSF狀態(tài)不同選擇不通比例閥驅(qū)動板的平衡輸出。l 轉(zhuǎn)速表：信號取自3BV機(jī)頻信號（X09:1和X09:4），相當(dāng)于并聯(lián)接口板機(jī)頻輸入信號；l 電源指示燈：交流指示XD1與交流電壓表同步指示、直流指示XD2與直流電壓表同步指示；l 電氣故障指示燈XD

28、4：A機(jī)或B機(jī)CM211模塊DO1本機(jī)故障輸出有效時(shí)，勵(lì)磁中間繼電器GZA和GZB，表示A機(jī)正常和B機(jī)正常信息。其中的常開接點(diǎn)閉合引DC24V+勵(lì)磁故障中間繼電器GZ，所以故障中間繼電器GZ勵(lì)磁狀態(tài)表示調(diào)速器無故障信號。故障時(shí)，GZ繼電器常閉接點(diǎn)閉合，DC24V+作故障指示信號至機(jī)柜故障指示燈。調(diào)速器自動方式下發(fā)生電氣故障時(shí)，驅(qū)動裝置的控制信號將自動被切斷，調(diào)速器由自動轉(zhuǎn)為手動；l A/B閥切換按鈕：A/B電液比例閥切換； l A閥在線和B閥在線信號：A閥在線指示即A機(jī)在線指示，B閥在線指示即B機(jī)在線指示，根據(jù)QSF繼電器狀態(tài)而定，QSF繼電器狀態(tài)由切換閥狀態(tài)輔助觸點(diǎn)決定。同時(shí)，緊停閥也有一輔

29、助觸點(diǎn)。l 手自動切換按鈕：導(dǎo)葉、槳葉電手動和自動模式的相互切換，可做到無條件、無擾動地進(jìn)行；l 緊急停機(jī)、緊停復(fù)歸按鈕： l 鎖定投入、鎖定拔出按鈕：投鎖定與拔鎖定按鈕信號內(nèi)接至X22:7與X22:8，經(jīng)X08:5與X08:6接至鎖定電磁閥。同時(shí)，來自監(jiān)控LCU2的投鎖定(XDO2:62)與拔鎖定(XDO2:64)信號也作用于此。投鎖定與拔鎖定指示信號來自監(jiān)控LCU2的XDO2:54與XDO2:56。調(diào)速器盤鎖定投入與拔出信號（X21:20、X21:21）最終經(jīng)過X06:16與X06:17去向監(jiān)控的XDI6:10和XDI6:11。2、電源系統(tǒng)調(diào)速器電源取自交直流負(fù)荷盤，采用冗余結(jié)構(gòu)，即交流-

30、直流220V雙路供電，交流電源輸入配有隔離變壓器，任一路電源消失，不會影響調(diào)速器的自動正常運(yùn)行。調(diào)速器電源故障或消失時(shí)，調(diào)速器保持原開度不變，自動切換為手動狀態(tài)，并保證緊急停機(jī)和機(jī)械手動可操作性。另外，直流電源還直接給緊急停機(jī)電磁閥供電。電源相關(guān)模塊功能大致如下：模塊簡稱模塊名稱功能描述DZM電源轉(zhuǎn)換板將兩路電源轉(zhuǎn)換成一路交流電源WY1開關(guān)電源1經(jīng)由空開KGA提供A機(jī)DC24V電源WY2開關(guān)電源2經(jīng)由空開KGB提供B機(jī)DC24V電源WY5開關(guān)電源5為功率變送器（BSQP1）、水頭變送器(BSQH)及槳葉變送器(BSQJY)提供DC24V電源WY3開關(guān)電源3為轉(zhuǎn)速表、驅(qū)動板及傳感器提供DC12V

31、、DC5V電源WY4開關(guān)電源4為導(dǎo)葉比例閥提供DC24V電源WY6開關(guān)電源6為槳葉比例閥提供DC12V電源調(diào)速器電源電壓值應(yīng)符合下列要求：廠用AV220V電源：電壓偏差不超過額定值的-15%至+15%；廠用DV220V電源：電壓偏差不超過額定值的-15%至+15%；DC24V：參考范圍為20.4V-26.4V；DC±12V：參考范圍為10.5V-14.5V；DC±5V：參考范圍為4.85V-5.25V。3、人機(jī)交互界面人機(jī)交互界面可將調(diào)速器和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)顯示出來，并可接受運(yùn)行人員操作指示。運(yùn)行參數(shù)如：機(jī)組轉(zhuǎn)速、導(dǎo)葉開度、機(jī)組出力等主要參數(shù)；工作狀態(tài)如：并網(wǎng)、解列、

