调速器bw(s)t-plc说明书中文版

BWSTPLC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目录第一章概述4第二章系统结构521系统结构框图522框图说明523系统工作原理6第三章系统配置831电气系统配置8311硬件配置8312软件基本配置9313功能增强软件配置9314调试设备及软件（不属于调速器设备内）9315试验设备（不属于调速器设备内）932机械系统配置9第四章主要功能及特点1041主要功能10411调节与控制功能10412诊断及容错功能11413开发调试功能1242主要特点12第五章主要技术数据及性能指标1351主要技术数据1352主要性能指标14第六章硬件构成1561PLC简介1562操作终端1563步进电机驱动模块1664步进电机20第七章软件编程说明2571主程序流程框图2572调节模式2673开机、停机规律2774数字协联29741双调节水轮机的协联特性29742协联插值算法2975自动、手动运行及相互切换30第八章面板说明3181机电分柜面板说明3182机电合柜面板说明31第九章机械液压系统3291概述3292主要部件介绍33第十章安装调试维护说明37101机械安装调试37102电气安装调试37103调速器的检修与维护41第十一章运行操作说明45111调速器上电或复位45112模式切换45113增加、减少操作46114机械部分操作46115调速器运行操作46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、少人值守”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）TPLC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/T965219972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ZL002245523。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、古田溪、八盘峡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。BWSTPLC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。BWSTPLC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；WST微机单（双）调；PLC可编程控制器。BWSTPLC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。BWSTPLC步进式无油电转可编程微机调速器,以高性能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。第二章系统结构21系统结构框图电气L开限A/D模块反馈信号机反馈步进电水头导叶机组P有功操作终端触摸式工业平板PC机上位机接器力计算机通讯模块电机械液压系统导叶接力器反馈数字放大器开环增量1IYCPP功率死区KE永态差值环节人工开度死区CYKPGY开度给定给定功率P功率测量频率测量功率机组BYISVTDKP积分微分P频率测量GFFK机组频率N频率测量F频率频率电网F人工频率死区EF比例EY给定机进步无油电液转换器电机反馈系统结构框图22框图说明1频差F1油开关合或油开关分但网频不正常或油开关分且跟踪频给时FFGFJ2油开关分且网频正常并跟踪网频时FFWFJ3频率死区E（可以设定）频率调节E0功率调节E02HZ2给定与实际差值1频率调节模式YGYPIG2功率调节模式PGP3功率死区EP频率调节模式EP0功率调节模式EP05PN（可调整）4永态转差系数BP频率调节模式BP01开度调节模式BP0102功率调节模式BP010323系统工作原理整个调节器采用多CPU构成模式，每个模块完成不同的任务，结构上采用“积木”式模块结构，这种将复杂的任务分成多任务的分开处理的方式，提高了系统的可维护性能及可靠性，不但有利于单个模块“软升级”，还能实现整个调节器系统的“升级”，并保持了良好的兼容性。测频模块由高性能CPU构成，完成频率的测量任务，并将机组频率和电网频率通过通讯总线传输给PLC，能实现“软升级”。由导叶反馈装置的导叶位置传感器，将导叶位置电信号送至A/D模块，并可由有功功率变送器将测得的有功电信号分别送至A/D模块，经A/D模块转换环节取得导叶位置信号及有功信号。由开关量输入模块采集二次的开、停机、增、减等命令。以上所有输入信号送至CPU模块，由CPU按调节规律分析计算出相应的导叶控制信号及状态信号（包括故障等），送开关量输出模块完成控制输出和状态输出。开关量输出模块按计算控制值对应宽度脉冲的开或关信号，控制数字式机械液压系统的无油电转正、反运动，使导叶按照调节规律的要求动作，并在故障时，动作报警信号。通讯单元负责与上位机通讯，发送或接受上位机的命令。工业平板PC机作为中文人机交互界面，完成调速器的现场操作命令及状态数据显示等功能，也可通过其通讯接口与远方通讯。