葛洲壩電廠調速系統(tǒng)介紹.

1、葛洲壩電廠調速系統(tǒng)介紹葛洲壩電廠調速系統(tǒng)介紹2005年10月11日一、水輪機調節(jié)的基本知識一、水輪機調節(jié)的基本知識1、水輪機調節(jié)的任務、水輪機調節(jié)的任務 水輪機調節(jié)水輪機調節(jié) 水輪機是一種以水為介質的動力機械，與其他動力機械相比，它具有高效、成本低、能源可再生、環(huán)保便于利用等優(yōu)點。水輪發(fā)電機組就是水輪機將水體的能量轉換為旋轉的機械能，通過主軸傳遞能量，主軸帶動發(fā)電機轉子旋轉，在定子內感應出電勢，帶上外負荷后便有電流輸出。而“水輪機調節(jié)”就是指對構成水輪發(fā)電機組的水輪機的調節(jié)。 水輪機調節(jié)的主要目的水輪機調節(jié)的主要目的 從發(fā)電到用電是由發(fā)電機輸出的功率，經(jīng)輸配電網(wǎng)絡，送至用戶的，電網(wǎng)本身既不能產

2、生電能也不能貯存電能，因此發(fā)電機送給用戶的電能是隨發(fā)隨用的，發(fā)電和用電之間有著互相影響的關系。電力系統(tǒng)中的用戶負荷不是固定不變的，用戶負荷的不斷變化引起電網(wǎng)頻率的升高或降低，發(fā)電機的頻率（轉速）也隨之變 化，用戶在用電過程中除要求供電可靠外，對電網(wǎng)電能質量也有十分嚴格的要求。 按我國電力部門規(guī)定，電網(wǎng)的額定頻率為50赫茲，大電網(wǎng)允許頻率偏差為0.2Hz，允許電壓偏差不得超過0.2 。對我國的中小電網(wǎng)來說，系統(tǒng)負荷波動有時會達到其總容量的510；而且即使是大的電力系統(tǒng)其符合波動也往往會達到其總容量的23。電力系統(tǒng)負荷的不斷變化，導致了系統(tǒng)頻率的波動。 水輪機調節(jié)的主要目的就是使參與調節(jié)的水輪發(fā)電

3、機組，能及時的適應用戶負荷的不斷變化，調節(jié)其輸出功率，使電網(wǎng)頻率和發(fā)電機轉速恢復正常，保證供電質量。 水輪機調節(jié)的基本任務水輪機調節(jié)的基本任務 水輪機調節(jié)的基本任務就是按照用戶符合變化所引起水輪發(fā)電機組的轉速或頻率變化的偏差，通過調速器自動調節(jié)水輪機導葉開度，使發(fā)電機的輸出功率和頻率滿足用戶的要求。2、水輪機調節(jié)的途徑和方法 水輪機出力的計算公式為水輪機出力的計算公式為： Nx=rQH 考慮到水輪機的水力和機械損失，水輪機的出力也可表示為： N=rQH 上述式中：N水輪機出力 r水的比重（1000公斤/立方米） H水輪機的工作水頭（米） Q通過水輪機的流量（立方米/秒） 水輪機的效率（） 式中

4、水輪機出力的單位為公斤.米/秒，稱為功率。但是在工程水輪機或發(fā)電機的出力通常用千瓦作為計算單位。1千瓦等于102公斤.米/秒，所以水輪機出力公式又可以寫成： N=rQH/1021000rQH/102=9.81QH千瓦 合理的水輪機調節(jié)途徑合理的水輪機調節(jié)途徑 水的比重一般可以認為不變的；對于一個已經(jīng)生產出來的水輪發(fā)電機組來說，其效率一般使固定不變的，水頭的改變不僅受到客觀條件的限制、技術處理上也比較困難，而且不經(jīng)濟，因此在技術合理改變進入水輪機的流量Q就是調節(jié)水輪機調節(jié)的合理途徑。 水輪機調節(jié)的方法水輪機調節(jié)的方法 水輪機調節(jié)的方法就是利用調速器控制水輪機導葉的開度，改變進入水輪機的流量。 3

