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DIN 4321-1987
水轮机调速器技术规程
前言
此标准由德国工程师协会/德国电工协会、控制工程和设备协会制订,并取代VDI/VDE-3510导则。
目此
适用范围和目的
术语,定义,符号和单位
调速器系统基本结构
调速器系统性能和环节
如何应用本规程
附录 A 控制工程, PID调速系统特性,理论关系和值的测量
附录 B 水轮机调速器技术参数表
1 适用范围和目的
本标准包括了描述水轮机调速系统的设备和性能所需要的所有重要的技术信息,其目的是统一并简化投标文件和技术报价,它也用来作为建立技术保证的基础。
本标准不局限于调速的特有功能,广义上,也包括了所有调速系统执行的所有功能,尤其是控制功能.因此调速系统应理解为:
包括双重调节机组在内的反击式和冲击式水轮机的转速,功率,水位和开度控制器;
驱动能量设备;
用于紧急停机、事故停机等的安全装置;
用于开机,停机等的其它设备。
当涉及到控制工程部分,本标准只限于模拟和数字的PID调节器,微处理器技术促进使用更高级的控制算法,在这方面没有述及, 尽管如此,对调速器系统的要求基本上不受所用控制算法的影响,在这种情况下,标准能适用于改进的版本。
本标准提供了大量适用于各种不同类型电站的信息,已通过实践验证。除此之外,还提供了各个特性值如何校验的信息。
注:需要特别指出的是,对于规定特性的测试,当增加它的范围和精确度的时候,就要增加成本。因此,测试应该限于能够满足安全和可靠操作的必不可少的数量和精确度。
如果调速器系统由几个的制造商提供,应该对通讯接口特别注意,通讯接口必须精确地估算大小并定义。
在附录A中,解释了表征控制特性(例如,传递函数,阶跃响应…等)的最主要方法。
术语,定义,符号和单位
下述术语适用于调速系统或系统中的部件。(附录A)
表1 术语和定义
术语
定义
信号流程图—
方框图
有别于机组的技术结构的相互关系。
示例:图 1和图 2。
特性曲线
稳态条件。
示例:图 11 和图 14。
微分方程式
描述动态特性的微分方程。
示例:表2
传递函数
在对微分方程的拉普拉斯变换后在图象区域以表达式的形式描述对任何的激励下的动态特性。
示例:附录 A 中的式(2)。
阶跃响应—暂态函数
输入量阶跃变化后输出量的时间函数。
示例:图 15 和图 16。
频率响应
方程式在稳态条件经周期激励下的动态响应,轨迹图或频率特性(波特图)。 轨迹图示例:图 A.5;频率特性曲线示例:图 A.6。
PID调节系统(速度控制)的符号
在表2中,根据DIN 19226 第一部分(目前在草案阶段)和VDI/VDE 2190表格1的符号系统来描述理想化调速系统的简化的微分方程。
表2 微分方程
带永态比例作用系数的理想PID调节系统
或者带有积分作用系数或微分作用系数
当Kpb =∞
或者
其中: KP 比例系数;KPb 永态比例作用系数;KI 积分作用系数 ;KD 微分作用系数;
Tn 恢复时间;Tv 微分作用时间;x 相对被控变量 ;y 接力器对稳定状态的相对偏差
注:与本标准不同的是, VDI/VDE 3510 和IEC 308采用下列符号和名称:
— 暂态转差系数
— 永态转差系数
— 缓冲器时间常数
— 速动时间常数
译注:微分作用时间Tv是IEC 308中串联PID的加速时间常数Tn。
3 调速器系统基本结构
系统组成:
调速器;
一个或多个电气或液压伺服定位器;
其它设备。
3.1 水轮机控制主要功能
水轮机控制有三个主要功能;
转速控制
功率控制
水位控制
这些控制功能可以组合。
3.1.1 转速控制
转速控制适用于:
在孤网运行中,调节转速,使频率与规定值一致;
并网运行中的频率调节;
在空载运行时(同期前或机组从电网解列后)调节转速。
3.1.2 功率控制
在并网运行中,功率控制是不考虑水头变化或其它影响,按照功率整定值来控制机组的功率输出,频率变化另外通过永态转差系数来影响输出功率。
3.1.3 水位控制
水位控制的用来保持水位(主要指上游水位)不变,或者使其跟踪于规定值。水位控制器可以是连续的控制器,也可以是3个位置的控制器.
3.2 联合控制系统的结构
在联
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