水轮机调节系统是一个本质非线性、时变、非最小相位系统，其控制性能指标与稳定性一直是人们所关注的问题。随着控制技术的发展，水轮机调速系统的控制规律也在不断地发展和完善。虽然近年来，自适应控制，变结构时变参数自完善控制，模型参考多变量最优控制等基于现代控制理论的控制模型和控制方法也被提出并进行了大量的理论研究，但由于水轮机调速系统是一个时变且存在随机扰动而又相对快速的控制系统，目前，仍然广泛采用PID控制规律。而常规PID控制系统需要精确的数学模型,一般只适用于线性系统，常规的PID控制很难得让其具有良好的动态品质。在这里，我们采用了一种新型PID控制器基本型逻辑控制器,俗称九点控制器,根据偏差与偏差变化率实际运行状况抽象成九个工况点（强加、稍加、弱加、微加、保持、微减、弱减、稍减、强减9种工况）,从而给出相应的控制策略进行有效的控制。其基本思想是控制器根据控制系统的实际运行模式特征,不断地改变或调整控制决策,以便使控制器本身的控制规律适应于控制系统的需要,获得良好的响应性能。由于这种控制器产生的控制作用只取决于被控对象的运行工况,因而对相当广泛的被控对象具有适应性。由于不同的工况点对应不同控制策略,因此又具有适应式变参数变结构非线性控制的特点。控制算法简单,易于工程应用的实现。对于稳定的控制对象,能同时得到良好的静态品质和动态品质,即使对于不稳定的被控对象也有镇定调控作用。因此基本型逻辑控制器适合应用于水轮机调速系统中来改善其特性。该型调速器具有频率调节、开度调节和功率调节三种控制模式，根据需要可选择不同的控制模式。这种切换，一是通过操作终端上的触摸键或二次回路接点来完成，二是通过数字通信接口来完成。采用频率调节模式时，又分为跟踪频给和跟踪网频方式。跟踪网频方式运行时可实现机组频率跟踪电网频率，这样可以保证机组频率与电网频率相一致，便于并网。当采用功率调节模式时，PI环节按功率偏差进行调节，实现机组有功功率恒定。这种方式运行可以很容易实现全厂AGC（自动发电控制）。对于功率给定，它一方面作用于PI环节，另一方面通过开环控制直接作用于输出，提高了功率增减速度。功率给定为数字量，适用于上位计算机给定。电气开限环节是针对PID运算结果进行限制，限制输出不超过一定值。数字放大器将PLC输出与接力器反馈采集量进行比较放大后输出。对接力器的控制采用双闭环结构，除接力器反馈外，还有一个电机反馈，以控制无油电转精确定位，补偿电机失步、反向间隙、各种机械误差和磨损等。第三章系统配置调速器系统由电气和机械两大部分组成。柜体结构根据用户要求可选用机械电气分柜或机械电气合柜结构。31电气系统配置311硬件配置1柜体1机电分柜尺寸8006002300MM或8006002260MM颜色任选2机电合柜尺寸单调7506001650MM双调12008001650MM颜色任选2电源系统（1）开关电源124V专供继电器及操作终端（2）开关电源224V/36V专供电机驱动（3）15V电源供反馈用3面板部分操作终端4控制部分（1）电源模块（2）CPU模块（3）输入扩展模块（4）输出扩展模块（5）AD模块（6）通讯模块（7）日本ROZE公司步进电机驱动器（8）日本三洋公司步进电机312软件基本配置1并联PID调节程序采用基本型逻辑控制器。2实时画面显示、记录及监控软件。3实时故障诊断程序4双调数字协联子程序5机组起停等操作子程序313功能增强软件配置1与上位机通讯软件2功率控制闭环调节软件314调试设备及软件（不属于调速器设备内）1PC机2PLC软件3HGII水轮机调速器特性综合测试仪489C51单片机编程器315试验设备（不属于调速器设备内）1HGII水轮机调速器特性综合测试仪（用于调速器静、动态特性测试）。2PC机32机械系统配置1步进式无油电液转换器（带自动复中机构）2主配压阀活塞及阀体1机械手操及开限机构（机构系统有两种结构，一种有机械开限机构，一种无机械开限机构，可选）2紧急停机电磁阀、双连滤油器。第四章主要功能及特点41主要功能411调节与控制功能1机组频率、电网频率是采用硬件、软件相结合的测量方法，具有检错及容错测频功能。机组频率测量采用双路测频，既可残压测频，又可齿盘测频。2空载运行时，具有跟踪频给及跟踪网频两种控制方式。在跟踪网频方式下，机组频率能自动跟踪系统频率。3PID调节采用基本型逻辑控制器,根据偏差与偏差变化率将实际运行状况抽象成九个工况点（强加、稍加、弱加、微加、保持、微减、弱减、稍减、强减9种工况），从而给出相应的控制策略进行有效的控制。4能保证水轮机组稳定运行于各种工况空载、区域电网单机运行、大电网并列调差运行、全厂AGC方式运行。5功率给定采用开环控制信道，能迅速、准确地增减机组功率。6采用触摸式平板工业PC机作为中文操作终端，具有实时人机对话功能，运行人员能方便地了解调速器运行状况。7具有实时故障诊断和显示及报警功能，并对所发生的故障进行记录等。8具有操作记录功能，以便随时查询。9具有水头、机组功率等模拟信号采集功能。10具有模型参考闭环开机规律，使水轮机按给定的转速曲线上升，从而达到额定转速。11具有串行通讯接口，能方便与上位机通讯，为实现全厂自动化打下基础。12对于双调机组，能根据水头变化实时进行数字协联，提高发电机组效率。13协联数据输入方便。