【正文】 ：該命令從HMI上以通信方式進(jìn)入電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)PLC的CPU；該命令僅在“負(fù)載”狀態(tài)下有效，其功能是將調(diào)節(jié)模式直接切換成“開度調(diào)節(jié)”；頻率調(diào)節(jié)：該命令從HMI上以通信方式進(jìn)入電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)PLC的CPU；該命令僅在“負(fù)載”狀態(tài)下有效，其功能是將調(diào)節(jié)模式直接切換成“頻率調(diào)節(jié)”；2．2．2．6 測(cè)頻系統(tǒng)測(cè)頻系統(tǒng)主要由機(jī)頻隔離變壓器XX、網(wǎng)頻隔離變壓器XX、測(cè)頻預(yù)處理模塊XX和PLC測(cè)頻模塊組成；(測(cè)頻系統(tǒng)框圖)：來(lái)自機(jī)組電壓互感器任意兩相間的電壓信號(hào)（以下簡(jiǎn)稱殘壓信號(hào)，AC0VAC100V）接入端子XX，經(jīng)測(cè)頻整形板后送入測(cè)頻預(yù)處理模塊XX，由測(cè)頻預(yù)處理模XX塊對(duì)該信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出殘壓機(jī)頻（Fg_V）。該命令為保持型命令。該命令在所有狀態(tài)下該命令均有效，其功能是復(fù)歸所有故障信號(hào)；如果下發(fā)復(fù)歸令后故障仍不能復(fù)歸則說(shuō)明依然有故障存在；導(dǎo)葉自動(dòng)：該命令從電氣控制柜選擇開關(guān)進(jìn)入電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)PLC開入模塊。當(dāng)該命令為On時(shí)，工作模式直接切換為“機(jī)手動(dòng)”，系統(tǒng)狀態(tài)切換為“機(jī)手動(dòng)”。機(jī)手動(dòng)：該命令從電氣控制柜選擇開關(guān)進(jìn)入電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)PLC開入模塊。機(jī)組控制系統(tǒng)下發(fā)該命令時(shí)，至少需要保持3秒。機(jī)組控制系統(tǒng)下發(fā)該命令時(shí)，至少需要保持3秒。該命令僅在“停機(jī)備用”狀態(tài)下有效；當(dāng)調(diào)整器在“停機(jī)備用”狀態(tài)下時(shí)，機(jī)組控制系統(tǒng)下發(fā)該命令會(huì)引起調(diào)速器調(diào)機(jī)組開至額定轉(zhuǎn)速的“空載”狀態(tài)。故在實(shí)際運(yùn)行中務(wù)必保證該命令可靠、準(zhǔn)確；開機(jī)令：該命令從機(jī)組控制系統(tǒng)以空接點(diǎn)形式，經(jīng)電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)XX端子，進(jìn)入PLC開入模塊。2．2．2．3 PLC系統(tǒng)PLC系統(tǒng)是電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)全部運(yùn)行數(shù)據(jù)及部分水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)進(jìn)行采集、分析和計(jì)算，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)；整個(gè)電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制核心由A、B兩套PLC組成，其中每套分別由底板總線、電源模塊CPU模塊、開關(guān)量輸入（簡(jiǎn)稱開入）模塊，測(cè)頻模塊，模擬量輸入（簡(jiǎn)稱模入）模塊、開關(guān)量輸出（簡(jiǎn)稱開出）模塊和模擬量輸出（簡(jiǎn)稱模出）模塊組成；兩套PLC之間通過(guò)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；底板總線主要是用于安裝各功能模塊，同時(shí)提供內(nèi)部數(shù)據(jù)通道使數(shù)據(jù)能在CPU模塊和各功能模塊間傳輸；電源模塊主要是將外部供電電能轉(zhuǎn)化為滿足PLC系統(tǒng)內(nèi)部使用的電能供各功能模塊用；CPU模塊是整個(gè)系統(tǒng)核心計(jì)算和分析元件，主要是執(zhí)行預(yù)程序，對(duì)輸入能模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)送至相應(yīng)輸出模塊；開入模塊主要用于采集各種以開關(guān)量形式傳來(lái)的命令和信號(hào)，并將這些命令轉(zhuǎn)化為PLC系統(tǒng)可識(shí)別的數(shù)據(jù)，供CPU執(zhí)行程序用；模入模塊主要用于接收各種以模擬量形式傳來(lái)的命令和信號(hào)，將這些量轉(zhuǎn)換為PLC系統(tǒng)可識(shí)別的數(shù)據(jù)，供CPU程序使用；10V+0V+10V或4mA20mA等標(biāo)準(zhǔn)電測(cè)信號(hào)均可被模入模塊接收；測(cè)頻模塊主要用于采集從測(cè)頻處理模塊XX以16位數(shù)字量形式傳來(lái)的頻差信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為PLC系統(tǒng)可識(shí)別的數(shù)據(jù)，供CPU執(zhí)行程序用；開出模塊主要用于將CPU程序經(jīng)過(guò)分析、運(yùn)算產(chǎn)生的控制量以開關(guān)量的形式輸出，控制相應(yīng)元件；模出模塊主要用于將CPU程序經(jīng)過(guò)分析、運(yùn)算產(chǎn)生的控制量以模擬量形式輸出，控制相應(yīng)元件或發(fā)出信號(hào)；2．