5、 3、水輪機調節(jié)系統(tǒng)結構、水輪機調節(jié)系統(tǒng)結構 水輪機調節(jié)系統(tǒng)是由水輪機控制設備（系統(tǒng)）和被控制系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)。其組成框圖如下所示：引水和泄水 系 統(tǒng)水輪機發(fā)電機電 網(wǎng)測量元件執(zhí)行機構 放大校正元件給定元件 反饋元件4、水輪機調速器、水輪機調速器 水輪機調速器水輪機調速器 水輪機調速器就是由實現(xiàn)水輪機調節(jié)及相應的控制機構和指示儀表等組成的一個或幾個裝置的總稱。 水輪機調速器的組成水輪機調速器的組成 水輪機調速器主要有測量單元、放大校正單元、反饋單元、給定元件、執(zhí)行機構組成。 水輪機調速器的基本功用水輪機調速器的基本功用 水輪機調速器水電站水輪機發(fā)電機組的重要輔助設備。 調速器與電站二次回路和

6、計算機監(jiān)控系統(tǒng)相配合，完成水輪發(fā)電機組的開機、停機、增減負荷、緊急停機等任務。 水輪機調速器還可以與其他裝置一起完成自動發(fā)電控制、成組控制、按水位調節(jié)等任務。5 5、水輪機調節(jié)的特點、水輪機調節(jié)的特點 水輪機調節(jié)是隨著電力生產和自動調節(jié)理論的發(fā)展而逐步形成的一門科學。水輪機調節(jié)除具有一般自動調節(jié)的特征外，還具有如下值得注意的特點： 水輪機控制設備是通過水輪機導水機構和漿葉機械來調節(jié)水輪機流量及其流態(tài)的，與同樣功率的汽輪機相比，其所需要的工作能力要大的多，因此即使是中小型調速器也大多要采用機械液壓執(zhí)行結構，而且常常有一級或二級液壓放大的液壓執(zhí)行機構； 由于水流存在著較大的水流慣性，這種慣性不僅阻

7、止調節(jié)中需要的水流速度的迅速改變，而且在水系中引起水錘效應，產生與調節(jié)相反的作用，從而惡化調節(jié)過程，使水輪機調節(jié)變得較為復雜。所以現(xiàn)代水輪機的調速器均設有增強穩(wěn)定的校正元件，以提高水輪機調節(jié)的穩(wěn)定性； 水輪機調節(jié)系統(tǒng)是一個復雜的、非線性控制系統(tǒng)； 調節(jié)對象水輪機型式多種多樣（混流式、軸流定槳式、軸流轉槳式、貫流式、沖擊式等等）； 水輪機特性式非線性的； 由于水輪發(fā)電機組有多種工作狀態(tài)：機組開機、機組停機、同期并網(wǎng)和從電網(wǎng)解列后的空載、孤立電網(wǎng)運行等等，所以水輪機調速器應具有多種自動操作和控制的能力。6 6、水輪機調速器分類、水輪機調速器分類 水輪機調速器是水輪機控制的主體，它可以分為機械液壓調

8、速器、電氣液壓調速器和數(shù)字式電液調速器等，數(shù)字式電液調速器通常又稱為微機調速器。 機械液壓調速器機械液壓調速器 機械液壓調速器的定義 測速、穩(wěn)定及反饋信號用機械液壓的方法產生，經(jīng)機械液壓綜合后通過液壓放大部分驅動水輪機接力器的調速器，稱為機械液壓調速器。 機械液壓調速器概述 最早的水輪機調速器都是機械液壓式的，它是隨著電力建設發(fā)展而在20世紀初發(fā)展起來的。它能滿足帶孤立負荷和中小型電網(wǎng)運行的水輪發(fā)電機調節(jié)的需要，有較好的靜態(tài)特性和動態(tài)品質，可靠性較高，但是，面臨大機組、大電網(wǎng)提出的高靈敏度、高性能和便于實現(xiàn)水電站自動化等要求，機械液壓調速器固有的采用機械液壓方法進行測量、信號綜合和穩(wěn)定調節(jié)的功

