《發(fā)電機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、目錄1調(diào)速器整機(jī)靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)11.1簡(jiǎn)介11.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.3實(shí)驗(yàn)條件11.4實(shí)驗(yàn)步驟11.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析22調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)42.1簡(jiǎn)介42.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2.3實(shí)驗(yàn)條件52.4實(shí)驗(yàn)步驟52.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析62.6自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)82.7參考方案8附錄：GYWTPCC系列高油壓調(diào)速器簡(jiǎn)介14一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 14二、主要功能及參數(shù) 17三、參數(shù)設(shè)置及運(yùn)行操作 18（一）、人機(jī)界面18（二）、運(yùn)行操作22附圖1：GYWT-3000型調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)24附圖2：GYWT-7500型調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)251調(diào)速器整機(jī)靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)1.1簡(jiǎn)介我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9652.1-19

2、97水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置技術(shù)條件要求調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性應(yīng)符合下列規(guī)定：靜態(tài)特性曲線應(yīng)近似為直線；測(cè)至主接力器的轉(zhuǎn)速死區(qū)不超過(guò)表1-1中的規(guī)定值。表1-1 調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)規(guī)定值調(diào)速器類型項(xiàng)目大型中型小型特小型電調(diào)電調(diào)電調(diào)機(jī)調(diào)轉(zhuǎn)速死區(qū) ix %0.040.100.150.180.20國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9652.2-1997水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置試驗(yàn)驗(yàn)收規(guī)程中將調(diào)速器試驗(yàn)分為四類，即：出廠試驗(yàn)、電站試驗(yàn)、型式試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)，四類試驗(yàn)均要求做“調(diào)速器整機(jī)靜特性試驗(yàn)” 。該項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)軌蛉娴胤从痴{(diào)速器的整體性能。因此，無(wú)論是在調(diào)速器出廠前，還是在電站安裝完成后，都十分重視對(duì)調(diào)速器整機(jī)靜特性試驗(yàn)，盡早發(fā)現(xiàn)調(diào)速

3、器可能存在的缺陷，及時(shí)調(diào)整加以解決，確保機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定。1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)取調(diào)速器整機(jī)靜態(tài)特性曲線（即機(jī)組穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速與調(diào)速器主接力器行程之間的關(guān)系曲線），計(jì)算出調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp和死區(qū)ix，并與永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)設(shè)定值和死區(qū)規(guī)定值比較，符合水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置技術(shù)條件規(guī)程中的要求。1.3實(shí)驗(yàn)條件GYWTPCC系列高油壓調(diào)速器（裝置說(shuō)明見(jiàn)后附錄）；XUTMII型水輪機(jī)調(diào)速器微機(jī)測(cè)試儀；鋼板尺。1.4實(shí)驗(yàn)步驟保證調(diào)速器壓油罐壓力和油位在正常高位，油壓裝置控制柜在手動(dòng)打油位置，即主接力器在走完一個(gè)行程之前油泵不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)打油，以防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被機(jī)械振動(dòng)和電氣信號(hào)干擾，保證試驗(yàn)精度和可信度。調(diào)速器上

4、電后工作在停機(jī)狀態(tài)，檢查調(diào)速器各部分工作情況，確保各部分正常工作。在自動(dòng)情況下發(fā)出開(kāi)機(jī)令，開(kāi)度增大到啟動(dòng)開(kāi)度，用穩(wěn)定的頻率信號(hào)源輸入額定頻率信號(hào)50.00Hz，待接力器穩(wěn)定后，使斷路器信號(hào)DL閉合，相當(dāng)于并網(wǎng)運(yùn)行情況。設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)：永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp6%，切除人工轉(zhuǎn)速死區(qū)（fx=0.00 Hz）， KD為最小值（KD=0），KI 為最大值（KI=10），KP為中間值（KP=10）。頻率給定為額定值（FG=50.00 Hz ），開(kāi)度給定為（YG=50.0%），主接力器行程應(yīng)為50.0%附近。升高信號(hào)頻率使接力器全關(guān)，選取合適的接力器位置參考點(diǎn)，用鋼板尺測(cè)量接力器位置，并記錄接力器處于全關(guān)時(shí)的位置Y

