水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器培訓(xùn)精品課件

1、PLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器國(guó)內(nèi)外開(kāi)展動(dòng)態(tài)可編程控制器的開(kāi)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)PLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器靜特性分析水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器國(guó)內(nèi)外開(kāi)展動(dòng)態(tài)水輪機(jī)調(diào)速器作為水電站的重要控制設(shè)備，歷來(lái)受到水電界的關(guān)注和重視。眾所周知，調(diào)速器曾經(jīng)歷了機(jī)械液壓型、模擬式電氣液壓型的漫長(zhǎng)歷史。電液調(diào)速器大都采用了PID調(diào)節(jié)規(guī)律，在性能上有很大的提高，但是由于它仍用模擬組件或數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)其調(diào)節(jié)規(guī)律，故硬件線路復(fù)雜，維護(hù)也不方便，可靠性受到一定的影響。同時(shí)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)非線性、時(shí)變、非最小相位系統(tǒng)，要想保證系統(tǒng)在不同的工況下都具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)品質(zhì)是非常困難的。20世紀(jì)70年代中期微處理機(jī)

2、推向市場(chǎng)，到70年代末，微機(jī)控制技術(shù)引入水輪機(jī)調(diào)節(jié)領(lǐng)域，80年代微機(jī)調(diào)速器經(jīng)歷了誕生、開(kāi)展至根本形成的歷史。目前，在調(diào)速器領(lǐng)域內(nèi)，開(kāi)展微機(jī)調(diào)速器己經(jīng)成為主流。國(guó)外開(kāi)展動(dòng)態(tài) 20世紀(jì)80年代，世界上興旺國(guó)家的著名水輪機(jī)調(diào)速器公司均毫無(wú)例外地先后研制了微機(jī)調(diào)速器。 日本日立公司和東芝公司率先研制 ABB公司起步早、開(kāi)展快 法國(guó)奈爾皮克(NEYRPIC)公司 德國(guó)西門(mén)子(SIEMENIS)公司 美國(guó)伍德華德(WOOD WARD)公司 瑞士埃舍爾維斯(ESCHER WYSS)公司 比利時(shí)的ACEC公司 挪威的KBB公司等國(guó)內(nèi)開(kāi)展動(dòng)態(tài)建國(guó)以來(lái)，我國(guó)調(diào)速器制造工業(yè)經(jīng)歷了引進(jìn)、仿制、自行研制生產(chǎn)的過(guò)程。隨著

3、微電子技術(shù)的開(kāi)展，我國(guó)學(xué)者在20世紀(jì)80年代初即開(kāi)始從事微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于水輪機(jī)調(diào)節(jié)的研究。1984年11月，華中理工大學(xué)和天津水電控制設(shè)備廠合作研制的我國(guó)第一臺(tái)微機(jī)調(diào)速器在湖南歐陽(yáng)海水電站投入運(yùn)行。由于微機(jī)調(diào)速器具有精度高，軟件靈活性大，便于采用先進(jìn)的控制策略，藉硬、軟件的容錯(cuò)、避錯(cuò)等措施可提高其可靠性等優(yōu)點(diǎn)，它從一誕生就表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。此后，許多高等院校、科研院所、企業(yè)均開(kāi)展了微機(jī)調(diào)速器的研制。開(kāi)發(fā)環(huán)境硬件應(yīng)用領(lǐng)域控制策略單板機(jī)單板單板機(jī)可編程控器(PLC)工業(yè)控制機(jī)(IPC)對(duì)常規(guī)PID控制規(guī)律作了改進(jìn)，提出和應(yīng)用了一些新的控制策略。機(jī)器碼、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言面向任務(wù)的基于圖形組態(tài)的

4、開(kāi)發(fā)平臺(tái);混流式、轉(zhuǎn)漿式、貫流式、沖擊式、抽水蓄能機(jī)組 當(dāng)前，我國(guó)的微機(jī)調(diào)速器領(lǐng)域正向更先進(jìn)、更可靠、性能/價(jià)格比更優(yōu)越的方向開(kāi)展?？删幊炭刂破鞯拈_(kāi)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)可編程控制器的開(kāi)展現(xiàn)狀 1968年，美國(guó)通用汽車(chē)(GM)公司針對(duì)“多品種、小批量的市場(chǎng)需求，提出了10項(xiàng)功能指標(biāo)全新的工業(yè)控制裝置的設(shè)想。1969年，美國(guó)數(shù)字公司(DEC)按上述要求研制成功了這種新型工業(yè)控制裝置，當(dāng)時(shí)主要是用于邏輯控制，稱(chēng)之為可編程邏輯控制(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC o PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控

5、制要求的編程語(yǔ)言. 至20世紀(jì)90年代中期，全世界約有200多個(gè)廠家生產(chǎn)400多個(gè)品種的PLC產(chǎn)品及其網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。PLC是工業(yè)控制系統(tǒng)中繼單片機(jī)、STD總線之后的又一個(gè)里程碑。當(dāng)前，PLC仍然是一種應(yīng)用非常廣泛、開(kāi)展十分迅速的技術(shù)。適應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程和機(jī)械自動(dòng)化需求的智能單元和模塊、通信、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、產(chǎn)品的進(jìn)一步系列化和編程語(yǔ)言的完善化。發(fā)展方向可編程控制器的主要特點(diǎn)編程方便，易于使用2與外部控制器件接口方便3高可靠性1PLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù) 水輪發(fā)電機(jī)組把水能變成電能供用戶使用，用戶除要求供電平安可靠外，還要求電能的頻率及電壓保持在額

