水輪機微機調(diào)速器培訓(xùn)精品課件

1、PLC水輪機微機調(diào)速器水輪機微機調(diào)速器國內(nèi)外開展動態(tài)可編程控制器的開展現(xiàn)狀與特點PLC水輪機微機調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)水輪機微機調(diào)速器靜特性分析水輪機微機調(diào)速器國內(nèi)外開展動態(tài)水輪機調(diào)速器作為水電站的重要控制設(shè)備，歷來受到水電界的關(guān)注和重視。眾所周知，調(diào)速器曾經(jīng)歷了機械液壓型、模擬式電氣液壓型的漫長歷史。電液調(diào)速器大都采用了PID調(diào)節(jié)規(guī)律，在性能上有很大的提高，但是由于它仍用模擬組件或數(shù)字電路來實現(xiàn)其調(diào)節(jié)規(guī)律，故硬件線路復(fù)雜，維護也不方便，可靠性受到一定的影響。同時水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個非線性、時變、非最小相位系統(tǒng)，要想保證系統(tǒng)在不同的工況下都具有優(yōu)良的動態(tài)品質(zhì)是非常困難的。20世紀(jì)70年代中期微處理機

2、推向市場，到70年代末，微機控制技術(shù)引入水輪機調(diào)節(jié)領(lǐng)域，80年代微機調(diào)速器經(jīng)歷了誕生、開展至根本形成的歷史。目前，在調(diào)速器領(lǐng)域內(nèi)，開展微機調(diào)速器己經(jīng)成為主流。國外開展動態(tài) 20世紀(jì)80年代，世界上興旺國家的著名水輪機調(diào)速器公司均毫無例外地先后研制了微機調(diào)速器。 日本日立公司和東芝公司率先研制 ABB公司起步早、開展快 法國奈爾皮克(NEYRPIC)公司 德國西門子(SIEMENIS)公司 美國伍德華德(WOOD WARD)公司 瑞士埃舍爾維斯(ESCHER WYSS)公司 比利時的ACEC公司 挪威的KBB公司等國內(nèi)開展動態(tài)建國以來，我國調(diào)速器制造工業(yè)經(jīng)歷了引進、仿制、自行研制生產(chǎn)的過程。隨著

3、微電子技術(shù)的開展，我國學(xué)者在20世紀(jì)80年代初即開始從事微機控制技術(shù)應(yīng)用于水輪機調(diào)節(jié)的研究。1984年11月，華中理工大學(xué)和天津水電控制設(shè)備廠合作研制的我國第一臺微機調(diào)速器在湖南歐陽海水電站投入運行。由于微機調(diào)速器具有精度高，軟件靈活性大，便于采用先進的控制策略，藉硬、軟件的容錯、避錯等措施可提高其可靠性等優(yōu)點，它從一誕生就表現(xiàn)出強大的生命力。此后，許多高等院校、科研院所、企業(yè)均開展了微機調(diào)速器的研制。開發(fā)環(huán)境硬件應(yīng)用領(lǐng)域控制策略單板機單板單板機可編程控器(PLC)工業(yè)控制機(IPC)對常規(guī)PID控制規(guī)律作了改進，提出和應(yīng)用了一些新的控制策略。機器碼、匯編語言、高級語言面向任務(wù)的基于圖形組態(tài)的

4、開發(fā)平臺;混流式、轉(zhuǎn)漿式、貫流式、沖擊式、抽水蓄能機組 當(dāng)前，我國的微機調(diào)速器領(lǐng)域正向更先進、更可靠、性能/價格比更優(yōu)越的方向開展?？删幊炭刂破鞯拈_展現(xiàn)狀與特點可編程控制器的開展現(xiàn)狀 1968年，美國通用汽車(GM)公司針對“多品種、小批量的市場需求，提出了10項功能指標(biāo)全新的工業(yè)控制裝置的設(shè)想。1969年，美國數(shù)字公司(DEC)按上述要求研制成功了這種新型工業(yè)控制裝置，當(dāng)時主要是用于邏輯控制，稱之為可編程邏輯控制(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC o PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)計算機，只不過它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控

5、制要求的編程語言. 至20世紀(jì)90年代中期，全世界約有200多個廠家生產(chǎn)400多個品種的PLC產(chǎn)品及其網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。PLC是工業(yè)控制系統(tǒng)中繼單片機、STD總線之后的又一個里程碑。當(dāng)前，PLC仍然是一種應(yīng)用非常廣泛、開展十分迅速的技術(shù)。適應(yīng)生產(chǎn)過程和機械自動化需求的智能單元和模塊、通信、現(xiàn)場總線技術(shù)、產(chǎn)品的進一步系列化和編程語言的完善化。發(fā)展方向可編程控制器的主要特點編程方便，易于使用2與外部控制器件接口方便3高可靠性1PLC水輪機微機調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PLC水輪機微機調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù) 水輪發(fā)電機組把水能變成電能供用戶使用，用戶除要求供電平安可靠外，還要求電能的頻率及電壓保持在額

