BWT802.5HR步进电机PLC型调速器运行维护规程.doc

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1、福建沙溪口水力发电厂后垄溪项目部运行规程福建沙溪口水力发电厂后垄溪项目部运行规程Q/HLX.Y-04-2007后垄溪一级电站BWT-80-2.5-HR步进电机PLC型调速器运行维护规程 福建沙溪口水力发电厂后垄溪项目部 发布目 次1 主题内容与适用标准（2）2 引用标准（2）3 下列人员应通晓本标准（2）4BWT步进电机PLC型调速器部件结构及原理（2）5 软件说明（16）6 程序流程（18）7 主要技术参数及功能特点（20）8运行操作（24）9 调试及维护（25）10 调速器运行维护（28）11 附录说明（28）BWT-80-2.5-HR步进电机PLC型调速器运行维护规程 Q/HLX.Y-0

2、4-2007 1 主题内容与适用标准11 本标准规定了屏南后垄溪一级电站BWT-80-2.5-HR步进电机PLC型调速器的运行方式、运行操作、维护和事故处理。1.2 本标准适用于生产管理人员和运行人员对BWT-80-2.5-HR步进电机PLC型调速器的运行管理，也可供检修维护人员参考。2 引用标准21 电力工业技术管理 (水电部)22 电气事故处理规程（水电部）23 BWT-80-2.5-HR步进电机PLC型调速器运行维护规程3 下列人员应通晓本规程31 领导人员：电站厂长、副厂长；后垄溪项目部经理、副经理、经理助理、专责。3. 2 生产人员：值长、主值班工、值班工。33 下列人员应了解本规程

3、有关条款：3.3.1 生产人员：维护班长、维护主管及维护人员。4 BWT步进电机PLC型调速器部件结构及原理4.1综合概述 屏南后垄溪一级电站采用BWT-80-2.5-HR步进电机PLC型调速器。BWT-80-2.5-HR步进式可编程微机水轮机调速器是本公司将大中型微机调速器中取得的丰富经验移植、优化而开发出来的新一代调速器，适用于大型水轮发电机组的调节与控制，运行可靠、性能优异、操作和调试简便，各项技术指标均达到或优于国家标准GB/T9652.2-1997水轮机调速器与油压装置试验验收规程的要求。水轮机调节是通过水轮机调节系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。水轮机调节系统是

4、由调节控制器、液压随动系统和调节对象组成的闭环控制系统（如图1）。 图1 水轮机调节系统构成图通常把调节控制器和液压随动系统统称为水轮机调速器，水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡，并根据操作控制命令完成各种自动化操作，是水电站的重要基础控制设备。 4.2 步进式水轮机微机调速器步进电机微机调速器采用的是微机调节器+电液随动系统型系统结构（如图2）所示：图2 步进电机微机调速器系统框图步进电机驱动器与步进电转构成调速器电液随动系统的电液转换环节，由引导阀和主配压阀构成调速器电液随动系统的液压放大环节。电液转换环节采用具有自动复中能力的步进电机作为电液转换元件，设计巧

5、妙，是整个系统的核心部件。整个电液转换部件不用油，极大降低了电液随动系统的油耗，同时提高了抗油污能力。步进电机驱动器的作用是将控制信号转换成步进电机的步序脉冲。步进电转原理如图3所示：图3 步进电转原理图当调节器输出关方向信号时，步进电机带动滚珠丝杆向下转动，使丝杆轴承副带动连接体和上环垫克服弹簧向上的压力而向下运动；当调节器输出开方向信号时，步进电机带动滚珠丝杆向上转动，使丝杆轴承副带动连接体和下环垫克服弹簧向下的压力而向上运动。当控制信号为零时，在弹簧的作用力下，使丝杆轴承副回到中间位置。电液转换部件带动引导阀上下动作，通过引导阀带动主配压阀上下运动，控制接力器。4.3 BWT 系列步进式

6、可编程微机调速器的主要特点： 4.3.1 以进口可编程控制器作为硬件主体，具有高可靠性、高抗干扰能力。4.3.2采用256色彩色中文触摸屏作为人机界面（HMI=Human Machine Interface） 。直接触摸操作，操作简单，显示直观丰富，调试、维护简便。4.3.3人机界面（HMI）具有观察实时动态曲线及完成调试实验的功能。4.3.4采用交流、直流电源同时供电方式，两者互为热备用，相互之间可实现无扰动切换。4.3.5电气部分其他外围元件均采用进口器件，确保调速器长期稳定工作。4.3.6 电液转换器采用无油型电-位移转换器，能够自动复中，失电时即自动复中回零，机组负荷不会变化，安全可靠

