HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器

1、目 錄第一章 水輪機(jī)調(diào)速器原理介紹 1.5 主要元件功能 1.6 液壓系統(tǒng)工作原理1. 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù) 1.7 附圖2. 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本原理和特點(diǎn) 3. 水輪機(jī)調(diào)速器的分類與發(fā)展 2. HGS系列全液控比例閥雙調(diào)機(jī)械柜 2.1 概述第二章 我公司調(diào)速器電氣柜系列 2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)產(chǎn)品介紹 2.3 主要技術(shù)參數(shù) 2.4 主要元件功能1. HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器電氣柜 2.5 液壓系統(tǒng)工作原理1.1 概述 2.6 使用和維護(hù)1.2 主要特點(diǎn)和功能 2.7 附圖1.3 主要參數(shù) 1.4 系統(tǒng)硬件配置及軟件結(jié)構(gòu) 3. HGS系列簡(jiǎn)易機(jī)械手動(dòng)比例閥機(jī)械柜1.5 附圖 3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3.2

2、主要技術(shù)參數(shù)2. HGS系列雙IPC+PLC微機(jī)調(diào)速器電氣柜 3.3 主要元件功能2.1 概述 3.4 液壓系統(tǒng)工作原理2.2 主要特點(diǎn)和功能 3.5 使用和維護(hù)2.3 主要參數(shù) 3.6 附圖2.4 附圖 4. HGS系列電手動(dòng)比例閥機(jī)械柜3. HGS系列單IPC+PLC微機(jī)調(diào)速器電氣柜 4.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.1 概述 4.2 主要技術(shù)參數(shù)3.2 主要特點(diǎn)和功能 4.3 主要元件功能3.3 主要參數(shù) 4.4 液壓系統(tǒng)工作原理3.4 附圖 4.5 附圖4. HGS系列PLC微機(jī)調(diào)速器電氣柜 5. HGS系列步進(jìn)式調(diào)速器機(jī)械柜4.1 HGS系列PLC微機(jī)調(diào)速器的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 5.1 概述4.2 HG

3、S系列PLC微機(jī)調(diào)速器的主要技術(shù)性能及特點(diǎn) 5.2 主要技術(shù)數(shù)據(jù)4.3 主要功能 5.3 工作原理4.4 主要參數(shù)及性能指標(biāo) 5.4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 5.5 主要元件簡(jiǎn)介與調(diào)整5. HGS系列PCC微機(jī)調(diào)速器電氣柜 5.6 使用與維護(hù)5.1 概述 5.2 HGS系列PCC微機(jī)調(diào)速器的主要技術(shù)性能及特點(diǎn) 第四章 我公司油壓裝置及其5.3 主要功能 油泵控制系列產(chǎn)品介紹5.4 主要參數(shù)及性能指標(biāo) 1. YZ及HYZ型油壓裝置5.5 附圖 1.1 概述 1.2 新型插裝式油壓裝置第三章 我公司調(diào)速器機(jī)械柜系列 1.3 使用與維護(hù)產(chǎn)品介紹 1. HGS系列全液控比例閥單調(diào)機(jī)械柜 2. YZC-PLC型油壓裝

4、置控制柜1.1 概述 2.1 概述1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2.2 系統(tǒng)組成1.3 伺服比例閥特點(diǎn) 2.3 工作原理第一章 水輪機(jī)調(diào)速器裝置原理介紹1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù) 水輪機(jī)是靠自然水能進(jìn)行工作的動(dòng)力機(jī)械。與其它動(dòng)力機(jī)械相比，具有效率高、成本低、環(huán)境衛(wèi)生、便于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)。絕大多數(shù)水輪機(jī)都是用來(lái)帶動(dòng)同步交流發(fā)電機(jī)，構(gòu)成水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。我們討論的“水輪機(jī)調(diào)節(jié)”就是指對(duì)構(gòu)成水輪機(jī)發(fā)電機(jī)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)。 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組把水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┕まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活使用，用戶除要求供電安全可靠外，對(duì)電網(wǎng)頻率的質(zhì)量要求十分嚴(yán)格。按我國(guó)電力部門規(guī)定：大電網(wǎng)頻率為50赫茲（Hz），允許偏差為±0.2赫茲；對(duì)于中、小

5、電網(wǎng)，允許偏差為±0.5赫茲。我國(guó)目前的中、小電網(wǎng)，系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)可達(dá)總?cè)萘康模?-10%）；即使是大的電力系統(tǒng)，其負(fù)荷波動(dòng)也可達(dá)總?cè)萘康模?-3%）。電力系統(tǒng)負(fù)荷的不斷變化將導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的波動(dòng)。 因此，必須根據(jù)負(fù)荷的變化不斷地調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)的有功功率輸出，維持機(jī)組的轉(zhuǎn)速（頻率）在規(guī)定范圍內(nèi)，這就是水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)。水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置是水電站的輔助設(shè)備，它承擔(dān)了水輪機(jī)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)-維持被控水輪機(jī)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（頻率）在允許范圍內(nèi)，并與電站二次回路和自動(dòng)化元件一起，完成水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)開機(jī)、正常停機(jī)、緊急停機(jī)、增減負(fù)荷等操作控制功能。水輪機(jī)調(diào)速器還可以與其它設(shè)備相配合，實(shí)現(xiàn)成組

6、調(diào)節(jié)、流量控制、按水位信號(hào)調(diào)節(jié)等自動(dòng)化運(yùn)行方式。 水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)決定于下列方程式： Jd/dt=Mt-Mg -(1) 式中： J機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分動(dòng)量矩 =（n/30）-轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 n機(jī)組轉(zhuǎn)速 Mt水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩 Mg發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式（1）清楚地表明，水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速維持恒定（即Jd/dt=0）的條件是Mt=Mg，否則就會(huì)導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速相對(duì)于額定值的升高或降低，從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速偏差n。 水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為： Mt=QHt/ -(2) 式中： Q通過(guò)水輪機(jī)的流量 H水輪機(jī)凈水頭 t -水輪機(jī)總效率 單位容積水的質(zhì)量所以，在恒定水頭下，只有調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量Q，才能明顯地改變水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩Mt,從而達(dá)到M

7、t=Mg的目的。從現(xiàn)象上看，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是維持機(jī)組轉(zhuǎn)速恒定（在額定轉(zhuǎn)速附近的一個(gè)允許范圍內(nèi)）。然而，從實(shí)質(zhì)上講，只有當(dāng)調(diào)速器相應(yīng)地調(diào)節(jié)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩Mt等于發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mg，機(jī)組才又回到一個(gè)允許的新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。從這個(gè)意義上說(shuō)，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是：根據(jù)偏離了額定工況的轉(zhuǎn)速（頻率）偏差信號(hào)，調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，不斷地維持水輪機(jī)發(fā)電機(jī)功率與負(fù)荷功率的平衡狀態(tài)。2. 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本原理和特點(diǎn) 水電站的過(guò)水管道系統(tǒng)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、電網(wǎng)和水輪機(jī)調(diào)速器構(gòu)成了一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。從水輪機(jī)速度調(diào)節(jié)的觀點(diǎn)來(lái)看，調(diào)節(jié)對(duì)象（過(guò)水管道系統(tǒng)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、電網(wǎng)）和調(diào)

