BWT-80-2.5-HR步進電機PLC型調速器運行維護規(guī)范

1、福建沙溪口水力發(fā)電廠后壟溪項目部運行規(guī)程福建沙溪口水力發(fā)電廠后壟溪項目部運行規(guī)程Q/HLX.Y-04-2007后壟溪一級電站BWT-80-2.5-HR步進電機PLC型調速器運行維護規(guī)程 福建沙溪口水力發(fā)電廠后壟溪項目部 發(fā)布目 次1 主題內容與適用標準（2）2 引用標準（2）3 下列人員應通曉本標準（2）4BWT步進電機PLC型調速器部件結構及原理（2）5 軟件說明（16）6 程序流程（18）7 主要技術參數及功能特點（20）8運行操作（24）9 調試及維護（25）10 調速器運行維護（28）11 附錄說明（28）BWT-80-2.5-HR步進電機PLC型調速器運行維護規(guī)程 Q/HLX.Y-0

2、4-2007 1 主題內容與適用標準11 本標準規(guī)定了屏南后壟溪一級電站BWT-80-2.5-HR步進電機PLC型調速器的運行方式、運行操作、維護和事故處理。1.2 本標準適用于生產管理人員和運行人員對BWT-80-2.5-HR步進電機PLC型調速器的運行管理，也可供檢修維護人員參考。2 引用標準21 電力工業(yè)技術管理 (水電部)22 電氣事故處理規(guī)程（水電部）23 BWT-80-2.5-HR步進電機PLC型調速器運行維護規(guī)程3 下列人員應通曉本規(guī)程31 領導人員：電站廠長、副廠長；后壟溪項目部經理、副經理、經理助理、專責。3. 2 生產人員：值長、主值班工、值班工。33 下列人員應了解本規(guī)程

3、有關條款：3.3.1 生產人員：維護班長、維護主管及維護人員。4 BWT步進電機PLC型調速器部件結構及原理4.1綜合概述 屏南后壟溪一級電站采用BWT-80-2.5-HR步進電機PLC型調速器。BWT-80-2.5-HR步進式可編程微機水輪機調速器是本公司將大中型微機調速器中取得的豐富經驗移植、優(yōu)化而開發(fā)出來的新一代調速器，適用于大型水輪發(fā)電機組的調節(jié)與控制，運行可靠、性能優(yōu)異、操作和調試簡便，各項技術指標均達到或優(yōu)于國家標準GB/T9652.2-1997水輪機調速器與油壓裝置試驗驗收規(guī)程的要求。水輪機調節(jié)是通過水輪機調節(jié)系統根據機組轉速的變化不斷地改變水輪機過流量來實現的。水輪機調節(jié)系統是

4、由調節(jié)控制器、液壓隨動系統和調節(jié)對象組成的閉環(huán)控制系統（如圖1）。 圖1 水輪機調節(jié)系統構成圖通常把調節(jié)控制器和液壓隨動系統統稱為水輪機調速器，水輪機調速器作用是保證水輪發(fā)電機的頻率穩(wěn)定、維持電力系統負荷平衡，并根據操作控制命令完成各種自動化操作，是水電站的重要基礎控制設備。 4.2 步進式水輪機微機調速器步進電機微機調速器采用的是微機調節(jié)器+電液隨動系統型系統結構（如圖2）所示：圖2 步進電機微機調速器系統框圖步進電機驅動器與步進電轉構成調速器電液隨動系統的電液轉換環(huán)節(jié)，由引導閥和主配壓閥構成調速器電液隨動系統的液壓放大環(huán)節(jié)。電液轉換環(huán)節(jié)采用具有自動復中能力的步進電機作為電液轉換元件，設計巧

5、妙，是整個系統的核心部件。整個電液轉換部件不用油，極大降低了電液隨動系統的油耗，同時提高了抗油污能力。步進電機驅動器的作用是將控制信號轉換成步進電機的步序脈沖。步進電轉原理如圖3所示：圖3 步進電轉原理圖當調節(jié)器輸出關方向信號時，步進電機帶動滾珠絲桿向下轉動，使絲桿軸承副帶動連接體和上環(huán)墊克服彈簧向上的壓力而向下運動；當調節(jié)器輸出開方向信號時，步進電機帶動滾珠絲桿向上轉動，使絲桿軸承副帶動連接體和下環(huán)墊克服彈簧向下的壓力而向上運動。當控制信號為零時，在彈簧的作用力下，使絲桿軸承副回到中間位置。電液轉換部件帶動引導閥上下動作，通過引導閥帶動主配壓閥上下運動，控制接力器。4.3 BWT 系列步進式

6、可編程微機調速器的主要特點： 4.3.1 以進口可編程控制器作為硬件主體，具有高可靠性、高抗干擾能力。4.3.2采用256色彩色中文觸摸屏作為人機界面（HMI=Human Machine Interface） 。直接觸摸操作，操作簡單，顯示直觀豐富，調試、維護簡便。4.3.3人機界面（HMI）具有觀察實時動態(tài)曲線及完成調試實驗的功能。4.3.4采用交流、直流電源同時供電方式，兩者互為熱備用，相互之間可實現無擾動切換。4.3.5電氣部分其他外圍元件均采用進口器件，確保調速器長期穩(wěn)定工作。4.3.6 電液轉換器采用無油型電-位移轉換器，能夠自動復中，失電時即自動復中回零，機組負荷不會變化，安全可靠