2．2．4 HMIHMI(Human Machine Interface 的英文縮寫)即人機(jī)界面主要用于通過(guò)高速通信讀寫PLC的數(shù)據(jù)，顯示各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，接收操作命令；關(guān)于HMI的詳細(xì)說(shuō)明見后：人機(jī)界面2．2．2．5 命令系統(tǒng)命令系統(tǒng)主要由機(jī)組控制系統(tǒng)命令、調(diào)速器選擇開關(guān)、HMI軟命令和PLC CPU模塊和開入模塊組成；其功能是通過(guò)命令改變調(diào)速器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)或運(yùn)行參數(shù)；斷路器：該信號(hào)一般來(lái)自發(fā)電機(jī)出開關(guān)的輔助接點(diǎn)（斷路器全上時(shí)為On），經(jīng)電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)XX端子，進(jìn)入PLC開往模塊。12Vb，DC5Va、DC5Vb分別成對(duì)接入電源隔離綜合模塊XX后合調(diào)速器內(nèi)部電能DC24VⅠ、DC24VⅡ、DC177。電能DC24VⅠa、DC24VⅠb，DC24VⅡa、DC24VⅡb，DC177。12Vb，DC5Vb。DC24VⅡa同時(shí)點(diǎn)亮電源指示燈XX、驅(qū)動(dòng)交流電源監(jiān)視繼電器XX，當(dāng)交流電源系統(tǒng)故障時(shí)，交流電源指示燈XX會(huì)熄滅同時(shí)交流電源監(jiān)視繼電器XX會(huì)向機(jī)組控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)。12Va，DC5Va。供電系統(tǒng)框圖如下所示：（供電系統(tǒng)圖）廠用AC220V交流電能接入端子XX，經(jīng)過(guò)斷路器XX，進(jìn)入電源隔離變壓器XX，將AC220V電能轉(zhuǎn)換為一路AC200V和一路AC24V兩路電能。其中：DC24VⅠ主要用于向操作回路、PLC、HMI、指示燈、繼電器、信號(hào)回路，比例閥等大功率元器件供電；DC24VⅡ主要用于向各傳感器、反饋裝置供電；DC177。2．2．2．2 供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)主要是將電站供電電能（AC220V、DC220V）轉(zhuǎn)換調(diào)速器所需的電能（DC24VⅠ,DC24VⅡ，DC177。ETB001）。在“機(jī)手動(dòng)”模下，系統(tǒng)狀態(tài)必為“機(jī)手動(dòng)”，此時(shí)調(diào)速器電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)退出控制，所有操作全部依賴于人工操作機(jī)械液壓系統(tǒng)純手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)控制導(dǎo)葉開度實(shí)現(xiàn)；“電手動(dòng)”模式下系統(tǒng)狀態(tài)必為“電手動(dòng)”，在該模式下，電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制只依據(jù)開度給定控制導(dǎo)葉，所有操作均依賴于人為改變開度給定實(shí)現(xiàn)；“自動(dòng)”模式下，系統(tǒng)狀態(tài)必為自動(dòng)狀態(tài)集下的某一狀態(tài)；所有操作均由機(jī)組控制系統(tǒng)向電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)下達(dá)命令，由電所控制系統(tǒng)自行實(shí)現(xiàn)；2．2．1．2 系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)速器主要有：停機(jī)備用、開機(jī)過(guò)程、空載、負(fù)載、甩負(fù)荷、調(diào)相、停機(jī)過(guò)程、電手動(dòng)和機(jī)手動(dòng)九種狀態(tài)；嚴(yán)格意義上講，調(diào)速器沒有所謂的“自動(dòng)”狀態(tài)，“自動(dòng)”是一個(gè)狀態(tài)集，由上述前七種狀態(tài)組成； 2．2．1．