8、節(jié)器（水輪機(jī)調(diào)速器）構(gòu)成了水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)速及相應(yīng)控制作用的機(jī)構(gòu)和指示儀表組成一個(gè)或幾個(gè)裝置總稱為調(diào)速器；我們把用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)速，并將它按一定特性轉(zhuǎn)換成主接力器行程偏差的一些環(huán)節(jié)的組合稱為調(diào)速系統(tǒng)。所以，如果把調(diào)節(jié)對(duì)象稱為被控制系統(tǒng)，那么，由調(diào)速系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)就是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)包含有水流、機(jī)械、電氣運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，我們先從概念上敘述一下其工作原理和特點(diǎn)。2.1 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)除了具有一般閉環(huán)控制系統(tǒng)的共性之外，還有一些值得我們尤為重視的特點(diǎn)： 水輪機(jī)調(diào)節(jié)是通過(guò)控制水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)來(lái)改變通過(guò)水輪機(jī)的流量，由于水輪機(jī)流量

9、很大，操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)就需要很大的力。因此，即使是中小型調(diào)速器，也需要一級(jí)或二級(jí)液壓放大。 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有機(jī)電慣性和水流慣性 a. 水輪發(fā)電機(jī)組有較大的機(jī)電慣性。一般用機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Ta來(lái)描述機(jī)組的慣性特性，其定義是：機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)量矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，其表達(dá)式為： Ta=(Jr/Mr)=GD2nr2/365Pr -(3) 式中：Jr額定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組的動(dòng)量矩 GD2-機(jī)組飛輪力矩 nr2-機(jī)組額定轉(zhuǎn)速 Pr水輪發(fā)電機(jī)額定功率 水輪發(fā)電機(jī)組在額定轉(zhuǎn)矩Mr作用下，機(jī)組轉(zhuǎn)速由零轉(zhuǎn)速開始至轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速nr為止的時(shí)間就是機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Ta。 b. 過(guò)水管道系統(tǒng)有較大的水流慣性，一般用水流慣性時(shí)

10、間常數(shù)Tw來(lái)表征過(guò)水管道中水流慣性特征時(shí)間： Tw=(Qr/gHr)L/S=LV/gHr -(4) 式中：S每段過(guò)水管道的截面積 L相應(yīng)每段過(guò)水管道的長(zhǎng)度 V-相應(yīng)每段過(guò)水管道內(nèi)的流速 Hr水輪機(jī)額定水頭 g重力加速度 過(guò)水管道系統(tǒng)在額定水頭Hr作用下，流量由零開始至上升到額定流量Qr為止的時(shí)間就是水流慣性時(shí)間常數(shù)Tw。它的存在，不僅因其慣性而影響水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定與品質(zhì)；尤為嚴(yán)重的是，在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)快速關(guān)閉或開啟時(shí)會(huì)產(chǎn)生眾所周知的水擊效應(yīng)，從自動(dòng)控制理論來(lái)看，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)成為一個(gè)非最小相位系統(tǒng)，更對(duì)其動(dòng)態(tài)品質(zhì)引入惡劣的影響。Tw愈大，水錘壓力就愈大，對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)過(guò)程的影響也就愈大。 水輪機(jī)調(diào)

11、節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的變結(jié)構(gòu)和非線性系統(tǒng)。從控制系統(tǒng)來(lái)看，不僅在開機(jī)、停機(jī)、正常運(yùn)行不同運(yùn)行狀態(tài)下，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有不同的結(jié)構(gòu)；就在正常運(yùn)行的同一情況下，也由于導(dǎo)葉開度限制和速度限制的作用與否使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。另外，水輪機(jī)的特性具有明顯的非線性，工況發(fā)生變化，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在不變的調(diào)節(jié)參數(shù)下，其動(dòng)態(tài)品質(zhì)也會(huì)有明顯的變化。 水輪機(jī)型式多種多樣，對(duì)調(diào)速器就有不同的要求?；炝魇胶洼S流定槳式水輪機(jī)，只要求一套調(diào)整機(jī)構(gòu)（導(dǎo)葉），而軸流轉(zhuǎn)槳式和沖擊式水輪機(jī)就要求兩套調(diào)整機(jī)構(gòu)（導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片，噴嘴和折向器），至于抽水蓄能式機(jī)組對(duì)調(diào)速器的要求就更加復(fù)雜了。2.2 手動(dòng)進(jìn)行水輪機(jī)調(diào)節(jié)的情況 水電站值班人員手動(dòng)控

12、制水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)時(shí)，必須監(jiān)視被控制水輪發(fā)電機(jī)組或電網(wǎng)的頻率。當(dāng)頻率大于或小于50Hz時(shí)，相應(yīng)關(guān)閉或開啟水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使頻率恢復(fù)到50Hz左右的一個(gè)允許范圍內(nèi)。 由于水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械慣性和過(guò)水管道系統(tǒng)水流慣性的影響，運(yùn)行人員應(yīng)采用下面的操作原則： 根據(jù)機(jī)組（電網(wǎng)）頻率偏離50Hz的大小決定操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的數(shù)量和速度。例如，51Hz和55Hz都是向上偏離50Hz，前者關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)可少一點(diǎn)和慢一點(diǎn)，而后者則可多一點(diǎn)和快一點(diǎn)。 除了注意頻率的數(shù)值之外，還應(yīng)觀察頻率的變化趁勢(shì)。例如，在運(yùn)行人員控制下，機(jī)組頻率已由55Hz以較快的速度恢復(fù)到51Hz，盡管它大于50Hz，此時(shí)應(yīng)停止關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)；若頻率接近5

13、0Hz時(shí)仍有下降的趨勢(shì)，此時(shí)反而應(yīng)開啟一點(diǎn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，這樣才有可能使機(jī)組頻率較快地恢復(fù)到50Hz附近。我們可以把這樣針對(duì)機(jī)組慣性和水流慣性而采取的操作原則形象地稱之為“提前剎車”。2.3 水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本原理 水輪機(jī)調(diào)速器就是消除運(yùn)行人員繁重勞動(dòng)，進(jìn)一步提高調(diào)節(jié)水平，代替人工操作的機(jī)械。示意圖見圖2-1，圖中，虛線框內(nèi)即為水輪機(jī)調(diào)速器。 測(cè)量元件把機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）轉(zhuǎn)換成為機(jī)械位移（機(jī)械液壓調(diào)速器）或電氣信號(hào)（電氣液壓調(diào)速器）或數(shù)字信號(hào)（微機(jī)調(diào)速器），與給定信號(hào)和反饋信號(hào)比較，綜合后，經(jīng)放大校正元件使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（接力器）操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。同時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用又經(jīng)過(guò)反饋信號(hào)，從而使調(diào)速器具有一定靜態(tài)特

14、性和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律。3. 水輪機(jī)調(diào)速器的分類與發(fā)展 水輪機(jī)調(diào)速器的分類方法較多,從不同的角度進(jìn)行如下分類:(1) 按元件結(jié)構(gòu)的不同,調(diào)速器可分為機(jī)械液壓型和電氣液壓型。(2) 按調(diào)節(jié)規(guī)律可分為PI和PID調(diào)速器等。(3) 按反饋的位置,可分為輔助接力器型、中間接力器型及電子調(diào)節(jié)器型。(4) 按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)目可分為單調(diào)節(jié)和雙調(diào)節(jié)調(diào)速器。(5) 按調(diào)速器工作容量,調(diào)速器可分為大、中、小型。主配壓閥直徑在80mm以上的稱為大型調(diào)速器。操作功在1000030000N·m之間稱為中型調(diào)速器。操作功在10000N·m以下稱為小型調(diào)速器。 最早的水輪機(jī)調(diào)速器是機(jī)械液壓型的，它是隨著水力電力