5、min；降低信號(hào)頻率使接力器全開(kāi)，接力器位置參考點(diǎn)不變，用鋼板尺測(cè)量接力器位置，并記錄接力器處于全開(kāi)時(shí)的位置Ymax；則接力器全行程YM=|Ymax-Ymin|。取頻率增減步長(zhǎng)為0.10Hz，連續(xù)按3下，相當(dāng)于每次頻率變化為0.30Hz。依次升高信號(hào)頻率，接力器向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)，待接力器穩(wěn)定后（等待至少約20秒），測(cè)量并記錄對(duì)應(yīng)于該信號(hào)頻率的接力器位置。當(dāng)接力器到達(dá)全關(guān)位置后，依次降低信號(hào)頻率，直到接力器處于全開(kāi)位置。按bp6%推算，試驗(yàn)測(cè)量點(diǎn)數(shù)約為810點(diǎn)。每條曲線在接力器行程（595）的范圍內(nèi)，測(cè)點(diǎn)不少于8點(diǎn)，如測(cè)點(diǎn)有1/4不在曲線上，則此試驗(yàn)無(wú)效。試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行3次，試驗(yàn)結(jié)果取其平均值。將記

6、錄的數(shù)據(jù)表格（表1-2）進(jìn)行整理后（表1-3），繪制調(diào)速器整機(jī)靜特性曲線（圖1-1），求出調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp和死區(qū)ix，并與規(guī)定值比較分析。1.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析表1-2 調(diào)速器整機(jī)靜態(tài)特性試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)輸入信號(hào)頻率f（Hz）48.5048.8049.1049.4049.7050.0050.3050.6050.9051.2051.50顯示輸出頻率 fd（Hz）接力器位置Yw（mm）輸入信號(hào)頻率f（Hz）48.5048.8049.1049.4049.7050.0050.3050.6050.9051.2051.50顯示輸出頻率 fd（Hz）接力器位置Yw（mm）接力器行程Y=|Yw-Ymin|，

7、整理后的數(shù)據(jù)表格見(jiàn)表1-3。表1-3 調(diào)速器整機(jī)靜態(tài)特性試驗(yàn)整理數(shù)據(jù)輸入信號(hào)頻率f（Hz）48.5048.8049.1049.4049.7050.0050.3050.6050.9051.2051.50接力器行程（mm）接力器相對(duì)行程（%）接力器行程（mm）接力器相對(duì)行程（%）根據(jù)表1-3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可畫(huà)出圖1-1。圖1-1調(diào)速器整機(jī)靜態(tài)特性曲線永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp轉(zhuǎn)速死區(qū)ix兩條曲線間的縱向最大區(qū)間為轉(zhuǎn)速死區(qū)，即找出同一接力器開(kāi)度下最大的頻率偏差。但由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上無(wú)同一開(kāi)度下頻率偏差fmax，有同一頻率下的最大的開(kāi)度偏差Ymax，通過(guò)關(guān)系式，可得：2調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)2.1簡(jiǎn)介作為水輪機(jī)的

8、控制器，調(diào)速器控制策略十分重要，雖然對(duì)各種新型控制策略研究十分踴躍，但從實(shí)用的角度來(lái)說(shuō)，PID調(diào)節(jié)規(guī)律仍為調(diào)速器的基本控制策略。發(fā)電機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由調(diào)速器和被調(diào)節(jié)對(duì)象（水輪機(jī)以及引水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)以及電網(wǎng)）組成，調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)品質(zhì)不僅與調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律有關(guān)，而且調(diào)節(jié)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性密切相關(guān)。課本上第6、7章水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析部分，運(yùn)用經(jīng)典控制理論的頻率法和根軌跡法對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合分析。但這種基于復(fù)頻域的解析分析方法是一種間接研究控制系統(tǒng)的方法，比較抽象或不直觀，不利于學(xué)生深入理解調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，造成了學(xué)習(xí)自動(dòng)控制理論的主要障礙。將調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真及輔助分