3 調(diào)節(jié)模式調(diào)節(jié)模式有：開度調(diào)節(jié)和頻率調(diào)節(jié)兩種；在“開度調(diào)節(jié)”模式下，調(diào)速器的控制完全依賴于開度給定，而不受頻率的影響；在“開度調(diào)節(jié)”模式下，調(diào)速器的控制依賴于開度給定和頻率；一般來(lái)講，“空載”狀態(tài)下，調(diào)節(jié)模式恒為“頻率調(diào)節(jié)”，負(fù)載狀態(tài)下調(diào)節(jié)模式會(huì)自動(dòng)在“開度”和“頻率”兩種調(diào)節(jié)模式下自動(dòng)切換，其余狀態(tài)下調(diào)節(jié)模式均為“開度調(diào)節(jié)”；2．2．1．4 跟蹤模式跟蹤模式有：“跟蹤頻給”和“跟蹤網(wǎng)頻”兩種；在“跟蹤頻給”模式，機(jī)頻控制的目標(biāo)為“頻率給定”；在“跟蹤網(wǎng)頻”模式，機(jī)頻控制的目標(biāo)為“電網(wǎng)頻率”；跟蹤模式僅在空載狀態(tài)下可改變，其余狀態(tài)均為跟蹤頻給；2．2．2 組成原理2．2．2．1 柜體結(jié)構(gòu)柜體主要用于放置元器件。2．2 電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要功能是接收來(lái)自動(dòng)機(jī)組控制系統(tǒng)和自身的操作命令，采集水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的相應(yīng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算將其轉(zhuǎn)化為電氣控制信號(hào)，控制機(jī)械液壓系統(tǒng)。電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采集水輪發(fā)電機(jī)組的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，接收機(jī)組控制系統(tǒng)的命令，經(jīng)過(guò)分析運(yùn)算將其轉(zhuǎn)化為電氣控制信號(hào)，送到機(jī)械液壓系統(tǒng)；控制調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)。水輪機(jī)形式多種多樣，有混流式、軸流轉(zhuǎn)槳式、軸流定槳式、貫流式等等；水輪機(jī)本身特性是非線性的，且水輪發(fā)電機(jī)組本身存在多種工況：如空載、負(fù)載、小電網(wǎng)等。水輪發(fā)電機(jī)組存機(jī)械慣性，這種慣性通常用機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Ta表述。自動(dòng)控制的觀點(diǎn)認(rèn)為過(guò)流管道的水輪慣性使得水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)成為非最小相位系統(tǒng)，給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的響應(yīng)帶來(lái)十分不利的影響。水輪機(jī)過(guò)流管道存在水流慣性，這種慣性通常用水流慣性時(shí)間常數(shù)Tw表述。簡(jiǎn)單地講，調(diào)節(jié)流量是通過(guò)調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的開度實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)ηt是通過(guò)調(diào)整水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的角度實(shí)現(xiàn)的；從實(shí)質(zhì)上講，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)調(diào)整導(dǎo)水機(jī)構(gòu)開度和轉(zhuǎn)輪葉片角度調(diào)整進(jìn)水流量Q和效率ηt從而調(diào)整動(dòng)力矩Mt，使Mt＝Mg。水流流過(guò)水輪機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力矩如下式： Mt=ρQHηtω (24)ρ ：水密度（Kg/m3）；Q ：水輪機(jī)過(guò)水流量（m3/s）；H：水輪機(jī)凈水頭（m）。由是式可知：維持水輪發(fā)電機(jī)組的頻率是通過(guò)維持其轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的；因此，不斷地調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的出力，維持機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行是水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)；水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方程為： Jdωdt=Mt Mg (22)J：水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分慣性矩（）；ω：水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；（rad/s）。