32、手動運(yùn)行、自動運(yùn)行和故障等狀態(tài)信息。人機(jī)交互界面顯示內(nèi)容十分豐富，除幾個(gè)重要參數(shù)還保留用電磁儀表顯示外，大量的工作參數(shù)和狀態(tài)信息都用數(shù)字和圖形顯示在觸摸操作屏上，操作者可以進(jìn)行增減負(fù)荷、手自動切換、AB機(jī)切換、參數(shù)調(diào)整等操作。主畫面：數(shù)據(jù)列表：水頭信號設(shè)置：功率信號設(shè)置：調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置項(xiàng)：靜特性實(shí)驗(yàn)：空載擺動實(shí)驗(yàn)：長按右下角“SYS”鍵，可出現(xiàn)系統(tǒng)配置界面如下，可以進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定、屏幕校準(zhǔn)、通訊端口設(shè)置、背光調(diào)整、系統(tǒng)參數(shù)配置、運(yùn)行及文件管理相應(yīng)配置和操作。4、開度限制機(jī)械開限優(yōu)先，電氣開限從屬于機(jī)械開限。調(diào)速器一般設(shè)有三個(gè)電氣開限：啟動（開機(jī)）開限、空載開限、發(fā)電開限。自動開機(jī)前期，調(diào)節(jié)器受

33、控于啟動開限，一般啟動開限較大，讓機(jī)組快速開啟，當(dāng)機(jī)組頻率接近50HZ（如48HZ）時(shí)，空載開限投入（此值較接近于空載開度），讓機(jī)組快速平穩(wěn)地穩(wěn)定于空載開度上，且超調(diào)量小。當(dāng)機(jī)組處于發(fā)電狀態(tài)（油開關(guān)合上）時(shí)，發(fā)電開限投入，為便于電站運(yùn)行人員控制機(jī)組不會超負(fù)荷運(yùn)行，特別是電站AGC投入的狀況，根據(jù)電站水頭的大小，設(shè)定發(fā)電開限，從而保護(hù)機(jī)組不至于受超負(fù)荷運(yùn)行的損害。值得提出的是：（1）、根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和工況，有且只有一個(gè)電氣開限起作用；（2）、在沒有水頭信號引入調(diào)速器進(jìn)行采樣的情況下，一般是根據(jù)當(dāng)前水頭的實(shí)際值人為地在人機(jī)界面上經(jīng)驗(yàn)地給入三個(gè)電氣開限值，如果水頭信號引入了調(diào)速器進(jìn)行采樣，并且能

34、夠提供出水頭與空載開度的協(xié)聯(lián)關(guān)系、水頭與額定負(fù)荷時(shí)接力器開度的協(xié)聯(lián)關(guān)系，那么三個(gè)電氣開限可由調(diào)節(jié)器的計(jì)算機(jī)自動求出。龍口1-4#機(jī)組三個(gè)電氣開限采用手動設(shè)置投入，5、自動開、停機(jī)調(diào)速器無故障時(shí)，在機(jī)械柜操作面板將導(dǎo)葉、輪葉置自動狀態(tài)，水頭按當(dāng)前實(shí)際水頭設(shè)定手動投入或自動投入水頭變送器測得的水頭值，鎖錠在拔出狀態(tài)，緊急停機(jī)電磁閥在復(fù)歸位置，輪葉在起動開度位置（23%），機(jī)組具備開機(jī)條件，由中控室或機(jī)旁發(fā)開機(jī)令給調(diào)速器，調(diào)速器接收到開機(jī)令后，自動開機(jī)過程如下：調(diào)速器接到來自監(jiān)控的開機(jī)令后，閉環(huán)調(diào)節(jié)投入，將機(jī)組頻率與頻率給定值或電網(wǎng)頻率相比較，進(jìn)行PID運(yùn)算和調(diào)節(jié)。同時(shí)設(shè)置兩個(gè)開限，即啟動開限和空載

35、開限。這兩個(gè)開限可由軟件通過水頭值和機(jī)組特性查表確定，也可由用戶在操作顯示面板上直接給定。導(dǎo)葉則根據(jù)PID運(yùn)算的輸出值控制流量使機(jī)組直至額定轉(zhuǎn)速。對于雙調(diào)節(jié)型調(diào)速器，輪葉控制系統(tǒng)同樣始終處于閉環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)。開機(jī)前，導(dǎo)葉開度及機(jī)組轉(zhuǎn)速均為零時(shí)，輪葉開至啟動角。自動開機(jī)后，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升到80%左右，根據(jù)協(xié)聯(lián)關(guān)系，輪葉將自動關(guān)閉到零。正常停機(jī)靠二次回路減負(fù)荷，之后再發(fā)停機(jī)令。調(diào)速器接到停機(jī)令時(shí)，給定頻率將置于零，與閉環(huán)開機(jī)的過程類似，機(jī)頻與頻給的差值通過PID運(yùn)算后，其輸出信號經(jīng)驅(qū)動裝置控制導(dǎo)葉使機(jī)組關(guān)機(jī)，直至機(jī)頻為零。20%轉(zhuǎn)速時(shí)風(fēng)閘制動盤自動投風(fēng)閘。調(diào)節(jié)器在手動狀態(tài)下不進(jìn)行計(jì)算，但是為了保證手動

