第四章 微机调速器

目录第一章水轮机调速器原理介绍 1.5 主要元件功能1.6 液压系统工作原理1. 水轮机调节的任务 1.7 附图2. 水轮机调节的基本原理和特点3. 水轮机调速器的分类与发展 2. HGS系列全液控比例阀双调机械柜2.1 概述第二章我公司调速器电气柜系列 2.2 结构特点产品介绍 2.3 主要技术参数2.4 主要元件功能1. HGS系列双IPC微机调速器电气柜2.5 液压系统工作原理1.1概述2.6 使用和维护1.2 主要特点和功能2.7 附图1.3 主要参数1.4 系统硬件配置及软件结构 3. HGS系列简易机械手动比例阀机械柜1.5 附图 3.1 结构特点3.2 主要技术参数2. HGS系列双IPC+PLC微机调速器电气柜3.3 主要元件功能2.1概述3.4 液压系统工作原理2.2 主要特点和功能3.5 使用和维护2.3 主要参数3.6 附图2.4 附图4. HGS系列电手动比例阀机械柜3. HGS系列单IPC+PLC微机调速器电气柜 4.1 结构特点3.1 概述4.2 主要技术参数3.2 主要特点和功能4.3 主要元件功能3.3 主要参数4.4 液压系统工作原理3.4 附图4.5 附图4. HGS系列PLC微机调速器电气柜5. HGS系列步进式调速器机械柜4.1 HGS系列PLC微机调速器的主要结构特点 5.1 概述4.2 HGS系列PLC微机调速器的主要技术性能及特点5.2 主要技术数据4.3 主要功能5.3 工作原理4.4 主要参数及性能指标5.4 结构特点5.5 主要元件简介与调整5. HGS系列PCC微机调速器电气柜 5.6 使用与维护5.1 概述5.2 HGS系列PCC微机调速器的主要技术性能及特点第四章我公司油压装置及其5.3 主要功能油泵控制系列产品介绍5.4 主要参数及性能指标 1. YZ及HYZ型油压装置5.5 附图 1.1 概述1.2 新型插装式油压装置第三章我公司调速器机械柜系列 1.3 使用与维护产品介绍1. HGS系列全液控比例阀单调机械柜2. YZC-PLC型油压装置控制柜1.1 概述 2.1 概述1.2 结构特点2.2 系统组成1.3 伺服比例阀特点2.3 工作原理第一章水轮机调速器装置原理介绍1.水轮机调节的任务水轮机是靠自然水能进行工作的动力机械。

可编程微机调速器说明书可编程微机调速器说明书目第一章 总体概论录一、 概述…………………………………………………………………3 二、 型号说明……………………………………………………………3 三、 主要功能 四、 主要参数和技术性能………………………………………………6 五、 主要特点……………………………………………………………7第二章“四无”型可编程微机调速器的系统结构和工作原理 四无”一、 系统结构框图………………………………………………………8 二、 系统工作原理………………………………………………………8第三章“四无”型可编程微机调速器系统配置 四无”一、 电气系统配置………………………………………………………15 二、 机械系统配置………………………………………………………16第四章“四无”型可编程微机调速器电气系统 四无”一、 概述…………………………………………………………………17 二、 电气部分主要系统配置简单介绍…………………………………19 三、 人机界面（智能显示单元）………………………………………21 四、 运行操作……………………………………………………………26 五、 电气部分维护及故障处理…………………………………………29第五章“四无”型可编程微机调速器机械液压系统 四无”一、 概述…………………………………………………………………32 二、 主要部件介绍………………………………………………………34 三、 装配和调整…………………………………………………………38-1-可编程微机调速器说明书第一章 总体概论一、概述水轮机微机调速器是在二十世纪七十年代电液调速器的基础上发民起来的 新型水轮机调速器。

随着计算机技术和控制理论的发展，水轮机调速器技术也不 断的发展和提高，可靠性和调节品质已完全能够满足电厂无人值班、少人职守的 要求。

WW(S)T 系列“四无”型可编程微机调速器是本公司的最新产品，它是在本 公司生产的 KZW(S)T 系列块式直连型微机调速器的基础上，应用了本公司发明 的最新国家重点专利技术——无油 “电液转换器” 改进而成。