15、工業(yè)發(fā)展而在二十世紀(jì)前期發(fā)展起來(lái)的。機(jī)械液壓調(diào)速器能滿足帶孤立負(fù)荷和在中小型電網(wǎng)中工作的水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)的需要，有較高的可靠性和較好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)。隨著大容量機(jī)組和大電網(wǎng)的出現(xiàn)，對(duì)電力系統(tǒng)頻率的品質(zhì)和水電站自動(dòng)化水平提出了更高的要求。在二十世紀(jì)四十年代就出現(xiàn)了電氣液壓調(diào)速器。 電氣液壓調(diào)速器（簡(jiǎn)稱電液調(diào)速器或電調(diào)）是在機(jī)械液壓調(diào)速器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它保留了機(jī)械液壓調(diào)速器的機(jī)械液壓放大部分；用一些電的器件組成相應(yīng)的環(huán)節(jié)，完成測(cè)量、校正、反饋、綜合等功能；通過(guò)電液轉(zhuǎn)換器和接力器位移傳感器把電氣部分與機(jī)械液壓部分接成一個(gè)整體。從調(diào)節(jié)規(guī)律上來(lái)看，最初的電液調(diào)速器與機(jī)械液壓調(diào)速器完全一樣；隨著

16、水電站自動(dòng)化水平提高和對(duì)調(diào)速器性能的更高要求，電液調(diào)速器已具有一些新的調(diào)節(jié)規(guī)律和功能。調(diào)速器是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器，它處理的是被控機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）至水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)這樣的信息運(yùn)動(dòng)。顯然，與機(jī)械液壓系統(tǒng)比較，在信息的測(cè)量、變換、傳輸、放大和處理方面，電氣系統(tǒng)具有傳遞、綜合方便、控制方便、控制精度高、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。 從調(diào)節(jié)品質(zhì)來(lái)看，電液調(diào)速器組成的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靈敏度高、轉(zhuǎn)速死區(qū)小、穩(wěn)定性好，速動(dòng)性能優(yōu)良。二十世紀(jì)五十年代以來(lái)，電液調(diào)速器得到了飛躍的發(fā)展。從采用的器件來(lái)看，它又經(jīng)歷了六十年代的電子管、七十年代的晶體管、八十年代的模擬電路及現(xiàn)在的微機(jī)等幾個(gè)發(fā)展階段?，F(xiàn)在新建的大中型水電站的水輪

17、發(fā)電機(jī)組一般均采用電氣（包括微機(jī)）液壓調(diào)速器。 從二十世紀(jì)七十年代初微型計(jì)算機(jī)投入市場(chǎng)以來(lái)，它在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展，在水輪機(jī)調(diào)節(jié)領(lǐng)域中采用微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成新型調(diào)節(jié)器是發(fā)展的必然趨勢(shì)。 日本、法國(guó)、瑞典、瑞士、英國(guó)、美國(guó)等國(guó)家從二十世紀(jì)八十年代初就相繼開展微型計(jì)算機(jī)調(diào)速器（簡(jiǎn)稱微機(jī)調(diào)速器）的研究與發(fā)展，至今已形成系列產(chǎn)品可供采用。我國(guó)從1981年就開始了微機(jī)調(diào)速器的開發(fā)研究、基本上與國(guó)際上處于同步發(fā)展水平。我公司于1983年與華中理工大學(xué)共同研制開發(fā)了微機(jī)調(diào)速器，到目前為止，我公司生產(chǎn)的微機(jī)調(diào)速器經(jīng)歷了從初期生產(chǎn)的Z80單片機(jī)微機(jī)調(diào)速器到中期生產(chǎn)的STD型8098雙微機(jī)調(diào)速器以及

18、現(xiàn)在生產(chǎn)的PLC、IPC、PCC型微機(jī)調(diào)速器，并先后在石溪口、鳳鳴橋、李家峽小機(jī)、漫灣田壩、寶珠寺、大橋、石泉、小關(guān)子、馬回、金盤子、桐子壕、綿陽(yáng)三江、螺絲池、四九灘、流灘壩等多個(gè)電站投入運(yùn)行。 除了上述的機(jī)械液壓、電氣液壓和微機(jī)調(diào)速器外，在小型水輪發(fā)電機(jī)組上還有采用電動(dòng)機(jī)作執(zhí)行元件的電動(dòng)調(diào)速器。 從調(diào)節(jié)規(guī)律上看，現(xiàn)有的調(diào)速器大多屬于比例積分（PI）或比例、積分、微分（PID）式的。在下面的典型調(diào)速器方塊圖中，我們采用下列符號(hào)： X=(n/nr)=(f/fr)-轉(zhuǎn)速（頻率）相對(duì)量 Y=y/ym-接力器行程相對(duì)量 Kp-比例增益 Ki-積分增益 Kd-微分增益 bp-永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù) bt-暫態(tài)轉(zhuǎn)差

19、系數(shù) Td-緩沖裝置時(shí)間常數(shù) Tn-加速時(shí)間常數(shù) Ty1-中間接力器（輔助接力器）反應(yīng)時(shí)間常數(shù) Ty2、Ty-接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù) S-拉普拉斯算子 3.1 取速度信號(hào)有暫態(tài)反饋的PI調(diào)速器（緩沖型調(diào)速器） 我國(guó)生產(chǎn)的YT-300、YT-600、YT-1000、T-100等機(jī)械液壓調(diào)速器都是屬于這種類型。3.2 取速度信號(hào)和加速度信號(hào)有暫態(tài)反饋的PID調(diào)速器 與圖3-1所示系統(tǒng)的區(qū)別就在于引入了頻率（轉(zhuǎn)速）的微分信號(hào)，從而形成了比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)規(guī)律。3.3 取速度信號(hào)有取自中間接力器的暫態(tài)反饋的PI調(diào)速器 圖中，從中間接力器位移Y1至接力器Y2的部分是一個(gè)電液隨動(dòng)系統(tǒng)。我國(guó)的YT-18

20、00（永磁機(jī)型）調(diào)速器屬于這種類型。 3.4 取速度信號(hào)和加速度信號(hào)有取自中間接力器的暫態(tài)反饋的PID調(diào)速器 我國(guó)生產(chǎn)的YDT-1800A（殘壓型）調(diào)速器屬于這種類型。3.5 帶中間接力器并聯(lián)PID型調(diào)速器3.6 僅具有主接力器并聯(lián)PID型調(diào)速器第二章 我公司調(diào)速器電氣柜HGS系列產(chǎn)品介紹1. HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器電氣柜1.1 概述 本調(diào)節(jié)器為水輪機(jī)電液調(diào)速器的兩個(gè)重要組成部分之一，完成調(diào)速系統(tǒng)的主要控制規(guī)律與操作保護(hù)功能，同機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)配合，控制水輪發(fā)電機(jī)組的頻率及有功功率，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)、并網(wǎng)、發(fā)電、調(diào)相等功能；并可與電站監(jiān)控系統(tǒng)通訊，接受監(jiān)控系統(tǒng)的控制。該電氣柜以工業(yè)控

