微机调速器1
微机调速器
硬件
控制策略
开发环境
应用领域
单板机
面向任务的基于 单板单板机 图形组态的开发 工业控制机(IPC) 平台; 可编程控器(PLC) (PPC) 当前，我国的微机调速器领域正向更先进、更可靠、性能/价格比更优 越的方向发展。
对常规PID控制 规律作了改进， 提出和应用了 一些新的控制 策略。
机器码、汇编语 言、高级语言
Kd [e（n −1 − e（n − 2 ] ） ） T
Dy n −1 = Kpe（n −1 + KiT ∑e（j） （ ） ） +
∆Dy n） Dy n） Dy n −1 （ = （ − （ ）
= K p [e（n） e(n −1)] + KI e（n） KD[e(n) − 2e(n −1) + e(n − 2)] − +
de(t) dt
Dy n） K pe（n） KiT ∑e（j） （ = + +
0 n
因为调节器输出的是对象调节机构 的位置值， 的位置值，当计算机发生电源消失故障 将会产生不必要的错误动作， 时，将会产生不必要的错误动作，导致 调节系统严重事故，为此， 调节系统严重事故，为此，必须考虑电 源消失保护措施。 源消失保护措施。
d d
dt
d
dt
微分环节的差分方程：
Dyd n） （ =
Td T Kd T Dyd n −1 + （ ） [e（ ） n −1 ] n − （ ） 1 + Td T 1 + Td T
Td T K T K T Dyd n − 2 + d （ ） e（ −1 − d n ） e（ − 2 n ） 1+Td T 1+Td T 1+Td T
微机调速器介绍范文
微机调速器介绍范文一、微机调速器的基本原理二、微机调速器的工作原理信号输入：用户可以通过面板键盘或上位机，输入电机的运行参数，如转速设定值、转矩设定值等。
调速：控制器根据用户输入的设定值，生成相应的控制信号，通过变频器将电压的频率和幅值进行调节，从而控制电机的转速和转矩。
反馈控制：控制器会不断接收电机的运行状态信号，并反馈给变频器进行调整，以保持电机的稳定运行。
这样就实现了对电机转速和转矩的精确控制。
三、微机调速器的特点及优势1.精确控制：微机调速器可以根据用户的要求，精确调节电机的转速和转矩，满足不同工况下的需求。
2.节能降耗：微机调速器能够根据负荷变化自动调节电机的转速，避免过高或过低的负载运行，从而降低能耗，提高效率。
3.减少机械损坏：微机调速器可以通过软启动和平稳减速来减小电机启停时的冲击，保护电机和传动装置。
4.提高生产效率：微机调速器能够实现快速启停、精确控制和精细调节，从而提高生产效率和产品质量。
5.多功能性：微机调速器具有多种控制模式和输入输出接口，可以适应不同的应用需求，并可以与其他自动化设备进行联动。
四、微机调速器的应用领域1.机械设备：微机调速器广泛应用于各种机械设备中，如风机、水泵、输送带等，可以根据工况变化调整转速和转矩。
2.电动机驱动系统：微机调速器可以用于各种电动机驱动系统，如电动汽车、电梯、轨道交通等，实现对电机的精确控制。
3.变频空调：微机调速器可以实现空调压缩机的无级调速，根据室内外温度的变化自动调节转速，达到节能效果。
4.油田和石化行业：微机调速器常用于油田液压设备、石油钻井和起重设备等，能够减少能耗，提高工作效率。
5.电力系统：微机调速器可以用于电力系统的电机调速和负荷调整，提高系统的稳定性和可靠性。
五、微机调速器的发展趋势1.高性能：微机调速器的性能将不断提高，包括更高的转速范围、更低的噪音和振动、更高的精度等。
2.节能环保：微机调速器将更加注重节能和环保，推广使用高效节能的电机和驱动系统。
微机调速器
模式时实现无扰动切换
适用：开度调节模式是机组并入大电网运行时采用
的一种调节模式。主要用于机组带基荷的运行工况
调节模式--功率调节模式
微机调速器调节过程框图（功率调节）
调节模式--功率调节模式
人工频率死区e0，人工开度死区e1和人工功率死区
模式不变；若事先设定为功率调节模式，则转为功
率调节模式；若事先设定为开度调节模式，则转为 开度调节模式。
调节模式--相互转换
当调速器在功率调节模式下工作时，若检测出机组
功率反馈故障，或有人工切换命令时，则调速器自 动切换至“开度调节”模式工作。
调速器工作于“功率调节”或“开度调节”模式时
，若电网频率偏离额定值过大（超过人工频率死区
系数的大小，实现电网的一次调频和并列运行机组 间的有功功率分配。对于双调，浆叶处于协联工况。
工作状态--调相状态
发电机出口断路器合上，导叶关至0，发电机
变为电动机运行。在调相状态下，调速器处于开环 控制，开度限制为0，调速器导叶控制输出为0，功
率给定cP=0，开度给定cy=0。对于双调，浆叶处于
最小角度。
e2等环节均投入运行； 采用PI控制规律，即微分环节切除； 调差反馈信号取自机组功率P，并构成调速器的静 特性；
当频率差的幅值小于等到于e0时，不参与系统的一
次调频；当频率差的幅值大于e0时，参与系统的频
率调节。
调节模式--功率调节模式
微机调节器通过功率给定cP变更机组负荷，故特别
适合水电站实施AGC功能。而开度给定不参与闭环 负荷调节，开度给定cy实时跟踪导叶开度值，以保
BW(S)T系列微机调速器说明书(定稿版)