9、析手段，可方便地得出時(shí)域中的解，即用圖形曲線顯示出來(lái)，來(lái)研究調(diào)節(jié)參數(shù)以及調(diào)節(jié)對(duì)象參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。研究發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程以前有模型機(jī)組法，之后主要采用機(jī)組動(dòng)態(tài)模擬的方法，即調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各個(gè)部分元件通過(guò)模擬集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這種方法靈活性差，而且模擬裝置工作性能不夠穩(wěn)定，曲線輸出比較麻煩。早期計(jì)算機(jī)仿真先是將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換仿真模型，然后制定計(jì)算方法及程序框圖，再運(yùn)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編制程序運(yùn)行保存數(shù)據(jù)，最后通過(guò)專用的圖形處理軟件輸出曲線結(jié)果。MATLAB是近年來(lái)用于科學(xué)工程計(jì)算的高效率高級(jí)語(yǔ)言，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)不斷的版本升級(jí)更新，其功能不斷增強(qiáng)?，F(xiàn)在已不僅是單一編程語(yǔ)言，已成為一種系

10、統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境，其內(nèi)容包含了一般的數(shù)值計(jì)算、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真、自動(dòng)控制、優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)識(shí)別、振動(dòng)理論、時(shí)序分析、以及圖形處理等幾乎所有的科學(xué)工程計(jì)算方面。利用MATLAB中的Simulink系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模塊，采用面向?qū)ο蟮目梢暬幊淌侄危軌蚍奖愕貙⑺啓C(jī)調(diào)速器及調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖直接繪制出來(lái)，選擇合適的仿真參數(shù)和輸出方式仿真運(yùn)行，就可得出仿真數(shù)據(jù)或曲線結(jié)果，保存或直接打印輸出。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9652.1-1997水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置技術(shù)條件中要求水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性應(yīng)符合下列規(guī)定：調(diào)速器應(yīng)保證機(jī)組在各種工況和運(yùn)行方式下的穩(wěn)定性。在空載工況自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，施加一階躍型轉(zhuǎn)速指令信號(hào)，觀察過(guò)渡過(guò)程，

11、以便選擇調(diào)速器的運(yùn)行參數(shù)。待穩(wěn)定后記錄轉(zhuǎn)速擺動(dòng)相對(duì)值，對(duì)大型電調(diào)不超過(guò)0.15，對(duì)中、小型調(diào)速器不超過(guò)0.25，特小型調(diào)速器不超過(guò)0.3。如果機(jī)組手動(dòng)空載轉(zhuǎn)速擺動(dòng)相對(duì)值大于規(guī)定值，其自動(dòng)空載轉(zhuǎn)速擺動(dòng)相對(duì)值不得大于相應(yīng)手動(dòng)空載轉(zhuǎn)速擺動(dòng)相對(duì)值。機(jī)組甩負(fù)荷后動(dòng)態(tài)品質(zhì)應(yīng)達(dá)到甩100% 額定負(fù)荷后，在轉(zhuǎn)速變化過(guò)程中，超過(guò)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速3% 額定轉(zhuǎn)速值以上的波峰不超過(guò)兩次；甩100% 額定負(fù)荷后，從接力器第一次向開(kāi)啟方向移動(dòng)起，到機(jī)組擺動(dòng)值不超過(guò)0.5% 為止所經(jīng)歷的時(shí)間，應(yīng)不大于40s。2.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆者\(yùn)用MATLAB提供的Simulink建模及仿真方法；選擇不同的調(diào)節(jié)參數(shù)，仿真得出調(diào)節(jié)規(guī)律曲線，分析調(diào)節(jié)參

12、數(shù)對(duì)PID調(diào)節(jié)規(guī)律的影響；選擇不同的調(diào)節(jié)參數(shù)和對(duì)象參數(shù)，仿真得出調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線，分析調(diào)節(jié)參數(shù)和對(duì)象參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響。2.3實(shí)驗(yàn)條件微型計(jì)算機(jī)PC，配置P-500Hz、內(nèi)存64M、硬盤(pán)40G及以上；Windows 2000/XP平臺(tái)，應(yīng)用軟件MATLAB6.5。2.4實(shí)驗(yàn)步驟運(yùn)行MATLAB6.5，打開(kāi)Simulink模塊，建立新的模型文件；從Simulink Library取出調(diào)速器動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（圖2-2）中對(duì)應(yīng)的環(huán)節(jié)，并將各部分正確連接起來(lái)后，再將調(diào)速器動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖封裝成一個(gè)模塊（Create subsystem），編輯調(diào)速器模塊參數(shù)（Edit Mask），最后雙擊調(diào)速