9、能就顯露出明顯的缺陷。現(xiàn)在，新建的大型水輪發(fā)電機組幾乎均不采用機械液壓調速器，只有中小型機組特別是小型機組仍有一部分才用機械液壓調速器。 典型機械液壓調速器結構方框圖I飛擺機組轉速1Ty1S1TyS1引導閥輔助接力器主配壓閥 主接力器bp永態(tài)差值裝置1TdSbtTdS緩沖裝置yI轉速調整機構 主接力器反饋、取速度信號、有暫態(tài)反饋的PI調速器 機械液壓調速器的結構種類較多，下面是兩種典型的機械液壓調速器結構方框圖。 中間接力器反饋、取轉速信號、有暫態(tài)反饋的PI調速器I飛擺機組轉速TyS1引導閥輔助接力器主配壓閥主接力器bp永態(tài)差值裝置1TdSbtTdS緩沖裝置I轉速調整機構TyS1I機械反饋機械

10、反饋Ty1 輔助接力器或中間接力器反應時間常數(shù)（s)； Ty 主接力器反應時間常數(shù)（s)； bp 永態(tài)轉差系數(shù)（或永態(tài)差值系數(shù)）； bt 暫態(tài)轉差系數(shù)（或暫態(tài)差值系數(shù)）； Td 緩沖裝置時間常數(shù)（s)； S 拉普拉斯算子。電氣液壓調速器電氣液壓調速器 電氣液壓調速器定義 測速、穩(wěn)定及反饋信號用電氣方法產生，經(jīng)電氣綜合、放大后，通過電氣液壓放大部分驅動水輪機接力器的的調速器，稱為電氣液壓調速器。 電氣液壓調速器概述 20世紀50年代后是電氣液壓調速器迅速發(fā)展時期，電氣液壓調速器獲得了廣泛的應用。從采用的元件來看，它又經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路運算放大器三個發(fā)展階段。但是電氣液壓調速器既所謂的

11、電調實際上就是機械調速器的翻版，其控制部分沒有根本的變化。 20世紀80年代以前，電子器件的快速發(fā)展已經(jīng)有了質的飛躍，由集成電路模擬式器件已經(jīng)發(fā)展到了微機數(shù)字式器件，出現(xiàn)了不同檔次、不同功能、不同性質指標的微機電路板來作為半成品出現(xiàn)，為各種工業(yè)產品應用數(shù)字技術創(chuàng)造了條件，現(xiàn)在很少有生產電氣液壓調速器的廠家了。 典型的電氣液壓調速器結構方框圖頻率測量及加速度環(huán)節(jié)機組轉速Ty1S1 放大環(huán)節(jié) 電液轉換器中間接力器主配壓閥主接力器bp永態(tài)差值裝置1TdSbtTdS電氣緩沖裝置I頻率給定TyS1I機械反饋1+T1yS1+TnS電氣反饋 電氣液壓調速器與機械液壓調速器比較 比較機械液壓調速器和電液壓調速

12、器的機構方框圖不難看出，它們有相同的系統(tǒng)結構，僅僅是用下列電氣環(huán)節(jié)取代了相應的機械液壓環(huán)節(jié)：a. 電氣頻率測量環(huán)節(jié)取代飛擺測速裝置；b. 電氣頻率給定環(huán)節(jié)取代轉速調整機構；c. 放大環(huán)節(jié)和電液轉換器完成電氣信號至機械液壓信號的轉換；d. 電氣永態(tài)差值環(huán)節(jié)取代機械永態(tài)轉差裝置；e. 電氣緩沖環(huán)節(jié)取代機械液壓緩沖裝置；f. 由中間接力器引出電氣反饋取代由中間接力器引出的機械反饋。 數(shù)字式電液調速器概述 數(shù)字式微機型電液調速器絕大部分功能是由計算機軟件實現(xiàn)的，硬件只是為軟件功能提供一個基礎環(huán)境，由于計算機本身具有數(shù)字計算和邏輯判斷功能，致使可以在微機調速器里開發(fā)出模擬式調速器無法實現(xiàn)的某些嶄新的功能