7、，抗油污能力強，系統油耗低。 4.3.7機械液壓系統采用直聯式結構，整個液壓環(huán)節(jié)都在一條軸線上，無杠桿、死區(qū)小，維護維修簡單。 4.3.8調速器具有閉環(huán)開機規(guī)律，無需設置開機頂點，開機參數，并且不需要采集或設置水頭信號，對不同機組均能自動迅速安全地將機組開啟至空載。4.3.9 空載電網頻率自動跟蹤，以及特有自動補償PID（比例積分微分=Proportional Integral Differential）調節(jié)規(guī)律，能使機組頻率迅速滿足同期要求。4.3.10 調速器設有機手動、電手動、自動三種操作方式，并且具有手動跟蹤功能，能三種運行方式任意相互無擾切換，切換操作時產生的開度變化的接力器全行程，

8、切換后能保持穩(wěn)定運行。4.3.11 當機組并網運行，永態(tài)轉差系數整定在2%時，由于調速器引起的機組出力擺動相對值不大于1%。 4.3.12 調速器設有便攜式計算機串行通信接口，能實時在線或離線修改參數、程序等，并能保證斷電后數據不消失。4.3.13調速器具有多種獨立的運行參數（比例、積分、微分）， 并能自動根據停機、空載、負載等不同運行工況自動辨識、切換，保證機組運行于最佳的工況。4.3.14 調速器實時監(jiān)視電網波動情況，能在電網發(fā)生變化時，自動選擇最優(yōu)調節(jié)規(guī)律及調節(jié)參數，保護機組安全，并使機組始終工作于最佳狀態(tài)，能使機組適應電網的各種惡劣變化。4.3.15具有負載自動識別大、小網功能：單機運

9、行時，保證機組在90110%額定轉速范圍內的任一頻率下穩(wěn)定運行，頻率變化不大于±0.5Hz；在單機或并入電網運行時，保證機組在空載至110%額定負荷范圍內，能平穩(wěn)連續(xù)地調節(jié)出力。 4.3.16調速器具有故障自診斷功能，能實時監(jiān)視各組成部分，一旦發(fā)生故障，能立即診斷，并顯示出故障原因。4.3.17調速器具有如下自動容錯功能:當機組負載運行，機頻測量故障時，則自動取網頻作為機頻，穩(wěn)定運行。如網頻也同時故障時，則發(fā)出報警信號，并保持故障前開度不變；當機組負載運行，導葉位置反饋信號故障時，調速器自動報警并保持故障前的開度運行。4.3.18 保證機組安全運行，在各種事故情況下，機組甩掉全負荷后

10、，能保證機組自動迅速穩(wěn)定至空載轉速，或根據指令信號，可靠地實現停機或緊急停機。4.4調速器系統構成 本公司生產的BW(S)T 系列步進式可編程微機水輪機調速器（屬于大型調速器）。 大型步進式可編程微機調速器由微機調節(jié)器（電氣部分），機械液壓系統，油壓裝置等三大部分構成，實現對水輪機導葉的調節(jié)控制功能。微機調節(jié)器以可編程控制器（PLC）作為調節(jié)控制核心，外圍配以進口元器件，完成整個調速系統的信號檢測及控制運算。機械液壓系統是整個調速器的執(zhí)行機構，它接受微機調節(jié)器發(fā)出的控制信號，控制導葉的開和關。油壓裝置為調速器的機械液壓部分提供動力油源。 該系列調速器采用機電合柜的結構形式，其電氣部分布置于柜體

11、上半部分，機械部分采用懸掛式布置于柜體下半部分，整個柜體布置于地面上，與油壓裝置分離。 4.4.1調節(jié)器 調節(jié)器系統組成及工作原理 調節(jié)器采用彩色液晶觸摸屏+可編程控制器的構成模式，可編程控制器選用進口可編程控制器作為調節(jié)控制核心，其硬件構成如圖4：圖4 調節(jié)器硬件構成圖整個調節(jié)器采用多CPU 構成模式，每個模塊完成不同的任務，結構上采用“積木”式模塊結構，這種將復雜的任務分成多任務的分開處理的方式，大大提高了系統的可維護性能及可靠性，不但有利于單個模塊“軟升級”，還能實現整個調節(jié)器系統的“升級”，并保持了良好的兼容性。 4.4.1.1測頻模塊由高性能CPU 構成，僅完成頻率的測量任務，能實現

12、“軟升級”。 4.4.1.2由導葉反饋裝置的導葉位置傳感器（電位器），將導葉位置電信號送至A/D 模塊，經A/D 模塊轉換環(huán)節(jié)取得導葉位置信號。 4.4.1.3由開關量輸入模塊采集開機、停機、開度增、開度減等命令。 4.4.1.4 以上所有輸入信號送至CPU 模塊，由CPU 按調節(jié)規(guī)律分析計算出相應的導葉控制信號及狀態(tài)信號（包括故障等）， 控制開關量輸出模塊完成控制輸出和狀態(tài)輸出。 4.4.1.5 開關量輸出模塊按計算控制值輸出對應的高低電平信號，控制機械液壓系統的步進電機做正、反轉及啟、停動作，經液壓系統放大后使導葉按照調節(jié)規(guī)律的要求動作，并在調速器故障時，送相應故障報警信號。4.4.1.6