36、切換回自動時(shí)系統(tǒng)無擾動，在手動狀態(tài)下調(diào)節(jié)器采集反饋信號將其賦調(diào)節(jié)輸出及開度給定。6、分段關(guān)閉在甩負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水輪機(jī)的流量急劇變化，在水輪機(jī)壓力過水系統(tǒng)內(nèi)會產(chǎn)生水擊，此時(shí)產(chǎn)生的最大壓力上升和最大壓力下降對壓力過水系統(tǒng)的強(qiáng)度是有較大影響。分段關(guān)閉電氣控制是在當(dāng)接力器反饋至設(shè)定拐點(diǎn)時(shí)，由控制器通過繼電器開出投入和復(fù)歸分段信號，驅(qū)動分段關(guān)閉電磁閥動作或復(fù)歸。投入和復(fù)歸分段關(guān)閉繼電器的勵(lì)磁時(shí)間不宜過長，因?yàn)榉侄侮P(guān)閉電磁閥的線圈不能長時(shí)間得電，否則會燒壞。1-4#機(jī)投入分段關(guān)閉和復(fù)歸分段關(guān)閉信號取自CM211的DO4和DO5，分別作用于TFD和FFD中間繼電器的線圈，通過其常開接點(diǎn)，將DC220

37、V+信號經(jīng)X08:7，X08:8接至分段關(guān)閉電磁閥。下圖為電站機(jī)組分段關(guān)閉曲線，其關(guān)閉時(shí)間的要求是：第一段導(dǎo)葉開度從100%45%時(shí)間為3.3S，第二段導(dǎo)葉開度從45%0時(shí)間為9S，龍口1-4#機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)分段關(guān)閉時(shí)間為8S+16S。機(jī)組分段關(guān)閉曲線另外，分段關(guān)閉電磁閥工作線圈的工作電壓為DC220V，要在線圈插頭上安裝續(xù)流二極管。否則，直流線圈斷電時(shí)產(chǎn)生反電動勢，會在繼電器的常開接點(diǎn)觸頭上拉弧，形成電磁干擾，將導(dǎo)致PCC出現(xiàn)測頻錯(cuò)誤，造成嚴(yán)重后果。所以直流繼電器和直流閥（如緊急停機(jī)閥，分段關(guān)閉閥）都必須加裝續(xù)流裝置。7、頻率調(diào)節(jié)和跟蹤當(dāng)自動或手動開機(jī)將機(jī)組開起來后，機(jī)組將運(yùn)行于空轉(zhuǎn)或空載狀態(tài)，空

38、載（空轉(zhuǎn)）對調(diào)速器來說有兩種調(diào)節(jié)方式：即頻率給定調(diào)節(jié)方式和跟蹤網(wǎng)頻調(diào)節(jié)方式。它們二者的差異就是頻率調(diào)節(jié)目標(biāo)值不同，前者的目標(biāo)值為人為給定值，后者的目標(biāo)值則是不能修改的網(wǎng)頻實(shí)測值。當(dāng)跟蹤網(wǎng)頻功能起作用時(shí)，自動準(zhǔn)同期裝置的頻率控制開關(guān)不起作用。當(dāng)網(wǎng)頻測量故障時(shí)，計(jì)算機(jī)自動切入頻給調(diào)節(jié)方式。因此，網(wǎng)頻故障不影響調(diào)速器正常運(yùn)行。空轉(zhuǎn)和空載的調(diào)節(jié)對調(diào)速器來說是一樣的，只是機(jī)組PT的電壓不同而已。空轉(zhuǎn)是勵(lì)磁未投入的狀態(tài)，PT電壓較低，信號源不算太好；空載指勵(lì)磁投入，有理想的信號源，PT電壓在100V左右。因此，空載時(shí)的信號源對調(diào)節(jié)會更好一些?？蛰d和空轉(zhuǎn)的開度限制值都是空載開限值，如果將啟動開限和空載開限設(shè)