7、，抗油污能力强，系统油耗低。 4.3.7机械液压系统采用直联式结构，整个液压环节都在一条轴线上，无杠杆、死区小，维护维修简单。 4.3.8调速器具有闭环开机规律，无需设置开机顶点，开机参数，并且不需要采集或设置水头信号，对不同机组均能自动迅速安全地将机组开启至空载。4.3.9 空载电网频率自动跟踪，以及特有自动补偿PID（比例积分微分=Proportional Integral Differential）调节规律，能使机组频率迅速满足同期要求。4.3.10 调速器设有机手动、电手动、自动三种操作方式，并且具有手动跟踪功能，能三种运行方式任意相互无扰切换，切换操作时产生的开度变化的接力器全行程，

8、切换后能保持稳定运行。4.3.11 当机组并网运行，永态转差系数整定在2%时，由于调速器引起的机组出力摆动相对值不大于1%。 4.3.12 调速器设有便携式计算机串行通信接口，能实时在线或离线修改参数、程序等，并能保证断电后数据不消失。4.3.13调速器具有多种独立的运行参数（比例、积分、微分）， 并能自动根据停机、空载、负载等不同运行工况自动辨识、切换，保证机组运行于最佳的工况。4.3.14 调速器实时监视电网波动情况，能在电网发生变化时，自动选择最优调节规律及调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最佳状态，能使机组适应电网的各种恶劣变化。4.3.15具有负载自动识别大、小网功能：单机运

9、行时，保证机组在90110%额定转速范围内的任一频率下稳定运行，频率变化不大于0.5Hz；在单机或并入电网运行时，保证机组在空载至110%额定负荷范围内，能平稳连续地调节出力。 4.3.16调速器具有故障自诊断功能，能实时监视各组成部分，一旦发生故障，能立即诊断，并显示出故障原因。4.3.17调速器具有如下自动容错功能:当机组负载运行，机频测量故障时，则自动取网频作为机频，稳定运行。如网频也同时故障时，则发出报警信号，并保持故障前开度不变；当机组负载运行，导叶位置反馈信号故障时，调速器自动报警并保持故障前的开度运行。4.3.18 保证机组安全运行，在各种事故情况下，机组甩掉全负荷后，能保证机组

10、自动迅速稳定至空载转速，或根据指令信号，可靠地实现停机或紧急停机。4.4调速器系统构成 本公司生产的BW(S)T 系列步进式可编程微机水轮机调速器（属于大型调速器）。 大型步进式可编程微机调速器由微机调节器（电气部分），机械液压系统，油压装置等三大部分构成，实现对水轮机导叶的调节控制功能。微机调节器以可编程控制器（PLC）作为调节控制核心，外围配以进口元器件，完成整个调速系统的信号检测及控制运算。机械液压系统是整个调速器的执行机构，它接受微机调节器发出的控制信号，控制导叶的开和关。油压装置为调速器的机械液压部分提供动力油源。 该系列调速器采用机电合柜的结构形式，其电气部分布置于柜体上半部分，机

11、械部分采用悬挂式布置于柜体下半部分，整个柜体布置于地面上，与油压装置分离。 4.4.1调节器 调节器系统组成及工作原理 调节器采用彩色液晶触摸屏+可编程控制器的构成模式，可编程控制器选用进口可编程控制器作为调节控制核心，其硬件构成如图4：图4 调节器硬件构成图整个调节器采用多CPU 构成模式，每个模块完成不同的任务，结构上采用“积木”式模块结构，这种将复杂的任务分成多任务的分开处理的方式，大大提高了系统的可维护性能及可靠性，不但有利于单个模块“软升级”，还能实现整个调节器系统的“升级”，并保持了良好的兼容性。 4.4.1.1测频模块由高性能CPU 构成，仅完成频率的测量任务，能实现“软升级”。

12、 4.4.1.2由导叶反馈装置的导叶位置传感器（电位器），将导叶位置电信号送至A/D 模块，经A/D 模块转换环节取得导叶位置信号。 4.4.1.3由开关量输入模块采集开机、停机、开度增、开度减等命令。 4.4.1.4 以上所有输入信号送至CPU 模块，由CPU 按调节规律分析计算出相应的导叶控制信号及状态信号（包括故障等）， 控制开关量输出模块完成控制输出和状态输出。 4.4.1.5 开关量输出模块按计算控制值输出对应的高低电平信号，控制机械液压系统的步进电机做正、反转及启、停动作，经液压系统放大后使导叶按照调节规律的要求动作，并在调速器故障时，送相应故障报警信号。4.4.1.6通讯单元负责