13、器模塊，選擇一組的調(diào)節(jié)參數(shù)；同樣地，從Simulink Library取出水輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（圖2-3）中對(duì)應(yīng)的環(huán)節(jié)，并將各部分正確連接起來(lái)后，再將機(jī)組動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖封裝成一個(gè)模塊（Create subsystem），編輯機(jī)組模塊參數(shù)（Edit Mask），最后雙擊調(diào)速器模塊，選擇一組的調(diào)節(jié)對(duì)象參數(shù)；把調(diào)速器和機(jī)組、選擇開(kāi)關(guān)、階躍輸入信號(hào)、輸出狀態(tài)變量和示波器等連接成為機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真框圖，其中調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律開(kāi)環(huán)實(shí)驗(yàn)見(jiàn)圖2-4，調(diào)節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)實(shí)驗(yàn)見(jiàn)圖2-5；設(shè)置階躍輸入信號(hào)參數(shù)（如初值為0、終值為0.1等，參考圖2-6、圖2-7），設(shè)置仿真參數(shù)，如仿真起（0.0sec）止（50.0sec）時(shí)間、

14、解題參數(shù)，固定步長(zhǎng)0.01sec，算法（ode45）等，參考圖2-8；編寫(xiě)M函數(shù)并運(yùn)行，可得出仿真曲線，見(jiàn)圖2-9或圖2-10；用圖2-4進(jìn)行調(diào)節(jié)規(guī)律實(shí)驗(yàn)。選擇不同的調(diào)速器調(diào)節(jié)參數(shù)，可得出不同的調(diào)節(jié)規(guī)律曲線；用圖2-5進(jìn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程實(shí)驗(yàn)，選擇不同的調(diào)速器的調(diào)節(jié)參數(shù)、調(diào)節(jié)對(duì)象的參數(shù)，可得出不同的調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線。2.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析將調(diào)節(jié)規(guī)律實(shí)驗(yàn)得出的仿真曲線進(jìn)行整理，取出6組典型曲線（即bt、Td、Tn各取2個(gè)值），求出曲線上對(duì)應(yīng)的bt、Td、Tn實(shí)測(cè)值，并與設(shè)計(jì)值對(duì)比分析。圖2-1為 PID參數(shù)與調(diào)節(jié)規(guī)律曲線關(guān)系。圖2-1 PID參數(shù)與調(diào)節(jié)規(guī)律曲線關(guān)系、PI調(diào)速器的傳遞函數(shù)：、PI

15、D調(diào)速器的傳遞函數(shù)：表2-1 設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)PID調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)比編號(hào)設(shè)計(jì)bt實(shí)測(cè)bt設(shè)計(jì)Td實(shí)測(cè)Td設(shè)計(jì)Tn實(shí)測(cè)Tn123456注：可取階躍信號(hào)幅值為c=0.1。將調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程實(shí)驗(yàn)得出的仿真曲線進(jìn)行整理，取出6組典型曲線（即固定調(diào)節(jié)對(duì)象參數(shù)Tw、Ta、en，bt、Td、Tn各取1個(gè)值；固定調(diào)速器調(diào)節(jié)參數(shù)bt、Td、Tn，Tw、Ta、en各取1個(gè)值；），求出仿真曲線上對(duì)應(yīng)于6個(gè)參數(shù)bt、Td、Tn，Tw、Ta、en的調(diào)節(jié)時(shí)間Tp、超調(diào)量和振蕩次數(shù)X，并分析6個(gè)參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)過(guò)程品質(zhì)的影響。表2-2調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響編號(hào)btTdTn TwTaenTpX123456注：可

16、取階躍信號(hào)幅值為c=0.2，穩(wěn)定區(qū)域=1%；可將圖形中曲線放大后進(jìn)行觀測(cè)。2.6自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)調(diào)速器動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖由中間接力器框圖改為輔助接力器框圖，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行分析；調(diào)速器動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖由中間接力器框圖改為電子調(diào)節(jié)器（并聯(lián)PID）框圖，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析。通過(guò)采用不同的調(diào)速器框圖進(jìn)行分析對(duì)比，能夠加深對(duì)調(diào)速器控制調(diào)節(jié)特性的了解，更好掌握調(diào)速器工作性能。2.7參考方案圖2-2 調(diào)速器動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖圖2-3 水輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖圖2-4 調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律開(kāi)環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)圖圖2-5 調(diào)節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)圖圖2-6 調(diào)節(jié)規(guī)律仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)的階躍信號(hào)/調(diào)速器參數(shù)/機(jī)組參數(shù)設(shè)置界面圖2-7 調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真實(shí)