13、通訊單元負責與上位機通訊，發(fā)送或接受上位機的命令。 4.4.1.7液晶觸摸屏作為人機交互界面，完成調速器的現場操作命令、狀態(tài)數據、實時動態(tài)曲線顯示及試驗等功能。 4.5硬件構成特點 該調節(jié)器的硬件構成與一般可編程調節(jié)器相比，具有以下特點： 4.5.1測頻模塊與可編程控制器是通過總線直接連接，區(qū)別于通過一個16 點的輸入模塊后與可編程控制器的總線連接。 4.5.2 控制輸出為數字式方式，無D/A 轉換環(huán)節(jié)，實現了直接數字控制。 4.5.3能通過液晶觸摸屏完成調速器的試驗及實時動態(tài)曲線顯示。 4.6主要功能模塊 4.6.1測頻模塊 測頻模塊采用先進的數字式脈沖測頻方式，設計三路測頻，兩路機頻，一路

14、網頻。兩路機頻一路為機組PT 殘壓信號，另一路為齒盤信號。 4.7 PLC 控制模塊 以可編程控制器（PLC）作為硬件平臺構成的微機調節(jié)器，除了測頻模塊、彩色觸摸屏以外，還有CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、A/D轉換模塊、通訊模塊。因為各個可編程控制器（PLC）廠家設計構成不同，構成調節(jié)器的某些模塊是集成的，但各功能塊都是必須具備的。通常我公司采用歐姆龍公司CJ1M，也可以按用戶要求采用其他的可編程控制器（PLC）。 表 1 歐姆龍CJ1M 可編程控制器參數表 ：表 2 歐姆龍CJ1M-AD 轉換模塊參數表 4.8觸摸屏 人機界面是操作人員和機器設備之間溝通的橋梁，為了便于人機交流，采用25

15、6 色彩色中文觸摸屏作為人機交換界面。觸摸屏采用臺灣eView10.4"觸摸屏。 觸摸屏中文顯示，能很明確的指示并告知操作人員機器設備當前的狀況,手動觸控操作，使操作變得簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器。eView 256色彩色中文觸摸屏作為BW（S）T系列步進式微機調速器的人機操作界面，具有以下幾個特點： （1）直接手動觸摸彩色屏品的表面操作，非按鍵操作，操作簡單直觀，大大避免按鍵操作時容易引起的誤操作。（2）可以顯示實時動態(tài)曲線（趨勢圖）。（3）可以顯示各種動態(tài)圖表（棒圖、儀表）。（4）可以完成各種動、靜態(tài)試驗。觸摸屏可顯示各種數據、狀態(tài)，

16、進行各種操作、試驗、記錄、報警、通信。觸摸屏操作畫面有：主畫面，密碼設置，系統設置，操作選擇，參數設置，開機停機試驗，靜特性參數設定，試驗內容選擇，甩25%負荷試驗，甩100%負荷試驗，空載頻率擺動試驗，空載頻率擾動試驗，靜特性試驗等等。 4.9與外部的通訊接口及功能 微機調速器具有靈活的與上位機的通訊功能。調速器標準配置采用RS-232 串行通訊口通訊。調速器的各種參數和特性可通過上位機整定。調速器串行通訊口通訊的主要內容有：調速器向上位機傳送運行的各種數字量、狀態(tài)量、故障信號與類型及用戶提出的特殊要求，并接受上位機下傳的各種操作調節(jié)指令。 4.10機械液壓系統 BWT 系列步進式可編程微機

17、調速器主要由電、機、液隨動系統組成，它采用步進式電位移轉換器作為先導控制級，控制主配壓閥隨動系統。除自動、電手動操作外，同時還可以現地機手動操作；各項操作均能方便、可靠地實現開、停機，增、減負荷及緊急停機等功能。 4.10.1機械液壓系統構成及工作原理 機械液壓系統主要由步進電轉、引導閥襯套、引導閥活塞、主配閥體、主配活塞、緊急停機裝置、雙聯濾油器、分段關閉裝置（根據電站情況配置）等構成。調速器機械系統工作原理圖如圖10： 圖10 調速器機械系統工作原理圖當步進電機以關方向轉動時，此時滾珠絲桿副向上移動，同時也帶動引導閥活塞上升，主配活塞上腔的控制窗口接通排油，下腔在壓力油壓作用下推動主配活塞

18、上升，直到控制窗口被引導閥活塞下閥盤重新封閉，主配活塞便穩(wěn)定在一個新的平衡位置，此時接力器關機側油腔便與壓力油接通，接力器活塞向關機方向運動；當步進電機以開方向轉動時，此時滾珠絲桿副向下移動，同時也帶動引導閥活塞下降，主配活塞下腔的控制窗口接通排油，上腔在壓力油壓作用下推動主配活塞下降，直到控制窗口被引開機側油腔便與壓力油接通，接力器活塞向開機方向運動。可見主配活塞始終隨動與引導閥活塞。由于經過液壓放大后的操作力有8000N20000N（相應油壓為2.5MPa）。故能可靠地帶動主配活塞上下運動。 4.10.2機械液壓系統各部件的主要特點： 4.10.2.1步進式電-位移轉換器 步進式電-位移轉

19、換器的主要特點如下： （1）采用直接數字接口控制方式。與傳統的間接數字控制方法相比，控制量不通過D/A 接口，直接以數字開關信號與電液伺服系統接口實現數字控制的方式稱為直接數字控制。它是利用數字執(zhí)行元件步進電機加適當的旋轉直線運動轉換機構驅動閥芯實現直接數字控制，由于這類數字控制元件一般按步進的方式工作，因而常稱為步進式數字閥或離散式比例閥。通過合理的設計，這類閥具用重復精度高及無滯環(huán)的優(yōu)點。（2）自動復中。在自動控制或電手動控制過程中，當滾珠絲杠偏移中間位置時，步進電機突然斷電，失去控制力矩。這時利用滾珠絲杠無自鎖功能，在復中彈簧的復中力作用下，自復中型步進式電位移轉換裝置快速回到中間位置，