n：水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速（r/分）。電網(wǎng)負(fù)荷的變化導(dǎo)致了頻率的波動(dòng)。簡(jiǎn)單地講，當(dāng)電網(wǎng)出力與負(fù)載平衡時(shí)，其頻率將維持不變；當(dāng)出力不足時(shí)，頻率會(huì)降低；當(dāng)出力富余時(shí)，頻率為升高。頻率是考核電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。1．2 水輪機(jī)調(diào)節(jié)1．2．1 基本任務(wù)水輪發(fā)電機(jī)組將水能轉(zhuǎn)換為電能供廣大用戶使用。電能經(jīng)過(guò)主變壓器送入電網(wǎng)。 調(diào)速器培訓(xùn)資料武漢三聯(lián)水電控制設(shè)備有限公司二O一二年七月目錄1．基礎(chǔ)知識(shí) 31．1 水電站 31．2 水輪機(jī)調(diào)節(jié) 31．3 調(diào)速器 51．4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 62. 組成原理 72．1 調(diào)速器系統(tǒng) 72．2 電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 92．3 機(jī)械液壓系統(tǒng) 233．調(diào)試試驗(yàn) 483．1 無(wú)水試驗(yàn) 483．2 有水試驗(yàn) 663．3 整理報(bào)告 714．操作指南 724．1 控制流程 724．2 運(yùn)行操作 834．3 人機(jī)界面 895．維護(hù)檢修 1035．1 日常維護(hù) 1035．2 故障處理 104112 / 1121 基礎(chǔ)知識(shí)1．1 水電站1．1．1 生產(chǎn)過(guò)程水電站通過(guò)修筑大壩蓄水，抬高上游水位，使之產(chǎn)生強(qiáng)大的勢(shì)能。具有強(qiáng)大勢(shì)能的水流經(jīng)過(guò)引水管道和導(dǎo)水系統(tǒng)流入水輪機(jī)，水輪機(jī)將水流勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能帶動(dòng)同軸的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能。1．1．2 主要設(shè)備水電站的主要設(shè)備分為主機(jī)和輔助設(shè)備兩大類；其中主機(jī)主要是指水輪發(fā)電機(jī)組，輔助設(shè)備（簡(jiǎn)稱輔機(jī)）主要是指主機(jī)的測(cè)量、控制和保護(hù)等裝置，主要包括各類互感器、水輪機(jī)調(diào)速器、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置和機(jī)組保護(hù)裝置等；水輪機(jī)調(diào)速器簡(jiǎn)稱調(diào)速器是電站重要的輔機(jī)，主要用于控制水輪機(jī)轉(zhuǎn)速和出力，同時(shí)保護(hù)其安全、穩(wěn)定運(yùn)行。電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量有十分嚴(yán)格要求。我國(guó)電力部門規(guī)定電能的頻率為50Hz，大電網(wǎng)允許的頻率偏差為177。在我國(guó)大電網(wǎng)的負(fù)荷變化常常會(huì)達(dá)到其總?cè)萘康?%3%，中小電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)更可達(dá)其總?cè)萘康?%10%。水輪發(fā)電機(jī)組頻率f和轉(zhuǎn)速n的關(guān)系式： f=n*P60 (11)f：發(fā)電機(jī)頻率（Hz）。P：發(fā)電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。Mt：水輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)力矩；Mg：水輪發(fā)電機(jī)組阻力矩； ω=nπ30 (23)由式（21）、式（22）和式（23）可知：機(jī)組頻率保持恒定的條件為dωdt＝0，即要求Mt＝Mg，否則就會(huì)導(dǎo)致頻率升高或降低，從而出現(xiàn)頻率偏差；由于Mg（水輪發(fā)電機(jī)組阻力矩）的變化是不可控制的，為了維持頻率的恒定，只能調(diào)整Mt（水輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)力矩），使之等于Mg。ηt：水輪機(jī)效率；由上式（14）可知，在一定的機(jī)組工況下，內(nèi)有調(diào)節(jié)流量Q和水輪機(jī)效率ηt，才能調(diào)節(jié)水輪機(jī)動(dòng)力矩Mt，使Mt＝Mg。維持機(jī)組出力與負(fù)載的平衡，從而維持機(jī)組的轉(zhuǎn)速恒定；1．2．