可离线将协联曲线量化后，通过中文操作终端存入可编程控制器。14能实现功率闭环调节，（机组有功由外部提供）且功率给定为数字量，以便于与监控系统的计算机连接。15具有机械自动、机械手动二种运行方式。且机械自动与机械手动之间可实现无扰动切换，微机能自动跟踪机械手动运行，可实现无条件无扰动切换。16水头信号可以选用自动和手动输入两种方式。17可进行各种过程监视和实验开机过程监视、静特性试验、空载频率扰动、空载频率摆动、接力器不动时间测定、甩负荷试验。18通过中文操作终端进行参数设置。19由于所有输入/输出都实现数字化，所以调试、设置很方便。20密码保护功能。不同的工作人员可通过输入密码进入不同的画面操作。21帮助提示及内置式说明书功能。412诊断及容错功能BWSTPLC型可编程调速器具有较强的诊断和容错功能，它不仅包括可编程本身的诊断，比如CPU模块、A/D模块、通讯模块、脉冲输出模块以及应用软件等的诊断。而且包括调速系统的测频信号、功率及水头信号、反馈信号及机械系统、通信系统等诊断及容错，所有故障在操作终端上指示并记录，同时送出综合接点信号。1机组频率信号容错1机频信号在空载时发生故障，自动切除频率跟踪功能，导叶开度关到安全的空载位置，并可接受停机令。2机频信号在发电运行时发生故障，用电网频率信号取代机频信号，负荷无扰动，如果机频恢复正常则采用机频参与调节，负荷无扰动。3机频信号、网频信号在发电运行时全部故障，调速器维持负荷不变，可以通过功率给定或增减操作来调整机组出力。4双路测频。残压测频和齿轮测频互为备用。在两种测频均正常的情况下，机组频率大于20HZ时自动采用残压测频，机组频率小于等于20HZ时自动采用齿轮测频。当残压测频故障时自动切为齿轮测频，当齿轮测频故障时，自动切为残压测频。2电网频率信号容错在空载时，网频信号故障，自动处于不跟踪方式运行，使机组频率跟踪频率给定。在发电运行时，网频不参与调节。3导叶反馈故障、电机反馈故障或驱动模块故障时，电机失磁，使接力器维持当前开度不变。如需要可以切到机械手动。4功率信号故障时，调速器不完成功率闭环调节，自动切至频率开度调节模式，可以通过上位机或常规操作控制机组出力。5水头信号故障时，维持当时水头值，等待水头切手动命令。6PLC系统故障时，电机失磁，使接力器维持当前开度不变。如需要可以切到机械手动。7操作终端故障时，PLC仍能完成各种控制功能，如开机、停机、负荷增减、故障保护等功能。8当交、直流电源同时断电时，机械液压系统自动复中零位，保持接力器当前位置不变。9双联滤油器采用两组折叠式不锈钢滤网，一组工作，一组备用，可在运行中切换、清洗，切换无扰动。413开发调试功能（1）PLC具有极强的开发调试功能。（2）软件提供多种人机对话界面，给用户开发调试提供了极大的方便。（3）梯形图程序便于用户掌握。（4）操作终端可方便地做各种试验，并记录曲线。42主要特点1调节性能优越PID调节采用基本型逻辑控制器，使调速器应用于不同的机组和同一机组的不同工况都能取得良好的控制效果，各种性能指标达到或优于国家GB96521997标准。2可靠性高采用可编程控制器作为调速器硬件的主体，而可编程控制器的平均无故障时间不小于30万小时，故大大提高了其运行的可靠性。无油电转采用滚珠丝杆单弹簧自动复中定位机构，交、直流电源同时断电时，接力器可保持当前开度不变。3全数字化调速器实现了全数字化，为数据的处理、滤波、放大、抗干扰能力的提高等起到了很好的作用。采用乒乓式数字模糊控制策略，完成无油电转绝对位置的闭环定位控制。4抗干扰能力强由于PLC可编程控制器采用工业标准设计。加之应用软件具有自诊断、容错功能，使调速器抗干扰能力适应电厂现场环境。5通用性强。可以适用于各种不同类型、不同容量的水轮机的控制与调节。6功能强。具有常规控制和上位机控制功能，除能实现开机、停机等常规操作外，还兼具各种调试、试验功能，与远方通讯实现数字通讯等。7人机对话方便。运行人员可以通过工业级平板PC机实时了解调速器运行情况。8扩展功能强。根据电厂需要可以增加特有的功能。仅在原有系统上增加相应硬件及软件，原系统不用作大的改动。9测试性、维修性和可用性都比传统的调速器提高了一个档次，安装、调试、维护及使用方便。第五章主要技术数据及性能指标51主要技术数据1测频环节1方式残压测频或齿盘测频2输入电压残压02V200V，齿盘24V脉冲信号3脉冲调制时间120MS4测试范围5100HZ5测量精度750K）的要求。如何完成PLC对频率信号的测量，一直是困扰着国内以PLC作为调节器的生产厂家。少部分厂家牺牲了测量精度，以PLC的高速计数器进行本体频率测量；大多则采用一个单片机完成机、网频的测量，再将二者的差值，以16BIT带符号数据的形式，通过一个16点的I/O输入模块，送入PLC总线。这种测量方式存在以下问题增加了系统环节，降低了可靠性。由于单片机测频模块与PLC的16点I/O输入模块各自工作于不同的时序，16BIT的差值数据在传送时，容易出现时序配合不对，导致PLC读入错误的值，引入了人为干扰信号。PLC读入的是机、网频的差值信号，而不是机、网频的单独准确值，在空载状态下，PLC无法准确的测得系统的频率，也就无法应用彩色触摸屏方式显示准确的系统频率。我公司采用总线方式，直接将数据通过总线送至PLC，彻底解决了长期困扰可编程调速器的关键点。