21、制微機(jī)(IPC)為硬件核心，采用雙微機(jī)通道冗余控制結(jié)構(gòu)，并配以液晶觸摸屏作為操作顯示接口，具有良好的全中文圖形人機(jī)界面和在線幫助系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單方便。電氣柜結(jié)構(gòu)為模塊化的硬件結(jié)構(gòu)，易于維護(hù)、維修，可靠性高。適用于大中型混流式、軸流式、貫流式、抽水蓄能機(jī)組。1.2 主要特點(diǎn)和功能主要特點(diǎn)(1) 可靠性高，強(qiáng)抗干擾力。采用高可靠性、抗干擾力強(qiáng)的IPC工業(yè)控制機(jī)及其系列模板，構(gòu)成調(diào)速器雙微機(jī)冗余的硬件結(jié)構(gòu)，調(diào)速器系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)大大提高。(2) 運(yùn)行速度快，控制精度高。采用32位的微處理器作為系統(tǒng)的控制核心，高速、高精度模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換通道，系統(tǒng)控制精度和運(yùn)行速度進(jìn)一步增強(qiáng)。(3)

22、大功率雙備份電源系統(tǒng)。選用兩套工業(yè)級(jí)的大功率開關(guān)電源構(gòu)成調(diào)速器控制系統(tǒng)電源，一套輸入交流220V，一套輸入直流220V，每一套開關(guān)電源容量均可滿足整個(gè)調(diào)速器控制系統(tǒng)工作需要，正常工作時(shí)，兩套電源互為熱備用，不論交流電源或直流電源發(fā)生故障，均能保證系統(tǒng)正常工作。(4) 測(cè)頻部分采用高精度、高可靠性的智能測(cè)頻模塊。我公司根據(jù)ABB公司所生產(chǎn)的微機(jī)調(diào)速器測(cè)頻模塊的技術(shù)特點(diǎn)，自行研制了新型測(cè)頻模塊，它具有體積小，安裝方便，測(cè)頻精度高，抗干擾能力強(qiáng)，大大提高了調(diào)速器測(cè)頻回路的可靠性。它擁有三路測(cè)頻通道，可對(duì)兩路機(jī)頻和一路網(wǎng)頻進(jìn)行測(cè)量，不僅可接受來(lái)自電壓互感器的輸入信號(hào)，還可接受來(lái)自齒盤測(cè)速的輸入信號(hào)為2

23、4V的脈沖電壓信號(hào)，該模塊的測(cè)頻分辨率在額定轉(zhuǎn)速時(shí)為：0.0009Hz。(5) 人機(jī)接口友好、操作簡(jiǎn)單。采用彩色液晶觸摸屏，全中文化圖形操作界面構(gòu)成人機(jī)接口，取代常規(guī)LED和光字牌構(gòu)成的人機(jī)接口，更加清晰準(zhǔn)確地顯示機(jī)組當(dāng)前運(yùn)行工況，運(yùn)行參數(shù)，使調(diào)速器操作更加簡(jiǎn)單，便于電站運(yùn)行人員掌握。(6) 強(qiáng)大的通訊能力。采用雙口高速RS422/RS485串行接口卡，可方便地與上位監(jiān)控系統(tǒng)組成現(xiàn)地工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，便于電廠綜合自動(dòng)化控制。(7) 完善的功能。不僅擁有常規(guī)調(diào)速器各種調(diào)節(jié)功能和故障檢測(cè)功能，還內(nèi)嵌調(diào)速器系統(tǒng)試驗(yàn)和性能仿真軟件包?？刹恍枞魏瓮饨觾x器，便可對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行各種動(dòng)、靜態(tài)試驗(yàn)方便系統(tǒng)調(diào)試。(8)

24、 檢修維護(hù)方便。具有模塊化的組合式硬件結(jié)構(gòu)，插拔方便，多種狀態(tài)、信息顯示及故障報(bào)警，有利于運(yùn)行人員查找故障點(diǎn)，方便系統(tǒng)維護(hù)。(9) 軟件編制采用C語(yǔ)言編制。C語(yǔ)言對(duì)硬件的操作速度幾乎與匯編語(yǔ)言一樣，卻比匯編語(yǔ)言更易理解，并采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)和管理。(10) 擴(kuò)充升級(jí)方便。IPC控制機(jī)的發(fā)展幾乎與商用PC機(jī)同步，很容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。(11) 進(jìn)口伺服比例閥功放模塊，具有可靠性高，故障診斷保護(hù)功能強(qiáng)，并且伺服比例閥比電液轉(zhuǎn)換器具有更高的抗油污能力和更好的維護(hù)性。(12) 高可靠性導(dǎo)(輪)葉位置傳感器。(13) 系統(tǒng)供電電源分為內(nèi)電源和外電源，內(nèi)電源給數(shù)字電路供電，外電源給模擬電路供電，模擬地

25、與數(shù)字地分開。并且開關(guān)信號(hào)，模擬信號(hào)的輸入、輸出均設(shè)置了隔離電路。這樣不僅避免了數(shù)字回路與模擬回路間的電源干擾，又大大地減少了外界干擾的竄入。(14) 信號(hào)輸入通道采用冗余法，對(duì)于關(guān)系到系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要信號(hào)量均采用雙信號(hào)源、雙輸入回路，如兩路機(jī)頻測(cè)量通道等互為備用。當(dāng)某一路信號(hào)存在故障時(shí)，由相應(yīng)的軟件處理模塊將失效支路的軟件開關(guān)斷開，接通另一正常支路。這樣能有效保證機(jī)組在各種情況下穩(wěn)定運(yùn)行。1.2.2 主要功能(1) 能保證常規(guī)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組迅速地開機(jī)、停機(jī)、并網(wǎng)及增減負(fù)荷；穩(wěn)定運(yùn)行于機(jī)組自動(dòng)空載、并網(wǎng)帶負(fù)荷、調(diào)相、調(diào)頻等工況；也能保證抽水蓄能機(jī)組在抽水、抽水調(diào)相等多種工況下穩(wěn)定運(yùn)行。(2)

26、 通過(guò)觸摸屏顯示器簡(jiǎn)潔清晰的全中文圖形界面，實(shí)時(shí)顯示機(jī)組當(dāng)前工況和狀態(tài)，以及機(jī)組的頻率、有功功率及導(dǎo)葉開度；允許通過(guò)菜單設(shè)置實(shí)時(shí)修改空載運(yùn)行參數(shù)、負(fù)載運(yùn)行參數(shù)、人工失靈區(qū)和發(fā)電工況的調(diào)節(jié)模式，操作界面見附圖。(3) 調(diào)節(jié)規(guī)律采用智能式變結(jié)構(gòu)PID調(diào)節(jié)規(guī)律，能使機(jī)組適應(yīng)電網(wǎng)的各種惡劣變化。即負(fù)載實(shí)時(shí)監(jiān)視電網(wǎng)波動(dòng)情況，能在電網(wǎng)發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)選擇最優(yōu)調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)參數(shù)，保護(hù)機(jī)組安全，并使機(jī)組始終工作于最佳狀態(tài), 保證機(jī)組可靠運(yùn)行。(4) 擁有三種調(diào)節(jié)模式：轉(zhuǎn)速（頻率）調(diào)節(jié)模式、功率調(diào)節(jié)模式、開度調(diào)節(jié)模式，可滿足用戶進(jìn)行功率調(diào)節(jié)和孤立電網(wǎng)下的調(diào)節(jié)控制需要。(5) 數(shù)字協(xié)聯(lián)曲線預(yù)置，協(xié)聯(lián)精確、穩(wěn)定，并