13、与上位机通讯，发送或接受上位机的命令。 4.4.1.7液晶触摸屏作为人机交互界面，完成调速器的现场操作命令、状态数据、实时动态曲线显示及试验等功能。 4.5硬件构成特点 该调节器的硬件构成与一般可编程调节器相比，具有以下特点： 4.5.1测频模块与可编程控制器是通过总线直接连接，区别于通过一个16 点的输入模块后与可编程控制器的总线连接。 4.5.2 控制输出为数字式方式，无D/A 转换环节，实现了直接数字控制。 4.5.3能通过液晶触摸屏完成调速器的试验及实时动态曲线显示。 4.6主要功能模块 4.6.1测频模块 测频模块采用先进的数字式脉冲测频方式，设计三路测频，两路机频，一路网频。两路机

14、频一路为机组PT 残压信号，另一路为齿盘信号。 4.7 PLC 控制模块 以可编程控制器（PLC）作为硬件平台构成的微机调节器，除了测频模块、彩色触摸屏以外，还有CPU 模块、输入模块、输出模块、A/D转换模块、通讯模块。因为各个可编程控制器（PLC）厂家设计构成不同，构成调节器的某些模块是集成的，但各功能块都是必须具备的。通常我公司采用欧姆龙公司CJ1M，也可以按用户要求采用其他的可编程控制器（PLC）。 表 1 欧姆龙CJ1M 可编程控制器参数表 ：表 2 欧姆龙CJ1M-AD 转换模块参数表 4.8触摸屏 人机界面是操作人员和机器设备之间沟通的桥梁，为了便于人机交流，采用256 色彩色中

15、文触摸屏作为人机交换界面。触摸屏采用台湾eView10.4触摸屏。 触摸屏中文显示，能很明确的指示并告知操作人员机器设备当前的状况,手动触控操作，使操作变得简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器。eView 256色彩色中文触摸屏作为BW（S）T系列步进式微机调速器的人机操作界面，具有以下几个特点： （1）直接手动触摸彩色屏品的表面操作，非按键操作，操作简单直观，大大避免按键操作时容易引起的误操作。（2）可以显示实时动态曲线（趋势图）。（3）可以显示各种动态图表（棒图、仪表）。（4）可以完成各种动、静态试验。触摸屏可显示各种数据、状态，进行各种操作、试验、记录

16、、报警、通信。触摸屏操作画面有：主画面，密码设置，系统设置，操作选择，参数设置，开机停机试验，静特性参数设定，试验内容选择，甩25%负荷试验，甩100%负荷试验，空载频率摆动试验，空载频率扰动试验，静特性试验等等。 4.9与外部的通讯接口及功能 微机调速器具有灵活的与上位机的通讯功能。调速器标准配置采用RS-232 串行通讯口通讯。调速器的各种参数和特性可通过上位机整定。调速器串行通讯口通讯的主要内容有：调速器向上位机传送运行的各种数字量、状态量、故障信号与类型及用户提出的特殊要求，并接受上位机下传的各种操作调节指令。 4.10机械液压系统 BWT 系列步进式可编程微机调速器主要由电、机、液随

17、动系统组成，它采用步进式电位移转换器作为先导控制级，控制主配压阀随动系统。除自动、电手动操作外，同时还可以现地机手动操作；各项操作均能方便、可靠地实现开、停机，增、减负荷及紧急停机等功能。 4.10.1机械液压系统构成及工作原理 机械液压系统主要由步进电转、引导阀衬套、引导阀活塞、主配阀体、主配活塞、紧急停机装置、双联滤油器、分段关闭装置（根据电站情况配置）等构成。调速器机械系统工作原理图如图10： 图10 调速器机械系统工作原理图当步进电机以关方向转动时，此时滚珠丝杆副向上移动，同时也带动引导阀活塞上升，主配活塞上腔的控制窗口接通排油，下腔在压力油压作用下推动主配活塞上升，直到控制窗口被引导