、测量精度高基准脉冲由单片机晶振产生，基准脉冲为6MHZ，对于50HZ的频率信号测量精度为1/120000。远远超出标准的规定，这是任何一种PLC利用高速计数方式实现本体测频达不到的。、集成度高、抗干扰性能力强该单片机采用超大规模的CHMOS工艺制造，内部集成WATCHDOG，抗干扰性能极强；且内部集成了FLASHRAM，进一步减少了外部硬件构成，增强了可靠性和抗干扰能力，并具有“软升级”能力。、运算速度快测频环节采用最新型高档单片机，集成了时钟倍频电路，是同类型单片机中运算速度最快的单片机。610电源系统BWSTPLC调速器的PLC控制端元采用的是AC220V作为外部输入工作电源。其内部工作电压为24VDC/5VDC。BWSTPLC调速器系统除了PLC工作电源外，还设计了24V/36V、15V外部电源。外部电源选用台湾明纬开关电源，采用交、直流同时输入。每组电源内部工作原理相同。仅只是输出电压不同，原理框图如下24V/36V供驱动模块和外部继电器、操作终端和机械柜上的指示灯用15V供接力器反馈、电机反馈、表头调整板用交流输入电压/频率190260VAC/4763HZ效率典型值70（满载时）安全标准满足（A）UL478（B）VDE0871B级过电流保护所有输出端均有短路保护和过流保护。绝缘测试输入端与地之间，输入端与输出端之间绝缘电阻30M欧工作环境温度050摄氏度DC20V出输压电路电压稳整流A保护滤波直流输入电压DC220V10交流输入电压AC220V10交直流电源互为备用第七章软件编程说明71主程序流程框图整个控制程序包括许多程序模块，每个程序模块又由相应的程序组成。上电或复位Y7,F40HZ且DL合停机等待5停机停机令调相分Y7,F40HZ且DL分1上电或复位程序（1）设置标志单元（D和M）；（2）PLC模块初始值；（3）设置定时器初始值；（4）采样导叶反馈及频差；（5）PID参数初值设置。2停机等待（1）A/D采样；（2）上位机通信；（3）故障诊断及显示；（4）操作监视；（5）参数修改及PID系数计算。3开机过程（1）开机；（2）读频差及检错；（3）A/D采样及脉冲输出；（4）故障诊断及处理；（5）操作处理。4空载（1）读频差及检错；（2）故障诊断及处理；（3）操作处理；（4）参数修改及PID系数计算；（5）PID计算；（6）A/D采样及脉冲输出；（7）显示控制；（8）上位机通信。5负载除了实现空载的功能外，还具有（1）模式判断（人为和自动）；（2）功率闭环调节。72调节模式BWSTPLC设有频率调节模式、开度调节模式及功率调节模式。1频率/开度调节模式（1）条件A空载运行；B负载运行时，指定为频率/开度调节模式；C功率调节时，功率信号故障或频率超差。（2）运行A调节规律PID；B给定参数频率给定、开度给定；C人工失灵区空载为0，负载可以设置05HZ；D增减开度给定。2功率调节模式（1）条件负载运行时，有功率调节指令。（2）运行A调节规律PI；B给定参数功率给定；C功率死区05PN。3功率给定信号在功率调节时，功率给定为数字量，由上位机通过通讯口下送。73开机、停机规律1开机规律1）基本开机特性模型参考闭环开机规律A在开机过程中，调速器始终处在闭环控制之中。B其频率给定值由参考模型给定，它是一条期望的机组转速上升过程线，实际的机组转速跟踪这一期望特性而逐步升高。C与开环开机规律相比，此种开机规律启动快速，又不过速。D此开机规律无需设置开机顶点，任何有效水头都可快速开机并网发电。2）模型参考闭环开机规律与开环开机规律的比较开环开机规律（请见开环开机过程图）实质上是对开度进行开环控制，因而需要具有空载开度的资料，而该资料往往不够精确，这也就使开机规律不够理想。开环开机规律的开机顶点难于确定，其受控于水头的变化，需要知道不同水头下的空载开度。模型参考闭环开机规律（请见模型参考闭环开机规律图）有效地克服了上述开环开机规律的不足，在模型参考闭环开机规律中，机组转速始终处于控制之下，按期望的转速上升，接力器行程只是一个受转速控制的被动因素；在开环开机规律中，接力器行程是一个主动因素，因而存在上述一些不定因素，也即暴露了其不足之处。与开环开机规律相比，模型参考闭环开机规律大大改善了性能，缩短了开机时间，既提高了机组应付紧急事件的机动性又获得了更多的经济效益。2停机规律1）接到停机指令后，导叶即由当时开度，以第一停机速度将导叶关闭。2）当导叶关闭至20（可以调整）开度时，即以第二停机速度将导叶关闭至全关位置。（图见下页）TYAB0C74数字协联741双调节水轮机的协联特性1协联数据根据用户提供的机组协联曲线，将其以表格的形式离散化，每条协联曲线离散成100点。离散后的协联数据可以在液晶触摸屏上逐个输入，也可以用电脑在线输入。输入后的协联数据掉电保持。2水头值水头值可以由下列几种方式获取（1）通过通信接口接收上位机送来的水头值；（2）通过A/D模块，采样水头传感器送来的水头信号；（3）通过操作终端手动输入。742协联插值算法双重调节水轮机的协联曲线是一个具有两个自变量的函数FA,H。其中为浆叶角度，A为导叶开度，H为水头。如下图所示IH1FA0上图是在任意两条水头下HI,HI1的导叶与浆叶的协联关系曲线，当导叶开度在某一值A0时，可以直接在离散的数据区内查表，查到浆叶的转角值HI,，HI1。