27、可進(jìn)行調(diào)整。(6) 實(shí)時(shí)采集水頭信號(hào)，自動(dòng)按水頭修正空載開度和空載調(diào)節(jié)控制參數(shù)和不良工況限制區(qū)，并有效克服水頭波動(dòng)。(7) 通過(guò)在線幫助的中文字幕可提供簡(jiǎn)單的操作方法及注意事項(xiàng)，以便用戶掌握正確的使用方法，見附圖。(8) 內(nèi)嵌調(diào)速器調(diào)速器性能測(cè)試模塊，可用于調(diào)速器系統(tǒng)性能測(cè)試；如測(cè)試調(diào)速器的轉(zhuǎn)速死區(qū)、非線性度等靜態(tài)指標(biāo)及空載擺動(dòng)、甩負(fù)荷的超調(diào)量及調(diào)節(jié)時(shí)間等動(dòng)態(tài)指標(biāo)，能以表格和曲線的形式自動(dòng)顯示和記錄試驗(yàn)結(jié)果，并評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)過(guò)程的數(shù)據(jù)，見附圖。(9) 可以離線模擬機(jī)組開、停機(jī)、空擾、甩負(fù)荷等動(dòng)態(tài)過(guò)程，方便電站進(jìn)行人員培訓(xùn)，見附圖。(10) 調(diào)速器采用兩套完全相同的微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成(A、B)，互為備用，當(dāng)

28、其中一套微機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，該系統(tǒng)所有輸出將斷開，另一子系統(tǒng)上相應(yīng)輸出閉合。如果故障子系統(tǒng)原為在線系統(tǒng)，則系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng)切到備用子系統(tǒng)；如果故障發(fā)生在備用子系統(tǒng)，則該子系統(tǒng)只需退出備用，而兩套系統(tǒng)同時(shí)故障時(shí)可切換到手動(dòng)運(yùn)行。(11) 準(zhǔn)確診斷機(jī)組頻率故障、導(dǎo)(輪)葉反饋故障、伺服比例閥故障時(shí)、輸入/輸出通道故障、電源系統(tǒng)故障等多種故障，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。(12) 可以從觸摸屏輸入“人工水頭”，進(jìn)行需要的調(diào)節(jié)，避免了水頭信號(hào)的失效產(chǎn)生的負(fù)荷沖擊。(13) 實(shí)時(shí)顯示多種調(diào)速系統(tǒng)故障信息并報(bào)警, 以方便檢修人員進(jìn)行檢修及更換相應(yīng)的部件。1.3 主要參數(shù) 測(cè)頻通道可測(cè)量頻率信號(hào)幅

29、值范圍 0.2V150V； 頻率給定范圍 45HZ55Hz；1.3.3 開度及功率給定范圍 0100%；1.3.4 永態(tài)轉(zhuǎn)差范圍 010%；1.3.5 頻率死區(qū)整定范圍 0±0.5HZ； 轉(zhuǎn)速死區(qū)ix0.04%； 漿葉協(xié)聯(lián)裝置不準(zhǔn)確度ia1.5%；1.3.8 PID參數(shù)整定范圍： 比例增益 Kp：0.520 積分增益 Ki： 0.0510 1/s 微分增益 Kd： 05 s 柜體尺寸長(zhǎng)×寬×高 = 800×800(600)×2260(mm)1.4 系統(tǒng)硬件配置及軟件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)硬件配置系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，從功能上可分為人機(jī)操作與顯示（簡(jiǎn)稱：上

30、位機(jī)）和調(diào)節(jié)控制（簡(jiǎn)稱：下位機(jī)）兩大部分。人機(jī)操作與顯示部分，即上位機(jī)由液晶觸摸屏構(gòu)成，主要完成運(yùn)行參數(shù)修改與保存；運(yùn)行狀態(tài)的顯示及故障查詢；與電站監(jiān)控系統(tǒng)的通訊和調(diào)速器常規(guī)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試。調(diào)節(jié)控制部分，即下位機(jī)由IPC型工控機(jī)組成，完成調(diào)速器的數(shù)據(jù)采集、調(diào)節(jié)控制與故障保護(hù)功能。上位機(jī)與下位A、B機(jī)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體。JA1 D/AJA2 A/DJA3 DI/O 1JA4 DI/O 2RS422/485CPUPowerIPC A (下位機(jī) A)JB1 D/AJB2 A/DJB3 DI/O 1JB4 DI/O 2RS422/485CPUPowerIPC B (下位機(jī) B

31、)液晶觸摸屏(上位機(jī))圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)各硬件板卡功能及設(shè)置 模擬量輸出板JA1 (D/A)采用帶隔離的8通道模擬量輸出板ISO-DA8，每個(gè)通道均可輸出電壓或電流信號(hào)，各通道輸出調(diào)整均由軟件實(shí)現(xiàn)。板卡I/O基地址設(shè)置為 0x218，即SW1：14為ON，56為OFF；中斷號(hào)選擇，即J1跳線為NC。 模擬量輸入板JA2 (A/D) 采用帶隔離的32路單端16路雙端模擬量輸入板ISO-AD32L，可輸入單端或雙端電壓信號(hào)。A/D采樣分辨率為12bit，最大轉(zhuǎn)換速率為200KS/s。板卡I/O基地址設(shè)置為 0x200，即SW1：16為ON；中斷號(hào)選擇，即JP2跳線為NC；模擬量輸入信號(hào)為差分

32、方式，即JP1跳線為DIFF。.3 開關(guān)量輸入/輸出板1 JA3 (DI/O1) 采用帶光電隔離的8路開關(guān)量輸入，8路繼電器輸出板P8R8DIO，開關(guān)量輸入信號(hào)為AC/DC 524V。板卡I/O基地址設(shè)置為 0x300，即SW1：12為OFF，36為ON。 開關(guān)量輸入/輸出板2 JA4 (DI/O2) 采用帶光電隔離的8路開關(guān)量輸入，8路繼電器輸出板P8R8DIO，開關(guān)量輸入信號(hào)為AC/DC 524V。板卡I/O基地址設(shè)置為 0x310，即SW1：12、6為OFF，35為ON。.5 雙口高速RS422/485接口卡采用雙口高速RS422/485接口卡可實(shí)現(xiàn)雙機(jī)之間以

33、及雙機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通訊。.6 CPU主板CPU板采用PCA-6740，即CPU133/32MB/VGA/LCD/PC104電子盤大于8M。.7 信號(hào)調(diào)理模塊：采用標(biāo)準(zhǔn)隔離型模擬信號(hào)輸入/輸出調(diào)理模塊，適用于工業(yè)運(yùn)行環(huán)境，以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN-Rail方式安裝。可接受±10mV、±50mV、±0.5V、±2.5V、±5v的雙極性電壓輸入或020mV、0100mV、01V、05V、010V的單極性電壓輸入或±20mA的雙極性電流輸入及020mA的單極性電流輸入信號(hào)；可選擇±5V的雙極性電壓輸出，或0-