17、驗(yàn)時(shí)的階躍信號(hào)/調(diào)速器參數(shù)/機(jī)組參數(shù)設(shè)置界面圖2-8 系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置界面圖2-9 M函數(shù)及調(diào)節(jié)規(guī)律仿真曲線圖2-10 M函數(shù)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真曲線附錄：GYWTPCC系列高油壓調(diào)速器簡(jiǎn)介GYWTPCC系列高油壓調(diào)速器以可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）為核心，選用Power Panel PP41集成式模塊，液壓放大部分選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，電液轉(zhuǎn)換元件有電液比例閥和高速開(kāi)關(guān)球閥兩種，并配備具有高壓氣囊的壓油罐，構(gòu)成電液隨動(dòng)系統(tǒng)。具有控制性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理GYWTPCC系列高油壓調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。由PP41模塊為核心的電氣部分和高油壓電

18、液隨動(dòng)系統(tǒng)兩大部分組成。調(diào)速器電氣部分液壓隨動(dòng)部分外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)器隨動(dòng)閥組按鈕測(cè)頻開(kāi)關(guān)量導(dǎo)葉接力器RS485通訊急停閥導(dǎo)葉電氣反饋PCC可編程控制器顯示手動(dòng)閥組圖1 調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1調(diào)速器電氣部分GYWTPCC系列調(diào)速器電氣部分采用奧地利貝加萊公司生產(chǎn)的B&R2000系列可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC的各功能模塊為硬件，另設(shè)有開(kāi)關(guān)電源、測(cè)頻整形放大電路等部分組合而成的高可靠性工業(yè)控制裝置?？删幊逃?jì)算機(jī)控制器PCC是一種專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算和操作的電子系統(tǒng)。它具有以下特點(diǎn)：高可靠性B&R2000系列PCC的平均無(wú)故障時(shí)間為30萬(wàn)小時(shí)。編程容易，使用方便PCC為多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)，可將高速與

19、低速任務(wù)分模塊編制，且采用多種編程語(yǔ)言AB、梯形圖、指令表，特別是類似C語(yǔ)言的AB語(yǔ)言，可實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊谭绞剑咕幊谈菀?。具有門(mén)時(shí)檢測(cè)功能可完全由PCC模塊實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量，提高了調(diào)速器整體可靠性。測(cè)頻時(shí)，機(jī)頻與網(wǎng)頻信號(hào)經(jīng)隔離變壓器降壓，并整形后直接送入高速開(kāi)關(guān)量輸入端，該模塊利用其內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)，測(cè)量?jī)缮仙刂g的時(shí)間差，經(jīng)運(yùn)算求出頻率值，故大大簡(jiǎn)化了測(cè)頻電路，極大地提高了可靠性。圖2 機(jī)組頻率測(cè)量基本原理電氣部分主要硬件包括PP41模塊為B&R公司2000年推出的適應(yīng)于中、小型控制系統(tǒng)的集顯示器、鍵盤(pán)、控制器為一體的控制單元，每條指令的執(zhí)行速度可達(dá)0.125，用戶RAM 700KB，PRO

20、M 1.4MB。除10個(gè)輸入和9個(gè)輸出開(kāi)關(guān)量外，還具有一個(gè)RS232和一個(gè)CAN總線接口，同時(shí)該模塊還具有六個(gè)螺釘緊固的模塊槽，模擬量采集模塊就固定在其上。RS-232接口用作編程接口，CAN接口用于與上位機(jī)通訊。鍵盤(pán)與液晶顯示用于人機(jī)對(duì)話，具有功耗低，可靠性高的特點(diǎn)。本模塊的主要功能是系統(tǒng)監(jiān)控、程序執(zhí)行等。A/D轉(zhuǎn)換模塊AI351為單通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，直接固定在PP41的螺釘緊固模塊槽上，并具有-10V與+10V的標(biāo)準(zhǔn)電源最大10mA輸出，輸入范圍為-10V+10V，能自動(dòng)完成模擬量采集，主機(jī)僅需讀取結(jié)果，而不占用CPU時(shí)間。AI351用于接力器反饋信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換。2調(diào)速器液壓放大