20、同時帶動引導閥回到中間位置，保證機組穩(wěn)定在當時開度運行。 （3）無油控制。該裝置結合步進電機與滾珠絲杠的優(yōu)勢，完全無油轉換，實現無油耗，同時也不存在濾油精度對油質的要求，并且輸出力大，使裝置對引導閥的控制穩(wěn)定可靠，確保機組安全運行。 4.10.2.2 主配壓閥 系統結構上采用集成化設計，將輔助接力器與主配壓閥做成一體。取消了常規(guī)調速器杠桿等所有中間結構，系統無明管、無杠桿，簡化環(huán)節(jié)、可靠性高、調速器的速動性好、控制精度高。主配壓閥是由鍛件構成，提高了整個系統標準化程度，調試、檢修、維護簡便，實現了機械系統的免維護。4.10.2.3緊急停機電磁閥 機組正常運行時，緊急停機電磁閥處于復歸位置，輔助

21、接力器上腔處于截止狀態(tài)而不通排油。當緊急停機電磁閥接收緊急停機指令時，其活塞換向到緊停位置；輔助接力器上腔接通排油，在下腔壓力油作用下，（此力約有1200Kg。） 主配壓閥活塞迅速上升以實現緊急停機。必要時，也可手按緊急停機電磁閥的按鈕以實現緊急停機。 區(qū)別于常規(guī)緊急停機方式的是：（1）緊急停機時油路不通過引導閥，直接由主配活塞動作排油，因主配活塞操作力較大，可避免引導閥窗口小因流油中含雜質而卡死的現象。（2）采用排油法實現緊急停機。（常規(guī)方法是向大腔通壓力油實現緊急停機，緊停動作時壓力油迅速滲出而產生積油。）這種方法的顯著優(yōu)點是，緊急停機操作力大小仍保持不變，但緊急停機時由于采用大腔排油方法

22、，集成閥蓋上絕對沒有油滲漏。（3）緊急停機電磁閥動作后，通過油路可驅動液動換向閥動作，能準確輸出緊停動作與否信號。4.10.2.4 雙聯濾油器 雙聯濾油主要是過濾通往液壓系統中的壓力油，它有兩組濾網，運行時可用旋塞進行快速切換工作位。拆卸無油通過的一組濾網進行清洗，不需停機，實現了不中斷供油。4.10.2.5導葉反饋傳感器 導葉反饋傳感器即電-位移傳感器，作用是把接力器的位移轉換成相應的電氣信號，用作執(zhí)行元件的反饋信號。該位移變送器采用精密電位器作轉換元件。接力器的位移通過鋼絲繩傳遞給用盤簧扭緊的滑輪，滑輪帶動與之同軸的精密電位器轉動，發(fā)出相應的電氣信號，調整極其方便。鋼絲繩位移為0200mm

23、， 精密電位器相應轉動0300 度，相應輸出電壓為010 伏。機械基本參數一覽：主配直徑：.80 主配行程：±8mm 主閥芯閥套搭疊量（單邊）： 0.35mm 主閥芯閥套配合間隙：0.02-0.03mm 引導閥行程：±10mm 引導閥芯閥套搭疊量（單邊）： 0.10mm 主配油壓： 2.5Mpa主配流量： 100L/S 4.10.2.6 分段關閉裝置 調速系統設置分段關閉裝置用以實現接力器折線式關閉規(guī)律，安裝在接力器與主配壓閥之間。 分段關閉裝置選用機械液壓分段形式。關閉裝置由分段閥、先導行程閥和分段凸輪裝置等部件所組成。分段凸輪固定在接力器回復軸上。當接力器關閉到拐點位置

24、，回復軸上的凸輪使先導行程閥換向，可以改變節(jié)流活塞與閥體之間的節(jié)流面積，從而改變了關機速度。機械分段關閉裝置的主要特點為： （1） 標準液壓元件先導行程閥代替自行設計的先導閥，無泄漏。 （2） 把先導行程閥和液控單向節(jié)流閥分開布置，保證電廠布置靈活方便。 （3） 分段凸輪可以固定在接力器傳動機構回復軸上，也可以直接固定在接力器伸出桿上。4.10.2.7油壓裝置 油壓裝置由壓力油罐、回油箱、油泵組、閥門、自動化元件及其它部件組成。其基本技術要求符合GB/T9562.1-1997、GB150 的相關規(guī)定并滿足電站安全運行的需要。4.10.2.8壓力油罐 （1）壓力油罐的設計、制造、無損檢測、試驗等

25、符合GB150-98鋼制壓力容器、壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程和GB/T9652.2水輪機調速器與油壓裝置試驗驗收規(guī)程中的有關規(guī)定。壓力油罐總容積不小于20 倍導葉接力器總容積。另外，在緊急低油壓下，接力器能從完成三個開度全行程的動作。在調速器油壓為額定工作油壓時，罐內油容積和空氣容積之比約為13。（2）壓力油罐配有：壓力表、油位指示器及油位開關。壓力和油位開關能可靠地根據給定的壓力和油位發(fā)出壓力和油位信號。（3）壓力油罐底部帶閥門的排油管，便于清理和檢修時向回油箱排油。4.10.2.9回油箱 （1）回油箱是鋼板焊接而成的用于蓄存無壓力油的箱型容器?；赜拖錈o裂紋、開縫或盲孔，出廠時經過滲漏試驗。