13、，而且還使現(xiàn)代控制理論在調速器中的應用成為可能，隨著微機技術、網(wǎng)絡技術、總線技術的發(fā)展，水輪機微機調速器的微機調節(jié)器功能將會得到不斷的完善和發(fā)展。 與微機調節(jié)器的迅速發(fā)展和應用同步，水輪機微機調速器的電機轉換裝置也有原來的單一的電液轉換器和電液伺服閥，發(fā)展成為步進電機/伺服電機構成的電液轉換裝置。 數(shù)字微機式電液調速器與電氣液壓調速器比較 與模擬式電液調速器相比，有一個顯著的特點式微機型調速器功能齊全而且硬件設備較少，硬件質量、工藝水平和可靠性較高。 數(shù)字式電液調速器數(shù)字式電液調速器IKp1+T1vSKDSK1SbpIIII1TYS機組比例微分積分頻率頻率給定開度給定數(shù)模轉換電液隨動系統(tǒng)電氣反

14、饋fgfsycfyyf 一種微機調速器的結構方框圖 fg 機組頻率測量值（Hz) fc 頻率給定值（Hz) Yc 開度給定相對值 Kp 比例增益（或比例系數(shù)） KD 微分增益（或微分系數(shù)） （s) Ki 積分增益（或積分系數(shù)） (1/s ) T1y 微分環(huán)節(jié)時間常數(shù)（s)二、葛洲壩電廠調速器介紹二、葛洲壩電廠調速器介紹1、葛洲壩電廠調速器類型葛洲壩電廠調速器類型 葛洲壩電廠有21臺軸流轉槳式水輪發(fā)電機組，水輪機調速器為 葛洲壩電廠有21臺軸流轉槳式水輪發(fā)電機組，水輪機調速器為雙調節(jié)水輪機調速器既具有兩個調節(jié)機構的水輪機調速器。 機組運行的最優(yōu)效率工況式取決于導葉開度和輪葉角度得配合關系，因為這

15、類水輪機的轉動力矩除與導葉有關外，輪葉角度也是確定水輪機動力矩的因素。水輪機在不同的穩(wěn)定工況時，輪葉應該按照導葉開度改變自己的角度，形成合理的組合關系，才可以獲得較好的效率工礦。 從葛洲壩電廠現(xiàn)有的21臺數(shù)字式水輪機調速器的主要控制核心部件來來，葛洲壩電廠調速器可以分為三類，具體類型如下所示： 葛洲壩電廠葛洲壩電廠3F3F7F7F SJ-721A雙微機水輪機調速器 ，采用美國英特公司生產的Isbc88/25單板機微型計算機為控制核心，準16位。 SJ-721A雙微機水輪機調速器由南瑞集團電控所生產。 葛洲壩電廠葛洲壩電廠19F19F PCC智能雙重調節(jié)水輪機調速器 ，采用B&R公司的2

16、500系列的可編程計算機控制器作為控制的硬件平臺，PCC主機采用高性能的32位RISC精簡指令集CPU。 PCC智能雙重調節(jié)水輪機調速器具有完全相同的兩套控制系統(tǒng)。 PCC智能雙重調節(jié)水輪機調速器宜昌能達公司生產。 葛洲壩電廠葛洲壩電廠1F1F、2F2F、8F8F18F,20F18F,20F、21F21F WBST-A（Q)型可編程步進電機式水輪機調速器，采用日本三菱公司的A系列或Q系列可編程控制器（PLC）作為控制的硬件平，成功的應用步進電機取代電液轉換器，取消了傳統(tǒng)的電-液伺服系統(tǒng)，克服了模擬放大電路存在的各種問題，特別是取消了電液轉換器，消除了由于電液轉換器引起的一系列問題。WBST-A

