【文章內(nèi)容簡介】 度。若導葉向開方向漂移大于2%開度時，將驅(qū)動步進電位移轉(zhuǎn)換器動作，使導葉關(guān)閉。在有些地區(qū)小網(wǎng)需要先合上油開關(guān)，使機組直接開機并網(wǎng)，從機組零轉(zhuǎn)速把負荷帶起來，直接進入負載循環(huán)，這個過程就叫零啟升壓。反過來，當機組已經(jīng)進入負載循環(huán)，斷開油開關(guān)而且不進行并網(wǎng)，機組轉(zhuǎn)速降為零，這個過程被稱為停機連跳。（2）自動開機過程及空載循環(huán)：機組處于停機備用工況，由中控室發(fā)開機令，調(diào)速器自動按照開機規(guī)律將水輪發(fā)電機組開啟，導葉接力器開啟，槳葉接力器關(guān)回，機組轉(zhuǎn)速上升到90%以上，進入空載循環(huán)，自動跟蹤電網(wǎng)頻率。若在開機過程中，機頻斷線，調(diào)速器自動將導葉關(guān)至最低空載開度位置，若此時解除開機令，調(diào)速器自動將導葉全關(guān)。（3）負載循環(huán)：當水輪發(fā)電機組滿足同期條件，同期屏發(fā)出同期命令，機組同期并網(wǎng)，機組進入負載循環(huán)。調(diào)速器自動打開電氣開度限制，并根據(jù)調(diào)速器的調(diào)節(jié)設(shè)定及電網(wǎng)情況，自動選擇負載調(diào)節(jié)模式：功率調(diào)節(jié)（若有）、開度調(diào)節(jié)或頻率調(diào)節(jié)。（A）開度調(diào)節(jié)模式：機組并網(wǎng)后，電網(wǎng)頻率在50177。E（E為調(diào)速器設(shè)定的轉(zhuǎn)速死區(qū)）范圍內(nèi)，且調(diào)速器不具備功率調(diào)節(jié)條件，可判斷機組運行在大電網(wǎng)，調(diào)速器處于開度調(diào)節(jié)模式；若電網(wǎng)頻率超出50177。E范圍，調(diào)速器自動由開度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)模式。開度調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是電網(wǎng)頻率在50177。E范圍內(nèi)波動時，導葉接力器開度不隨頻率變化而變化，穩(wěn)定于某一開度運行，同時接收上位機開度增、減命令增或減機組有功，槳葉隨導葉開度協(xié)聯(lián)。（B）功率調(diào)節(jié)模式：該工況僅適用于已實現(xiàn)AGC（自動功率調(diào)節(jié)）的電站。已實現(xiàn)AGC的電站機組在并網(wǎng)后，通過計算機網(wǎng)絡(luò)通訊方式給調(diào)速器下達有功設(shè)定給定值，調(diào)速器自動采集有功功率反饋值，與中控室下發(fā)的機組有功設(shè)定給定值比較，根據(jù)比較結(jié)果進行PI調(diào)節(jié)，自動調(diào)整導葉開度，是機組有功功率與設(shè)定功率一致。這種以有功功率作為閉環(huán)調(diào)節(jié)的模式稱為功率調(diào)節(jié)模式。若在該調(diào)節(jié)模式下，若電網(wǎng)頻率超出50177。E范圍，調(diào)速器自動由功率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)。（C）頻率調(diào)節(jié)模式：頻率調(diào)節(jié)即無差調(diào)節(jié)，其實質(zhì)是指器根據(jù)電網(wǎng)頻率情況，不斷對導葉開度做無差調(diào)節(jié)：即不論機組頻率與給定頻率（50Hz）差值多小，調(diào)速器始終通過調(diào)節(jié)導葉開或關(guān)，使機組頻率趨于50Hz。（4）調(diào)相運行：當機組并網(wǎng)后，中控室發(fā)調(diào)相令，調(diào)速器將接力器關(guān)閉，機組由發(fā)電機轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C運行，從電網(wǎng)吸收有功，機組處于調(diào)相運行狀態(tài)。如調(diào)相令解除，則自動將導葉開度開啟至空載位置。（5）停機令為優(yōu)先級最高的指令，在任何工況下，只要調(diào)速器接到停機令，就會迅速關(guān)閉導葉。停機過程分兩段，先快速將接力器關(guān)回15%，然后慢關(guān)到零，槳葉開至啟動角度，置停機聯(lián)鎖，調(diào)速器進入停機備用狀態(tài)。