21、部分該系列調(diào)速器液壓放大部分，見(jiàn)附圖1（GYWT-3000型）或附圖2（GYWT-7500型）。液壓系統(tǒng)工作油壓為16Mpa，壓油罐中采用皮囊式蓄能器儲(chǔ)能，皮囊內(nèi)氮?dú)鈽O少漏失，在檢修期內(nèi)一般不需補(bǔ)氣，需要時(shí)用專門(mén)的補(bǔ)氣裝置和瓶裝氮?dú)饪煞奖愕剡M(jìn)行補(bǔ)氣，節(jié)省了電站高壓氣系統(tǒng)的投資成本，并降低了運(yùn)行費(fèi)用。而且，皮囊內(nèi)所充氮?dú)馀c油液不直接接觸，油質(zhì)不易劣化，延長(zhǎng)壓力油的使用壽命。電液轉(zhuǎn)換元件采用電液比例閥或高性能高速開(kāi)關(guān)閥，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有壓力的油流量信號(hào)。由于提高了液壓等級(jí)，全面采用了液壓標(biāo)準(zhǔn)元件及新型電液轉(zhuǎn)換器件，基本上解決了電液轉(zhuǎn)換器機(jī)械發(fā)卡和油路堵塞引起的控制失靈問(wèn)題，從而使電液隨動(dòng)放大系統(tǒng)

22、的工作可靠性大大提高。油壓裝置（壓力油源系統(tǒng)）由油箱1、溢流閥2、電機(jī)3、油泵4、單向閥5、雙筒濾油器6、蓄能器7及電接點(diǎn)壓力表8等組成。其中蓄能器7是一密閉的標(biāo)準(zhǔn)液壓的壓力容器，在其內(nèi)部的橡膠皮囊中未使用前預(yù)先充有一定壓力的氮?dú)?，可根?jù)額定油壓時(shí)壓力容器內(nèi)的油氣比確定，當(dāng)額定工作油壓為16Mpa時(shí)，取一般為10Mpa）。當(dāng)油泵啟動(dòng)，壓力油進(jìn)入壓力容器壓縮其內(nèi)部的皮囊，使油壓持續(xù)升高，達(dá)到儲(chǔ)能的作用。油壓的大小可通過(guò)溢流閥2調(diào)節(jié)，當(dāng)蓄能器中的油壓達(dá)到溢流閥設(shè)定壓力，則溢流閥開(kāi)始溢流，壓力油不再進(jìn)入蓄能器，保持系統(tǒng)的壓力恒定。雙筒濾油器6的過(guò)濾精度為20，保證液壓閥的正常工作；電接點(diǎn)壓力表8根據(jù)

23、壓油罐壓力控制油泵的啟停。該油源系統(tǒng)取消了壓力油罐，改用蓄能器儲(chǔ)能，無(wú)需再為調(diào)速器設(shè)置專門(mén)氣源，降低了電站的成本。附圖1（GYWT-3000型）液壓系統(tǒng)電液轉(zhuǎn)換元件為電液比例閥10，電氣部分輸出的自動(dòng)開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)電量信號(hào)分別加在電液比例閥開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)線圈上，電液比例閥輸出油路經(jīng)液壓鎖17、雙單向節(jié)流閥14以及分段關(guān)閉裝置16，連接到主接力器油缸15上，控制主接力器的開(kāi)大或關(guān)小，調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速或出力。手動(dòng)操作時(shí)先將手自動(dòng)切換閥11打到手動(dòng)位置，切斷電液比例閥壓力油，液壓鎖關(guān)閉，操作手動(dòng)切換閥13，控制主接力器的開(kāi)大或關(guān)小。緊急停機(jī)電磁閥12動(dòng)作，直接向主接力器關(guān)閉配油，使主接力器以最大速度關(guān)閉。其中雙