39、為零或小于空載開度的值，機(jī)組要么開不起來，要么開不到額定轉(zhuǎn)速而長時(shí)間低速運(yùn)轉(zhuǎn)。8、手動設(shè)置水頭當(dāng)有水頭信號參與調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)，電調(diào)柜中的水頭變送器通過采集來自監(jiān)控LCU3的4-20mA水頭信號，將其轉(zhuǎn)換為0-10V的電壓信號，再經(jīng)過A/B機(jī)AI354模塊的A/D采樣計(jì)算，得到實(shí)時(shí)水頭信號（即自動水頭信號）。調(diào)速器允許在操作顯示面板上手動設(shè)置水頭值，當(dāng)水頭信號回路出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)節(jié)器能夠自動識別，并且由程序?qū)⑺^手動自動投入，水頭手動設(shè)定值作為手頭有效值參與計(jì)算。同時(shí)也可以在操作顯示面板上手動設(shè)置水頭功能的投入與退出，如當(dāng)前1#和4#機(jī)組調(diào)速器均采取水頭手動投入，水頭設(shè)置值為30m。9、協(xié)聯(lián)控制軸流轉(zhuǎn)

40、槳式水輪機(jī)有兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，即導(dǎo)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和輪葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，這種調(diào)速器稱為雙調(diào)整調(diào)速器。導(dǎo)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)根據(jù)水頭和負(fù)荷控制導(dǎo)葉開度，調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量，保證機(jī)組高效率運(yùn)行。輪葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)根據(jù)水頭和導(dǎo)葉開度控制輪葉旋轉(zhuǎn)角度，改變機(jī)組運(yùn)行工況和效率。不同水頭下，輪葉轉(zhuǎn)角和導(dǎo)葉接力器開度的協(xié)聯(lián)關(guān)系是不同的，在微機(jī)調(diào)速器中是將不同水頭下=f（Y）的數(shù)據(jù)制成表，存入計(jì)算機(jī)的ROM中。HH0，0f0(Y)HH1，1f1(Y)HHm，mfm(Y)水輪機(jī)導(dǎo)葉槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系曲線這樣，在任意水頭下，計(jì)算機(jī)按采集的水頭H及導(dǎo)葉接力器開度Y，進(jìn)行線性插值計(jì)算，得到此水頭下接力器開度所對應(yīng)的輪葉轉(zhuǎn)角數(shù)值。再將該數(shù)值經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成電壓

41、信號，控制槳葉的電液隨動系統(tǒng)，驅(qū)動輪葉轉(zhuǎn)到協(xié)聯(lián)函數(shù)確定的角度，雙調(diào)機(jī)組便進(jìn)入?yún)f(xié)聯(lián)運(yùn)行。協(xié)聯(lián)計(jì)算必須注意以下幾個(gè)問題：A 14號水輪機(jī)最低水頭為23.6m，最高水頭為36.1m，用戶必須提供最低水頭、最高水頭及這兩個(gè)水頭下的協(xié)聯(lián)曲線；B 14號水輪機(jī)導(dǎo)葉開度范圍0°-47°，槳葉轉(zhuǎn)角范圍10°-35°，槳葉的啟動開度大約為20%；槳葉的度數(shù)范圍和槳葉的啟動開度必須提供；C 每條協(xié)聯(lián)曲線數(shù)據(jù)需要的是水頭、導(dǎo)葉開度（導(dǎo)葉接力器）百分比與槳葉度數(shù)的關(guān)系，關(guān)鍵拐點(diǎn)千萬不要丟；D 當(dāng)導(dǎo)葉開度1%或者轉(zhuǎn)速小于52%時(shí)，調(diào)節(jié)器的協(xié)聯(lián)輸出為槳葉啟動轉(zhuǎn)角，槳葉處于啟動狀態(tài)。

42、10、調(diào)節(jié)模式機(jī)組自動運(yùn)行時(shí)有四種模式：機(jī)組并網(wǎng)前有一種，即頻率調(diào)節(jié)模式；并網(wǎng)后有三種，即地區(qū)負(fù)荷小網(wǎng)允許頻率調(diào)節(jié)模式、開度調(diào)節(jié)模式和功率調(diào)節(jié)模式，每種調(diào)節(jié)模式都有相應(yīng)的處理子程序和調(diào)節(jié)信號輸出。頻率調(diào)節(jié)模式適用于機(jī)組空載運(yùn)行、機(jī)組并入小電網(wǎng)或孤立電網(wǎng)運(yùn)行、機(jī)組在并入大電網(wǎng)以調(diào)頻方式運(yùn)行；開度調(diào)節(jié)模式適用于機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行、帶基本負(fù)荷的工況；功率調(diào)節(jié)模式適用于機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行、受水電站AGC系統(tǒng)控制的工況。并網(wǎng)時(shí)，當(dāng)機(jī)組頻率偏離50Hz過大，或機(jī)組頻率變化率過大時(shí)被認(rèn)為進(jìn)入小網(wǎng)工況。對于絕大多數(shù)大中型機(jī)組來說，機(jī)組在?。ü铝ⅲ╇娋W(wǎng)工作是一種事故性的和暫時(shí)的工況。當(dāng)被控機(jī)組與大電網(wǎng)事故解列時(shí)，調(diào)速器會根