17、（Q)型可編程步進電機式水輪機調速器是單系統(tǒng)。 WBST-A（Q)型可編程步進電機式水輪機調速器由宜昌能達公司生產。2、可編程步進式雙調節(jié)水輪機調速器 概述概述 可編程步進式雙調節(jié)水輪機調速器由步進式電-位移伺服系統(tǒng)，帶動液壓隨動系統(tǒng),實現(xiàn)對水輪機控制。 步進式電-位移控制系統(tǒng)采用可編程控制器-步進式驅動器-步進電機-絲杠-位移傳感器的結構形式。 液壓隨動系統(tǒng)采用引導閥-輔助接力器-主配壓閥-主接力器-機械反饋的結構形式。 可編程步進式雙調節(jié)水輪機調速器采用三菱公司PLC的可編程控制器作為控制的硬件平臺。由于步進電機成功的應用，取消了傳統(tǒng)的電-液伺服系統(tǒng)，克服了模擬放大電路存在的各種問題，特別

18、是取消了電液轉換器，消除了由于電液轉換器引起的一系列問題 主要特點主要特點 獨特的變速控制方式，具有自動檢測步進電機失步等故障診斷處理功能。保證了整個系統(tǒng)的安全可靠性。 步進式調速器除滿足GB/T9652.1-1997和DL563-95的要求； 電氣回路中完全取消了電位器和繼電器，大大減少了接觸不良等不安全因素，柜內無功率放大板等模擬電路，避免了模擬放大電路存在的漂移，抗干擾性差等問題。 具有頻率跟蹤，開度跟蹤，功率跟蹤功能，保證了調速器手/自動無擾動切換，以及運行模式無擾動切換。 自動按工況改變運行參數(shù)，調節(jié)平穩(wěn)，速動性好。 采用梯形圖編程，使程序易懂易讀，修改方便，用戶便于掌握 采用單片機

19、測頻，線性度好，精度高，速度快。 除保留傳統(tǒng)調速器具有的所有功能外，還增加了當電源消失時自動進入手動運行并維持原有的開度不變的功能。 手/自動運行方式切換平穩(wěn)，不論是從手動運行進入自動運行還是從自動運行進入手動運行，都可隨意切換，而不必考慮開限是否處于限制狀態(tài)。(所有的切換工作都在電路內實現(xiàn)，不引起任何油壓波動和機械轉換)。 取消電液轉換器，手/自動切換(電磁配壓)閥，增/減(電磁配壓)閥等以及這些部件相應的油管道，機械柜內，除引導閥主配壓閥(及緊急停機電磁配壓閥)外，其它部件不用液壓油。 簡化開度限制機構，簡化杠桿及濾油器，還簡化了機械的結構。 不需要高精度的油源，因此降低了對濾油器的要求(

20、僅供引導閥和緊急停機電磁閥用油)，又由于采用刮片式濾油器，取消了濾油器切換閥，也完全省去了濾油器的日常清洗更換工作。 位移轉換裝置設有純手動機械式超行程保護功能，防止傳感器斷線等意外故障時，絲桿卡死過載，損壞步進電機。整個系統(tǒng)結構簡單，功能完善，操作方便，性能好，可靠性高，維護和檢修工作量極小。 主要功能主要功能 正常運行、故障運行及緊急停機。自動開機時按水頭給定起動開度、空載開度。 設頻率調節(jié)、功率調節(jié)、開度調節(jié)等三種運行模式。 運行參數(shù)的輸入和修改?？墒?自動地對下列參數(shù)進行調整：運行水頭、導葉給定開度、限制開度、頻率給定、功率給定。 調速器手/自動無擾動切換和調速器運行方式無擾動切換。

21、遠方控制、現(xiàn)場控制：所有的控制功能都可在現(xiàn)場進行操作。遠方可進行自動/手動開/停機，增/減負荷(或頻率,開度)等操作。 在不停機(進入純機械手動運行)的狀態(tài)下，能方便可靠地進行電氣及步進式電-位移裝置的檢修工作。 電源消失時維持原有導葉開度不變。 各類故障及電源消失報警出口。 開度，頻率，功率，實際值及給定值顯示。電氣開度限制顯示，水頭給定。 水頭，開度顯示自動復歸功能。測有功測水頭觸摸屏操 作機頻電氣機械可編程控制器位移傳感器機械返饋系統(tǒng)結構圖一測頻網(wǎng)頻導葉主接導葉步進電機位移轉換主配導葉引導閥位移傳感器機械返饋輪葉主接輪葉步進電機位移轉換主配輪葉引導閥水輪機 系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構 導葉主接反饋