24、單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)主接力器開(kāi)關(guān)閉時(shí)間，分段關(guān)閉裝置通過(guò)主接力器位置拐點(diǎn)控制關(guān)機(jī)側(cè)排油管路上的節(jié)流孔，形成接力器兩段關(guān)閉規(guī)律。附圖2（GYWT-7500型）液壓系統(tǒng)電液轉(zhuǎn)換元件為高速開(kāi)關(guān)電磁球閥，其中9為關(guān)機(jī)電磁球閥、12為開(kāi)機(jī)電磁球閥，電氣部分輸出兩路脈寬可調(diào)的脈沖信號(hào)，分別控制開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)電磁球閥的動(dòng)作。當(dāng)電磁球閥帶電時(shí)球閥開(kāi)啟，向液動(dòng)換向閥提供壓力油；當(dāng)電磁球閥失電時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，向液動(dòng)換向閥提供回油通路。液動(dòng)換向閥在開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)電磁球閥的作用下位移，其輸出油路經(jīng)液壓鎖13、分段關(guān)閉裝置15，連接到主接力器油缸14上，控制主接力器的開(kāi)大或關(guān)小。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)機(jī)電磁球閥配合及動(dòng)作時(shí)間，可控制主接力器動(dòng)作速

25、度，達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速或出力的目的。手動(dòng)操作可直接由電磁球閥上的手動(dòng)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，人為手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)按鈕，通過(guò)液動(dòng)換向閥，控制主接力器的開(kāi)大或關(guān)小。緊急停機(jī)電磁閥11動(dòng)作，使開(kāi)啟電磁球閥（右側(cè)）輸出接通回油，使關(guān)閉電磁球閥（左側(cè)）輸出接通壓力油，液動(dòng)換向閥右移，油管路A接回油，油管路B接壓力油，使主接力器以最大速度關(guān)閉。其中調(diào)整液動(dòng)閥兩端的調(diào)節(jié)螺母，可限制液動(dòng)閥芯的動(dòng)作行程，即限制了液動(dòng)閥輸出油路開(kāi)口，從而達(dá)到整定開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間的目的。分段關(guān)閉裝置通過(guò)主接力器位置拐點(diǎn)控制關(guān)機(jī)側(cè)排油管路上的節(jié)流孔，形成接力器兩段關(guān)閉規(guī)律。二、主要功能及參數(shù)1主要功能頻率測(cè)量與調(diào)節(jié)：可測(cè)量機(jī)組和電網(wǎng)的頻率，并實(shí)現(xiàn)機(jī)組頻

26、率的調(diào)節(jié)和控制。頻率跟蹤：當(dāng)跟蹤功能投入時(shí)，機(jī)組頻率自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)頻率，可實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)。自動(dòng)調(diào)整與分配負(fù)荷：機(jī)組并入電網(wǎng)，調(diào)速器將根據(jù)其整定的bp值和電網(wǎng)頻差，自動(dòng)調(diào)整機(jī)組出力。開(kāi)停機(jī)操作：接受中控室或上位機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)開(kāi)停機(jī)操作。手動(dòng)操作：具有機(jī)械手動(dòng)操作功能，并可無(wú)條件，無(wú)擾動(dòng)地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行與手動(dòng)操作的相互切換。能方便地實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。2主要技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)速死區(qū) ix0.04%靜特性曲線的非線性度 5%甩25%負(fù)荷時(shí)接力器不動(dòng)時(shí)間 Tq0.2sec機(jī)頻、網(wǎng)頻電壓范圍： AC0.3110V電源： AC220V10%及DC220V10%工作油壓： 16Mpa3調(diào)節(jié)參數(shù)范圍比例系數(shù) KP

27、020積分系數(shù) KI 010 1/sec微分系數(shù) KD 05 sec永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp 010%頻率人工死區(qū)Wf 01 Hz頻率跟蹤范圍FG 4555Hz功率調(diào)整范圍PG 0100%三、參數(shù)設(shè)置及運(yùn)行操作（一）、人機(jī)界面GYWTPCC調(diào)速器的顯示包括液晶顯示器和運(yùn)行指示燈顯示。GYWTPCC調(diào)速器的液晶顯示器及鍵盤(pán)由一個(gè)1/4VGA液晶顯示器和40個(gè)薄膜按鍵組成，如圖3所示。顯示畫(huà)面共二幅，由PP41自動(dòng)切換或通過(guò)按鍵 切換。第一幅為等待開(kāi)機(jī)或復(fù)位畫(huà)面，如圖4所示。第二幅為運(yùn)行畫(huà)面：顯示運(yùn)行參數(shù)，如圖5所示。在運(yùn)行畫(huà)面中的顯示“跟蹤頻給”位置，若設(shè)置調(diào)速器并網(wǎng)時(shí)為跟蹤電網(wǎng)頻率方式，則顯示“跟蹤網(wǎng)