18、阀活塞下阀盘重新封闭，主配活塞便稳定在一个新的平衡位置，此时接力器关机侧油腔便与压力油接通，接力器活塞向关机方向运动；当步进电机以开方向转动时，此时滚珠丝杆副向下移动，同时也带动引导阀活塞下降，主配活塞下腔的控制窗口接通排油，上腔在压力油压作用下推动主配活塞下降，直到控制窗口被引开机侧油腔便与压力油接通，接力器活塞向开机方向运动。可见主配活塞始终随动与引导阀活塞。由于经过液压放大后的操作力有8000N20000N（相应油压为2.5MPa）。故能可靠地带动主配活塞上下运动。 4.10.2机械液压系统各部件的主要特点： 4.10.2.1步进式电-位移转换器 步进式电-位移转换器的主要特点如下： （

19、1）采用直接数字接口控制方式。与传统的间接数字控制方法相比，控制量不通过D/A 接口，直接以数字开关信号与电液伺服系统接口实现数字控制的方式称为直接数字控制。它是利用数字执行元件步进电机加适当的旋转直线运动转换机构驱动阀芯实现直接数字控制，由于这类数字控制元件一般按步进的方式工作，因而常称为步进式数字阀或离散式比例阀。通过合理的设计，这类阀具用重复精度高及无滞环的优点。（2）自动复中。在自动控制或电手动控制过程中，当滚珠丝杠偏移中间位置时，步进电机突然断电，失去控制力矩。这时利用滚珠丝杠无自锁功能，在复中弹簧的复中力作用下，自复中型步进式电位移转换装置快速回到中间位置，同时带动引导阀回到中间位

20、置，保证机组稳定在当时开度运行。 （3）无油控制。该装置结合步进电机与滚珠丝杠的优势，完全无油转换，实现无油耗，同时也不存在滤油精度对油质的要求，并且输出力大，使装置对引导阀的控制稳定可靠，确保机组安全运行。 4.10.2.2 主配压阀 系统结构上采用集成化设计，将辅助接力器与主配压阀做成一体。取消了常规调速器杠杆等所有中间结构，系统无明管、无杠杆，简化环节、可靠性高、调速器的速动性好、控制精度高。主配压阀是由锻件构成，提高了整个系统标准化程度，调试、检修、维护简便，实现了机械系统的免维护。4.10.2.3紧急停机电磁阀 机组正常运行时，紧急停机电磁阀处于复归位置，辅助接力器上腔处于截止状态而

21、不通排油。当紧急停机电磁阀接收紧急停机指令时，其活塞换向到紧停位置；辅助接力器上腔接通排油，在下腔压力油作用下，（此力约有1200Kg。） 主配压阀活塞迅速上升以实现紧急停机。必要时，也可手按紧急停机电磁阀的按钮以实现紧急停机。 区别于常规紧急停机方式的是：（1）紧急停机时油路不通过引导阀，直接由主配活塞动作排油，因主配活塞操作力较大，可避免引导阀窗口小因流油中含杂质而卡死的现象。（2）采用排油法实现紧急停机。（常规方法是向大腔通压力油实现紧急停机，紧停动作时压力油迅速渗出而产生积油。）这种方法的显著优点是，紧急停机操作力大小仍保持不变，但紧急停机时由于采用大腔排油方法，集成阀盖上绝对没有油渗

22、漏。（3）紧急停机电磁阀动作后，通过油路可驱动液动换向阀动作，能准确输出紧停动作与否信号。4.10.2.4 双联滤油器 双联滤油主要是过滤通往液压系统中的压力油，它有两组滤网，运行时可用旋塞进行快速切换工作位。拆卸无油通过的一组滤网进行清洗，不需停机，实现了不中断供油。4.10.2.5导叶反馈传感器 导叶反馈传感器即电-位移传感器，作用是把接力器的位移转换成相应的电气信号，用作执行元件的反馈信号。该位移变送器采用精密电位器作转换元件。接力器的位移通过钢丝绳传递给用盘簧扭紧的滑轮，滑轮带动与之同轴的精密电位器转动，发出相应的电气信号，调整极其方便。钢丝绳位移为0200mm， 精密电位器相应转动0

23、300 度，相应输出电压为010 伏。机械基本参数一览：主配直径：.80 主配行程：8mm 主阀芯阀套搭叠量（单边）： 0.35mm 主阀芯阀套配合间隙：0.02-0.03mm 引导阀行程：10mm 引导阀芯阀套搭叠量（单边）： 0.10mm 主配油压： 2.5Mpa主配流量： 100L/S 4.10.2.6 分段关闭装置 调速系统设置分段关闭装置用以实现接力器折线式关闭规律，安装在接力器与主配压阀之间。 分段关闭装置选用机械液压分段形式。关闭装置由分段阀、先导行程阀和分段凸轮装置等部件所组成。分段凸轮固定在接力器回复轴上。当接力器关闭到拐点位置，回复轴上的凸轮使先导行程阀换向，可以改变节流活