若现行水头H在某两条水头HI和HI1之间，则利用线性插值法求得浆叶转角值HHHIHIIHI1HIHHI75自动、手动运行及相互切换当手动/自动切换开关在自动位置时，PLC执行自动运行程序。除此之外，还设计了机手动运行、机手动切自动、自动切机手动等相互切换程序，这些程序在主程序流程图中未体现出来。在下一章节中，具体介绍上述运行方式。第八章面板说明BWSTPLC调速器可以采用机电分柜或机电合柜形式。现将各自的面板分别介绍如下。81机电分柜面板说明BWSTPLC调速器电柜上有一个操作终端（液晶触摸屏），含触摸键和各种状态监视及操作画面等，既简单可靠又美观大方。同时设置有转速表和导叶开度表、浆叶开度表以及操作旋钮及指示（锁定投入指示灯；锁定拔出指示灯；导叶机械手动；浆叶机械手动（双调）；紧急停机指示灯）。BWSTPLC调速器机柜上有仪表指示、操作按钮及指示、频率计等。82机电合柜面板说明机电合柜面板布置如下（由上而下）仪表指示操作终端操作按钮及指示1仪表指示浆叶角度（双调）导叶开度机组转速2操作按钮及指示操作按钮都选用带灯按钮，既可操作也可指示状态。操作按钮如下锁定投入（指示灯）；锁定拔出（指示灯）；导叶手动/自动选择开关；浆叶手动/自动选择开关；（双调）紧急停机（指示灯）；第九章机械液压系统91概述BWT及BWST型机械液压系统经PLC调速器控制系统控制高精度细分步步进电机机驱动器，驱动滚珠丝杆及自动复中精确定位装置，使引导阀和主配压阀移动，并按比例输出具有一定流量Q的液压油，以驱动执行元件（接力器）控制水轮机的转速和负荷来获得相当高的控制调整精度，满足用户安全可靠的实际需要，从而达到高品质的调速要求。机械液压控制系统组成及原理图如下输入电信号PLC调速器控制系统根据输入电信号和反馈，经PID运算、放大后，输出数字信号给无油电液转换器，无油电液转换器再输出成比例的位移，经引导阀和主配压阀液压放大而形成巨大的操作力，控制水轮机的导叶开度和桨叶转角，实现水轮发电机组的调速和负荷控制。电液（比例）随动系统具有二级液压放大，第一级是引导阀和辅助接力器，第二级是主配压阀和主接力器。PLC调速器控制系统将输出信号与接力位置反馈信号进行比较放大后，输出数字信号驱动步进电机带动滚珠丝杆及自动复中装置，产生与输出信号成比例的位移，因该装置与引导阀直接连接，所以此位移使引导阀产生相同的位移行程，并通过辅助接力器使主配压阀也产生相应的位移，同时向主接力器配油使之产生位移，直到位移流量自动复中电液比例控制PLC控制系统无油电液转换器引导阀主配压阀接力器水轮发电机反馈紧急停机电磁阀接力器反馈主接力器位置信号与输出的数字信号相等为止。本系统的特点是无油电液转换器独特的自动复中精确定位装置，无需调整；在步进电机退出工作时，能保证引导阀、辅助接力器、主配压阀迅速回复中位，使主接力器保持在原位，静态耗油少，性能稳定，频率响应好。调整维护十分简单方便，无传统电液伺服阀的节流孔，不存在抗油污问题，可靠性高，避免了环节过多造成系统不可靠。为提高可靠性，本系统取消了机械反馈杆件和反馈钢丝绳，对厂房布置极为有利。BWST型为双重调节机械液压系统，由导叶和浆叶两部分组成，采用电气协联，其原理和结构相同，但只有导叶机械液压系统设有紧急停机装置。根据用户要求，可提供机械分段关闭装置。型号说明B步进电机W微机S双重调节T调速器100主配压阀活塞直径（100MN）。92主要部件介绍1、无油电液转换器（专利号ZL002245523）BZ无油电液转换器是我公司研制开发的新一代电液伺服机构，该机构是在研究了国内外电液伺服机构的优缺点后，扬长避短，经科研人员精心研制成功的具有自我知识产权的专利产品，并获得日内瓦国际专利技术成果博览会金质奖，自动时BZ无油电液转换器通过高精度细分步驱动器驱动步进电机及大导程滚珠螺旋副，直接带动引导阀上下运动，使控制油腔接通压力油或排油，从而达到控制辅助接力器及主配压阀的目的。BZ无油电液转换器还装有电机反馈位移传感器，使BZ无油电液转换器的控制形成闭环，从而补偿步进电机的失步、机械磨损及加工误差等，提高BZ无油电液转换器的定位精度。BZ无油电液转换器采用独特的自动复中精确定位装置，其特点是采用了一个定位块，一对复中上弹簧，下弹簧直接利用引导阀弹簧，其复中上弹簧的预压力2倍于复中下弹簧（引导阀中的）预压力，而上下操作引导阀阀芯的力又大小相同。复中上弹簧将定位块压向限定位置，而复中下弹簧又使引导阀阀芯通过调速杆连接套压在定位块上，形成上大、下小的复中力（上复中力已为定位块限止，没有外力是不会上下动作，而下复中力也推不动上定位套），所以连接套向上运动时，引导阀在弹簧的作用下，随之上移；连接套向下移动时引导阀在旋转力矩的作用下，向下移动。由于大导程滚珠螺旋副能逆向转动，在复中力的作用下，使连接套复中至限定位置，精确定位，此时只要调整引导阀的中位（即零位），使主接力器在5分钟内位移量小于1MM，即是自动零位和手动零位。当步进电机退出工作时，用双手转动手轮，能模拟步进电机操作阀芯，松开手轮，在复中装置作用下，阀芯迅速回到中位。2、主配压阀主配压阀用于直接控制和操作导叶接力器或桨叶接力器，我公司生产主配压阀直径从40、50、80、100、150五种，其中40、50适用于调速功为1800、3000、3500、5000调速器改造及配套。