水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念和微機(jī)調(diào)速器講座(參考版)
2025-02-24 10:14本頁面
【正文】 93 三 .微機(jī)調(diào)節(jié)器－適應(yīng)式變參數(shù)調(diào)節(jié) ? 機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）適應(yīng)式變參數(shù) PID調(diào)節(jié)空載運(yùn) 行工況（適應(yīng)運(yùn)行水頭） ? 機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行（適應(yīng)大網(wǎng) /小網(wǎng)工況和頻率 /功率調(diào)節(jié)模式） ? 機(jī)組在小（孤立）電網(wǎng)中運(yùn)行 。 ? 近年來，國內(nèi)外都在進(jìn)行自適應(yīng)控制、模糊控制等調(diào)節(jié)規(guī)律在水輪機(jī)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(yàn)成功的報(bào)道。例如FA＝ 1，表示微機(jī)調(diào)節(jié)器 A的頻率測量模塊正常； FA＝ 0表示其故障。 交叉冗余（模塊級冗余） 87 三 .微機(jī)調(diào)節(jié)器－雙機(jī)交叉冗余 ? 記模塊變量為 MY（ X）， Y表示 A或 B調(diào)節(jié)器，X表示 6種模塊類型 F、 DI、 DO、 AI、 AO、 C。 雙機(jī)冗余（單元級冗余） 85 三 .微機(jī)調(diào)節(jié)器－雙機(jī)交叉冗余 F模塊（ FA、 FB）： 頻率測量模塊 DI模塊（ DIA、 DIB）： 開關(guān)量輸入模塊 DO模塊（ DOA、 DOB）： 開關(guān)量輸出模塊 AI模塊（ AIA、 AIB）： 模擬量輸入模塊 AO模塊（ AOA、 AOB）： 模擬量輸出模塊 C模塊（ CA、 CB）： 通信模塊 交叉冗余（模塊級冗余） 86 三 .微機(jī)調(diào)節(jié)器－雙機(jī)交叉冗余 ? 在不増加硬件的條件下，用通信和軟件構(gòu)成交叉冗余控制結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。 83 三 .微機(jī)調(diào)節(jié)器－雙機(jī)交叉冗余 84 三 .微機(jī)調(diào)節(jié)器－雙機(jī)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(shí)現(xiàn)“主機(jī) /熱備”功能。例如，取N=2 106Hz，則在被測頻率為 50Hz時(shí)，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。 81 三 .微機(jī)調(diào)節(jié)器－機(jī)組頻率測量 f1 放大整形分頻高頻時(shí)鐘信號 Nf2f3f4amp。測頻法是指：通過測量單位時(shí)間內(nèi)被測信號的頻率數(shù)來測量頻率。 77 3. 動態(tài)特性（ PID參數(shù)選擇 ） ? 例如，當(dāng) Ta＝ 10s， Tw＝ ，計(jì)算可得： ≤ bt ≤ ， ≤ Td ≤ ， ≤ Tn ≤， ≤KP ≤ ， ≤KI≤， ≤KD≤ ， 78 ? 工作狀態(tài)： 微機(jī)調(diào)速器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 ? 運(yùn)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(jī)調(diào)節(jié)器－機(jī)組頻率測量 ? 測量方式： 高速計(jì)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(jī)機(jī)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。 KP、 KI和 Tw呈近似反比的關(guān)系。 ? 幾個(gè) ?x取值下的接力器走全行程的時(shí)間： ? ?????????????????xdtIxdtI100100100101010TTbKtTTbKtxx74 3. 動態(tài)特性（速動時(shí)間常數(shù) Tx ） ? 若記 50%和 10%行程的時(shí)間，則有： ?????????????????II1555KTTbtKTTbtxx75 3. 動態(tài)特性（ PID參數(shù)選擇 ） ? ≤bt≤3Tw/Ta 3Tw≤Td≤6Tw Tn=(— )Tw 式中：被控機(jī)組為混流式可取較小的 bt、 Td、Tn初始值，為軸流式時(shí)可取 bt、 Td、 Tn范圍內(nèi)的中間值作為其初始值、為貫流式則要取較大的 bt、 Td、 Tn初始值；對于同一機(jī)組，水頭高時(shí)要取較大的 bt、 Td、 Tn值。 0( ) ( )tIIy t K I t d t???67 3. 動態(tài)特性 (PID離散表達(dá)式 ) ? 積分分量 — 是采樣周期； — 在時(shí)刻 t,曲線與橫軸之間的面積； — K個(gè)矩形面積之和（ ）； — K1個(gè)矩形面積之和 ( )； — K時(shí)刻一個(gè)矩形面積； 0( ) ( )tIIy t K I t d t???1( ) ( )nKIInY K K I n ??????11( 1 ) ( )nKIInY K K I n ????? ? ??111( ) ( ) ( ) ( )i K i KI I I IiiY K K I i K I i K I K? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ???( ) ( 1 ) ( )I I IY K Y K Y K? ? ? ?tK??( 1)tK ????68 3. 動態(tài)特性 (PID離散表達(dá)式 ) ? 微分作用 — 輸出比例于輸入的變化速度；輸入為常數(shù)，輸出為零，離散化時(shí)與采樣周期 有關(guān)。 ? 積分的物理概念：在時(shí)刻 t,被積曲線與橫軸之間的面積。 63 3. 動態(tài)特性 (PID離散表達(dá)式 ) ? 比例作用 — 輸出比例于輸入 ， 輸出對輸入的響應(yīng)沒有時(shí)間差； 離散化時(shí)與采樣周期 無關(guān)。可編程控制器完整地執(zhí)行一次可編程控制器系統(tǒng)、用戶程序所占用的時(shí)間，稱之為采樣周期 ?。由PLC（可編程控制器）或其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為硬、軟件主體構(gòu)成的水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器，都是一種借助程序?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)和控制功能的數(shù)字電子裝置。 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(jī)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
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