SDT200水轮机微机调速器说明书编写：李书明陈军审核：史恒批准：郭效军国电南京自动化股份有限公司一九九九年二月目录1 概述 (1)2 硬件配置 (3)3软件结构 (3)4操作说明 (4)5 机械结构形式 (7)6 电柜原理图和端子布置图 (7)一．概述SDT200水轮机调速器是以可编程控制器(PLC)为调节控制核心的新型水轮机微机调速装置,配以现代控制理论为核心的软件,与水轮机的电液执行机构组成水轮机调速系统。

该种型号的调速器适用于各种不同容量的混流式水轮发电机组和轴流转桨式水轮发电机组的调节控制。

与其它类型调速器相比，具有可靠性高，可维护性好，性能价格比高的优点。

1．规格和主要技术指标型号：SDT200系统结构：微机调节+电液随动系统调节规律：变结构、变参数并联PID控制微机型式：PLC（PLC形式可选GE系列、MODICON系列、三菱系列）测频方式：数字测频，2-100 Hz测频分辨率：0.00125 Hz/1LSB比例增益：Kp= 0-10积分增益：Ki= 0-5微分增益：Kd= 0-10永态转差系数：bp=0-10%人工转速死区：0-10%模数与数模转换分辨率：12 位电柜输出：电压±10 V，电流±0.2 A供电电源：交流 220 V 和直流 220 V 并联供电电液转换器：环喷式、双锥式或其他型式电液伺服阀主接力器反馈：线位移传感器电气反馈转速死区：〈=0.03%接力器不动时间: <=0.2 s2．主要功能2．1 自动调节和控制功能1．以最佳过程起动水轮发电机组，启动过程可使机组频率跟踪电网频率；也可以按给定频率启动。

2．保证水轮发电机组稳定运行于下列工况:单机空载运行；与大电网或地区电网并列运行；调相运行；手动运行；3．最佳过程使机组停机，根据需要可实现分段关闭过程。

4．能够根据机组运行工况、水头、导叶开度等因素实现变结构、变参数适应式PID自动调节。

5．可以在线修改调节参数，不会引起机组负荷冲击。

水轮机微机调速器发展及现状
一、水轮机微机调速器的发展
1、水轮机微机调速器的出现
水轮机微机调速器，是一种专门用于调节水轮机转速的设备，于20世纪80年代初投入使用，在此之前，采用机械调节器和电动调节器的水轮机调速设备，其调速性能较差，而水轮机微机调速器，采用了数字信号处理控制技术，可以实现较精确、较快的调节，令水轮机控制更加精确。

2、水轮机微机调速器的发展
随着电子技术和计算机技术的发展，水轮机微机调速器也得到了长足的发展。

近几年，出现了能够实现变频控制的水轮机微机调速器，而变频控制技术在水轮机调节中，可以更好的满足不同工况条件下的运行要求。

这些调速器也开始涉及到现代制造系统中，并能够实现自动控制。

此外，水轮机微机调速器还具有过程可控、外部扰动抑制等特点，使其在水轮机调节中应用更多更广。

二、水轮机微机调速器的现状
1、水轮机微机调速器主要应用于船舶
目前，水轮机微机调速器主要用于船舶动力控制系统，广泛应用于内燃机辅机、柴油机辅机、汽油机辅机、气差式柴油机辅机等系统，并可以与控制系统结合使用，实现高效节能。

小议微机调速器的工作原理及在水电站的应用[摘要]微机调速器系统的应用能使电站发供电更加安全、可靠、优质、经济，而且操作维护简单。

本文介绍了微机调速器主要特点功能、结构原理、调试运行、运行性能及在水电站的应用。

【关键词】微机调速器；水电站；运行；工作原理；应用1、微机调速器系统特点和功能微机调速器，是基于频率PID、功率PI调节规律的数字式微机控制、残压测频的电液调速器。