26、（2）回油箱設有檢修用的進入孔口，并裝有網狀過濾器和單獨的油泵吸油過濾器。過濾器均能方便地拆下清洗?；赜拖鋫让嫜b有（有機玻璃的）液位顯示計， 可觀察油位高低；還設有加油口接頭和閥門、排油口接頭和閥門、化驗取樣接口和閥門，以及循環(huán)濾油用的接頭和閥門。 （3）回油箱的容量不小于壓力油罐容積的1.3 倍。 4.10.2.10 油泵組及電動機 （1）整個油壓裝置設有2 套獨立的油泵，一臺工作，一臺備用。每臺油泵每分鐘的供油總量不小于導葉接力器總有效容量的2 倍。每臺油泵由相應的三相感應電動機直接驅動。 （2）每臺油泵配有一套組合閥組（包括減載閥、安全閥、截止閥、止回閥等）。當油壓超過正常工作油壓上限的

27、2時，安全閥開始排油；當油壓超過正常工作油壓上限16時，安全閥能排出油泵的全部供油量，壓力罐的壓力不再上升， 當油壓降至正常工作油壓時，安全閥自動關閉。 兩臺油泵在油壓裝置系統的控制下（注：油壓裝置控制系統，不在調速系統供貨范圍內），既能單獨運行又能聯合運行。任一臺油泵能與油系統隔離以便于進行檢修，而不影響系統其它部分的正常工作。 （3）油泵組無論在空載或滿載運行時，距泵上方或水平方向1m 處，噪音不超過80dB(A)。 調速器油壓裝置液壓系統原理圖如圖11：圖11 調速器油壓裝置液壓系統原理圖5 軟件說明 5.1工況說明 水輪發(fā)電機組運行工況復雜，各工況轉換全部由水輪機調速器實現，下圖是水輪

28、發(fā)電機組工作的主要工況，其中停機備用、空載、負載、調相是水輪發(fā)電機組的穩(wěn)態(tài)循環(huán)，其他皆為暫態(tài)過程。 圖12 工況圖5.2停機備用 該工況下，機組處于停機備用狀態(tài)，機組轉速為零、導葉開度為全關。若導葉向開方向漂移至大于2%開度時，導葉關閉的電磁球閥將會動作，使導葉關閉。 5.3自動開機過程及空載循環(huán) 機組處于停機備用工況，由中控室發(fā)開機令，調速器自動按照閉環(huán)開機規(guī)律將水輪發(fā)電機組開啟，機組轉速上升到90%以上，進入空載循環(huán)，自動跟蹤電網頻率。若在開機過程中，機頻斷線，調速器自動將導葉關至最低空載開度位置，若此時解除開機令，調速器自動將導葉全關。 5.4負載循環(huán) 當水輪發(fā)電機組滿足同期條件，中控室

29、發(fā)出同期命令，機組同期，機組進入負載循環(huán)。調速器自動打開電氣開度限制，并根據調速器的調節(jié)設定及電網情況，自動選擇負載調節(jié)模式：功率調節(jié)、開度調節(jié)或頻率調節(jié)。并網后，調速器實時監(jiān)測電網波動情況，自動選擇調節(jié)模式。 5.5開度調節(jié)模式 機組并網后，電網頻率在50±E（E 為調速器設定的轉速死區(qū)）范圍內，且調速器不具備功率調節(jié)條件，可判斷機組運行在大電網，調速器處于開度調節(jié)模式；若電網頻率超出50±E 范圍，調速器自動由開度調節(jié)轉換為頻率調節(jié)。開度調節(jié)的實質就是電網頻率在50±E 范圍內波動時，接力器開度不隨頻率變化而變化，穩(wěn)定于某一開度運行。 5.6功率調節(jié)模式 該工

30、況僅適用于已實現AGC（自動功率調節(jié)）的電站。已實現AGC 的電站機組在并網后，通過計算機網絡通訊方式給調速器下達有功設定給定值，調速器自動采集有功功率反饋值，與計算機下達的機組有功設定給定值比較，根據比較結果進行PI 調節(jié)，自動調整導葉開度，是機組有功功率與設定功率一致。這種以有功功率作為閉環(huán)調節(jié)的模式稱為功率調節(jié)模式。若在該調節(jié)模式下，若電網頻率超出50±E 范圍，調速器自動由功率調節(jié)轉換為頻率調節(jié)。 5.7頻率調節(jié)模式 頻率調節(jié)即無差調節(jié)，其實質調速器根據電網頻率情況，不斷對導葉開度做無差調節(jié)：即不論機組頻率與給定頻率（50Hz）差值多小，調速器始終通過調節(jié)導葉開或關，使機組頻

31、率趨于50Hz。 5.8調相運行 當機組并網后，中控室發(fā)調相令，調速器將接力器關閉，機組由發(fā)電機轉變?yōu)殡妱訖C運行，從電網吸收有功，機組處于調相運行狀態(tài)。如調相令解除，則自動將導葉開度開啟至空載位置。 5.9停機 停機令為優(yōu)先級最高的指令，在任何工況下，只要調速器接到停機令，就會迅速關閉導葉。停機過程分兩段，先快速將接力器關回15%，然后慢關到零，置停機聯鎖，調速器進入停機等待，機組處于備用狀態(tài)。 6 程序流程框圖 調速器軟件程序分為：可編程PLC 程序、觸摸屏程序 6.1可編程PLC 程序 可編程程序按結構分為主程序和子程序，子程序按功能可以分為控制功能程序、采樣子程序、計算子程序、增減子程序