22、傳感器 電氣部分硬件配置 控制核心采用Q2A型可編程控制器Q2A型可編程控制器中央處理模塊(CPU模塊)處理速度高,程序容量大,開入開出及模入模出配置靈活,采樣速度高,可靠性高。 人機界面采用三菱A970型大屏幕觸摸屏與按鈕、指示燈相結合觸摸屏使參數(shù)觀察及設置變得直觀清晰、簡單容易。按鈕可實現(xiàn)常用操作,方便快捷。 測頻板采用8位單片機測頻，機組頻率和系統(tǒng)頻率經(jīng)隔離變壓器輸入后，再經(jīng)過濾波，放大，整形，將交流信號變成方波信號送單片機計算，然后經(jīng)光隔把數(shù)字量送PLC。機頻網(wǎng)頻隔離變壓器隔離變壓器放大整形放大整形單片機采樣及計算光電隔離可編程控制器圖二 測頻電路硬件結構 電源故障顯示板電源故障顯示小

23、面板布置在電源綜合板上，當調速器出現(xiàn)電源故障時，相應的電源故障指示燈熄滅。 電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)采用交直流雙重供電方式，保證供電的可靠性。其配置如圖四。 機械結構機械結構 電源綜合板隔離變壓器AC220VDC220V電源綜合板24V電源24V電源15V+5V電源AC2 2 0VDC 2 2 0VDC24VDC+15V圖四 電源系統(tǒng)示意圖DC 2 2 0VDC 2 2 0VDC24VDC-15VDC+5VDC24VDC+15VDC-15VDC+5V 機柜內部布置有上擱板、底板。上擱板上布置有步進電機、驅動器、位移傳感器、開度指示機構、手操機構等。 底板上安裝有濾油器，緊急停機電磁配壓閥、壓力表，檢修

24、閥門等。引導閥、主配壓閥布置在底板下。刮片式濾油器供給引導閥及應急閥塊用油，壓力表指示濾油器后部的壓力值。 緊急停機電磁鐵采用帶記憶功能集成式應急球閥，具備機械手動操作和電操作兩種方式，操作安全性高，抗油污能力強。其由兩個先導閥(球閥)和一個執(zhí)行閥組成，執(zhí)行閥帶液壓開關鎖，執(zhí)行閥需動，必須先導閥開鎖。在電控制時，只需要脈沖控制信號就能使應急閥動作，控制信號消失后，液壓自保持。電磁閥線圈不用長期帶電，大大提高了線圈的工作壽命。操作手輪步進電機連軸器軸承絲桿螺母移動套 位移轉換裝置 主配壓閥PBATT閥芯和閥殼都采用鍛件結構,閥芯采用三閥盤等徑結構，加工工藝好,動作導向好，主配壓閥不容易發(fā)卡。配油

25、口環(huán)形開槽，具有通油能力強等優(yōu)點。其中主配閥芯和閥套選用同材質（20CrMo滲碳淬火）的材料，相同的熱處理。加工采用專業(yè)廠家，保證主配壓閥閥芯閥套高硬度、小間隙、高精度等要求。主配壓閥上設置動作失靈接點，安裝方便；增加緊急停機快速動作通道，保證調速故障情況下，機組迅速可靠停機。環(huán)形窗口裙邊開口 采用刮片式濾油器，無需清掃濾芯，有前后壓差時，旋轉幾圈濾芯，即可消除壓差，小修時，卸下慮油器底部堵頭，放出雜質即可。 刮片式濾油器 調速器機械部分機構示意圖BATTP緊急停機壓力油排油位移轉換手動開限主接力器機械反饋輸入故障處理模式切換手自動切換手動自動開機停機甩負荷空載負載調相PID計算輸出 調速器主