24、塞与阀体之间的节流面积，从而改变了关机速度。机械分段关闭装置的主要特点为： （1） 标准液压元件先导行程阀代替自行设计的先导阀，无泄漏。 （2） 把先导行程阀和液控单向节流阀分开布置，保证电厂布置灵活方便。 （3） 分段凸轮可以固定在接力器传动机构回复轴上，也可以直接固定在接力器伸出杆上。4.10.2.7油压装置 油压装置由压力油罐、回油箱、油泵组、阀门、自动化元件及其它部件组成。其基本技术要求符合GB/T9562.1-1997、GB150 的相关规定并满足电站安全运行的需要。4.10.2.8压力油罐 （1）压力油罐的设计、制造、无损检测、试验等符合GB150-98钢制压力容器、压力容器安全技

25、术监察规程和GB/T9652.2水轮机调速器与油压装置试验验收规程中的有关规定。压力油罐总容积不小于20 倍导叶接力器总容积。另外，在紧急低油压下，接力器能从完成三个开度全行程的动作。在调速器油压为额定工作油压时，罐内油容积和空气容积之比约为13。（2）压力油罐配有：压力表、油位指示器及油位开关。压力和油位开关能可靠地根据给定的压力和油位发出压力和油位信号。（3）压力油罐底部带阀门的排油管，便于清理和检修时向回油箱排油。4.10.2.9回油箱 （1）回油箱是钢板焊接而成的用于蓄存无压力油的箱型容器。回油箱无裂纹、开缝或盲孔，出厂时经过渗漏试验。 （2）回油箱设有检修用的进入孔口，并装有网状过滤

26、器和单独的油泵吸油过滤器。过滤器均能方便地拆下清洗。回油箱侧面装有（有机玻璃的）液位显示计， 可观察油位高低；还设有加油口接头和阀门、排油口接头和阀门、化验取样接口和阀门，以及循环滤油用的接头和阀门。 （3）回油箱的容量不小于压力油罐容积的1.3 倍。 4.10.2.10 油泵组及电动机 （1）整个油压装置设有2 套独立的油泵，一台工作，一台备用。每台油泵每分钟的供油总量不小于导叶接力器总有效容量的2 倍。每台油泵由相应的三相感应电动机直接驱动。 （2）每台油泵配有一套组合阀组（包括减载阀、安全阀、截止阀、止回阀等）。当油压超过正常工作油压上限的2时，安全阀开始排油；当油压超过正常工作油压上限

27、16时，安全阀能排出油泵的全部供油量，压力罐的压力不再上升， 当油压降至正常工作油压时，安全阀自动关闭。 两台油泵在油压装置系统的控制下（注：油压装置控制系统，不在调速系统供货范围内），既能单独运行又能联合运行。任一台油泵能与油系统隔离以便于进行检修，而不影响系统其它部分的正常工作。 （3）油泵组无论在空载或满载运行时，距泵上方或水平方向1m 处，噪音不超过80dB(A)。 调速器油压装置液压系统原理图如图11：图11 调速器油压装置液压系统原理图5 软件说明 5.1工况说明 水轮发电机组运行工况复杂，各工况转换全部由水轮机调速器实现，下图是水轮发电机组工作的主要工况，其中停机备用、空载、负载

28、、调相是水轮发电机组的稳态循环，其他皆为暂态过程。 图12 工况图5.2停机备用 该工况下，机组处于停机备用状态，机组转速为零、导叶开度为全关。若导叶向开方向漂移至大于2%开度时，导叶关闭的电磁球阀将会动作，使导叶关闭。 5.3自动开机过程及空载循环 机组处于停机备用工况，由中控室发开机令，调速器自动按照闭环开机规律将水轮发电机组开启，机组转速上升到90%以上，进入空载循环，自动跟踪电网频率。若在开机过程中，机频断线，调速器自动将导叶关至最低空载开度位置，若此时解除开机令，调速器自动将导叶全关。 5.4负载循环 当水轮发电机组满足同期条件，中控室发出同期命令，机组同期，机组进入负载循环。调速器