32、、觸摸屏子程序等?？删幊坛绦蛟砜驁D如下： 圖13 可編程程序（1）初始化：完成系統上電或復位，系統初始化，中間標志位、中間內存單元的清零，以保證上電無擾動。 （2）采樣程序：頻率采樣，開關量采樣，導葉反饋采樣，I/O采樣。 （3）工況判斷分支：根據不同的I/O 狀態(tài)、頻率采樣、導葉反饋做出判斷，產生唯一的程序流程狀態(tài)標志，控制可編程程序進入相應的功能子程序。 （4）各個控制功能程序： 完成不同狀態(tài)的控制功能，并根據要求決定是否要調用參數計算子程序、PID子程序，并將相應結果送入相應單元。 （5）計算子程序:完成系統參數計算。 （6）增減子程序：根據來自外部操作（復位桿式開關操作或觸摸屏操作）

33、或遠方操作導葉開度的增、減。 （7）觸摸屏子程序：與觸摸屏通訊，集中提供必要的參數給觸摸屏，提高觸摸屏的通訊和刷新數據。 （8）輸出子程序：根據PID 運算結果，輸出開關量信號，控制步進電機的啟、停及正、反轉。 6.2調節(jié)控制程序簡介 由于調速器的調節(jié)對象的數學模型比較復雜，無法準確地對其進行數學描述。而直接數字控制是根據采樣理論，首先需要把被控對象的數學模型進行離散，然后由計算機根據離散化的數字模型進行控制。因而，微機調速器無法直接采用直接數字控制。我們充分利用調速器是一個典型的位置伺服系統的特點，先利用位置型PID（比例積分微分=Proportional Integral Differen

34、tial）替代被控對象的離散化數字模型，再結合最優(yōu)控制，實現了直接數字控制。6.2.1 PID 控制 如圖是微機調速器的結構圖 圖14 微機調速器的結構圖6.2.2 BANG-BANG 控制 隨著計算機技術在流體控制系統中的大量應用，直接數字控制方法備受人們關注，流體控制元件的數字化也成了一種必然的趨勢。BWT 系列調速器是利用數字執(zhí)行元件步進電機加適當的旋轉直線運動轉換機構實現直接數字控制。步進電機工作于正、反轉及停止三種工作狀態(tài)。 7 主要技術參數及功能特點 7.1主要技術參數 7.1.1動、靜態(tài)特性 （1） 靜態(tài)特性曲線近似為一直線，最大非線性度5% （2） 調速器轉速死區(qū) ix0.03

35、% （3）輪葉的協聯不準確度1.5% （4）空載工況自動運行，機組轉速擺動相對值±0.15% （5）機組甩25%負荷，接力器不動時間0.2S （6）機組甩100%額定負荷后，從接力器第一次向開啟方向移動起，到機組轉速擺動相對值不超過±0.5%為止，歷時不大于40s；在轉速變化過程中，超過穩(wěn)態(tài)轉速3%額定轉速值以上的波峰不超過兩次。 （7）調速器動、靜態(tài)特性，能符合SD295-88 和GB/T9652-1997水輪機調速器與油壓裝置技術條件的有關規(guī)定。 7.1.2可靠性 （1）平均無故障運行時間（MTBF）不少于30000h。 （2）大修間隔時間不少于6 年（3）調速器可利用

36、率不少于99.9% （4）退役前的使用年限不少于35 年 7.1.3調節(jié)性能及相關性能保證 （1）調速器手動、自動切換操作時，產生的開度變化1%的接力器全行程。 （2）機組負載運行，永態(tài)轉差系數bp 值整定為2%或以上時，由調速器引起的機組出力擺動相對值不大于1%。 （3）采用交、直流同時供電，電源切換操作及整機供電電源切除或投入時，產生的開度變化1%的接力器全行程。（4） 整機供電電源切除或投入時，調速器能保證接力器開度變化1%的接力器全行程。 （5）機組處于孤立電網，帶穩(wěn)定負荷運行時，調速器能保證機組頻率變化±0.25Hz。 （6）在水輪發(fā)電機出口開關以外切除，機組突然甩25%額

37、定負荷時，或處于小電網運行，負荷發(fā)生25%額定負荷突變時，調速器能保證在調節(jié)過程中最高轉速不超過140%，所引起的頻率波動過渡過程中的波峰數2 個，調節(jié)時間30S，且頻率波動的波谷49.5Hz。7.1.4主要技術數據 （1）型號：BWT-802.5-HR （2）電源：AC220或DC220 （3）正常工作油壓：2.5Mpa （4）電液轉換型式：步進式 （5）機電接口控制方式：直接數字控制 （6）調速器的保證容量不小于：8000 (kg·m) （7）調節(jié)規(guī)律：并聯PID （8）調速器轉速死區(qū)：<0.03% （9）比例增益KP：0.01-35 （10）積分增益KI：0.01-20s

38、-1（11）微分增益KD：0-5s （12）暫態(tài)轉差系數：bt1200%（調整分辨率1%） （13）永態(tài)轉差系數：bp010%（調整分辨率1%） （14）積分時間常數：Td125S（調整分辨率1S） （15）加速度時間常數：Tn05S（調整分辨率0.1S） （16）頻率給定范圍：FG45.055.0Hz（調整分辨率0.01Hz） （17）頻率死區(qū)范圍：E01.0Hz（調整分辨率0.01Hz） （18）功率死區(qū)范圍：i05% （19）功率給定范圍：P0120% （20）測速方式：殘壓或殘壓+齒盤 （21）測頻誤差0.0009% 7.2 功能特點 7.2.1綜合特點 （1）動、靜態(tài)品質優(yōu)異，所有性

