【正文】 ? 比值 Tw/Ta不大于 。在我國一般推薦：導(dǎo)葉接力器 Ty=～ ；槳葉接力器的 Ty取為導(dǎo)葉接力器 Ty的2～ 3倍。水輪機調(diào)節(jié)的基本概念 和 數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 2 水輪機調(diào)節(jié)的基本概念 和數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 ? 一 . 水輪機調(diào)節(jié)的基本概念 ? 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 ? 三 . 微機調(diào)節(jié)器 ? 四 . 機械液壓系統(tǒng) ? 五 . 微機調(diào)速器故障分析及對策 ? 六 . 我國數(shù)字式（微機）調(diào)速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ? 七 . 思考題 3 一 . 水輪機調(diào)節(jié)的基本概念 1. 水輪機調(diào)節(jié)的任務(wù) 2. 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng) 3. 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性 4 ? 維持機組轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速附近，滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻要求； ? 完成調(diào)度下達的功率指令，調(diào)節(jié)水輪機組有功功率，滿足電網(wǎng)二次調(diào)頻 (AGC)要求； ? 完成機組開機、停機、緊急停機等控制任務(wù)； ? 執(zhí)行計算機監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及控制指令。 18 ◆ 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性 ? 調(diào)速器應(yīng)保證機組在各種工況和運行方式下的穩(wěn)定性指標(biāo) ? ① 手動空載工況（發(fā)電機勵磁在自動方式下工作）運行時，水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速擺動相對值對大型調(diào)速器來說不得超過?%；對中、小型和特小型調(diào)速器來說均不得超過 ?%。 26 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 27 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 雙比例伺服閥系統(tǒng)原理框圖 28 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 交流伺服電機自復(fù)中系統(tǒng)原理框圖 29 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 步進電機伺服缸系統(tǒng)原理框圖 30 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 比例伺服閥＋自復(fù)中系統(tǒng)原理框圖 31 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 1. 水輪機微機調(diào)速器的結(jié)構(gòu) 微機調(diào)節(jié)器、電 /機轉(zhuǎn)換裝置、機械液壓系統(tǒng) 圖 21 PLC水輪機微機調(diào)速器的總體框圖 32 33 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 ◆ 典型結(jié)構(gòu) ? 步進電機（速度環(huán)）電液轉(zhuǎn)換器 /機械液壓隨動系統(tǒng)型 步進電機電液轉(zhuǎn)換器 /機械液壓隨動系統(tǒng)型調(diào)速器框圖 34 步進電機電液轉(zhuǎn)換器 /機械液壓隨動系統(tǒng)型調(diào)速器方塊圖 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 35 ? 交流伺服電機電液轉(zhuǎn)換器 /電液執(zhí)行機構(gòu)型： 交流伺服電機電液轉(zhuǎn)換器 /電液執(zhí)行機構(gòu)型調(diào)速器框圖 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 36 交流伺服電機電液轉(zhuǎn)換器 /電液執(zhí)行機構(gòu)型調(diào)速器方塊圖 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 37 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 微機調(diào)速器自動調(diào)節(jié)部分框圖 38 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 ? 人工頻率死區(qū)環(huán)節(jié)的特性，其數(shù)學(xué)表達式為： ? F =0 ，? F = ? F ?– E f，? F = ? F ?+ E f，當(dāng) – E f≤ ? F ?≤ E f 時當(dāng) E f＜ ? F ?時當(dāng) ? F ?＜ – E f 時EfΔ FΔ F ?– Ef039 二 . 水輪機數(shù)字式（微機）電液調(diào)速器 ? 人工頻率死區(qū)取值 ? Ef的一般取值范圍相當(dāng)于頻率值為 0～ 率轉(zhuǎn)換系數(shù) Kf=25000時所對應(yīng)的范圍，即 Ef=0～ 250 ? Ef可由程序按調(diào)速器的運行工況和調(diào)節(jié)模式自動地被設(shè)定：機組在 “ 空載 ” 工況運行時，設(shè)定Ef=0；機組在并入電網(wǎng)方式下運行，且調(diào)速器在“ 頻率調(diào)節(jié) ” 模式下時，設(shè)定 Ef=0；調(diào)速器在“ 開度調(diào)節(jié) ” 和 “ 功率調(diào)節(jié) ” 模式下時，設(shè)定Ef=。然而，由于機組在空載工況下，其空載開度一般很?。?15%～ 30%）， yc向下的調(diào)整空間太小，故不能滿足用調(diào)整 yc的方法改變被控機組頻率 fg的要求。 63 3. 動態(tài)特性 (PID離散表達式 ) ? 比例作用 — 輸出比例于輸入 ， 輸出對輸入的響應(yīng)沒有時間差； 離散化時與采樣周期 無關(guān)。 KP、 KI和 Tw呈近似反比的關(guān)系。例如，取N=2 106Hz，則在被測頻率為 50Hz時，其T=， NT=40000；若取式中的常數(shù)C=2 109，則求得測量結(jié)果為 F=50000。例如FA＝ 1，表示微機調(diào)節(jié)器 A的頻率測量模塊正常； FA＝ 0表示其故障。 ? 近年來，國內(nèi)外都在進行自適應(yīng)控制、模糊控制等調(diào)節(jié)規(guī)律在水輪機調(diào)節(jié)中應(yīng)用的仿真研究與應(yīng)用探索，取得了一些初步理論結(jié)果，但尚無采用這些調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字式電液調(diào)速器在水電站試驗成功的報道。 83 三 .微機調(diào)節(jié)器－雙機交叉冗余 84 三 .微機調(diào)節(jié)器－雙機交叉冗余 ? 全冗余雙 PLC調(diào)節(jié)器： CPU、輸入模塊、輸出模塊、傳感器、測頻單元、電源均為冗余結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)“主機 /熱備”功能。 77 3. 動態(tài)特性（ PID參數(shù)選擇 ） ? 例如，當(dāng) Ta＝ 10s， Tw＝ ，計算可得： ≤ bt ≤ ， ≤ Td ≤ ， ≤ Tn ≤， ≤KP ≤ ， ≤KI≤， ≤KD≤ ， 78 ? 工作狀態(tài)： 微機調(diào)速器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 ? 運行方式： 自動 /手動 ? 故障診斷： 測頻 導(dǎo)葉反饋 功率 /水頭變送器 79 三 .微機調(diào)節(jié)器－機組頻率測量 ? 測量方式： 高速計數(shù)模塊配合中斷模塊測量（全可編程測頻） ? 頻率信號源：發(fā)電機機端電壓互感器 ,交流 (～150V) ? 齒盤測頻的非接觸式接近開關(guān)（ NPN型， DC24V供電） ? 測頻范圍： 殘壓測頻 (10～ 90Hz) ? 齒盤測頻： (2～ 90Hz) ? 測頻分辨率： 177。 ? 積分的物理概念：在時刻 t,被積曲線與橫軸之間的面積。 4 9 0 1 0 ???? ???? f %4 9 1 0 ??????? y52 對靜態(tài)特性的影響 ? 調(diào)整頻率給定和開度給定后的微機調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性 ( ) 0c g p c P I DI f f b y y? ? ? ? ? ＝cc yf 、53 fc = 5