采用可靠性高的可编程控制器为核心控制及自动补气方式的调速器。

调速系统总体结构采用组合式油压装置、机械、电气合柜方式，同时采用双电机双油泵供油，互为热备用，并配有一组储能器，作为调速器的油源系统。

采用PLC作为主控制器，触摸屏作为人机界面，操作直观方便，控制精确稳定，调速器能远方自动遥控和现地手动控制，与电站计算机监控系统有良好的接口，接受控制并向监控系统输出有关信息。

微机调速器具有调节规律（具有比例、积分、微分PID的调节规律，功率可采用PI调节，速度采用PID调节）、变参数调节功能、开机过程控制、无扰动切换、导叶开导限制、电手动操作机构、人工频率失灵区、频率跟踪、与电站计算机监控系统的接口、在线故障自诊断及故障处理功能、离线诊断功能、故障保护等功能。

2、工作原理和系统结构微机调速器与电站计算机监控系统相配合，完成水轮发电机的开机，停机，增减负荷，紧急停机任务。

并与其它装置一起完成自动发电控制，成套控制，按水位调节等任务。

采用了现代液压技术，由高速开关阀（数字阀）组件实现先导级的液压控制，由逻辑控制阀组件+功率集成阀直接驱动接力器，结构更简单，可靠性更高。

同时进行元件—组件—回路的多层次组合与优化设计，进而实现调速器的所有功能。

微机调速器包括电气控制部分、机械液压随动系统、油压装置等其它附件。

1）电气控制部分：采用日本三菱的高性能可编程控制器FX2N系列作为硬件主体，可靠性高，利用PLC的高速计数和中断功能由PLC实现测频，外围电路简单，可靠性高；用PWM算法实现对机械液压部分电磁阀的控制，从而实现调速器的全数字控制。

技术培训教材(微机调速器)第一节原理及作用1、水轮机调速器的任务水轮发电机是将水能转换成电能的机械装置，水轮机调速器是控制水轮发电机组在各种工况下，安全运行的控制设备之一，它的任务是：控制水轮发电机组自动开机、停机、转速调节、负荷调整、机组各种运行工况的转换、机组或电力系统故障时紧急停机。

必要时还可以通过调速器的手动方式操作机组运行。

对转浆式水轮机调速器，还有维持机组在高效区运转的任务。

调速器在作转速调节和负荷调整时，其任务的实质是维持进入水轮机的能量和发电机组输出的电能之间的平衡。

2、调速器维持发电机组输入和输出能量平衡途径水轮机发电机组转速部份，是一个围绕固定轴线作旋转运动的刚体，机组转速的运动规律可由下述方程描述：dωJ———=Mt-MgdtJ——机组的转动部份转动惯量ω——机组的角速度，πŋω——机组的角速度，ω=————30Mt——水轮发电机的动力矩Mg——发电机组的阻力矩Mg发电机阻力矩包括电负荷产生阻力矩，与发电机输出电流、电压成比例，轴摩擦力、空气阻力及机组损耗产生的阻力。

Mt是水轮机的动力矩，由水流对水轮机叶片的作用力形成。

水轮机出力的经典计算公式：N=Mt·ω＝9.81·Q·H·η因此：N 9.81×Q×H×ηMt=———=——————————ωω式中：Q——水轮机的流量m3/sH——水头mη——水轮机效率从式可知当Mg≠Mt时，机组的转速就会发生改变。

不是加速就是减速。

只有Mg＝Mt时，机组才能维持匀速稳定运转。

Mg是发电机阻力矩，主要来自系统的电力负荷，它是一个随时在改变的量，从（2）可知，水头H，是不能随便改变的，维持Mg=Mt的平衡，只有调节进入水轮机的流量Q。

因此在水轮机中，设置有便于控制的导水叶（或喷针机构），调整导水时的开度，就改变进入水轮机的流量，改变了动力矩，维持能量平衡，从而使机组持速保持在规定的范围里。

第四章 电力系统频率和有功功率控制第一节 电力系统频率和有功功率调整的必要性一、 电力系统频率与有功功率的关系 频率、电压是电网电能质量的二大指标。

频率变化原因：负荷变动导致有功功率的不平衡。

变化过程：负荷变化→发电机转速变化→频率变化→负荷的调节效应→新频率下达到平衡。

消除偏移：原动机输入功率大小随负荷变动而改变。

结论：① 电网仅一个频率；② 电网可在偏离额定频率下稳定运行；（0.2Hz ） ③ 频率调整依靠有功进行调整；④ 维持电网频率，调速器调整原动机输入，跟踪负荷变化。