如果是双重调节，桨叶的主配压阀直径可小于或等于导叶主配压阀的直径，根据用户实际情况选配，主配压阀用优质材料40CR，耐磨损，它由阀体、活塞、辅助接力器活塞、主配压阀活塞、引导阀及开、关时间调整螺栓组成，其中阀体、活塞、辅助接力器活塞和主配压阀活塞在结构上做成一体。主配压阀由引导阀和辅助接力器构成一级液压放大，主配阀和主接力器构成二级液压放大。辅助接力器上腔始终接通压力油，引导阀活塞向上移动一个距离，辅助接力器的下腔接通压力油，由于辅助接力器下腔有效面积大于辅助接力器上腔有效面积，压力油将辅助接力器活塞向上移动一个距离，直至引导阀活塞重新封死进油口，辅助接力器便稳定在一个新的平衡位置；引导阀活塞向下移动一个距离，辅助接力器的下腔接通排油，由于上腔始终接通压力油，辅助接力器向下移动一个距离，直到引导阀活塞重新封死排油口，辅助接力器便稳定在另一个新的平衡位置。故辅助接力器活始终随动于引导阀活塞。由于辅助接力器活塞与主配压阀活塞做成一体，故主配压阀活塞也随动于引导阀活塞。当主配压阀活塞在中位向上移动时，主接力器开启侧通压力油，关闭侧通排油，主接力器活塞向开机方向运动。反之，主接力器活塞向关机方向运动。调整主配压阀上部的开关机时间调整机构，可限制主配压阀活塞的行程，实现开关机时间调整。3、紧急停机电磁阀机组正常运行时，紧急停机电磁阀处于接通引导阀压力油、辅助接力器下腔与排油的油路通道被切断的位置，故引导阀与辅助接力器正常运行。紧急停机接点闭合时，电磁铁将紧急停机电磁阀推到另一个位置，使辅助接力器下腔通排油，引导阀的下腔压力油也同时切断，故辅助接力器在上腔压力油的作用下，向下操作主配压阀活塞，实现紧急停机，并有可靠的位置指示接点。（投入、复归）必要时，也可手按紧急停机电磁阀本身配备的按钮，现场实现紧急停机。4、位移传感器位移传感器采用耐磨而精密的电位器作转换元件。接力器通过钢丝绳与用盘簧扭紧的滑轮相连，滑轮轴又与电位器相连，由电位器输出010V电压。位移传感器有直线位移和旋转位移两种。5、滤油器滤油器有两个滤网，运行时可快速切换。滤油器上装有网后油压表，可观测网后油压。如用户需要可配装压差发讯器。6、分段关闭装置分段关闭装置由分段阀、单向阀和凸轮等组成。凸轮固定在接力器传动机构回复转轴上，在分段之前，分段阀下部滚轮不和凸轮接触，当接力器关闭到回复转轴上的凸轮顶着滚轮，带动先导阀上升时，分段阀的节滚活塞下腔即瞬时接通压力油，节流活塞迅速上升至其上方调整螺钉整定的位置，于是接力器在关闭过程中开始分段进行慢关机。调整分段阀上方的调整螺钉，可以改变节流活塞与阀体之间的节流面积，从而可以改变分段后的慢慢关机速度。转动凸轮，改变它和回复转轴的相对位置，就可以改变分段关闭的拐点位置。单向阀可以保证导叶接力器能从全关位置快速开启到分段拐点而不受分段阀节流影响。该分段关闭装置全部采用刚性联连，可以精确地进行调整，一经调妥后，分段拐点及分段后速度不会再变化，安全可靠。由于该分段关闭装置靠近接力器，所以对装有事故配压阀的水电站，同样能起到最终分段的作用。无需在事故配压阀之后再装分段关闭装置。7、机械液压柜机械液压柜宽厚高为7506001500（MM）或按用户要求定做。柜的正面，上方设有实际开度、转速、平衡表等针表以及手/自动切换等控制按钮，紧急停机指示灯、接力器锁定拔出/投入位置指示灯。柜的正面和反面均镶有有机玻璃，可以清楚地看到柜内机械液压系统全貌。主配压阀悬在柜的底板之下。机械液压部分总重约800KG（包括基础架）。注如要求机电合柜，机械液压部分要求的尽寸为7506001000（MM），机电合柜最高尺寸、柜的造型、布置细节，可与定货电站商定。8、装配和调整装配（1）所有零部件装配都必需符合相关图纸的技术要求。（2）装配前，所有零部件都必需洗干净。特别是液压集成块、主配压阀的阀盖及其它有内部管道的零部件，都要用压缩空气吹净管内杂质并用煤油反复冲洗干净。（3）各处O型密封垫均不得碰伤或漏装。特别是主配压阀的上、下高压耐油石棉橡胶垫等必需装正，用锥销或定位螺钉精确定位。（4）主配压阀的阀盖和阀体连接好，再与底板连接，顺序是先紧好阀盖和底板的联结螺栓，然后，从底板反面用螺栓通过连接条将阀体和底板固牢，再连接阀体侧面的法兰和管道等。（5）主配压阀活塞、引导阀活塞应能靠自重在各自的阀体或衬套内自行滑动，不得碰伤活塞上的尖角。（6）步进电机操作机构等部件装配后均必须动作灵活，不得有卡阻现象，所有滑动面均应上一层黄油。（7）在额定油压下，所有密封面均不允许漏油或渗油。零位调整开、关机调整螺栓均调至主配压阀最大行程的位置，开启调速器总进油阀，使调速器各处充油，由于滚珠螺旋自动复中装置的零位无需调整，调整零位实际上就是调引导阀的中位。先松开螺母，调节其下方连接螺杆，使引导阀活塞相对于压盖上、下移动，当引导阀活塞调整到主接力器能在任何位置稳住为止，（轻轻转动滚珠螺旋自动复中装置的手轮，可使接力器开和关）。由于是开环，不可能调到接力器完全不动，一般接力器在5分钟之内的飘移小于1毫米就行了，再将螺母并紧。第十章安装调试维护说明101机械安装调试一、装配参见第九章。二、零位调整参见第九章。