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黄河沙坡头水利枢纽河床电站水轮机调速器控制系统的主要特点
作者:管理员    发布于:2015-09-22 08:09:57    文字:【】【】【

  黄河沙坡头水利枢纽河床电站水轮机调速器控制系统的主要特点张左强蔡卫江钱可弭流式水轮机的高性能新型水轮机调速器控制系统,为水电站贯流式水轮机组的控制提供了一定的经验。

  沙坡头水电站位于宁夏中卫县,河床电站共安装4台单机容量为29MW的灯泡贯流式水轮发电机组。4台机组的调速器及油压装置均采用南瑞集团电气控制公司生产的数字式调速系统。该系统主沙坡头电站台机组已于2004年3月投入运行。

  1调速系统整体方案要包括:SAFR2000型微机调速器电气柜、ZFL/S型自复中液压控制装置、一体化分段关闭及事故配压阀组、YZ―8.0―63油压装置等。

  1.1调速器液压系统原理沙坡头水电站调速器液压系统原理见所示,从图中可以看出整个调速系统可以分为两大部分。

  (1)导叶控制部分:双切换滤油器、自动控制通道(含伺复比例阀及电磁切换阀)、手动控制通道(含脉冲增减阀、节流阀、电磁切换阀)、紧急停机通道(含急停电磁阀及电磁切换阀)、主配压阀、相关传感器等。

  (2)桨叶控制部分:与导叶部分类似,但不含紧急停机部分,同样包括双切换滤油器、自动控制通另外,在调速器导叶主配压阀和接力器之间,还加装有分段关闭和事故配压阀组(图中没有画出)。

  2种装置集成在1个液压块里,采用插装阀结构,事故配压阀的先导阀可以用电磁阀动作,也可以由离心飞摆过速保护装置推动行程换向阀来驱动,后者不通过电气控制,以保证当出现电气故障时可实现机组的过速保护。

  道、手动控制通道、主配压阀、相关传感器等。1 5015ChinaademicoumalElectr从中还可以看出,调速器除了在主接力器水利水电工程设计DWRHE上安装了位置变送器外,在伺服比例阀、主配压阀的阀芯都加装了位移传感器,这样和控制电路部分组成多级闭环控制,使得整个系统的控制精度更高,响应速度更快。

  系统的控制原理参见控制方式简述如下。

  模拟位贿雕主R位赌黯导叶手动伺服阀反馈控制力器制卿导叶部分数塍揠麟脉帐制阀组受油雅轮叶手动比例闻控制主配位塍鹏模拟位塍赫系统控制原理框图自动控制方式回路为:电气控制柜输出控制信号(连续电压)※伺服阀功放-※伺服比例阀切换阀―主配压阀―接力器(或受油器)该控制的稳定性和精度靠3个闭环反馈来实现:伺服阀位移反馈、主配压阀位移反馈、主接力器数字式位移反馈。

  备用控制方式回路为:同样由微机控制,当微机检测到伺服阀故障时,自动切除伺服阀,通过继电器操作脉冲增减阀来控制接力器位置,控制精度虽有所降低,仍然可以维持导叶或桨叶闭环控制。

  紧急停机操作方式回路为:通过操作紧急停机阀,切除伺服阀和脉冲增减阀通道,直接控制主配压阀完成导叶关方向动作。

  手动控制方式回路为:手动控制开关(断续脉冲)*脉冲增减阀―切换阀*主配压阀―接力器。通过安装在接力器上的模拟式位移传感器来完成手动状态的闭环控制。

  1.2液压系统技术特点1.2. 1采用进口比例伺服阀作为电液转换元件比例伺服阀的功能是把输入的电气控制信号转换成输出的流量控制,其阀芯装备了位置控制传感器,使得滞环和不重复性均很小。在电磁铁断电时,比例伺服阀具有“故障保险”位置,即第4位置(4/4比例伺服阀)见。

  该阀的大特点是电磁操作力大,为环喷式和伺服阀和比例阀的优点,既有伺服阀的高精度高响应性,又有比例阀的出力大,耐污染能力及防卡能力强等高可靠性,因此是普通电液伺服阀所无法比拟的。

  1.2.2采用了双联可切换滤油器如所示,调速器有2只滤芯,总容量为190L/min过滤精度10rtm在滤芯的前后级各有1只压力表,用它可直接读出滤芯前后的压力差,另外,还加装了1只压差发讯器,当滤芯前后压差达到0.35MPa,发讯器就点亮机柜面板上的指示灯报警,提示更换正在使用的这只滤芯。可在机组正常运转的情况下更换脏滤芯。滤油器在切换过程中,输出油流不会中断,在更换滤芯的过程中也不会带进新的污染。