29、自动打开电气开度限制，并根据调速器的调节设定及电网情况，自动选择负载调节模式：功率调节、开度调节或频率调节。并网后，调速器实时监测电网波动情况，自动选择调节模式。 5.5开度调节模式 机组并网后，电网频率在50E（E 为调速器设定的转速死区）范围内，且调速器不具备功率调节条件，可判断机组运行在大电网，调速器处于开度调节模式；若电网频率超出50E 范围，调速器自动由开度调节转换为频率调节。开度调节的实质就是电网频率在50E 范围内波动时，接力器开度不随频率变化而变化，稳定于某一开度运行。 5.6功率调节模式 该工况仅适用于已实现AGC（自动功率调节）的电站。已实现AGC 的电站机组在并网后，通过

30、计算机网络通讯方式给调速器下达有功设定给定值，调速器自动采集有功功率反馈值，与计算机下达的机组有功设定给定值比较，根据比较结果进行PI 调节，自动调整导叶开度，是机组有功功率与设定功率一致。这种以有功功率作为闭环调节的模式称为功率调节模式。若在该调节模式下，若电网频率超出50E 范围，调速器自动由功率调节转换为频率调节。 5.7频率调节模式 频率调节即无差调节，其实质调速器根据电网频率情况，不断对导叶开度做无差调节：即不论机组频率与给定频率（50Hz）差值多小，调速器始终通过调节导叶开或关，使机组频率趋于50Hz。 5.8调相运行 当机组并网后，中控室发调相令，调速器将接力器关闭，机组由发电机

31、转变为电动机运行，从电网吸收有功，机组处于调相运行状态。如调相令解除，则自动将导叶开度开启至空载位置。 5.9停机 停机令为优先级最高的指令，在任何工况下，只要调速器接到停机令，就会迅速关闭导叶。停机过程分两段，先快速将接力器关回15%，然后慢关到零，置停机联锁，调速器进入停机等待，机组处于备用状态。 6 程序流程框图 调速器软件程序分为：可编程PLC 程序、触摸屏程序 6.1可编程PLC 程序 可编程程序按结构分为主程序和子程序，子程序按功能可以分为控制功能程序、采样子程序、计算子程序、增减子程序、触摸屏子程序等。可编程程序原理框图如下： 图13 可编程程序（1）初始化：完成系统上电或复位，

32、系统初始化，中间标志位、中间内存单元的清零，以保证上电无扰动。 （2）采样程序：频率采样，开关量采样，导叶反馈采样，I/O采样。 （3）工况判断分支：根据不同的I/O 状态、频率采样、导叶反馈做出判断，产生唯一的程序流程状态标志，控制可编程程序进入相应的功能子程序。 （4）各个控制功能程序： 完成不同状态的控制功能，并根据要求决定是否要调用参数计算子程序、PID子程序，并将相应结果送入相应单元。 （5）计算子程序:完成系统参数计算。 （6）增减子程序：根据来自外部操作（复位杆式开关操作或触摸屏操作）或远方操作导叶开度的增、减。 （7）触摸屏子程序：与触摸屏通讯，集中提供必要的参数给触摸屏，提高

33、触摸屏的通讯和刷新数据。 （8）输出子程序：根据PID 运算结果，输出开关量信号，控制步进电机的启、停及正、反转。 6.2调节控制程序简介 由于调速器的调节对象的数学模型比较复杂，无法准确地对其进行数学描述。而直接数字控制是根据采样理论，首先需要把被控对象的数学模型进行离散，然后由计算机根据离散化的数字模型进行控制。因而，微机调速器无法直接采用直接数字控制。我们充分利用调速器是一个典型的位置伺服系统的特点，先利用位置型PID（比例积分微分=Proportional Integral Differential）替代被控对象的离散化数字模型，再结合最优控制，实现了直接数字控制。6.2.1 PID

34、控制 如图是微机调速器的结构图 图14 微机调速器的结构图6.2.2 BANG-BANG 控制 随着计算机技术在流体控制系统中的大量应用，直接数字控制方法备受人们关注，流体控制元件的数字化也成了一种必然的趋势。BWT 系列调速器是利用数字执行元件步进电机加适当的旋转直线运动转换机构实现直接数字控制。步进电机工作于正、反转及停止三种工作状态。 7 主要技术参数及功能特点 7.1主要技术参数 7.1.1动、静态特性 （1） 静态特性曲线近似为一直线，最大非线性度5% （2） 调速器转速死区 ix0.03% （3）轮叶的协联不准确度1.5% （4）空载工况自动运行，机组转速摆动相对值0.15% （5