34、10V的單極性電壓輸出；并可利用選擇開關(guān)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)定，使得在系統(tǒng)規(guī)劃上保留最大的彈性。該模塊可提供1000VDC的隔離功能。其光隔離技術(shù)比傳統(tǒng)的變壓器擁有更高的抗電磁干擾能力，且功率消耗較低。.8 智能測(cè)頻模塊：兩路機(jī)組電壓互感器（TV）信號(hào)和一路電網(wǎng)TV信號(hào)直接輸入測(cè)頻模塊，經(jīng)信號(hào)隔離變壓器后送入整形電路，由單片微處理器測(cè)出機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率后經(jīng)RS232通訊接口輸入工控機(jī)。TV信號(hào)幅值范圍為0.3V150V，線性頻率范圍為1090Hz，測(cè)頻分辨率小于0.001Hz。測(cè)頻模塊采用高質(zhì)量、低功耗的大規(guī)模集成電路構(gòu)成，并采用通道冗余結(jié)構(gòu)確保了測(cè)頻模塊的高可靠性。.9

35、 導(dǎo)(輪)葉位移傳感器：采用高性能、高可靠的直線位移傳感器。其供電電源為24VDC，輸出為420mA電流信號(hào)，分辨率為25µm，非線性<±0.02%F.S.(全行程)，重復(fù)誤差<±0.001%F.S.。0 比例閥功放板：采用BOSCH公司與其比例閥配套的功率放大板，供電電源為24VDC，輸入信號(hào)為±10V。 系統(tǒng)軟件配置 上位機(jī)軟件配置 上位機(jī)即液晶觸摸屏應(yīng)安裝MS-DOS6.0及以上操作系統(tǒng)，即需要MS-DOS系統(tǒng)的IO.SYS、MSDOS.SYS和COMMAND.COM三個(gè)文件，其中前兩個(gè)為系統(tǒng)、隱藏文件。其次在根目錄(C:)下應(yīng)含有如下

36、的應(yīng)用程序：·HMI_GOV.EXE ：觸摸屏人機(jī)界面可執(zhí)行程序。·LIB.DOT ：HMI_GOV.EXE所需的中文小字庫(kù)。·HELP.GOV ：HMI_GOV.EXE系統(tǒng)幫助文件。·HMI_GOVCFG.EXE ：HMI_GOV.EXE參數(shù)保存文件，可以刪除。·AUTOEXEC.BAT：觸摸屏系統(tǒng)上電自動(dòng)引導(dǎo)批處理文件，其內(nèi)容為HMI_GOV.EXE。 下位機(jī)軟件配置 下位機(jī)即IPC A/IPC B的CPU主板電子盤同樣應(yīng)安裝MS-DOS6.0及以上操作系統(tǒng)，即需要MS-DOS系統(tǒng)的IO.SYS、MSDOS.SYS和COMMAND.COM三

37、個(gè)文件。其次在電子盤的根目錄(C:)下應(yīng)含有如下的應(yīng)用程序：·PROGMAN.COM：系統(tǒng)管理應(yīng)用程序。·GOVCTRL.EXE：調(diào)節(jié)控制應(yīng)用程序。·AUTOEXEC.BAT：系統(tǒng)上電自動(dòng)引導(dǎo)批文件，其內(nèi)容為PROGMAN.COM DEBUG。下位機(jī)CPU主板電子盤上的MS-DOS系統(tǒng)及應(yīng)用程序可通過(guò)將其插入觸摸屏背后，用軟盤裝入。 系統(tǒng)軟件編制說(shuō)明1 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)軟件程序框圖開始系統(tǒng)初始化(各種板卡、系統(tǒng)時(shí)鐘等)機(jī)組及電網(wǎng)頻率測(cè)量網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)處理開關(guān)量輸入及故障檢測(cè)(20ms)導(dǎo)葉(及輪葉)控制輸出(10ms)調(diào)節(jié)及控制(40ms)調(diào)節(jié)及控制模擬量輸入及故障檢測(cè)

38、空載開度、出力限制(及輪葉協(xié)聯(lián))插值機(jī)組及電網(wǎng)頻率故障、導(dǎo)葉(及輪葉)伺服環(huán)故障檢測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)停機(jī)等待停機(jī)開機(jī)空載發(fā)電甩負(fù)荷終止調(diào)相圖1：主程序框圖 圖2：調(diào)節(jié)控制程序框圖 系統(tǒng)故障檢測(cè) ·模擬量輸入/輸出(A/D或D/A)模板故障檢測(cè)如果CPU主板與A/D、D/A板通訊故障或A/D轉(zhuǎn)換超時(shí)，則產(chǎn)生A/D或D/A模板故障，對(duì)應(yīng)控制機(jī)正常指示燈熄滅，調(diào)速器切至備用控制機(jī)或手動(dòng)操作。 ·開關(guān)量輸入/輸出模板(DIO1)故障檢測(cè)如果CPU主板輸出到開關(guān)量輸入/輸出模板(DIO1)的值與其讀回的值不同，則產(chǎn)生DIO模板1故障，對(duì)應(yīng)控制機(jī)正常指示燈熄滅，調(diào)速器切至備用

39、控制機(jī)或手動(dòng)操作。 ·導(dǎo)葉(輪葉)反饋故障檢測(cè)如果導(dǎo)葉(輪葉)傳感器輸出信號(hào)超出其正常工作范圍，則產(chǎn)生導(dǎo)葉(輪葉)反饋故障，對(duì)應(yīng)控制機(jī)正常指示燈熄滅，調(diào)速器導(dǎo)葉(輪葉)切至備用控制機(jī)或手動(dòng)操作。 ·導(dǎo)葉(輪葉)伺服環(huán)故障檢測(cè)調(diào)速器機(jī)械柜為一液壓隨動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其給定值(即控制系統(tǒng)輸出)與其實(shí)際值之偏差，如果在正常操作中其偏差在一定時(shí)間內(nèi)(如10s)一直大于某一給定值(如10%)，則產(chǎn)生導(dǎo)葉(輪葉) 伺服環(huán)故障，對(duì)應(yīng)控制機(jī)正常指示燈熄滅，調(diào)速器導(dǎo)葉(輪葉)切至備用控制機(jī)或手動(dòng)操作。 ·功率反饋故障檢測(cè)如果功率傳感器輸出信號(hào)超出其正常工作范圍，則產(chǎn)生功率反饋

40、故障。 ·上/下游水位信號(hào)故障檢測(cè)如果上/下游水位傳感器輸出信號(hào)超出其正常工作范圍，或所測(cè)水位信號(hào)超出其正常水位范圍，則產(chǎn)生上/下游水位故障信號(hào)。 ·測(cè)頻通訊故障檢測(cè) 調(diào)速器對(duì)機(jī)組和電網(wǎng)頻率測(cè)量采用一智能測(cè)頻模塊進(jìn)行測(cè)量，與調(diào)速器控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換采用串行通訊方式。如果在一定時(shí)間內(nèi)控制系統(tǒng)未能正確接收到數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生測(cè)頻通訊故障，同時(shí)導(dǎo)致機(jī)組及電網(wǎng)頻率測(cè)量故障，對(duì)應(yīng)控制機(jī)正常指示燈熄滅，調(diào)速器切至備用控制機(jī)或手動(dòng)操作。 ·機(jī)組頻率故障檢測(cè) 如果調(diào)速器接到開機(jī)令后，在一定時(shí)間內(nèi)(如15s)機(jī)組轉(zhuǎn)速小于某一給定值(如10Hz)，或者機(jī)組進(jìn)入空載狀態(tài)以后機(jī)組頻率于某一值(如