⑤ 转速与频率关系：60pn f二、 电网频率对电能用户及电力系统的影响 对用户影响：① 异步机：转速变化影响产品质量；电机输出功率变化影响输出功率大小。

② 电子测量设备：影响测量精度。

③照明、电热负荷：影响小。

对电网影响：①汽轮机叶片：振动、裂纹，影响寿命。

②火电厂：低于48Hz→辅助电机（送风、给水、循环、磨煤等）出力下降→锅炉、汽轮机出力下降→有功出力下降→频率进一步下降→恶性循环（频率雪崩）。

③电网电压：频率下降→异步机、变压器励磁电流增大，无功损耗增大。

发电机励磁电压下降→系统电压下降→有可能导致系统电压雪崩（大面积停电）。

④核电厂：频率下降→冷却介质泵跳开→反应堆停运。

第二节同步发电机调速器基本原理一、机械液压调速器（离心式调速器）原理简介组成: 测速环节、执行放大环节、转速给定装置①测速环节：主轴带动的齿轮传动机构和离心飞摆。

转速n上升→ A点上移（升高）；转速n下降→A点下移（降低）；②执行放大环节：错油门＋油动机。

稳定状态：错油门活塞堵死油动机活塞二个油管路，油动机上下油压相等，调节汽阀开度不变。

F上升→上管进油→活塞向下→汽阀开度减小→转速下降；F下降→下管进油→活塞向上→汽阀开度增大→转速上升；放大作用：小力量作用于F点，通过高压油作用，在活塞出生较大作用力。

③转速给定装置：同步器。

控制电机的正转、反转，使D点上下移动。

技术交流讲义水轮机微机调速器原理武汉大学程远楚二○○七年六月目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 水轮机调速器的发展与现状 (1)1.2.1 水轮机调速器的发展历史 (1)1.2.2 国内外水轮机调速器的发展现状 (2)1.3 可编程控制器的发展现状与特点 (3)1.4 液压伺服系统的发展与特点 (4)2 水轮机调节系统的基本任务及原理 (6)2.1 水轮机调节的基本任务 (6)2.2 微机调速器的总体结构 (9)3 微机调速器的系统结构与硬件原理 (11)3.1 水轮机微机调速器的总体结构 (11)3.2 微机调速器的硬件构成 (12)3.3 PLC微机调速器的硬件配置 (14)3.4 模拟信号调理 (14)3.5 频率测量 (15)3.5.1 PLC直接测频 (16)3.5.2 单片机测频 (18)4 微机调速器的工作过程与软件实现 (20)4.1 微机调速器功能概述 (20)4.2 PID控制原理 (21)4.2.1 PID控制器的基本原理 (21)4.2.2 数字PID控制算法[4] (22)4.4 微机调速器的软件程序 (28)4.6 故障诊断和容错程序............................ 错误！未定义书签。

4.6.1 随动故障的判断.............................. 错误！未定义书签。

4.6.2 频率测量故障的判断 ...................... 错误！未定义书签。

5 微机调速器的调整与试验 (33)5.1 引言 (33)5.2 试验接线 (33)5.3 试验项目 (33)5.3.1 自动开、停机试验............................ 错误！未定义书签。

5.3.2 空载扰动试验 ................................... 错误！未定义书签。

5.3.3 静特性试验 ....................................... 错误！未定义书签。

可编程控制器(P L C)微机调速器步进电机A系列说明书1-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1BW(S)T-PLC系列步进式无油电转可编程微机调速器说明书武汉四创自动控制技术有限责任公司第一章概述水轮机微机调速器是本世纪七十年代在电液调速器的基础上发展起来的新型水轮机调速器。