39、能指標均達到或優(yōu)于國家標準。 （2）自適應式開機規(guī)律，無需設置開機頂點，開機參數，對不同機組均能迅速安全地將機組開啟至空載。 （3）空載自動跟蹤電網頻率，以及特有自動補償PID 調節(jié)規(guī)律，能使機組頻率迅速達到同期要求。 （4）負載智能式變結構PID 調節(jié)規(guī)律，能使機組適應電網的各種惡劣變化。即負載實時監(jiān)視電網波動情況，能在電網發(fā)生變化時，自動選擇最優(yōu)調節(jié)規(guī)律及調節(jié)參數，保護機組安全，并使機組始終工作于最佳狀態(tài)。 （5）完備的有功功率閉環(huán)調節(jié)功能，除常規(guī)功率閉環(huán)調節(jié)方式外（即采用開關量接口調節(jié)方式），還能以串行通訊方式接受計算機監(jiān)控系統給定有功設定值，自動按設定值進行有功功率閉環(huán)調節(jié)。 （6）各

40、運行工況可以任意切換無擾動。 （7）調速器設有機手動、電手動、自動三種操作方式，并且具有手動跟蹤功能，能三種運行方式任意相互無擾切換，切換操作時產生的開度變化的接力器全行程，切換后能保持穩(wěn)定運行。 （8）當機組并網運行，永態(tài)轉差系數整定在2%時，由于調速器引起的機組出力擺動相對值不大于1%。 （9）調速器具有多種獨立的運行參數（比例、積分、微分），并能自動根據停機、空載、負載等不同運行工況自動切換。保證機組運行于最佳的工況。 （10）調速器實時監(jiān)視電網波動情況，能在電網發(fā)生變化時，自動選擇最優(yōu)調節(jié)規(guī)律及調節(jié)參數，保護機組安全，并使機組始終工作于最佳狀態(tài)，能使機組適應電網的各種惡劣變化。具有負載

41、自動識別大、小網功能：單機運行時，保證機組在90110%額定轉速范圍內的任一頻率下穩(wěn)定運行，頻率變化不大于±0.5Hz；在單機或并入電網運行時，保證機組在空載至110%額定負荷范圍內，能平穩(wěn)連續(xù)地調節(jié)出力。 （11）調速器具有故障自診斷功能，能實時監(jiān)視各組成部分，一旦發(fā)生故障，能立即診斷，并顯示出故障原因。 （12）調速器具有如下自動容錯功能:當機組負載運行，機頻測量故障時，則自動取網頻作為機頻，穩(wěn)定運行。如網頻也同時故障時，則發(fā)出報警信號，并保持故障前開度不變；當機組負載運行，導葉位置反饋信號故障時，調速器自動報警并保持故障前的開度運行。 （13）保證機組安全運行，在各種事故情況下

42、，機組甩掉全負荷后，能保證機組自動迅速穩(wěn)定至空載轉速，或根據指令信號，可靠地實現停機或緊急停機。7.3 機械特點 （1）調速器的額定工作油壓為2.5Mpa。 （2）調速器機械液壓系統主閥閥體鍛件結構，體積小，重量輕。 （3）采用步進電機構成無油電液轉換機構，無油耗、無卡塞，并具有斷電自動“復中”功能，保證在斷電情況下，調速器能保持原有開度。 （4）采用直接數字控制方式控制步進電機，環(huán)節(jié)少，可靠性高；不存在失步、丟步問題；調速器的速動性好、控制精度高。 （5）機械系統上采用集成化設計，運動部件全部在一條軸線上，取消了常規(guī)調速器的杠桿等中間結構，系統無明管、無杠桿；環(huán)節(jié)簡化、可靠性高、速動性好、控

43、制精度高。 （6）電液轉換環(huán)節(jié)不用油，減小了調速系統的油耗及能耗。 7.4 電氣特點 （1）以可編程控制器作為硬件主體，具有高可靠性、高抗干擾能力。 （2）采用TFT 彩色中文觸摸屏作為人機界面（HMI）。直接觸摸操作，操作簡單，顯示直觀、豐富。并具有顯示實時動態(tài)曲線的功能，調試、維護簡便。 （3）具有調試、試驗功能，通過人機界面（HMI）能輕松完成調速器的調試和試驗，并顯示試驗結果。 （4）一體化電源設計，交流、直流電源同時供電，兩者互為熱備用，相互之間可實現無擾動切換。 （5）電氣部分其他外圍元件均采用進口器件，確保調速器長期穩(wěn)定工作 （6）測頻模塊與可編程控制器是通過總線直接連接，徹底解

44、決可編程控制器與測頻不能很好匹配問題。 （7）控制輸出為數字式方式，無D/A 轉換環(huán)節(jié)，實現直接數字控制。 （8）智能容錯測頻及自動識別大小網，頻率測量精度高。 （9）多處理器并行工作，速度快。掃描周期均20ms。 （10）高抗干擾能力：所有I/O 接口均采用光電隔離及軟件濾波。 （11）多種交互方式：能通過計算機鍵盤、編程器、電柜面板上的觸摸屏等多種方式設置參數及進行操作。 （12）調速器具有自動容錯功能。 （13）帶有串行通訊接口，兼容性好，可與各種計算機監(jiān)控系統聯接，可滿足電站無人或少人值守。 （14）故障自診斷功能，調節(jié)器能實時監(jiān)視自身組成模塊，一旦發(fā)生故障，能立即診斷，并以報警模式從