26、程序方框圖 調速器程序方框圖調速器程序方框圖開始DL斷開F45Hz頻率跟蹤50Hz送頻給網(wǎng)頻送頻給空載PID參數(shù)NOPID調節(jié)程序結束NONO 調速器空載方框圖開始DL合50Hz送頻給頻率模式加頻率死區(qū)去頻率死區(qū)負載PID參數(shù)NOPID調節(jié)程序結束NO開度模式功率模式開度給定功率給定 調速器負載方框圖3 3、PCCPCC智能水輪機雙重調節(jié)調速器智能水輪機雙重調節(jié)調速器 概述概述 PCC智能步進式水輪機調速器是由步進式電位移伺服系統(tǒng)，帶動液壓隨動系統(tǒng)，實現(xiàn)對水輪機的控制。 步進式電位移伺服系統(tǒng)采用可編程計算機控制器PCC數(shù)字式步進電機驅動器步進電機位移轉換絲桿位移傳感器反饋的結構形式。 液壓隨動

27、系統(tǒng)采用原引導閥輔助接力器主配壓閥主接力器主接傳感器反饋的結構形式。 PCC主機采用高性能的32位RISC精簡指令集CPU，使用模塊化、實時多任務的操作系統(tǒng)，并配置IP智能模塊，進行多處理器并行處理，加上其主CPU的高速運算能力，使得在軟件控制算法中使用較復雜的數(shù)學模型成為可能。 PCC智能步進式水輪機調速器采用B&R公司的可編程計算機控制器PCC代替三菱公司的A系列PLC作為控制的硬件平臺。 主要特點主要特點 PCC智能調速器除了繼承原先PLC可編程控制器步進式水輪機調速器的所有優(yōu)點，同時還具有以下特點： 簡化了電源結構，提高電源部分的可靠性。即使電源有波動也不影響調速器的正常運行。

28、 獨特的變速控制方式，具有自動檢測步進電機失步等故障診斷和處理功能。保證了整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。 采用智能控制算法，不斷監(jiān)測當前調速器的調節(jié)品質，并自動改變運行參數(shù)，使調節(jié)平穩(wěn)，速動性好。 采用梯形圖和高級語言C混合編程，保留了程序易懂易讀、修改方便、用戶便于掌握的特點，同時，使用C語言編程，還具有易于實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算、能提高控制精度等優(yōu)點。 PCC借助了PC機中操作系統(tǒng)的概念，它的操作系統(tǒng)是模塊化的、可裝入式的，能方便的進行升級，在調試程序的時候也具有很大的靈活性。 PCC主機簡介2005系列可編程計算機控制器是由奧地利B&R貝加萊工業(yè)自動化公司生產的中型PCC，體積小、速度快

29、、抗干擾能力強，它采用模塊化結構，配置靈活，擴展方便，還支持各種工業(yè)標準網(wǎng)絡通訊協(xié)議?？梢圆捎檬澜缤ㄓ玫睦^電器邏輯（梯形圖）編程方法，易于掌握； 使用10.4寸大屏幕觸摸屏，提供了良好的人機交互界面，方便用戶使用。 用B&R公司的智能數(shù)字量混合模塊DM455整形板代替單片機進行測頻，可靠性高、線性度更好，精度更高，速度更快。 硬件配置硬件配置 步進式調速器電氣部分主要由可編程計算機控制器PCC、測頻信號整形板ZXB、電源模塊、操作按鈕和燈、差動變壓器式反饋傳感器和觸摸顯示屏組成。 電源系統(tǒng) PCC主要技術參數(shù)PCC也可以使用高級語言C進行編程，通過C語言強有力的數(shù)學計算語句，輕松實現(xiàn)比

30、較復雜的算法；還可以混合編程，充分利用不同編程方法的優(yōu)點。軟件上也采取了模塊化的結構，有大量的系統(tǒng)函數(shù)庫供選用，也可自由定制用戶庫，方便用戶程序的移植和升級維護。a型號：2005系列b輸入：16點數(shù)字量DI模塊、8通道模擬量AI模塊c輸出：16點數(shù)字量DO模塊、8通道模擬量AO模塊d工作電源：50HZ，24VDC、220VDC、120VAC、230VAC可選 系統(tǒng)電源采用交直流雙重供電方式，工作電源采用雙開關電源供電方式，保證供電的可靠性，其配置如下圖 電源綜合板隔離變壓器AC220VDC220V電源綜合板24V電源24V電源15V+5V電源AC220VDC 220VDC24VDC+15V 電