三、电机限位开关调整调速器切手动，以平衡位置为中间点，手动旋转手轮，限位块上下移动6MM即可使电机限位开关动作，否则应调整电机限位块。限位开关动作时可将步进电机及驱动器电源切断，使步进电机失磁，无油电转自动复中，接力器保持当前位置不动，以达到保护机组和步进电机的目的。102电气安装调试机械安装调试完毕后即可进行电气安装调试。一、安装1、柜体安装。柜体要安装牢固，可靠接地。2、外部接线。按照端子图将外部接线按要求接好。导叶/浆叶反馈、步进电机反馈、机组有功、机频、网频、通讯电缆等要用屏蔽线，且不能跟动力电缆走一个线槽。交、直流电源也不能跟动力电缆走一个线槽。3、检查各电源是否短路，有无接地现象。4、检查导叶/浆叶反馈、步进电机反馈、机组有功、机频、网频、通讯电缆等的接线，除屏蔽线外，不能与大地短接。5、检查各端子、插头连接是否牢固，各元件是否完好无损。二、调试1导叶/桨叶反馈调整导叶反馈调整按如下步骤进行（1）调整导叶反馈零点调速器切手动，将接力器全关，调整导叶反馈，使反馈电压在80MV100MV即可，在导叶反馈零点调整画面，按“零点确定”即可。（2）调整导叶反馈全开值手动将接力器全开，调整最大值反馈电位器（小电位器），使反馈电压在95V10V之间，在导叶反馈全开调整画面，按“全开确定”即可。若反馈使用编码器时，只需手动将接力器全开，在导叶反馈全开调整画面，按“全开确定”即可。（3）将接力器全开和全关（用紧急停机电磁阀）几次，检查零点和全开值是否改变，若改变值超过范围，请重新调整，直到满足要求为止。（4）根据导叶反馈零点和导叶反馈全开值，设置导叶反馈过高值和过低值，过高值要大于全开值，过低值要小于零点值。设置时，范围要尽可能大一些。（5）零点和全开值调整完后，将接力器全开，调整导叶开度表后的电位器，使表头指示为100。桨叶反馈调整方法同导叶反馈调整。2电机反馈调整电机反馈调整按如下步骤进行（1）电机反馈安装时，应保证电机反馈在平衡位置能上下移动6MM以上。（2）调速器切手动，接力器应保持不动，此时的电机反馈值即为电机反馈零点。（3）在电机反馈零点调整画面，调整电机反馈最大值调整电位器（小电位器），使电机反馈零点电压为满量程电压的一半左右，然后按“零点确定”即可将当前电机反馈值设为电机反馈零点。若电机反馈为传感器，则不需调整电机反馈最大值调整电位器，只需调整传感器，使电机反馈零点电压为满量程电压的一半左右，然后按“零点确定”即可将当前电机反馈值设为电机反馈零点。（4）在电机反馈全关值调整画面，往关方向旋转电机，使电机反馈所走行程为最大关机行程，然后按“全关确定”即可将当前电机反馈值设为电机反馈全关值。（5）根据电机反馈零点和全关值，设置电机反馈过高值和过低值，过高值要大于全关值，过低值要小于（2零点值全关值）。设置时，范围要尽可能大一些。3调速器各项功能试验当以上各项调整完毕，且外部接线完成后，即可进行各项功能试验。（1）开机试验合开机令，调速器按闭环开机规律将机组开至空载开度，且电气开限自动为空载开限。在开机过程中，如果测频故障，导叶自动关至空载开度。如果跟踪频给灯亮，则机组频率跟踪频给，否则机组频率跟踪网频，以更快地并网。正常运行时，跟踪网频灯亮，机组频率跟踪网频，若网频故障，调速器自动跟踪频给50HZ。（2）在空载状态，若机组跟踪频给，按面板上的“频给增”即可增加频给，机组转速也跟随升高，按“频给减”即可减少频给，机组转速也跟随降低，利用此功能可将机组频率调节至45HZ55HZ之间任一频率。在空载状态，调速器为频率调节。（3）并网工况同期条件满足后即可合油开关，并网后调速器自动进入开度调节模式，且开限自动增至100，这时即可按面板上的“功给增”“功给减”按扭，或者通过远方功给增/减令来调节导叶开度，以调节机组有功。在并网工况，若机组频率波动超出人工死区，调速器自动进入频率调节模式，按照BP（永态转差系数）值自动调整导叶开度，以适应电网频率的变化。（4）甩负荷当油开关断开时，调速器迅速将导叶关闭，等待转速下降后，再将导叶开至空载开度，机组稳定在额定转速，调速器处于空载工况。（5）停机将机组有功减到零后，即可跳油开关，发停机令，调速器将接力器全关，电气开限也关至零，停机连锁灯亮，调速器进入停机备用状态，停机完成。此时，无油电转在关方向有关机行程，以防接力器开出。（6）静特性实验目的检测机组转速死区和接力器非线性度条件并网，开度给定50，电气开限100，大网负载参数为BP6,BT5,TD1,TN0,E0，小网人工死区为1HZ。方法A、用频率发生器发51HZ频率，等导叶稳定后，记录导叶开度。B、每降低02HZ，等导叶稳定后，记录导叶开度，共计录12点。C、在B项最低频率的基础上每增加02HZ，等导叶稳定后，记录导叶开度，共计录12点。D、去掉前、后两点，绘制静特性曲线，计算转速死区和非线性度。（7）空载频率扰动试验目的选择最优空载参数条件机组在空载工况，跟踪频给，频给为50HZ,电气开限为100，BP0。方法A、在空载频率扰动画面修改扰后频给为4800HZ,按开始即可将机组频率下扰至48HZ。B、频率稳定后，在空载频率扰动画面修改扰后频给为5200HZ,按开始即可将机组频率上扰至52HZ，同时记录机组最高频率或上扰波形。计算机组频率超调量和调节时间。C、频率稳定后，在空载频率扰动画面修改扰后频给为4800HZ,按开始即可将机组频率下扰至48HZ，同时记录机组最低频率或下扰波形。