45、觸摸屏上指出故障部件。 （15）跟蹤功能：電氣部分可跟蹤機械手動，機械手動切至自動或電手動時不需任何調整，為無擾切換。 8 運行操作 調速器運行分為機械手動、電手動、自動三種運行方式，將選擇機手動/自動/電手動的三位桿式開關打到相應檔位即可選擇對應運行方式。如下圖選擇的就是自動運行方式。圖15 三位桿式開關/復位桿式開關圖8.1 機械手動 （1）機手動運行具備條件 選擇機手動運行方式請將三位桿式開關切到機手動檔，同時保證油壓系統不低于最低工作油壓。 打開電氣柜門，可看到柜內電轉上方有個可手動旋轉的操作手輪，下方有個緊急停機電磁閥。 （2）機手動開機：手動順時針旋轉手輪時可將機組開啟至空載開度。

46、 （3）機手動停機：手動逆時針旋轉手輪時可將機組關回至全關位置。 （4）機手動緊急停機：緊急情況時，可按緊急停機電磁閥按鈕，將導葉全關。故障消除后，按緊急停機復歸電磁閥復歸緊停電磁閥。 8.2 電手動運行 （1）電手動運行具備條件選擇電手動運行方式請將三位桿式開關打到電手動檔，同時保證油壓系統不低于最低工作油壓。 （2）電手動開機至空載：手動操作復位桿式開關，反復切到開度增檔，將機組導葉開度增加至機組頻率接近50Hz，機組空載運行。 （3）電手動增減負荷：在機組并網發(fā)電，負載循環(huán)工況下，手動操作復位桿式開關，打到開度增/開度減檔，可使機組增減負荷。 （4）電手動停機：并網信號取消后，手動操作復

47、位桿式開關，反復切到開度減檔，使機組導葉開度減至全關，直至機組停機。 8.3 自動運行 三位桿式開關打到自動檔，即可選擇自動運行方式。在自動運行方式下，水輪機微機調速器的閉環(huán)自動調節(jié)、被控機組負荷的增加/減少、調節(jié)模式的選擇及切換、運行人員對調速器的監(jiān)視和操作等，都是由微機調節(jié)器自動實現完成的。 （1）停機備用狀態(tài)：導葉反饋小于3%，機頻為零，機組處于停機備用狀態(tài)。 （2）自動開機并網：調速器接到遠方控制室開機令，自動開機運行至空載位置，并網發(fā)電。 （3）增減負荷：機組接收到上位機增減負荷命令，或在面板上操作開度增/減選擇開關，自動增減負荷。 （4）自動停機：調速器接到遠方控制室停機令后，自動

48、停機，轉速低于70%額定轉速，導葉關至全關位置，置停機聯鎖標志。 9 調試及維護 9.1 調速器和油壓裝置的調試 調速器安裝后，回油箱內注入LTSA46 號汽輪機油，相當于殼牌(SHELL)THLLUS-29、埃索(ESSO)TEREO-47號汽輪機油。 9.1.1油壓裝置調試 9.1.1.1壓力油罐 正常情況下壓力油罐內約有2/3 的壓縮空氣，1/3的壓力油。首次運行時前后注意觀察油標的變化，油位過高或過低都可引起事故。 9.1.1.3補氣閥 首次利用補氣閥向壓力罐充氣時，工作原理與正常運行時自動補氣相同。先用油泵向壓力油罐打油，在壓力油罐的油位達到正常油位時停泵，進行補氣。9.2調速器調試

49、 9.2.1.充油前復查各部件的裝配是否達到技術要求，尤其是檢查運動部件和轉動部件是否靈活自如。 9.2.2低油壓時 （1）油壓升至約三分之一額油壓，觀察部件及油管（重點是接頭部分）是否滲漏，補氣閥及管接頭是否漏氣，如有立即作相應處理。 （2）將主油閥全部打開，在斷電情況下手動操作步進電轉的手輪，看接力器能否作全行程運行，同時檢查運行狀態(tài)是否符合技術要求，并排出各充油部件及管路中的空氣。 9.2.3額定油壓時調整開關機時間先調開機時間，轉動兩個關機時間調整螺栓，改變其和集成閥蓋的距離，從而限制主配壓閥活塞開機行程以滿足開機時間要求。再調關機時間，改變兩個關機時間調整螺母和圓盤之間的距離，從而限

50、制主配壓閥活塞關機行程以滿足關機時間要求。 兩個對稱零件的限位距離必須相等,用塞尺測量差值不得大于0.02mm,調妥后必須將所有緊定螺母擰緊。 9.2.4分段關閉裝置的調整 調整分段閥上方的調整螺釘，可以改變節(jié)流活塞與閥體之間的節(jié)流面積，從而可以改變分段后的慢關機速度。轉動凸輪，改變它和回復軸的相對位置，就可以改變分段關閉的拐點位置。9.3接線 接線時請參照附圖16：外接端子圖和外接端子原理圖，并確保導葉反饋傳感器電位器2、3 腳間電阻增大時對應導葉開出，將導葉反饋傳感器電位器的1 腳、2 腳、3 腳正確接好。例如導葉反饋傳感器電位器的1 腳應接直流電源的正，中間抽頭2 腳應接入導葉反饋輸入端，導葉反饋傳感器電位器的3 腳接入直流電源零。因為導葉反饋傳感器電位器的測量范圍是DC010V，而端子排上的電源是DC24V，所以加入導葉反饋調整板，用一個電阻和一個電位器分壓，使得引入導葉反饋傳感器電位器的1 腳的電源是DC10V。 導葉反饋調整板在端子排上，導葉反饋傳感器安裝在接力器上，導葉反饋傳感器電位器在導葉反饋傳感器內部。圖16 導葉反饋傳感器接線圖導葉反饋傳感器調