43、據(jù)電網(wǎng)頻差超差自動轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)模式。由于被控機(jī)組容量占小電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤?，小電網(wǎng)負(fù)荷的突變和小電網(wǎng)負(fù)荷特性等使得調(diào)速器的工作條件十分復(fù)雜，只能盡量將電網(wǎng)頻率維持在一定范圍內(nèi)，如果突變負(fù)荷超過小電網(wǎng)總?cè)萘康?0%，則大的動態(tài)頻率上升和下降是不可避免的。各種調(diào)節(jié)模式對應(yīng)的運(yùn)行工況、調(diào)節(jié)功能、調(diào)節(jié)規(guī)律和參數(shù)設(shè)定的特定如下：（1） 并網(wǎng)運(yùn)行前頻率調(diào)節(jié)模式空載工況下，水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況運(yùn)行，轉(zhuǎn)輪中水流流態(tài)比較紊亂，機(jī)組綜合自調(diào)節(jié)系數(shù)較小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要運(yùn)行穩(wěn)定的調(diào)節(jié)參數(shù)。在機(jī)組起動直至達(dá)到空載額定轉(zhuǎn)速這一過程中，微機(jī)調(diào)速器采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律，并運(yùn)行于頻率調(diào)節(jié)模式。在空載運(yùn)行時(shí)，調(diào)速器根據(jù)工況判斷，自

44、動將調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置為空載參數(shù)，保證并網(wǎng)前機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。此階段永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp=0，人工死區(qū)E=0，機(jī)頻與頻給的差值通過PID運(yùn)算后將調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)信號經(jīng)比例閥驅(qū)動板放大處理后驅(qū)動比例閥，比例閥將調(diào)電氣控制信號成比例地轉(zhuǎn)換成流量控制信號，通過主配最終控制接力器向開、關(guān)方向運(yùn)動，直至機(jī)頻等于頻給。在機(jī)組開機(jī)過程中，頻給等于50Hz。（2）地區(qū)負(fù)荷小網(wǎng)運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)模式調(diào)速器在頻率模式運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)頻率波動時(shí)，小網(wǎng)運(yùn)行標(biāo)志為頻率小于49Hz，大于51Hz，此時(shí)機(jī)組頻率波動較大，將調(diào)速器切換至該調(diào)節(jié)模式運(yùn)行，調(diào)節(jié)規(guī)律及參數(shù)設(shè)置包括以下內(nèi)容：采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律，永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp不等于0，切除頻率死區(qū)設(shè)置，

45、PID各項(xiàng)系數(shù)設(shè)置以提高調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定為原則調(diào)速器會根據(jù)BP值、頻差（系統(tǒng)頻率50HZ）做出相應(yīng)值的調(diào)整。此時(shí)，調(diào)速器會隨系統(tǒng)頻率頻繁調(diào)節(jié)。KP，KI值較一般開度模式和功率模式時(shí)小。（3）開度調(diào)節(jié)模式當(dāng)發(fā)電機(jī)出口斷路器合閘后，其輔助接點(diǎn)返回一對常開接點(diǎn)給調(diào)速器，則調(diào)速器判斷機(jī)組處于并網(wǎng)狀態(tài)。并網(wǎng)后機(jī)組帶基荷運(yùn)行，頻給自動整定為50Hz，bp置整定值，切除微分并投入人工死區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)頻率在頻率死區(qū)設(shè)置范圍擺動時(shí)，調(diào)速器不參與調(diào)節(jié)，系統(tǒng)頻率擺動值超過頻率死區(qū)設(shè)置時(shí)，調(diào)速器會根據(jù)BP值、頻差（抵消頻率死區(qū)值）做出相應(yīng)值的調(diào)整。此時(shí)調(diào)速器根據(jù)導(dǎo)葉給定值調(diào)節(jié)主接力器。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)或電氣柜上的增、減給定按鈕發(fā)出