28、頻” ；若設(shè)置調(diào)速器并網(wǎng)時(shí)為不跟蹤電網(wǎng)頻率方式時(shí)，則顯示“跟蹤頻給” 。在運(yùn)行畫(huà)面中的顯示“自動(dòng)”位置，若設(shè)置調(diào)節(jié)器為自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，則顯示“自動(dòng)”；若設(shè)置調(diào)節(jié)器為手動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，則顯示“手動(dòng)”。在運(yùn)行畫(huà)面中的顯示“開(kāi)機(jī)過(guò)程”位置，依據(jù)調(diào)速器的運(yùn)行狀態(tài)分別顯示“開(kāi)機(jī)過(guò)程”、“空載狀態(tài)”、“發(fā)電狀態(tài)”、“停機(jī)過(guò)程”等。在需要設(shè)置參數(shù)時(shí)，按下 鍵，則畫(huà)面顯示“請(qǐng)輸入口令”，這時(shí)按數(shù)字鍵輸入口令，再按回車鍵 確認(rèn)，則進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置畫(huà)面，參數(shù)設(shè)置畫(huà)面如圖所示。通過(guò)光標(biāo)控制鍵 、 、 、 、上、下、左、右移動(dòng)光標(biāo)至要修改的參數(shù)，然后用數(shù)字鍵輸入?yún)?shù)（注意：小數(shù)點(diǎn)鍵位于四個(gè)光標(biāo)鍵的中間），若輸入出錯(cuò)，用回退鍵

29、刪除最后一個(gè)數(shù)字，最后用回車鍵確認(rèn)。設(shè)置完成后按“保存參數(shù)”鍵保存參數(shù)，再按 鍵轉(zhuǎn)至運(yùn)行畫(huà)面。圖3 PP41面板圖4 初始上電畫(huà)面圖5 運(yùn)行畫(huà)面頻率跟蹤方式選擇時(shí)，按“跟蹤網(wǎng)頻”鍵則該鍵左上方LED燈亮，則調(diào)速器設(shè)置為跟蹤電網(wǎng)頻率方式運(yùn)行；按“跟蹤頻給”鍵則該鍵左上方LED燈亮，則調(diào)速器設(shè)置為跟蹤頻率給定方式運(yùn)行。運(yùn)行方式選擇時(shí)，按“單機(jī)運(yùn)行”鍵則該鍵左上方LED燈亮，則調(diào)速器設(shè)置為單機(jī)運(yùn)行方式（該運(yùn)行方式適合于單機(jī)或并入小網(wǎng)運(yùn)行）；按“并網(wǎng)運(yùn)行”鍵則該鍵左上方LED燈亮，則調(diào)速器設(shè)置為并大網(wǎng)運(yùn)行方式。圖6 參數(shù)設(shè)置畫(huà)面各參數(shù)設(shè)置及范圍如下：比例系數(shù): “Kp” 設(shè)定范圍020積分系數(shù): “KI”設(shè)定范圍010 1/sec微分系數(shù): “KD” 設(shè)定范圍05 sec永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù):“bp”設(shè)定范圍010 %空載開(kāi)限: “YL0” 設(shè)定范圍080 %開(kāi)度限制: “YLM”設(shè)定范圍0100 %轉(zhuǎn)速死區(qū): “Wf” 設(shè)定范圍01Hz開(kāi)機(jī)時(shí)間： “Tkj” 設(shè)定范圍0100sec脈寬系數(shù)： 設(shè)定范圍0100隨動(dòng)系統(tǒng)死區(qū):“MM”設(shè)定范圍為010。設(shè)置隨動(dòng)系統(tǒng)死區(qū)“MM”是為了減小穩(wěn)態(tài)時(shí)比例閥抖動(dòng)。接力器行程最大值“Ymax ”確定：按“最大行程”鍵則該鍵左上方LE