2 可編程PLC程序調(diào)速器程序分為：可編程PLC程序、觸摸屏程序、測頻匯編程序。下面詳細說明與操作有重要關(guān)系的可編程PLC程序可編程程序按結(jié)構(gòu)分為主程序和子程序，子程序按功能可以分為控制功能程序、采樣子程序、計算子程序、增減子程序、觸摸屏通信子程序等?？删幊坛绦蛟砜驁D如下：圖 6 可編程控制程序（1）初始化：完成系統(tǒng)上電或復位，系統(tǒng)初始化，中間標志位、中間內(nèi)存單元的清零，以保證上電無擾動。（2）采樣程序：頻率采樣，開關(guān)量采樣，導葉（槳葉）反饋采樣，導葉（槳葉）電機反饋采樣，功率及水頭采樣。（3）工況判斷分支：根據(jù)不同的狀態(tài)，做出相應判斷，產(chǎn)生唯一的程序流程狀態(tài)標志，控制可編程程序進入相應的功能子程序。（4）各個控制功能程序： 完成不同狀態(tài)的控制功能，并根據(jù)要求決定是否要調(diào)用參數(shù)計算子程序、PID子程序、協(xié)聯(lián)子程序，并將相應結(jié)果送入相應單元。（5）計算子程序:完成系統(tǒng)參數(shù)計算。（6）增減子程序：根據(jù)來自外部操作（開關(guān)及按鈕操作或觸摸屏操作）遠方操作導葉開度的增、減。（7）觸摸屏子通訊程序：CPU與觸摸屏通訊，集中提供必要的參數(shù)給觸摸屏，提高觸摸屏的通訊和刷新速率。（8）輸出子程序：根據(jù)PID運算結(jié)果，輸出增減信號，到機械液壓隨動系統(tǒng)的步進電機控制相應導葉、槳葉動作。（9）槳葉協(xié)聯(lián)子程序：通過跟PID運算，反映不同水頭下導葉開度與槳葉開度之間協(xié)調(diào)關(guān)系的組合，以使水輪機出力到達最高效率。3 調(diào)速器協(xié)聯(lián) 雙調(diào)節(jié)水輪機的協(xié)聯(lián)概述雙調(diào)節(jié)水輪機包括軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機和貫流式水輪機。它們在調(diào)節(jié)其水力矩時，兩個有協(xié)聯(lián)關(guān)系的機構(gòu)受到水輪機調(diào)速器的控制。對于設(shè)有槳葉調(diào)節(jié)機構(gòu)的轉(zhuǎn)槳式水輪機，當輪葉角度一定時，水輪機效率曲線的高效率區(qū)較窄；轉(zhuǎn)槳式水輪機的槳葉角度可調(diào)，每種槳葉角度都有與之相配合的、較窄的效率曲線高效率區(qū)；而且每種輪葉角度的高效率區(qū)，都有對應的導葉開度，即槳葉角度跟隨導葉開度進行；在不同水頭下，導葉開度與槳葉角度之間存在著不同的協(xié)調(diào)關(guān)系。反映不同水頭下導葉開度與槳葉角度之間協(xié)調(diào)關(guān)系的組合。 雙調(diào)節(jié)水輪機的協(xié)聯(lián)分類及構(gòu)成（1）機械協(xié)聯(lián)：在機械液壓型雙調(diào)節(jié)調(diào)速器中，協(xié)聯(lián)調(diào)節(jié)部分由機械協(xié)聯(lián)裝置和機械液壓隨動系統(tǒng)兩部分組成。 （2）電氣協(xié)聯(lián): 在電氣液壓型雙調(diào)節(jié)調(diào)速器中，協(xié)聯(lián)調(diào)節(jié)部分由協(xié)聯(lián)函數(shù)發(fā)生器、電氣液壓隨動系統(tǒng)和水頭自動裝置等三部分組成。（3）數(shù)字協(xié)聯(lián)：在微機液壓型雙調(diào)節(jié)調(diào)速器中，協(xié)聯(lián)調(diào)節(jié)部分由微處理CPU及其控制回路（編制相應的軟件程序，在不同的水頭和不同的導葉開度通過計算以獲得對應的槳葉轉(zhuǎn)角）和機械液壓隨動系統(tǒng)兩部分組成。 數(shù)字協(xié)聯(lián)控制：隨著機械凸輪式協(xié)聯(lián)裝置的淘汰，機械協(xié)聯(lián)也已成為歷史。進而轉(zhuǎn)向電氣協(xié)聯(lián)應用，雖然模擬電氣協(xié)聯(lián)裝置的函數(shù)發(fā)生器的協(xié)聯(lián)準確度要比機械協(xié)聯(lián)高，也便于水頭信號的自動引入，還可按機組的實際協(xié)聯(lián)關(guān)系進行調(diào)整，提高了協(xié)聯(lián)精度和機組效率，但通常因電路復雜，調(diào)試麻煩，封鎖二極管受溫度影響較大，導致協(xié)聯(lián)曲線的變化。因此，通過技術(shù)的不斷更新、發(fā)展利用微機計算的方法開發(fā)出了數(shù)字協(xié)聯(lián)，它無需現(xiàn)場調(diào)試、具有較高的精度、工作穩(wěn)定性好、電路簡單、通用性強等優(yōu)點，是一種新的有效的協(xié)聯(lián)方式。