  1.2.3采用了多级电气反馈和闭环手动控制在伺服比例阀、主配压阀的阀芯、主接力器上都加装了位移传感器,在电气控制回路上,引入了与伺服比例阀相配套的BOSCH进口功率放大板,它结合了并采用了南瑞侧行设计的多级闭环放大电路,张左强等。黄河沙坡头水利枢纽河床电站调速器控制系统的主要特点从而提高了整个系统的稳定性、性、速动性等的指标。

  1.2.4采用了电气手动闭环控制模块调速器在设计手动控制时,采用了性能单片机作为核心控制单元,它由按键、数码显示、AD采集、DA输出、串口通信等部分组成,通过专门的位置传感器(和自动控制部分分开)来实现导叶、桨叶行程采集和控制。除了正常情况下的手动控制、自动时跟踪、保持切换无扰动等功能外,在电气部分掉电,电气部分导叶、桨叶传感器故障等情况下,都可以自动切换到手动控制,保持导叶(桨叶)行程不变。

  1.2.5容错控制方式容错控制方式同样由微机控制,当检测到伺服阀故障时,自动切除伺服阀,通过继电器操作脉冲增减阀来控制接力器位置,控制精度虽有所降低,仍然可以维持导叶或桨叶闭环控制。

  1.2. 6采用全液控自复式主配压阀作为控制核心主配压阀控制信号为流量输入,由电液比例伺服阀直接控制,取消了常规的调节杠杆、明管、引导阀、辅助拉力器及机械反馈传动机构,大大简化了系统的结构,从而提高了系统的可靠性并且维护方便。另外,主配压阀自身具有自动回复中位的特点,其自复中位机构简单可靠,无需调整机械零位。

  1.3调速器电气柜技术特点速器,其电气柜主要技术特点如下。

  1.3.1采用摩托罗拉32位CPU作为控制核心电气控制柜选用摩托罗拉MC68332作为控制核心当前PCC调速器的控制器就是以MC68332作为CPU的。该CPU运算速度快,测量和控制精度高,内部集成QSPI同步串行总线模块和TPU定时处理模块以及MCU计算处理模块。通过QSPI同步串行总线可以和许多串行芯片,如A/DD/A,D/I,D/O器件等接口,可进行有功功率、水头、水压信号采集导叶及桨叶模拟量输出,油开关、开机令、停机令等开入信号采集故障开出信号处理等。TPU模块则可进行导叶及桨叶行程采样,频率测量和控制输出等,MCU模块则处理PID调节计算该CPU集成度高,功能完善,充分提高了系统的调节性能。

  1.3.2采用了残压和齿盘测速两种测频方式残压和齿盘测速同时输入,正常运行时装置以残压测频为主用,齿盘测速为备用,故障时自动切换。

  1.3. 3米用双微机几于系统双微机系统在电源、输入、输出通道上都互相独立,切换控制则采用可编程逻辑器件来实现,内置安全可靠的切换逻辑,目前已经过了上百台调速器现场运行的实践检验,可靠性高,充分发挥了双机系统互为热备用、互相冗余的优势。

  1.3.4采用工控机作为显示采用了带大屏幕液晶屏的一体化工控机作为人机接口,界面为全中文、3D图形显示,画面直观,显示内容丰富,具有良好的人机交互界面,并且具有故障诊断和报警功能,还可实现故障录波,其观察、维护非常方便。

  1.3.5采用内置式智能化调试软件包该软件包完全为我们自主开发,拥有自己的知识产权,通过该软件可对装置内部进行诊断,也可对外部信号进行检测,同时还可以对整个调速系统进行开、停机、并网等现场测试试验,可进行参数调整和试验录波等。

  1.3.6采用多种抗电磁兼容的措施在设计上采用多种接地技术、滤波技术、屏蔽方法,装置可抵御*2500V传导瞬变干扰,*8000V静电放电干扰及10V/M的空间电磁辐射。该产品通过了国家电力公司检测中心的电磁兼容型式试验。

  2结语贯流式机组由于水头低、建设周期短,近年来发展比较迅速,但其转动惯量小,转速变化快,空载及负载时比其他类型机组较难控制,需要调速器具有较快的响应速度和良好的调节性能。通过沙坡头电站调速系统的投运经验,证明32位双微机电调配合电液伺服比例阀非常适用于大型的贯流式机组,完全能满足其调节控制的要求。

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