46、增、減負(fù)荷命令時(shí)，功率給定值相應(yīng)改變，功給信號一方面通過前饋回路直接疊加于積分輸出值，另一方面與調(diào)節(jié)器輸出相比較，其差值通過bp回路調(diào)整調(diào)節(jié)器輸出。調(diào)速器接受功率給定指令，按設(shè)置的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp和頻差自動調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度到給定值。開度模式調(diào)節(jié)下調(diào)速器采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp不等于0，調(diào)節(jié)參數(shù)KP，KI設(shè)置為較大值。人工頻率死區(qū)Ef不等于0；（4）功率調(diào)節(jié)模式機(jī)組安裝有頻率變送器，以機(jī)組功率Pg作為反饋，當(dāng)上位機(jī)或機(jī)旁的增、減功率按鈕發(fā)出增、減負(fù)荷命令時(shí)，功率給定軟件就相應(yīng)改變功率給定值，調(diào)速。按照設(shè)置的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp和頻差，自動調(diào)節(jié)機(jī)組功率至設(shè)定值。功給信號一方面通過前饋回路直接疊加

47、于積分輸出值，一方面與積分輸出值相比較，其差值通過bp回路調(diào)整功率。由于前饋信號的作用，負(fù)荷增減較快。調(diào)速器在功率調(diào)節(jié)模式下接受功率給定指令（以功率值），調(diào)節(jié)規(guī)律及參數(shù)設(shè)置包括以下內(nèi)容。采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp不等于0，調(diào)節(jié)參數(shù)KP，KI設(shè)置為較大值。人工頻率死區(qū)Ef不等于0，人工功率死區(qū)Ep不等于0。各種機(jī)組工況會要求調(diào)速器從一種調(diào)節(jié)模式轉(zhuǎn)換到另一種調(diào)節(jié)模式，入機(jī)組開機(jī)完成后自動進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)模式；并網(wǎng)后自動轉(zhuǎn)入開度調(diào)節(jié)模式（大閉環(huán)）；在功率或開度調(diào)節(jié)模式運(yùn)行，機(jī)組從電網(wǎng)及解列，調(diào)速器將自動轉(zhuǎn)入頻率調(diào)節(jié)模式；在功率調(diào)節(jié)模式運(yùn)行（小閉環(huán)），當(dāng)功率變送器故障調(diào)速器自動轉(zhuǎn)換到開度調(diào)節(jié)模式下

48、運(yùn)行。調(diào)節(jié)模式間的轉(zhuǎn)換由微機(jī)調(diào)節(jié)器完成。三種調(diào)節(jié)模式的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：(1)、機(jī)組開機(jī)進(jìn)入空載工況運(yùn)行時(shí)，調(diào)速器在頻率調(diào)節(jié)模式下工作；(2)、機(jī)組油開關(guān)合，并入電網(wǎng)工作時(shí)，調(diào)速器自動進(jìn)入開度調(diào)節(jié)模式工作；(3)、機(jī)組在并入電網(wǎng)工作的工況下，可以人為地使調(diào)速器工作于3種調(diào)節(jié)模式中的任一種模式；(4)、調(diào)速器工作于功率調(diào)節(jié)模式時(shí)，若檢測出機(jī)組功率傳感器有故障，則自動切換至開度調(diào)節(jié)模式下工作；(5)、調(diào)速器工作于開度調(diào)節(jié)或功率調(diào)節(jié)模式時(shí)，若電網(wǎng)頻差偏離50Hz過大（小網(wǎng)工況），則調(diào)速器自動切換至頻率調(diào)節(jié)模式工作。11、測頻環(huán)節(jié)測量機(jī)組轉(zhuǎn)速是大多數(shù)水輪機(jī)調(diào)速器控制系統(tǒng)中最基本的輸入量，因此，對于水輪機(jī)測

49、速裝置，要求有較小的死區(qū)和很高的靈敏度。轉(zhuǎn)速測量采用兩種方式，一種是齒盤測速，一種是發(fā)電機(jī)殘壓測速。測頻環(huán)節(jié)完成機(jī)組PT（或齒盤信號）、電網(wǎng)PT等信號源的機(jī)、網(wǎng)頻測量，在程序中對三路頻率進(jìn)行冗余處理，殘壓測頻JF1為主用機(jī)頻信號。并網(wǎng)前，殘壓測頻故障時(shí)選擇齒盤測速值為機(jī)頻，兩者均故障時(shí)，選擇殘壓測頻值為機(jī)頻；并網(wǎng)后，殘壓測頻故障時(shí)選擇齒盤測速值為機(jī)頻，兩者均故障時(shí)，選擇網(wǎng)頻值為機(jī)頻。測頻的最終目的是產(chǎn)生頻差信號ff給（或網(wǎng)頻）f機(jī)。（1）殘壓測速水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與其機(jī)端電壓頻率成正比。機(jī)組電壓頻率信號源為機(jī)端電壓互感器3BV A相電壓。機(jī)組一般是以PT信號為主，以齒盤信號為備用。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速大

