HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器

1、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.代輪機(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r-r人/zn2.2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

2、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)速器電氣柜概述4.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.14.2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4.1HGS系列PLC微機(jī)調(diào)速器的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5.1概述4.2c).5=r=T4-4-b-4-i=rHGS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

3、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概述第四章我公司油壓裝置及其5.2HGS系列PCC微機(jī)調(diào)速器的主要技術(shù)性能及特點(diǎn)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特一第三章我公司調(diào)速器機(jī)械柜系列產(chǎn)品介紹1.3使用與維護(hù)1.3HGS系列全液控比例閥單調(diào)機(jī)械柜概述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.22. YZC-PLC 型油壓裝置控制柜2.1 概述系統(tǒng)組成2.3 工作原理伺服比例閥特點(diǎn)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

4、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

5、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：Jdco/dt=Mt-Mg（1）式中：J機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分動(dòng)量矩co=（兀n/30）-轉(zhuǎn)動(dòng)角速度n機(jī)組轉(zhuǎn)速

6、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Jdco/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A(yù)no水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為：Mt=QHrtY/co（2）式中：Q通過(guò)水輪機(jī)的流量H水輪機(jī)凈水頭Yt-水輪機(jī)總效率Y一單位容積水的質(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Mt=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

7、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)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)

8、。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

9、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=（Jcor/Mr尸GD2nr2/365Pr（3）式中：Jcor一額定轉(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)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）2L/S=2LV/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

10、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)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

11、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

12、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50Hz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

13、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(jiàn)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LJ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

14、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1000030000Nm之間稱為中型調(diào)速器。操作功在10000Nm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)

15、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

16、、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

17、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

18、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

19、度信號(hào)和加速度信號(hào)有暫態(tài)反饋的PID調(diào)速器1n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至接力器丫2的部分是一個(gè)電液隨動(dòng)系統(tǒng)。我國(guó)的YT-1800（永磁機(jī)型）調(diào)速器屬于這種類型。PID調(diào)速器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F.-I，3.6 僅具有主接力器并聯(lián)PID型調(diào)速器赭氏段第二章我公司調(diào)速器電氣柜HG繇列產(chǎn)品介紹1. HGS系列雙

20、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1.2.1 主要特點(diǎn)(1) 可靠性

21、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) 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

22、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24V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

23、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) 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

24、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)

25、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) 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(jiàn)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)

26、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(jiàn)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)

27、、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(jiàn)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(jiàn)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)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

28、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)1.3.1 測(cè)頻通道可測(cè)量頻率信號(hào)幅值范圍0.2V150V;1.3.2 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土0.5HZ;1.3.6 轉(zhuǎn)速死區(qū)ixW0.04%;1.3.7 漿葉協(xié)聯(lián)裝置不準(zhǔn)確度ia<1.5%;1.3.8 P

29、ID參數(shù)整定范圍：比例增益Kp：0.520積分增益Ki:0.05101/s微分增益Kd:05s1.3.9 柜體尺寸長(zhǎng)X寬X高=800X800(600)x2260(mm)1.4 系統(tǒng)硬件配置及軟件結(jié)構(gòu)1.4.1 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

30、過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體。液晶觸摸屏(上位機(jī))D BA B1 ODB2OD 4B5 4 2S RU r Ce w PIPC B （下位機(jī)B）re WB 一UPC584T224SR2 01D4AMJ1IPC A （下位機(jī)A）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.1 模擬量出板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。.2 模擬量車入板JA2(A/D)采用帶隔離的32路

31、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)為差分方式，即JP1跳線為DIFF。.3 開關(guān)量輸入/輸出板1JA3(DI/O1)采用帶光電隔離的8路開關(guān)量輸入，8路繼電器車出板P8R8DIO,開關(guān)量輸入信號(hào)為AC/DC524V。板卡I/O基地址設(shè)置為0x300,即SW1:12為OFF,36為ON。.4 開關(guān)量輸入/輸出板2JA4(DI/O2)采用帶光電隔離的8路開關(guān)量輸入，8路繼電

32、器車出板P8R8DIO,開關(guān)量輸入信號(hào)為AC/DC524V。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+0mV、±50mV、M.5V、i2.5V、/v的雙極性電壓

33、輸入或020mV、0100mV、0IV、05V、010V的單極性電壓輸入或立0mA的雙極性電流輸入及020mA的單極性電流輸入信號(hào)；可選擇受V的雙極性電壓輸出，或0-10V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0.3V750V,線