由于雙重調(diào)節(jié)水輪機的協(xié)聯(lián)曲線是一個具有兩個自變量的函數(shù) Φ=f(a,H)。其中Φ為槳葉角度，a為導葉開度，H為水頭。因此可以采用插值的方法來進行近似計算。如下圖所示：上圖是在任意兩條水頭下Hi,Hi+1的導葉與槳葉的協(xié)聯(lián)關(guān)系曲線，當導葉開度在某一值a0時，可以直接在離散的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)查表，查到槳葉的轉(zhuǎn)角值ΦHi,，ΦHi+1。若現(xiàn)行水頭H在某兩條水頭Hi和Hi+1之間，則利用線性插值法求得槳葉轉(zhuǎn)角值ΦH：4 調(diào)節(jié)控制簡介由于調(diào)速器的調(diào)節(jié)對象的數(shù)學模型比較復雜，無法準確地對其進行數(shù)學描述。因而我們充分利用調(diào)速器是一個典型的位置伺服系統(tǒng)的特點，利用位置型PID（比例積分微分=Proportional Integral Differential）替代被控對象的離散化數(shù)字模型。 PID控制如下圖是微機調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖圖 7 微機調(diào)速器的結(jié)構(gòu)圖由上圖可得如下的傳遞函數(shù)：若，得 （式1）又PID調(diào)節(jié)器輸出的傳遞函數(shù)為：（式2）比較式（1）和式（2）可得：=，=，=。第四章 主要技術(shù)參數(shù)及功能特點BW(S)T系列步進式微機調(diào)速器所有性能指標均滿足GB/《水輪機調(diào)速器與油壓裝置技術(shù)條件》的規(guī)定，并滿足國家相關(guān)行業(yè)及部頒標準。1 主要技術(shù)參數(shù) 動、靜態(tài)特性l 靜態(tài)特性曲線近似為一直線，最大非線性度＜5%l 調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū) ix＜%l 空載工況自動運行，機組轉(zhuǎn)速擺動相對值≤177。%l 機組甩25%負荷，接力器不動時間＜l 機組甩100%額定負荷后，從接力器第一次向開啟方向移動起，到機組轉(zhuǎn)速擺動相對值不超過177。%為止，歷時不大于40s；在轉(zhuǎn)速變化過程中，超過穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速3%額定轉(zhuǎn)速值以上的波峰不超過兩次。l 調(diào)速器動、靜態(tài)特性，能符合SD29588和GB/T96521997《水輪機調(diào)速器與油壓裝置技術(shù)條件》的有關(guān)規(guī)定。 可靠性l 平均無故障運行時間（MTBF）不少于30000h。l 大修間隔時間不少于6年l %l 退役前的使用年限不少于35年 調(diào)節(jié)性能及相關(guān)性能保證l 調(diào)速器手動、自動切換操作時，產(chǎn)生的開度變化≤1%的接力器全行程。l 機組負載運行，永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp值整定為2%或以上時，由調(diào)速器引起的機組出力擺動相對值不大于1%。l 采用交、直流同時供電，電源切換操作及整機供電電源切除或投入時，產(chǎn)生的開度變化≤1%的接力器全行程。l 整機供電電源切除或投入時，調(diào)速器能保證接力器開度變化≤1%的接力器全行程。l 機組處于孤立電網(wǎng)，帶穩(wěn)定負荷運行時，調(diào)速器能保證機組頻率變化≤177。l 在水輪發(fā)電機出口開關(guān)以外切除，機組突然甩≥25%額定負荷時，或處于小電網(wǎng)運行，負荷發(fā)生≥25%額定負荷突變時，調(diào)速器能保證在調(diào)節(jié)過程中最高轉(zhuǎn)速不超過140%，所引起的頻率波動過渡過程中的波峰數(shù)≤2個，調(diào)節(jié)時間≤30S，且頻率波動的波谷≥。l %。 