35、）机组甩25%负荷，接力器不动时间0.2S （6）机组甩100%额定负荷后，从接力器第一次向开启方向移动起，到机组转速摆动相对值不超过0.5%为止，历时不大于40s；在转速变化过程中，超过稳态转速3%额定转速值以上的波峰不超过两次。 （7）调速器动、静态特性，能符合SD295-88 和GB/T9652-1997水轮机调速器与油压装置技术条件的有关规定。 7.1.2可靠性 （1）平均无故障运行时间（MTBF）不少于30000h。 （2）大修间隔时间不少于6 年（3）调速器可利用率不少于99.9% （4）退役前的使用年限不少于35 年 7.1.3调节性能及相关性能保证 （1）调速器手动、自动切换操

36、作时，产生的开度变化1%的接力器全行程。 （2）机组负载运行，永态转差系数bp 值整定为2%或以上时，由调速器引起的机组出力摆动相对值不大于1%。 （3）采用交、直流同时供电，电源切换操作及整机供电电源切除或投入时，产生的开度变化1%的接力器全行程。（4） 整机供电电源切除或投入时，调速器能保证接力器开度变化1%的接力器全行程。 （5）机组处于孤立电网，带稳定负荷运行时，调速器能保证机组频率变化0.25Hz。 （6）在水轮发电机出口开关以外切除，机组突然甩25%额定负荷时，或处于小电网运行，负荷发生25%额定负荷突变时，调速器能保证在调节过程中最高转速不超过140%，所引起的频率波动过渡过程中

37、的波峰数2 个，调节时间30S，且频率波动的波谷49.5Hz。7.1.4主要技术数据 （1）型号：BWT-802.5-HR （2）电源：AC220或DC220 （3）正常工作油压：2.5Mpa （4）电液转换型式：步进式 （5）机电接口控制方式：直接数字控制 （6）调速器的保证容量不小于：8000 (kgm) （7）调节规律：并联PID （8）调速器转速死区：0.03% （9）比例增益KP：0.01-35 （10）积分增益KI：0.01-20s-1（11）微分增益KD：0-5s （12）暂态转差系数：bt1200%（调整分辨率1%） （13）永态转差系数：bp010%（调整分辨率1%） （14

38、）积分时间常数：Td125S（调整分辨率1S） （15）加速度时间常数：Tn05S（调整分辨率0.1S） （16）频率给定范围：FG45.055.0Hz（调整分辨率0.01Hz） （17）频率死区范围：E01.0Hz（调整分辨率0.01Hz） （18）功率死区范围：i05% （19）功率给定范围：P0120% （20）测速方式：残压或残压+齿盘 （21）测频误差0.0009% 7.2 功能特点 7.2.1综合特点 （1）动、静态品质优异，所有性能指标均达到或优于国家标准。 （2）自适应式开机规律，无需设置开机顶点，开机参数，对不同机组均能迅速安全地将机组开启至空载。 （3）空载自动跟踪电网频率

39、，以及特有自动补偿PID 调节规律，能使机组频率迅速达到同期要求。 （4）负载智能式变结构PID 调节规律，能使机组适应电网的各种恶劣变化。即负载实时监视电网波动情况，能在电网发生变化时，自动选择最优调节规律及调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最佳状态。 （5）完备的有功功率闭环调节功能，除常规功率闭环调节方式外（即采用开关量接口调节方式），还能以串行通讯方式接受计算机监控系统给定有功设定值，自动按设定值进行有功功率闭环调节。 （6）各运行工况可以任意切换无扰动。 （7）调速器设有机手动、电手动、自动三种操作方式，并且具有手动跟踪功能，能三种运行方式任意相互无扰切换，切换操作时产生的开

40、度变化的接力器全行程，切换后能保持稳定运行。 （8）当机组并网运行，永态转差系数整定在2%时，由于调速器引起的机组出力摆动相对值不大于1%。 （9）调速器具有多种独立的运行参数（比例、积分、微分），并能自动根据停机、空载、负载等不同运行工况自动切换。保证机组运行于最佳的工况。 （10）调速器实时监视电网波动情况，能在电网发生变化时，自动选择最优调节规律及调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最佳状态，能使机组适应电网的各种恶劣变化。具有负载自动识别大、小网功能：单机运行时，保证机组在90110%额定转速范围内的任一频率下稳定运行，频率变化不大于0.5Hz；在单机或并入电网运行时，保证机组在