34、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25m,非線性<±0.02%F.S.（全行程），重復(fù)誤差<±0.001%F.S.。.10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。1.4.2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

35、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IPCA/IPCB的CPU主

36、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.COMDEBUG。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。1.4.3 系統(tǒng)軟件編制說(shuō)明 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)軟件程序框圖系統(tǒng)初始化（各種板卡、系統(tǒng)時(shí)鐘等）圖1:主程序框圖圖2:調(diào)節(jié)控制程

37、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。

38、 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

39、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)

40、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

41、、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)手動(dòng)狀態(tài)開機(jī)令 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)葉開度而加函濡值方法實(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

42、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

43、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?！办o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

44、未接到開/停機(jī)命令前，其數(shù)據(jù)自動(dòng)丟失，僅當(dāng)在接到開/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

45、（菜單項(xiàng)后打?yàn)镺N）。 進(jìn)入“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

46、機(jī)組控制參數(shù)的調(diào)整。 首先使機(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/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)果打印通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)保存的

47、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附圖嘮HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器電氣柜示意圖及電話相抽水適相碩率調(diào)節(jié)2UU-I1DCI-校障檢索百兩手動(dòng)震修.功率調(diào)節(jié) 開度調(diào)節(jié)HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器操作界面幫助F1系統(tǒng)幫助:獲得需要的操作幫助.日顯示水輪機(jī)的開機(jī)曲線.總參數(shù)

48、修改二<1>負(fù)載參裁:設(shè)定三種調(diào)節(jié)模式下負(fù)載調(diào)節(jié)參裁.空載參數(shù):設(shè)定不同水頭下空載參數(shù)頻率死區(qū);設(shè)定負(fù)戟工況三種調(diào)節(jié)模式下的頻率死區(qū).水頭故障時(shí),可以設(shè)定水頭模式設(shè)定:預(yù)置負(fù)戟工況三種調(diào)節(jié)模式，顯示方式:設(shè)定屏幕保護(hù)方式.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)程故障檢索編號(hào)故苴定位苜發(fā)時(shí)間月，口，的，1日闔領(lǐng)蟲日導(dǎo)葉反檎*口二隔不核4日下游不位口日雙機(jī)通訊7-020822：15DT-D2OS；Z2；口:JT7-O2OiQ£22：137-03Oe；22；1207-OB06；42；16HGS系列雙IPC微機(jī)調(diào)速器故障檢索菜單HGS

49、系列雙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）祖盹黨即浦jrUCibimt二.1；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

50、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。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

51、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。220V 電壓同時(shí)消失時(shí)，根(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)速死區(qū)ixW0.04%;2.3.7 漿葉協(xié)聯(lián)裝置不準(zhǔn)確度iaW1.5%；2.3.

52、8 PID參數(shù)整定范圍：比例增益Kp：0.520積分增益Ki:0.05101/s微分增益Kd:05s2.3.9 柜體尺寸長(zhǎng)X寬X高=800X800(600)x2260(mm)2.4 附圖：HGS系列雙IPC+PLC微機(jī)調(diào)速器電氣柜示意圖:二1口FJRHGS系列雙IPC+PLC微機(jī)調(diào)速器電氣柜示意圖3. HGS系列單IPC+PLC微機(jī)調(diào)速器電氣柜3.1 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

53、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，采用單IPC自動(dòng)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。3.2 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)速器由單IPC微機(jī)系統(tǒng)和PLC電手動(dòng)構(gòu)成，當(dāng)IPC微機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可切換到PLC電手動(dòng)運(yùn)行，這樣能有效

54、保證機(jī)組在各種情況下穩(wěn)定運(yùn)行。(3) 當(dāng)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)。3.3 主要參數(shù)3.3.1 測(cè)頻通道可測(cè)量頻率信號(hào)幅值范圍0.2V150V;3.3.2 頻率給定范圍45HZ55Hz;3.3.3 開度及功率給定范圍0100%;3.3.4 永態(tài)轉(zhuǎn)差范圍010%;3.3.5 頻率死區(qū)整定范圍0±0.5HZ;3.3.6 轉(zhuǎn)速死區(qū)ixW0.04%;3.3.7 漿葉協(xié)聯(lián)裝置不準(zhǔn)確度iaW1.5%；3.3.8 PID參數(shù)整定范圍：比例增益Kp：0.520積分增益Ki:0.05101/s微分增益Kd:05s3.3.9 柜體尺寸長(zhǎng)X寬X高=800X800(6