50、于80%Nr時(shí)，調(diào)速器自動選擇發(fā)電機(jī)殘壓測頻通道來測量機(jī)組的頻率。（2）齒盤測速機(jī)組電壓頻率信號源為安裝于水輪發(fā)電機(jī)大軸上的齒盤和齒頭產(chǎn)生的脈沖信號源。齒盤測速裝置一般由齒盤和感應(yīng)頭兩大部分組成。齒盤安裝在發(fā)電機(jī)大軸上，通過接近開關(guān)感應(yīng)頭獲取齒盤的速度信號，原理如圖P90。齒盤速度信號不受發(fā)電機(jī)殘壓的限制，也不受非周期雜波的干擾，比PT信號具有更高的可靠性。 當(dāng)感應(yīng)頭與齒盤的齒靠近時(shí)，接近開關(guān)輸出高電平，知道齒盤轉(zhuǎn)到齒隙時(shí)接近開關(guān)輸出的高電平才跳轉(zhuǎn)到低電平。當(dāng)下一個(gè)齒到達(dá)接近開關(guān)時(shí)，感應(yīng)頭又輸出高電平，齒寬是固定不變的，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速增高時(shí)，感應(yīng)頭高電平持續(xù)時(shí)間縮短，微機(jī)測速回路脈沖計(jì)數(shù)值隨著減少

51、；反之，脈沖計(jì)數(shù)值增加。在機(jī)組起動直至勵(lì)磁投入之前，采用齒盤感應(yīng)頭的信號，其信號電平較高，頻率與機(jī)組轉(zhuǎn)速成比例。當(dāng)機(jī)組升壓以后，機(jī)組PT至測頻回路信號大于10V時(shí)，調(diào)速器控制回路自動將齒盤感應(yīng)的信號切除，而采用機(jī)組PT信號作為測頻信號，保證了調(diào)速系統(tǒng)頻率測量的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。另外需要根據(jù)接近開關(guān)的安裝距離參數(shù)，將其嚴(yán)格控制在有效距離內(nèi)，否則會導(dǎo)致接近開關(guān)無輸出。齒盤及接近開關(guān)的示意圖脈沖傳感器要求與齒盤垂直安裝，其與齒盤的垂直間距大于1mm，小于4mm。安裝示意圖如上：傳感器輸出三根線，其中棕線為+24V，黑線為信號線，藍(lán)線為公共端。（3）接口功能板四路高精度可編程測頻系統(tǒng)：兩路探頭齒盤測頻，

52、互為備用，一路取自機(jī)端電壓互感器3BV的機(jī)組PT測頻（經(jīng)電柜X09發(fā)電機(jī)功率采集端子轉(zhuǎn)接至X05頻率采集端子），與齒盤測頻互為備用；一路電網(wǎng)PT測頻（經(jīng)X05端子接至主變低壓側(cè)電壓互感器4BV）。利用PCC控制器內(nèi)部TPU模塊的4MHz高速計(jì)數(shù)直接測頻，使測頻精度達(dá)到0.001Hz以上。信號源電壓頻率分辨率機(jī)頻PT0.1100V5100 HZ0.001HZ網(wǎng)頻PT0.1100V5100 HZ0.001HZ齒盤15V30V5100 HZ0.005HZACJ1為A機(jī)接口功能板，其中機(jī)頻輸出，網(wǎng)頻輸出和齒盤信號輸出至A機(jī)混合模塊CM211的DI數(shù)據(jù)通道，ADC+和ADC-為220VDC電源輸入。正常

53、運(yùn)行時(shí)，殘壓測頻經(jīng)與齒盤測頻進(jìn)行比較驗(yàn)證無誤后，供調(diào)速器測頻使用。當(dāng)殘壓測頻故障或比較結(jié)果超出范圍時(shí)，用齒盤測頻信號供調(diào)速器測頻使用。調(diào)速器在并網(wǎng)后，網(wǎng)頻仍可作調(diào)速器的測頻后備。程序內(nèi)部設(shè)定當(dāng)測得的機(jī)頻頻率低于16Hz時(shí)觸摸屏頻率顯示值為零，網(wǎng)頻也是如此。12、電液轉(zhuǎn)換部件電液比例閥是由兩個(gè)比例電磁鐵推動的3位4通液壓換向閥，其輸出流量的大小，與輸入比例電磁鐵的電氣控制信號成比例。與一般電液伺服閥相比，該閥具有體積小、電磁力大、可靠性高、抗油污能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，如圖8-2所示。圖8-2 電液比例閥結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)油口為P，出油口為AB，回油口為T。電磁鐵不通電，閥芯由復(fù)位彈簧保持在中位，當(dāng)向電磁鐵A輸