41、30Hz)，則產(chǎn)生機(jī)組頻率測(cè)量故障，對(duì)應(yīng)控制機(jī)正常指示燈熄滅，調(diào)速器切至備用控制機(jī)或手動(dòng)操作。 ·電網(wǎng)頻率故障檢測(cè)如果電網(wǎng)頻率測(cè)量值超出某一給定范圍(如4852Hz)，則產(chǎn)生電網(wǎng)頻率測(cè)量故障。 ·網(wǎng)絡(luò)通訊故障檢測(cè)如果觸摸屏在一定時(shí)間內(nèi)未能正確接收到下位機(jī)A/B數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)通訊故障，將導(dǎo)致觸摸屏顯示異常且參數(shù)無(wú)法修改，但對(duì)調(diào)節(jié)控制無(wú)影響。1.4.4 調(diào)速器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與狀態(tài)轉(zhuǎn)換 運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè) 當(dāng)調(diào)速器上電或處于手動(dòng)工況時(shí)，將自動(dòng)根據(jù)其外部輸入信息(如導(dǎo)葉位置、斷路器狀態(tài))確定調(diào)速器的當(dāng)前運(yùn)行工況。如果導(dǎo)葉開度大于6%、斷路器處于斷開位置，則認(rèn)為此時(shí)調(diào)速器處于

42、空載運(yùn)行工況；如果導(dǎo)葉開度大于6%、斷路器閉合，則認(rèn)為此時(shí)調(diào)速器處于發(fā)電運(yùn)行工況；如果導(dǎo)葉開度小于6%，則認(rèn)為此時(shí)調(diào)速器處于停機(jī)等待工況。當(dāng)調(diào)速器處于手動(dòng)工況時(shí)，調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)將自動(dòng)跟蹤導(dǎo)葉(及輪葉)位置，以確保手動(dòng)到自動(dòng)切換為無(wú)擾切換。 調(diào)速器狀態(tài)轉(zhuǎn)換調(diào)速器運(yùn)行狀態(tài)(停機(jī)等待、停機(jī)、開機(jī)、空載、發(fā)電、甩負(fù)荷、調(diào)相)間相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖所示：(GVPos表示導(dǎo)葉位置、fg表示機(jī)頻、DL表示斷路器)手動(dòng)狀態(tài)GVPos>6%,DL=0手動(dòng)狀態(tài)GVPos>6%,DL=1手動(dòng),GVPos<6%開機(jī)令停機(jī)令調(diào)相令 開機(jī)令fg>45HzDL=1停機(jī)令DL=0DL=

43、0停機(jī)令調(diào)相甩負(fù)荷發(fā)電空載停機(jī)開機(jī)停機(jī)等待上電 空載開度、出力限制與協(xié)聯(lián)特性插值 在下位機(jī)中保存有由水輪機(jī)設(shè)計(jì)提供的機(jī)組空載開度、出力限制與水頭的關(guān)系曲線(該曲線可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改)，對(duì)于雙調(diào)水輪機(jī)組還有輪葉開度與水頭和導(dǎo)葉開度的協(xié)聯(lián)特性曲線。調(diào)節(jié)器根據(jù)采集的水頭值或人工輸入水頭值利用線性插值方法實(shí)時(shí)修改其空載開度與出力限制，由當(dāng)前水頭值與導(dǎo)葉開度值利用線性插值方法實(shí)時(shí)修改輪葉協(xié)聯(lián)開度值。在實(shí)際使用中，如果調(diào)速器未引入水位信號(hào)，則在機(jī)組開機(jī)前需人工修改水頭值，以使調(diào)速器空載開度設(shè)定值與機(jī)組實(shí)際空載開度值基本一致，否則，可能使機(jī)組開機(jī)過(guò)程延長(zhǎng)，甚至無(wú)法達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，或者使機(jī)組空

44、載轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速。1.4.5 人機(jī)界面操作及測(cè)試功能使用說(shuō)明 人機(jī)界面操作說(shuō)明 人機(jī)界面(觸摸屏)采用中文圖形顯示與菜單操作方式，操作簡(jiǎn)單、清晰，并具有簡(jiǎn)單幫助功能，在此僅作簡(jiǎn)要說(shuō)明。 ·“運(yùn)行控制”菜單下的“選擇自動(dòng)水頭”與“選擇人工水頭”菜單選項(xiàng)互為互鎖。當(dāng)選擇“選擇自動(dòng)水頭”時(shí)，該選項(xiàng)變灰，如果此時(shí)水位信號(hào)故障，將自動(dòng)采用人工水頭設(shè)定值。在水位信號(hào)正常時(shí)，人工水頭設(shè)定值自動(dòng)跟蹤該水位信號(hào)；當(dāng)選擇“選擇人工水頭”時(shí)，該選項(xiàng)變灰，此時(shí)不論水位信號(hào)正常與否，均采用人工給定水頭值，且人工水頭設(shè)定值不跟蹤水位信號(hào)。 ·如果菜單選項(xiàng)變灰，表示其無(wú)法操作，須通過(guò)“幫

45、助”菜單下的“允許菜單功能”選項(xiàng)輸入操作密碼，其設(shè)置為“12345”，通過(guò)觸摸屏提示輸入。 ·“靜態(tài)試驗(yàn)”菜單下的“電氣特性測(cè)試標(biāo)志”用于調(diào)速器靜特性測(cè)試試驗(yàn)，禁止孤網(wǎng)模式檢測(cè)，以免引起PID調(diào)節(jié)參數(shù)的變化。 測(cè)試功能使用說(shuō)明 調(diào)速器內(nèi)嵌性能測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)調(diào)速器靜態(tài)特性、機(jī)組開/停機(jī)過(guò)程、機(jī)組頻率擺動(dòng)、空載頻率擾動(dòng)、甩負(fù)荷測(cè)不動(dòng)時(shí)間及甩負(fù)荷進(jìn)行試驗(yàn)、錄波及指標(biāo)計(jì)算和測(cè)試結(jié)果保存，所生成的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)文件均保存于平板電腦的當(dāng)前目錄下，其后綴為：.TXT。對(duì)機(jī)組開/停機(jī)過(guò)程記錄可通過(guò)“動(dòng)態(tài)過(guò)程顯示”試驗(yàn)選項(xiàng)進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)入錄波試驗(yàn)后，在未接到開/停機(jī)命令前，其數(shù)據(jù)自動(dòng)丟失，僅當(dāng)在

46、接到開/停機(jī)命令后才對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。同理，對(duì)“甩負(fù)荷測(cè)不動(dòng)時(shí)間”和“甩負(fù)荷試驗(yàn)”，僅當(dāng)在斷路器斷開后才對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。.1 調(diào)速器靜態(tài)特性測(cè)試試驗(yàn)方法 試驗(yàn)條件：通過(guò)外接一高精度工頻信號(hào)發(fā)生模擬機(jī)組頻率，使調(diào)速器處于自動(dòng)、發(fā)電工況，選擇開度或頻率調(diào)節(jié)模式，通過(guò)給定增加/減少鍵將開度給定調(diào)到約50%處，并將對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)模式的比例、積分和微分增益分別調(diào)至中間值、最大和零，轉(zhuǎn)差系數(shù)bp為6%。通過(guò)調(diào)整人工水頭設(shè)定值使電氣開限大于95%。 進(jìn)入“靜態(tài)試驗(yàn)”菜單下的“電氣特性測(cè)試標(biāo)志”選項(xiàng)后按“確認(rèn)”鍵，再次進(jìn)入該試驗(yàn)選項(xiàng)，檢查該標(biāo)志是否設(shè)置為：ON(菜單項(xiàng)后打 Ö 為ON)。 進(jìn)入