随着计算机技术和控制理论的发展，水轮机调速器技术也不断的发展和提高，可靠性和调节品质已完全能够满足电厂无人值班、少人职守的要求。

多年来，我们公司一直致力于水轮机微机调速器技术的开发研制工作，与国内知名的院校、研究机构紧密合作，博采众长，在调速器领域不断推出可靠性更高、调节品质更优的产品。

我们公司开发生产的BW（S）T-PLC系列步进式无油电转可编程微机调速器，克服了目前步进电机调速器存在的缺陷，真正实现了步进电机不用油、断电自保持、全数字化、免维护，可靠性和调节品质完全满足国标GB/要求。

我们公司生产的步进式无油电转的自动复中精确定位装置，具有独特的定位复中功能，已获得国家发明专利，专利号为：ZL 00 2 。

通过多年的努力，我们公司生产的可编程微机调速器已在白山、西津、富春江、丰满、陆水等国内几十座水电厂上百台机组上成功运行，我们以优质的产品、一流的服务，赢得了电厂的好评。

BW(S)T-PLC步进式无油电转可编程微机调速器是以进口可编程控制器(PLC)为控制核心，以步进式无油电转作为电液转换环节，以机械液压系统作为执行机构，组成的一种新型微机调速器。

BW(S)T-PLC步进式无油电转可编程微机调速器型号的定义如下：B：步进式无油电转；W(S)T：微机单（双）调；PLC：可编程控制器。

BW(S)T-PLC步进式无油电转可编程微机调速器具有结构简单可靠、不耗油、油泵起动次数少、油质要求低、不卡涩、断电后调速器保持接力器当前开度不变、免维护、易于操作、人机对话方便的优点。

BW(S)T—PLC步进式无油电转可编程微机调速器,以PC机（带液晶触摸屏）作为中文人机界面，可显示各种数据、状态，进行各种操作、试验、记录、报警、打印、通信等功能。

BWST-80-4.0-JN微机调速器技术说明书微机调速器技术说明书1 总则1.1 机组在正常运行或备用时，调速器应以自动方式投入运行。

1.2 对于电调所使用的参数，任何人不得随意更改。

若需更改调节参数，必须有生技部批准的方案，并按方案执行方可更改。

1.3机组紧急停机电磁阀的电磁线圈为短时通电工制，故输入的控制信号不允许较长时间保持。

1.4 在微机电调上电投入运行，且轮叶部分正常时，若此时导叶在机手动状态运行，而轮叶在自动状态运行时，可以和导叶自动协联。

手动开机过程中，如调速器改自动运行，应在45HZ以上时进行，调速器才能进行PID调节。

1.5 停机令为优先级最高指令，在任何工况下，只要调速机接到停机令，就会迅速关闭导叶。

1.6 调速器改自动运行前，必须检查微机电调工作正常后进行，以免切换后造成机组的不安全运行。

1.7双微机电调的触模屏，操作时禁止用坚硬、尖锐、带腐蚀性等物品进行操作，以免损坏。

2 型号及定义调速器采用武汉聚能电气有限公司生产的BWST-80-4.0-JN型调速器。

BWST804.0JN武汉聚能电气有限公司油压等级（单位：MPa）主配压阀直径（单位：mm）步进式微机双调节调速器B：步进式无油电-位移转换装置。

◆ WST：微机双调节（采用可编程控制器作为硬件平台）调速器。

双调节具有导叶调整和桨叶调整两部分，二者之间由电气协联，机械部分不设协联装置，二者原理和结构基本相同；其中导叶调整部分设置紧急停机装置及分段关闭装置。

3 调速器系统组成调速器系统主要由下列四大部分组成：调速器电气柜、机械液压操作及执行机构、压油装置及其控制柜、测速装置及过速保护装置。

3.1调速器电气柜调速器电气柜主要由调速器220V交、直流电源模块及开关，PLC调节器，通讯模块，MT510T型触摸屏，机组转速表，导叶开度表，桨叶开度表，紧急停机指示灯，接力器锁定投入指示灯，接力器锁定拔出指示灯，机手动按钮，自动按钮，电手动按钮，开度增按钮，开度减按钮，各继电器等组成。