主要技術(shù)數(shù)據(jù)l 型號：BW(S)T80/100/l 電源：AC220或DC220l 正常工作油壓：l 電－機轉(zhuǎn)換型式：步進式電位移轉(zhuǎn)換器l 調(diào)節(jié)規(guī)律：并聯(lián)PIDl 調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)：%l 比例增益KP：～35l 積分增益KI：～20s1l 微分增益KD：0～5sl 暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)：bt＝1～200%（調(diào)整分辨率1%）l 永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)：bp＝0～10%（調(diào)整分辨率1%）l 積分時間常數(shù)：Td＝1～25S（調(diào)整分辨率1S）l 加速度時間常數(shù)：Tn＝0～5S（）l 頻率給定范圍：FG＝～（）l 頻率死區(qū)范圍：E＝0～（）l 功率死區(qū)范圍：i＝0～5%l 功率給定范圍：P＝0～120%l 測速方式：殘壓或殘壓+齒盤（若有）l 測頻誤差≤%2 功能特點2．1 綜合特點l 動、靜態(tài)品質(zhì)優(yōu)異，所有性能指標均達到或優(yōu)于國家標準。l 自適應式開機規(guī)律，無需設(shè)置開機頂點，開機參數(shù)，對不同機組均能迅速安全地將機組開啟至空載。l 空載自動跟蹤電網(wǎng)頻率，以及特有自動補償PID調(diào)節(jié)規(guī)律，能使機組頻率迅速達到同期要求。l 負載智能式變結(jié)構(gòu)PID調(diào)節(jié)規(guī)律，能使機組適應電網(wǎng)的各種惡劣變化。即負載實時監(jiān)視電網(wǎng)波動情況，能在電網(wǎng)發(fā)生變化時，自動選擇最優(yōu)調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)參數(shù)，保護機組安全，并使機組始終工作于最佳狀態(tài)。l 完備的有功功率閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，除常規(guī)開度閉環(huán)調(diào)節(jié)方式外（即采用開關(guān)量接口調(diào)節(jié)方式），還能以串行通訊方式接受計算機監(jiān)控系統(tǒng)給定有功設(shè)定值，自動按設(shè)定值進行有功功率閉環(huán)調(diào)節(jié)。l 各運行工況可以任意切換無擾動。l 調(diào)速器設(shè)有機手動、電手動、自動三種操作方式，并且具有手動跟蹤功能，能三種運行方式任意相互無擾切換，切換操作時產(chǎn)生的開度變化≤１％的接力器全行程，切換后能保持穩(wěn)定運行。l 當機組并網(wǎng)運行，永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)整定在2%時，由于調(diào)速器引起的機組出力擺動相對值不大于1%。l 調(diào)速器具有多種獨立的運行參數(shù)（比例、積分、微分），并能自動根據(jù)停機、空載、負載等不同運行工況自動切換。保證機組運行于最佳的工況。l 調(diào)速器實時監(jiān)視電網(wǎng)波動情況，能在電網(wǎng)發(fā)生變化時，自動選擇最優(yōu)調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)參數(shù)，保護機組安全，并使機組始終工作于最佳狀態(tài)，能使機組適應電網(wǎng)的各種惡劣變化。具有負載自動識別大、小網(wǎng)功能：單機運行時，保證機組在90～110%額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任一頻率下穩(wěn)定運行，頻率變化不大于177。；在單機或并入電網(wǎng)運行時，保證機組在空載至110%額定負荷范圍內(nèi)，能平穩(wěn)連續(xù)地調(diào)節(jié)出力。l 調(diào)速器具有故障自診斷功能，能實時監(jiān)視各組成部分，一旦發(fā)生故障，能立即診斷，并顯示出故障原因。l 調(diào)速器具有如下自動容錯功能:當機組負載運行，機頻測量故障時，則自動取網(wǎng)頻作為機頻，穩(wěn)定運行。如網(wǎng)頻也同時故障時，則發(fā)出報警信號，并保持故障前開度不變；當機組負載運行，導葉位置反饋信號故障時，調(diào)速器自動報警并保持故障前的開度運行。l 保證機組安全運行，在各種事故情況下，機組甩掉全負荷后，能保證機組自動迅速穩(wěn)定至空載轉(zhuǎn)速，或根據(jù)指令信號，可靠地實現(xiàn)停機或緊急停機。l 功率給定采用閉環(huán)控制信號，能迅速、準確地增/減機組有功功率。l 具有水頭、機組功率等模擬信號采集功能，其中水頭信號可選用自動和手動輸入兩種方式。l 對于雙調(diào)機組，能根據(jù)水頭變化實時進行數(shù)字協(xié)聯(lián)，提高發(fā)電機組效率。