47、“常規(guī)方法測(cè)靜特性”試驗(yàn)，根據(jù)提示首先升高機(jī)組頻率至51.2Hz左右，以使接力器位移為10%左右，然后按確認(rèn)鍵進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。在調(diào)整機(jī)組頻率的過(guò)程中須保證頻率向一個(gè)方向變化，不能忽大忽小。 降低機(jī)組頻率，每次變化0.2Hz，待頻率穩(wěn)定后按確認(rèn)鍵進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。在調(diào)整機(jī)組頻率的過(guò)程中須保證頻率向一個(gè)方向變化，不能忽大忽小。 根據(jù)提示直到將所有數(shù)據(jù)點(diǎn)采樣完為止。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣完成后將自動(dòng)繪出其靜特性曲線，并計(jì)算出最大轉(zhuǎn)速死區(qū)與非線性度。如需保存結(jié)果可通過(guò)“數(shù)據(jù)保存”菜單進(jìn)行保存。.2 調(diào)速器空載頻率擾動(dòng)試驗(yàn)方法該試驗(yàn)需在機(jī)組充水后(或用仿真測(cè)試裝置)進(jìn)行，用于機(jī)組控制參數(shù)的調(diào)整。 首先使

48、機(jī)組處于空載自動(dòng)工況，選擇一組空載PID控制參數(shù)。 其次將電氣開限放開至50%左右(進(jìn)入?yún)?shù)整定菜單下的電氣開限整定后按 á /â 鍵調(diào)整)。 進(jìn)入動(dòng)態(tài)試驗(yàn)菜單下的空載頻率擾動(dòng)試驗(yàn)選項(xiàng)，根據(jù)提示調(diào)整通過(guò)機(jī)組頻率給定擾動(dòng)的擾動(dòng)量及錄波時(shí)間，其中錄波時(shí)間不能太短，確認(rèn)后開始頻率擾動(dòng)試驗(yàn)。 空載頻率擾動(dòng)試驗(yàn)的過(guò)程如下：首先自動(dòng)將機(jī)組頻率給定調(diào)整到：50 - 擾動(dòng)量/2，等待一定時(shí)間后進(jìn)行上擾試驗(yàn)，將機(jī)組頻率給定自動(dòng)階躍到：50 + 擾動(dòng)量/2，在設(shè)定的錄波時(shí)間到達(dá)后進(jìn)行下擾試驗(yàn)，將機(jī)組頻率給定自動(dòng)階躍到：50 - 擾動(dòng)量/2，直到設(shè)定錄波時(shí)間到達(dá)為止。1.4.6 測(cè)試結(jié)果打印 通

49、過(guò)測(cè)試系統(tǒng)保存的數(shù)據(jù)文件(后綴為：.TXT)須先用EXCEL軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)化成相應(yīng)曲線并打印。首先通過(guò)觸摸屏上的軟驅(qū)用軟盤將測(cè)試數(shù)據(jù)文件拷貝到計(jì)算機(jī)中，然后用EXCEL軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)化。為得到最佳的打印效果，需通過(guò)EXCEL軟件的圖表屬性調(diào)整菜單將顯示曲線調(diào)整到合適的比例。對(duì)于調(diào)速器靜特性試驗(yàn)打印結(jié)果有兩頁(yè)，第一頁(yè)為靜特性曲線，第二頁(yè)為開/關(guān)方向測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)，可選擇僅打印其中某一頁(yè)。1.5 附圖HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器電氣柜示意圖HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器操作界面HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器在線幫助菜單HGS-E21/2型微機(jī)調(diào)速器模擬機(jī)組開機(jī)過(guò)程HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器故障檢索菜單HGS系列

50、雙IPC微機(jī)調(diào)速器空載頻率擾動(dòng)試驗(yàn) HGS系列微機(jī)調(diào)速器調(diào)節(jié)原理框圖(導(dǎo)葉部分) HGS系列微機(jī)調(diào)速器調(diào)節(jié)原理框圖(輪葉部分)2. HGS系列雙IPC+PLC微機(jī)調(diào)速器電氣柜2.1 概述 本調(diào)節(jié)器為水輪機(jī)電液調(diào)速器的兩個(gè)重要組成部分之一，完成調(diào)速系統(tǒng)的主要控制規(guī)律與操作保護(hù)功能，同機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)配合，控制水輪發(fā)電機(jī)組的頻率及有功功率，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)、并網(wǎng)、發(fā)電、調(diào)相等功能；并可與電站監(jiān)控系統(tǒng)通訊，接受監(jiān)控系統(tǒng)的控制。該電氣柜以工業(yè)控制微機(jī)(IPC)和可編程邏輯控制器(PLC)為硬件核心，采用雙微機(jī)通道冗余控制+PLC電手動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，并配以液晶觸摸屏作為操作顯示接口，具有良好的全中文圖形

51、人機(jī)界面和在線幫助系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單方便。電氣柜結(jié)構(gòu)為模塊化的硬件結(jié)構(gòu)，易于維護(hù)、維修，可靠性高。適用于大中型混流式、軸流式、貫流式、抽水蓄能機(jī)組。2.2 主要特點(diǎn)和功能本調(diào)節(jié)器主要特點(diǎn)和功能可參考HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器電氣柜，除此之外，還具有如下特點(diǎn)和功能：(1) PLC電手動(dòng)能單獨(dú)開機(jī)、停機(jī)以及增加和減少負(fù)荷。(2) 調(diào)速器由兩套完全相同的IPC微機(jī)系統(tǒng)(A、B)和PLC電手動(dòng)構(gòu)成，當(dāng)其中一套IPC微機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，該系統(tǒng)所有輸出將斷開，另一套IPC系統(tǒng)上相應(yīng)輸出閉合。如果故障子系統(tǒng)原為在線系統(tǒng)，則系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng)切到備用子系統(tǒng)；如果故障發(fā)生在備用子系統(tǒng)，則該子系統(tǒng)只需退出備用，而兩套IPC系統(tǒng)同時(shí)故障時(shí)可切換到PLC電手動(dòng)運(yùn)行，這樣能有效保證機(jī)組在各種情況下穩(wěn)定運(yùn)行。(3) 當(dāng)雙IPC+PLC微機(jī)調(diào)速器電氣柜出現(xiàn)故障或電站廠用交、直流220V電壓同時(shí)消失時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)速系統(tǒng)或者切換到手動(dòng)，或者緊急停機(jī)。2.3 主要參數(shù)2.3.1 測(cè)頻通道可測(cè)量頻率信號(hào)幅值范圍 0.2V150V；2.3.2 頻率給定范圍 45HZ55Hz；2.3.3 開度及功率給定范圍 0100%；2.3.4 永態(tài)轉(zhuǎn)差范圍 010%；2.3.5 頻率死區(qū)整定范圍 0±0.5HZ；2.3.6 轉(zhuǎn)速