计算机组频率超调量和调节时间。D、分析机组上扰、下扰结果，若不满足要求，则再选一组参数，重复B、C两步，直到选出合适的参数为止。E、参数选好后，将机组频率扰至50HZ即可结束试验。（8）空载频率摆动空载参数选好后，即可测试频率摆动。目的检测空载频率摆动，选择最优PID优化系数条件机组在空载工况，跟踪频给，频给为50HZ,电气开限为100，BP0，置最优空载参数。方法观察空载频率3分钟，若频率摆动超标，则在线修改PID优化参数比例优化系数KPX积分优化系数KIX微分优化系数KDX4步进电机驱动器调整步进电机驱动器有五个调整电位器和一组拨码开关可用于驱动器的调整。五个调整电位器分别如下（1）低速调整电位器LOWSPEED用于调整步进电机低速时的转速。（此电位器出厂设置对应的刻度为6）。（2）高速调整电位器HIGHSPEED用于调整步进电机高速时的转速。（此电位器出厂设置对应的刻度为65）（3）加速时间调整电位器GROWTIME此电位器用于调整转速上升时间。（此电位器出厂设置对应的刻度为65）。（4）运行电流调整电位器RUNCURRENT用于调整步进电机运行时的电流。（此电位器出厂设置对应的刻度为6）。（5）停止电流调整电位器STOPCURRENT用于调整步进电机停止时的电流。（此电位器出厂设置对应的刻度为5）。5拨码开关设置1细分数输出脉冲设置（DIVISION）开关D1,D2,D3,D4,D5。步进电机每步细分数可设为1,5,25,50,64,80。（此项出厂设置为80）设置表格如下细分数开关5801642550D1000010D2111000D3101011D4001100D5110000（2）励磁电流设置开关步进电机每相电流可设置为3A和15A。开关设为“0”时选择3A，设为“1”时选择15A。（此项出厂设置为“0”）103调速器的检修与维护一、日常巡视时，应注意（1）检查步进电机的温度；（2）机组带稳定负荷时，电机应不动，若电机来回抖动不停，应切手动运行，检查抖动原因；（3）滤油器压力检查，若压力降低，应清洗滤网。（4）要注意各故障报警及应急处理，出现故障时，应注意观察机频、网频、导叶开度表、PLC输出值及平衡值等。（5）故障应急处理当电机反馈故障、电机限位、驱动器故障、导叶反馈故障、PLC故障时，驱动器电源断开，步进电机失磁，无油电转复中，接力器保持当前开度不动，在这种情况下，最好将机械手动按钮按下，调速器切手动运行，通知维修人员检修。出现测频故障时，在空载工况应停机，在负载工况，最好切手动运行，若无频率抖动，也可自动运行，增减负荷，只是无频率调节功能。PLC电池电压低灯亮时，不能关闭调速器电源，以免PLC程序丢失，此时应检查是电池接触不好，还是电池电压真的过低若确认PLC电池电压过低，应在一个星期内更换，更换电池时应防止手上带静电。PLC电池电压低时，调速器仍能正常运行。无油电液转换器每两个月应加一次润滑油（透平油即可），加油时应注意不要深入加油孔太深，以免碰上里面的滚珠丝杆。二、检修时，应注意（1）检查导叶/桨叶反馈和电机反馈的导电塑料是否磨损严重，电位器的接触点是否接触良好，发现问题应及时更换，尤其是电机反馈，由于电机频繁调节，电机反馈动作频繁，其磨损比导叶反馈更快些。电机反馈故障的前兆是机组带稳定负荷时，步进电机不停地来回抖动。此时应切手动运行，以避免电机温度过高。（2）检查无油电液转换器的机械零点是否漂移导叶切手动后，接力器应保持不动，否则应调整机械零点。机械零点调整后，应将电气零点重新设定，否则就不能与机械零点保持一致。（3）检查调速器各端子是否有不该接大地的却与大地相连。（4）滤油器检查，看滤网是否堵塞，滤油器压力是否正常。（5）其它一些常规的检查维护等。三、故障诊断当调速器出现故障时，其产生的结果和可能的故障原因如下表所示。（主要故障）故障名称故障现象故障原因测频故障测频故障灯亮在开机过程中，出现测频故障，导叶自动关至调速器设置的空载开度，若空载开度合适，则机组稳定在额定转速，否则会发生漂移。可接受停机令。在并网工况，测频故障时，调速器不再进行频率调节，但可接受功给增/减命令，调节机组有功。1机组PT断线，此时机频显示为零。2机组PT回路有接触不良现象。3机组PT有接地现象。4机频隔离变压器故障。5电缆屏蔽不好。6机组PT与动力电缆走一个走线槽，当动力电缆电流突变时产生电磁干扰。7系统PT的情况同机组PT。8测频板故障。9测频通讯故障。电机限位故障电机限位故障灯亮，步进电机失磁，无油电转复中，接力器保持当前位置不动。1驱动器故障或步进电机故障。2电机限位开关位置发生了变动或电机限位开关坏。3电机反馈参数设置不对，包括电机反馈零点、电机反馈全关量程等。4电机反馈故障。5PLC故障。导叶/桨叶反馈故障导叶/桨叶反馈故障灯亮，步进电机失磁，无油电转复中，接力器保持当前位置不动。1导叶/桨叶反馈断线或短路。2导叶/桨叶反馈有接大地现象。324V电源故障。4电缆屏蔽不好。5反馈电缆与动力电缆走一个走线槽，当动力电缆电流突变时产生电磁干扰。6A/D采样模块故障。电机反馈故障电机反馈故障灯亮，步进电机失磁，无油电转复中，接力器保持当前位置不动。同导叶反馈。驱动器故障驱动器故障灯亮，步进电机失磁，无油电转复