41、空载至110%额定负荷范围内，能平稳连续地调节出力。 （11）调速器具有故障自诊断功能，能实时监视各组成部分，一旦发生故障，能立即诊断，并显示出故障原因。 （12）调速器具有如下自动容错功能:当机组负载运行，机频测量故障时，则自动取网频作为机频，稳定运行。如网频也同时故障时，则发出报警信号，并保持故障前开度不变；当机组负载运行，导叶位置反馈信号故障时，调速器自动报警并保持故障前的开度运行。 （13）保证机组安全运行，在各种事故情况下，机组甩掉全负荷后，能保证机组自动迅速稳定至空载转速，或根据指令信号，可靠地实现停机或紧急停机。7.3 机械特点 （1）调速器的额定工作油压为2.5Mpa。 （2）

42、调速器机械液压系统主阀阀体锻件结构，体积小，重量轻。 （3）采用步进电机构成无油电液转换机构，无油耗、无卡塞，并具有断电自动“复中”功能，保证在断电情况下，调速器能保持原有开度。 （4）采用直接数字控制方式控制步进电机，环节少，可靠性高；不存在失步、丢步问题；调速器的速动性好、控制精度高。 （5）机械系统上采用集成化设计，运动部件全部在一条轴线上，取消了常规调速器的杠杆等中间结构，系统无明管、无杠杆；环节简化、可靠性高、速动性好、控制精度高。 （6）电液转换环节不用油，减小了调速系统的油耗及能耗。 7.4 电气特点 （1）以可编程控制器作为硬件主体，具有高可靠性、高抗干扰能力。 （2）采用TF

43、T 彩色中文触摸屏作为人机界面（HMI）。直接触摸操作，操作简单，显示直观、丰富。并具有显示实时动态曲线的功能，调试、维护简便。 （3）具有调试、试验功能，通过人机界面（HMI）能轻松完成调速器的调试和试验，并显示试验结果。 （4）一体化电源设计，交流、直流电源同时供电，两者互为热备用，相互之间可实现无扰动切换。 （5）电气部分其他外围元件均采用进口器件，确保调速器长期稳定工作 （6）测频模块与可编程控制器是通过总线直接连接，彻底解决可编程控制器与测频不能很好匹配问题。 （7）控制输出为数字式方式，无D/A 转换环节，实现直接数字控制。 （8）智能容错测频及自动识别大小网，频率测量精度高。 （

44、9）多处理器并行工作，速度快。扫描周期均20ms。 （10）高抗干扰能力：所有I/O 接口均采用光电隔离及软件滤波。 （11）多种交互方式：能通过计算机键盘、编程器、电柜面板上的触摸屏等多种方式设置参数及进行操作。 （12）调速器具有自动容错功能。 （13）带有串行通讯接口，兼容性好，可与各种计算机监控系统联接，可满足电站无人或少人值守。 （14）故障自诊断功能，调节器能实时监视自身组成模块，一旦发生故障，能立即诊断，并以报警模式从触摸屏上指出故障部件。 （15）跟踪功能：电气部分可跟踪机械手动，机械手动切至自动或电手动时不需任何调整，为无扰切换。 8 运行操作 调速器运行分为机械手动、电手动

45、、自动三种运行方式，将选择机手动/自动/电手动的三位杆式开关打到相应档位即可选择对应运行方式。如下图选择的就是自动运行方式。图15 三位杆式开关/复位杆式开关图8.1 机械手动 （1）机手动运行具备条件 选择机手动运行方式请将三位杆式开关切到机手动档，同时保证油压系统不低于最低工作油压。 打开电气柜门，可看到柜内电转上方有个可手动旋转的操作手轮，下方有个紧急停机电磁阀。 （2）机手动开机：手动顺时针旋转手轮时可将机组开启至空载开度。 （3）机手动停机：手动逆时针旋转手轮时可将机组关回至全关位置。 （4）机手动紧急停机：紧急情况时，可按紧急停机电磁阀按钮，将导叶全关。故障消除后，按紧急停机复归电磁阀复归紧停电磁阀。 8.2 电手动运行 （1）电手动运行具备条件选择电手动运行方式请将三位杆式开关打到电手动档，同时保证油压系统不低于最低工作油压。 （2）电手动开机至空载：手动操作复位杆式开关，反复切到开度增档