54、入一個(gè)電信號，電磁鐵A就會產(chǎn)生一定的電磁推力，推動閥芯克服彈簧力向右移動一段距離，閥芯上的V形槽相對于閥體的控制臺階錯(cuò)開一定的開口量，P腔到B腔，A腔到T腔流過一定流量。若輸入連續(xù)的電信號，則開口量就會隨之呈線性變化，使通過閥的流量成比例的變化。同理，電磁鐵B輸入電信號，也會使液流改變方向并調(diào)節(jié)流量。當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出為0，則沒有相應(yīng)電信號給A或B電磁鐵輸入，閥芯由復(fù)位彈簧恢復(fù)中位，接力器開度保持不變。13、比例閥驅(qū)動板調(diào)節(jié)器采樣機(jī)頻、網(wǎng)頻信號以及其它各種反饋信號等進(jìn)行運(yùn)算處理后，PID運(yùn)算值與主接位移相比較，有差值時(shí)，對比例閥開機(jī)或關(guān)機(jī)側(cè)線圈勵(lì)磁，通過控制主配壓閥使主接力器向開機(jī)方向或關(guān)機(jī)方向運(yùn)動

55、；當(dāng)主接位移與調(diào)節(jié)器控制輸出值相同時(shí)，驅(qū)動板停止輸出。線性放大器控制信號連續(xù)線性變化時(shí)，末級的功率管損耗很大，會發(fā)熱甚至燒毀，故調(diào)速器的功率放大器不采用線性放大器而用斷續(xù)工作的放大電路，使末級功率管處于斷續(xù)工作的開關(guān)狀態(tài)，這樣就減小了功耗。（1）比例閥驅(qū)動板輸入輸出端子信號分析表格以ABJ為例：ABJ1端子接線圖J1-1J1-2J1-3J1-4J1-5J1-6J1-7J1-8J1-9J1-10J1-11CHURUAGNDAGND12V-12V+AGND平衡輸出調(diào)節(jié)輸出導(dǎo)葉反饋輸出備用通道備用通道導(dǎo)葉反饋輸入調(diào)速器模擬地調(diào)速器模擬地接線接線接線ABJ1端子接線圖J2-1J2-2J2-3J2-4J

56、2-5J2-6J2-7J2-8插裝閥關(guān)插裝閥開比例閥開24V-24V+24V+24V+比例閥關(guān)接線接線（2）比例閥驅(qū)動板調(diào)零調(diào)幅接力器反饋值通過調(diào)零調(diào)幅電路來保證為0V時(shí)（0%）對應(yīng)接力器全關(guān)，10V（100%）時(shí)對應(yīng)接力器全開，調(diào)零調(diào)幅的實(shí)際調(diào)節(jié)過程記錄： 前面板緊急停機(jī)按鈕按下，槳葉手動指示燈亮，槳葉隔離閥切換為手動。操作手閥將槳葉關(guān)死后用萬用表測量槳葉比例閥驅(qū)動板端子電壓（J1-3和J1-11）不是0.05V則調(diào)節(jié)板上W3電位器（順小逆大）使其為0.05V。然后手閥開槳葉至全開（開度儀表顯示為100%）測量上述引腳電壓為9.95V，否則，調(diào)節(jié)W4電位器使其為9.95V。調(diào)好后繼續(xù)手閥關(guān)槳葉至全關(guān)，測量上述引腳。因兩次極值調(diào)節(jié)相互影響，調(diào)節(jié)一端的同時(shí)另一端會有少量偏移，繼續(xù)兩到三次上述過程，最后全開全關(guān)未調(diào)節(jié)下確認(rèn)全開為9.95V，全關(guān)為0.052V。導(dǎo)葉部分調(diào)整時(shí)通過機(jī)械柜操作面板A、B閥切換按鈕（A閥在線和B閥在線）同時(shí)進(jìn)行兩塊驅(qū)動板的調(diào)節(jié)，測量點(diǎn)和調(diào)節(jié)位置同槳葉比例閥驅(qū)動板。在導(dǎo)葉（槳葉）傳動機(jī)構(gòu)位移傳感器比例閥驅(qū)動板，這一線路中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了更換、處理之后，都可能影響到輸出電壓，所以都必須對相應(yīng)的比例驅(qū)動板重新調(diào)零調(diào)幅。14、導(dǎo)葉位移傳感器接力器位移傳感器選用novotechnik LWH550型直線位移傳感器，該傳感器通過導(dǎo)電塑料