2 特點(diǎn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)除了具有一般閉環(huán)控制的共性外還有一些值得注意的特點(diǎn)：水輪機(jī)調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)整導(dǎo)水機(jī)構(gòu)或槳葉角度調(diào)整水輪機(jī)進(jìn)水流量和流向，這種調(diào)節(jié)需要很大的動(dòng)力，因水輪機(jī)調(diào)節(jié)器通常采用具有一級(jí)或兩級(jí)放大的液壓機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行元件。Tw的物理意義為：在額定水頭Hr的作用下，過(guò)流管道內(nèi)的流量Q從0變化為Qr所需要的時(shí)間。通常所說(shuō)的水擊效應(yīng)尺是對(duì)水流慣性的一種形象表述。Ta的物理意義：有額定力矩Mr的作用下，機(jī)組轉(zhuǎn)速n從0上升至額定所需要的時(shí)間。1．3 調(diào)速器調(diào)速器是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要設(shè)備，其主要功能是通過(guò)調(diào)整水輪機(jī)導(dǎo)水葉開度和葉片角度調(diào)整水輪機(jī)的進(jìn)水流量和效率從而調(diào)整水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速或出力，其主要任務(wù)是配合電站控制系統(tǒng)完成機(jī)組、開機(jī)、轉(zhuǎn)速控制、同期并網(wǎng)、增減負(fù)荷、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、成組調(diào)節(jié)、水位控制、調(diào)相、停機(jī)和緊急停機(jī)等操作；可以說(shuō)對(duì)水輪機(jī)的一切正常操作均離不開調(diào)速器；1．4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鑒于水輪機(jī)調(diào)速器在水電站中的特殊重要性，世界各工業(yè)國(guó)家、及國(guó)際電工委員會(huì)均制訂了相應(yīng)的嚴(yán)格的國(guó)家（行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范其制造、試驗(yàn)、驗(yàn)收等過(guò)程；1．4．1 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 《水輪機(jī)控制系統(tǒng)與油壓裝置技術(shù)條件》；GB/T 《水輪機(jī)控制系統(tǒng)與油壓裝置試驗(yàn)驗(yàn)收規(guī)程》；GB/T 1180589 《大中型水輪機(jī)組自動(dòng)化元件及系統(tǒng)基本技術(shù)條件》；DL/5631995 《水輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置技術(shù)規(guī)程》；1．4．2 IEC標(biāo)準(zhǔn)IEC308 《水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)試驗(yàn)國(guó)際規(guī)程》；IEC61362 《水輪機(jī)控制系統(tǒng)規(guī)范導(dǎo)則》；IEC60308 《水輪機(jī)控制系統(tǒng)試驗(yàn)規(guī)范》；2 組成原理2．1 調(diào)速器系統(tǒng)調(diào)速器系統(tǒng)主要由壓油裝置、調(diào)速器電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)和水輪機(jī)主接力器等設(shè)備組成，如下圖所示。調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)主要功能是將電氣控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械位移信號(hào)，將來(lái)自壓油裝置的壓力油分配至主接力器相應(yīng)操作腔，主接力器主功能是在壓力油的作用下產(chǎn)生強(qiáng)大操作力推動(dòng)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)開啟或關(guān)閉。2．2．1 常用術(shù)語(yǔ)2．2．1．1 工作模式工作模式主要指導(dǎo)葉工作模式，包括“機(jī)手動(dòng)”、“自動(dòng)”和“電手動(dòng)”三種。其尺寸和顏色根據(jù)客戶要求定制，沒有統(tǒng)一規(guī)定（具體尺寸和顏色參見相應(yīng)電氣圖冊(cè)XXXamp。對(duì)于所有柜體，其防護(hù)等級(jí)不低于IP50,防撞等級(jí)不低于IK65；指示燈主要用于直觀指示調(diào)速器當(dāng)前運(yùn)行的重要信息，如電源工作情況，來(lái)自機(jī)組控制系統(tǒng)的命令和信號(hào)等；操作開關(guān)用于向調(diào)速器下發(fā)一些重要的、必須在調(diào)速器設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)在操作員監(jiān)護(hù)下操作的控制指令，如機(jī)手動(dòng)、故障復(fù)歸等。12V，DC5V和