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水轮机调速器基本知识讲解要点
我国水轮机数字式电液调速器的现状及发展趋势 我国水轮机数字式电液调速器的现状及发展趋势 一.现状 二.现代电网、水电厂的新发展及对水轮机调 速器的要求 三.发展趋势 四.国内外调速器概述 五.科研开发工作建议 一.现 状 1. 概 况 1)1983年我国第一台水轮机微机调速器诞生 2)2000台左右在国内外运行 3)技术与国际先进水平基本保持同步 1.概 况 4)适应式变参数PID调节、电机式电/机转换、双机交叉冗余和机组功率控制模式上处于国际领先地位 5)可靠性、产品质量、工艺水平与国外产品有一定差距 6)出现了用国产调速器替换进口产品的苗头 1. 概 况 7)市场逐渐规范,形成数个知名调速器生产公司 8)科研工作取得了显著成效并已转化为现实生产力 9)调速器理论联系实际的科研方法值得强调和提倡 一.现 状 2.我国数字式电液调速器概况 微机调节器 频率测量 控制器 调节控制规律 双机冗余结构 满足电网要求 2.我国数字式电液调速器概况 微机调节器 频率测量 残压测频、齿盘测频 控制器自身高速计数测频 测频精度、采样周期 可靠性 微机调节器 控制器 可编程控制器(PLC) 工业控制计算机(IPC) 可编程计算机控制器(PCC) 微机调节器 选择控制器的主要因素 可靠性 精度(16位、32位CPU) 速度(测频周期、机械液压响应速度…) 接口特性(开关量、模拟量、网络通讯) 备品备件、升级换代、技术支持 微机调节器 调节控制规律 以PID为基础的频率适应式变参数调节规律 以PI为基础的功率适应变式参数控制规律 2.我国数字式电液调速器概况 功率适应式变参数PI调节 微机调节器 双机冗余结构 双机整机(单元级)冗余 双机交叉(模块级)冗余 微机调节器 双机交叉冗余结构 将每个控制器分成若干个模块(例如6个:FM、DI、DO、AI、AO、C),在不増加硬件的条件下,用通信和软件构成交叉冗余控制结构,具有较强的容错能力。当双微机调节器均出现部分模块故障时,这种交叉冗余控制结构可以容忍两个单机的不同名模块故障情况(容错),交叉构成正常的调节器,使调速器能正常工作,实现真正的双机冗余容错结构,进一步提高调速器的可靠性。 2.我国数字式电液调速器概况 电机转换器 电—液转换器:控制液压控制型主配压阀 比例伺服阀—必需引出主配压阀活塞的电气或机械反馈,停电后使导叶全关 交流伺服电机自复中/控制阀 电液转换器 电机转换器 电—液转换器:控制液压控制型主配压阀 交流伺服电机自复中 电液转换器 电机转换器 电—机转换器:控制位移控制型主配压阀 交流伺服电机自复中机构 步进电机液压伺服缸 电机转换器 电—机转换器 交流伺服电机 自复中机构 电机转换器 电—机转换器:交流伺服电机自复中机构 交流伺服电机自复中装置采用全数字交流伺服电机和精密滚珠丝杠传动副作为驱动转换元件,具有输出力大、可靠性高、反应灵敏、线性度好、操作方便和结构紧凑等特点。此外,交流伺服电机带有同轴的旋转编码器,可以依靠其反馈使在位置环方式下工作。在电源消失时,复中弹簧具有使转换器复中的功能。 电机转换器 机—电转换器 角位移传感器 直线位移传感器 旋转编码器 机械液压系统 主配压阀(位移控制型、液压控制型) 分段关闭阀(机械液压动作、电气液压动作) 事故配压阀(单独装置、与主配压阀结合) 机械液压系统 主配压阀(FC阀) 2.我国数字式电液调速器概况 采用比例伺服阀调速器甩100%负荷试验结果 最大转速上升:41.0%;转速波动次数:0.5次; 调节时间:9.8秒。 2.我国数字式电液调速器概况 机械液压系统 分段关闭系统 水轮机控制系统仿真决策支持系统 三.发展趋势 定性分析 比较分析 辅助决策支持 现场试验验证 机械液压系统 机械(液压)开度限制机构 在实际运行中,有的电站要求调速器具有机械开度限制 机构,其作用与电气开度限制环节相同,但是是用机械(液压)的原理实现的。 机械开度限制机构可分为两类:机械位移式开度限制机构和机械液压式开度限制机构,其原理都是限制接力器的最大开度,都必需引入接力器位移的机械反馈。 典型调速器系统框图 典型调速器微机调节器框图 典型调速器机械液压系统框图 二. 现代电网、水电厂的新发展及对水轮机调速器的要求 新发展 1)
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