6、定值附近的某一范圍內(nèi)。因此，必須根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機組的有功功率輸出，以維持機組轉(zhuǎn)速(頻率)在規(guī)定的范圍內(nèi)。 分析：f不變機組轉(zhuǎn)速恒定f=np/60角速度增量不變水輪機主動力矩與發(fā)電機阻力矩平衡調(diào)節(jié)水輪機輸出主動力矩調(diào)節(jié)水輪機輸出功率調(diào)節(jié)水輪機流量改變導(dǎo)葉開度機組的運動方程水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由水輪機調(diào)速器和調(diào)節(jié)對象(包括引水系統(tǒng)、水輪機、發(fā)電機及負(fù)載)共同組成。水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)與其他原動機調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比有以下特點:水輪機調(diào)節(jié)裝置必須具備有足夠大的調(diào)節(jié)功;1水擊的反調(diào)效應(yīng)不僅不利于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定，而且嚴(yán)重惡化了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì);3有些水輪機還具有雙重調(diào)節(jié)機構(gòu)，從而增

7、加了調(diào)速器的復(fù)雜性。4水輪機調(diào)節(jié)裝置必須具備有足夠大的調(diào)節(jié)功;2典型PLC水輪機微機調(diào)速器結(jié)構(gòu) 圖中由左至右的控制信息的傳遞通道，是任何一種結(jié)構(gòu)的調(diào)速器必須具備的主通道，包括通道u/N、通道y1和通道Y。 通道u/N是微機(PLC)調(diào)節(jié)器的輸出通道，它的輸出可以是電氣量u，也可以是數(shù)字量N 。 u/N信號送到電/機轉(zhuǎn)換裝置作為其輸入信號。 通道y1是電肌轉(zhuǎn)換裝置的前向輸出通道，它輸出的主要是機械位移，也可以是液壓信號，是機械液壓系統(tǒng)的輸入控制信號。 通道Y是機械液壓系統(tǒng)的輸出通道，它輸出的是接力器的位移，也是調(diào)速器的輸出信號。前向通道反響通道綜合比較點 與前向通道信息傳遞方向相反的通道，反響通

8、道有2-1, 3-1. 2-2, 3-2和3-3。例如，反響通道3-1是接力器位移Y經(jīng)過電肌轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為電氣量或數(shù)字量，再送給微機(PLC)調(diào)節(jié)器作為反響信號的通道。 綜合比較點是系統(tǒng)中前向通道和反響通道信息的集合點。位于微機(PLC)調(diào)節(jié)器、電/機轉(zhuǎn)換裝置和機械液壓系統(tǒng)中的3。圖中繪出了分別個比較點:Al ,A2, A3。在一般情況下，A1是數(shù)字量綜合比較點，AZ是電氣量綜合比較點，A3是機械量綜合比較點。PLC調(diào)節(jié)器PLC水輪機微機調(diào)速器結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)的輸入分為開關(guān)量輸入(如機組啟動、機組正常停機等)和模擬量輸入(如來自機組狀態(tài)的頻率、開度、電網(wǎng)頻率以及通過用戶設(shè)定的各項給定參數(shù))。系統(tǒng)

9、的主要輸出參量為導(dǎo)葉接力器控制信號。水輪機微機調(diào)速器靜特性分析 對于水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，最根本的要求是穩(wěn)定性。在系統(tǒng)穩(wěn)定的根底上，還對其動態(tài)過渡過程品質(zhì)也有一定的要求。 我們通常通過調(diào)速器靜特性試驗的方法來進行分析，下面將以一組具體的數(shù)值來分析分析頻率給定fc和開度給定Yc對微機調(diào)速器的靜態(tài)特性的影響。 如圖所示為頻率給定分別等于50Hz和50.5Hz時的兩條微機調(diào)速器的靜特性。從圖中可以清楚地看出，兩條靜特性線是平行的直線，其間的縱坐標(biāo)距離為0.5Hz，故調(diào)整頻率給定，相當(dāng)于縱向平移靜特性。當(dāng)水輪發(fā)電機組并入大電網(wǎng)運行時，可認(rèn)為電網(wǎng)頻率保持為50Hz。當(dāng)頻率給定fc由50Hz調(diào)整到50.5Hz時， 則由原來的0.5開啟到1.0。所以，此時調(diào)整頻率給定fc，可以增/減機組所帶的負(fù)荷。但是，由于水輪機微機調(diào)速器都設(shè)有開度給定環(huán)節(jié)，因此，一般不采用調(diào)整頻率給定的方法來增減負(fù)荷，而采用調(diào)整開度給定(或功率給定)的方法。 如下圖為開度給定Yc分別等于和時的兩條微機調(diào)速器的靜特性。從圖中可以看出，兩條靜特性線是平行線，故調(diào)整給定開度，相當(dāng)于橫向平移靜特性;其間的橫坐標(biāo)距離為。當(dāng)水輪發(fā)電機組并入電網(wǎng)運行時，可認(rèn)為電網(wǎng)頻率保持為50Hz，當(dāng)yc由調(diào)整到時，Yc那么由原來的開啟到。顯然，調(diào)整開度給定y。來改變微機調(diào)速器接力器的開度是正確的方法。小結(jié) 這次內(nèi)容主要是針對三菱公司 PLC