6、定值附近的某一范圍內(nèi)。因此，必須根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的有功功率輸出，以維持機(jī)組轉(zhuǎn)速(頻率)在規(guī)定的范圍內(nèi)。 分析：f不變機(jī)組轉(zhuǎn)速恒定f=np/60角速度增量不變水輪機(jī)主動(dòng)力矩與發(fā)電機(jī)阻力矩平衡調(diào)節(jié)水輪機(jī)輸出主動(dòng)力矩調(diào)節(jié)水輪機(jī)輸出功率調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量改變導(dǎo)葉開(kāi)度機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn) 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由水輪機(jī)調(diào)速器和調(diào)節(jié)對(duì)象(包括引水系統(tǒng)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及負(fù)載)共同組成。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與其他原動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比有以下特點(diǎn):水輪機(jī)調(diào)節(jié)裝置必須具備有足夠大的調(diào)節(jié)功;1水擊的反調(diào)效應(yīng)不僅不利于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定，而且嚴(yán)重惡化了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì);3有些水輪機(jī)還具有雙重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而增

7、加了調(diào)速器的復(fù)雜性。4水輪機(jī)調(diào)節(jié)裝置必須具備有足夠大的調(diào)節(jié)功;2典型PLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器結(jié)構(gòu) 圖中由左至右的控制信息的傳遞通道，是任何一種結(jié)構(gòu)的調(diào)速器必須具備的主通道，包括通道u/N、通道y1和通道Y。 通道u/N是微機(jī)(PLC)調(diào)節(jié)器的輸出通道，它的輸出可以是電氣量u，也可以是數(shù)字量N 。 u/N信號(hào)送到電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置作為其輸入信號(hào)。 通道y1是電肌轉(zhuǎn)換裝置的前向輸出通道，它輸出的主要是機(jī)械位移，也可以是液壓信號(hào)，是機(jī)械液壓系統(tǒng)的輸入控制信號(hào)。 通道Y是機(jī)械液壓系統(tǒng)的輸出通道，它輸出的是接力器的位移，也是調(diào)速器的輸出信號(hào)。前向通道反響通道綜合比較點(diǎn) 與前向通道信息傳遞方向相反的通道，反響通

8、道有2-1, 3-1. 2-2, 3-2和3-3。例如，反響通道3-1是接力器位移Y經(jīng)過(guò)電肌轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為電氣量或數(shù)字量，再送給微機(jī)(PLC)調(diào)節(jié)器作為反響信號(hào)的通道。 綜合比較點(diǎn)是系統(tǒng)中前向通道和反響通道信息的集合點(diǎn)。位于微機(jī)(PLC)調(diào)節(jié)器、電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置和機(jī)械液壓系統(tǒng)中的3。圖中繪出了分別個(gè)比較點(diǎn):Al ,A2, A3。在一般情況下，A1是數(shù)字量綜合比較點(diǎn)，AZ是電氣量綜合比較點(diǎn)，A3是機(jī)械量綜合比較點(diǎn)。PLC調(diào)節(jié)器PLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)的輸入分為開(kāi)關(guān)量輸入(如機(jī)組啟動(dòng)、機(jī)組正常停機(jī)等)和模擬量輸入(如來(lái)自機(jī)組狀態(tài)的頻率、開(kāi)度、電網(wǎng)頻率以及通過(guò)用戶設(shè)定的各項(xiàng)給定參數(shù))。系統(tǒng)

9、的主要輸出參量為導(dǎo)葉接力器控制信號(hào)。水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器靜特性分析 對(duì)于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最根本的要求是穩(wěn)定性。在系統(tǒng)穩(wěn)定的根底上，還對(duì)其動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)也有一定的要求。 我們通常通過(guò)調(diào)速器靜特性試驗(yàn)的方法來(lái)進(jìn)行分析，下面將以一組具體的數(shù)值來(lái)分析分析頻率給定fc和開(kāi)度給定Yc對(duì)微機(jī)調(diào)速器的靜態(tài)特性的影響。 如圖所示為頻率給定分別等于50Hz和50.5Hz時(shí)的兩條微機(jī)調(diào)速器的靜特性。從圖中可以清楚地看出，兩條靜特性線是平行的直線，其間的縱坐標(biāo)距離為0.5Hz，故調(diào)整頻率給定，相當(dāng)于縱向平移靜特性。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可認(rèn)為電網(wǎng)頻率保持為50Hz。當(dāng)頻率給定fc由50Hz調(diào)整到50.5Hz時(shí)， 則由原來(lái)的0.5開(kāi)啟到1.0。所以，此時(shí)調(diào)整頻率給定fc，可以增/減機(jī)組所帶的負(fù)荷。但是，由于水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器都設(shè)有開(kāi)度給定環(huán)節(jié)，因此，一般不采用調(diào)整頻率給定的方法來(lái)增減負(fù)荷，而采用調(diào)整開(kāi)度給定(或功率給定)的方法。 如下圖為開(kāi)度給定Yc分別等于和時(shí)的兩條微機(jī)調(diào)速器的靜特性。從圖中可以看出，兩條靜特性線是平行線，故調(diào)整給定開(kāi)度，相當(dāng)于橫向平移靜特性;其間的橫坐標(biāo)距離為。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可認(rèn)為電網(wǎng)頻率保持為50Hz，當(dāng)yc由調(diào)整到時(shí)，Yc那么由原來(lái)的開(kāi)啟到。顯然，調(diào)整開(kāi)度給定y。來(lái)改變微機(jī)調(diào)速器接力器的開(kāi)度是正確的方法。小結(jié) 這次內(nèi)容主要是針對(duì)三菱公司 PLC