31、源系統(tǒng)示意圖DC 220VDC 220VDC24VDC-15VDC+5VDC24VDC+15VDC-15VDC+5V測有功測水頭觸摸屏操 作機頻電氣機械可編程計算機控制器位移傳感器機械返饋系統(tǒng)結構圖一測頻網(wǎng)頻導葉主接導葉步進電機位移轉換主配導葉引導閥位移傳感器機械返饋輪葉主接輪葉步進電機位移轉換主配輪葉引導閥水輪機 系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構 應急閥4 4、 調速器工作原理調速器工作原理 自動開機自動開機 調速器無故障時，將導/輪葉置自動狀態(tài)，水頭按當前實際水頭設定（或者由自動水位裝置給定測得的水頭值），鎖錠在拔出狀態(tài)，緊急停機電磁閥在復歸位置，輪葉在起動開度位置（輪葉起動開度根據(jù)用戶輪葉在起動開度位置

32、（輪葉起動開度根據(jù)用戶提供參數(shù)在軟件中設置）提供參數(shù)在軟件中設置），機組具備開機條件，由中控室或機旁盤發(fā)開機令給調速器，調速器接收到開機令后，使步進電機向開啟方向旋轉，過程如下： 導葉開至第一起動開度，機組轉速開始上升。輪葉全關。 當機組頻率45Hz時,導葉回關到第二起動開度，PID參與調節(jié)，機組自動跟蹤網(wǎng)頻，如果無網(wǎng)頻信號或網(wǎng)頻故障時，機組自動跟蹤50HZ。 自動運行自動運行 空載運行，導葉在自動狀態(tài)，機組在頻率模式下運行。 由整形板ZXB采集機組頻率和系統(tǒng)頻率的正弦波信號，經(jīng)過整形、放大變成方波信號送DM455計算，將計算的數(shù)字量送入可編程控制器PCC的CPU，可編程控制器采集的機頻、網(wǎng)頻

33、信號以及其它各種反饋信號等進行運算處理后，驅動導葉步進電機旋轉；導葉步進電機帶動導葉絲桿轉動，導葉絲桿將電機的轉動變成引導閥芯的直線位移；導葉中間位移傳感器將導葉絲桿位移信號反饋到可編程控制器；當導葉絲桿的位置與可編程控制器所要求的值相時，導葉步進電機反轉使引導閥回中，導葉電-位移伺服系統(tǒng)完成閉環(huán)調節(jié)。 導葉絲桿的位移信號經(jīng)過杠桿帶動導葉引導閥，通過壓力油控制導葉輔助接力器、經(jīng)主配壓閥放大后推動導葉主接力器移動，通過調速環(huán)控制導水葉的進水量，從而調節(jié)機組頻率；同時導葉主接力器的移動經(jīng)主接傳感器使導葉引導閥回中，液壓隨動系統(tǒng)完成閉環(huán)調節(jié)。 輪葉的運行規(guī)律由可編程控制器軟件中的協(xié)聯(lián)關系曲線確定，其

34、電-位移伺服系統(tǒng)調節(jié)方式與導葉完全一致；其機械與液壓隨動系統(tǒng)調節(jié)方式與導葉完全一致。 負載運行 斷路器合上后，機組運行在開度模式、功率模式或頻率模式下，在面板上或中控室增/減負荷（開度、功率給定）可調節(jié)機組出力。 在觸摸屏上可增/減負荷、三種模式間可以進行無擾動切換。 自動停機自動停機 將負荷減到零，斷路器分后，發(fā)“停機令”，使導葉步進電機向關閉方向旋轉，帶動導葉中間接力器、導葉杠桿及導葉引導閥，液壓隨動系統(tǒng)關閉導葉，使機組停機。輪葉根據(jù)協(xié)聯(lián)曲線運行關閉至零開度，延時后回到起動開度。 甩負荷甩負荷 自動狀態(tài)下，調速器將快速關閉導葉，機組頻率將自動跟蹤網(wǎng)頻；輪葉根據(jù)協(xié)聯(lián)曲線運行。 手動狀態(tài)下，調速器自動將導葉關至空載開度（輪葉