BW(S)T系列步进式可编程微机调速器说明书武汉聚能电气有限公司2004年6月目录第一章综合概述.................................................... - 1 -1水轮机调速器简介............................................... - 1 -2微机调速器的发展............................................... - 1 -3调速器分类..................................................... - 1 -4BW（S）T系列步进式微机调速器型号定义.......................... - 1 -5BW（S）T系列步进式微机调速器供货范围.......................... - 1 -第二章BW（S）T系列步进式微机调速器系统构成....................... - 3 -1微机调节器..................................................... - 4 -1.1调节器系统组成及工作原理............................... - 4 -1.2调节器主要功能模块..................................... - 4 -2机械液压系统................................................... - 7 -2.1概述................................................... - 8 -2.1工作原理............................................... - 8 -2.2机械液压系统的主要特点................................. - 8 -2.3主要零部件............................................. - 8 -2.4机械基本参数........................................... - 10 -第三章控制说明.................................................... - 10 -1工况说明...................................................... - 10 -2可编程PLC程序................................................ - 12 -3调速器协联.................................................... - 14 -3.1双调节水轮机的协联概述................................. - 16 -3.2双调节水轮机的协联分类及构成........................... - 16 -3.3数字协联控制........................................... - 16 -4调节控制简介.................................................. - 14 -4.1PID控制................................................. - 14 -第四章主要技术参数及功能特点...................................... - 16 -1主要技术参数.................................................. - 16 -1.1动、静态特性........................................... - 16 -1.2可靠性................................................. - 16 -1.3调节性能及相关性能保证................................. - 16 -1.4主要技术数据........................................... - 16 -2功能特点...................................................... - 16 -2.1综合特点............................................... - 16 -2.2机械特点............................................... - 16 -2.3电气特点............................................... - 16 -第五章步进式微机调速器操作运行................................ - 16 -1机械手动...................................................... - 16 -2电手动运行.................................................... - 16 -3自动运行...................................................... - 16 -第六章安装、调试及维护............................................ - 20 -1调速器的安装.................................................. - 20 -2 调速器的拆装和清洗............................................ - 20 -3 调速器的调试.................................................. - 20 -3.1电-位移转换器反馈的零位调整............................ - 20 -3.2导叶反馈的零位和满度调整............................... - 20 -3.3开、关机时间调整....................................... - 20 -3.4调速器出厂试验：详见出厂试验报告。
微机调速器介绍
三、主要特点（二）
9、PCC的大内存，为智能型调速器提供了资源保证，PCC 的为常规PLC内存的一百余倍。 10、采用数字阀做为电液转换元件。 11、可以适应电站的各种特殊运行方式 13、无杠杆结构。该系列调速器采用了数字阀液压随动 系统，手动无需反馈，因此取消了杠杆，消除了因为 杠杆造成的死区，提高了调速系统的精度，而且无管 路，结构简单，美观。 14、友好的人机界面。采用触摸屏做为人机界面，画面 美观逼真，全中文显示，操作方便，可以同时显示很 多信息。 15、维护简单调试方便。由于PCC的调度集成化和高可靠 性，对于运行维护人员没有太高的特殊要求，调试只 需设定有关数字，没有太多的电位器等可调元件。
微机调速器介绍
YZFT—300/600/1000数字阀 数字阀PCC可 数字阀 可 编程智能调速器
使用地点： 使用地点：福集水电站
一、概述
YZFT—300/600/1000数字阀PCC可编程 智能调速器是将诸多功能集成于可编程 计算机控制器（PCC）内，配以数字阀 随动系统构成的高可靠性的中小型水轮 机调速器。 该调速系统的先导电磁阀具有手动阀及 事故阀的功能，减化了调速器内部结构， 因此该型调速器实现了真正意义上的无 杠杆，无管路，可靠性极高，性能优良， 是水电站提高自动化程度的最理想产品。
电气控制装置图
调 速 器 的 外 形 图
五、结束语
微机调速器是水电站发展应用的方 向，它的最大特点是：运行维护简单、 可靠，特别能保证水电站甩负荷后机组 能稳定到空载，为水电站的安全提供了 可保证。
复习思考题
1、微机速器的结构特点 2、运行特点 3、主要功能
四、调速器的主要功能 （一）
1、通过远方或现场控制，能使水轮发电机组自动运行于： 起动，停机，空载，带负荷等工况，并具有紧急停机 功能。 2、具有手动运行功能，并可实现手动与自动运行的相互 无扰动切换。 3 3、空载运行时，能自动跟踪系统频率，实现快速并网。 4、功率调节模式下，可接受上位机控制指令，实现发电 自动控制功能分 2、机械部分
可编程微机调速器 说明书
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。
CJWT-1调速器维护手册
CJWT-1微机调速器维护手册重庆水轮机厂水电控制设备分公司2010.9概述本手册所涉及的CJWT-1调速器常规维护与故障诊断.以及采取解决方案，对机组的运行和降低运行成本都是极为重要的。
电气故障通常由电气部件损坏引起。
为了降低对系统造成的损害，保证机组长期安全稳定运行，有缺陷的部件应予以更换。
1.故障诊断故障诊断可通过以下方式进行：➢故障指示（报警信号、人机界面上故障清单）。
➢保护动作（事故停机）➢调速器不能处于平衡状态（如喷针摆动）。
➢测量值不正确。
➢不能手动操作。
2.故障诊断与故障排除本手册详细介绍了调速器可能出现的故障及故障原因，方便用户快速排除故障。
3.1.调速器常见故障及处理3.1.1.电源故障处理方法：☞检查是否有短路情形☞检查电源进线☞检查开关电源是否损坏☞检查空气开关是否合上注：假如短路出现在开关电源的输出端，相应输出端的熔断器将熔断，排除短路故障后，应重新更换保险管。
3.1.2.调速器故障☞测频故障（机频，网频）处理办法：1：检查发电机机端电压互感器高压一次保险和二次低压保险。
2：检查供电给测频电板的开关电源。
3：PLC主机是否报故障。
4：更换测频率板。
☞反馈故障和开度不线性变化（传感器）。
处理办法：A：检查供电给位移传感器的开关直流电源是否损坏。
B：检查传感器是否有问题（更换传感器）C：A/D模块是否有故障（更换A/D）☞按增加和减少按钮，开度和功率不变化。
处理办法：按增加和减少的时候，看PLC上方对应的开关量输入口X灯是否亮，如果不亮，那问题可能就是按钮坏了。
如果X亮，在观察对应的Y口是否亮，如果Y口也亮，那么就是电磁阀线圈坏了，或者是给电磁阀供电的开关电源坏了。
（更换电磁阀线圈，更换开关电源）3.1.3.喷针反馈信号故障喷针反馈信号故障判断依据：一般通过越界检测和断线检测可以判定传感器故障。
喷针位移传感器反馈信号一般为4~20mA，送至控制器模拟量输入模块。
当控制器检测到数字量信号小于设定数字量时，就可判定喷针反馈信号故障。
微机调速器技术说明书
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。
微机调速器基本原理w3
1.1电能生产与质量
如果频率变化过大，不仅会
对用户造成很大危害或损失， 发
而且更重要的是，这将严重影 电
响发电机组自身的安全稳定运 行、以及造成电网解列的重大 事故。
机 组
Mg
J—机组转动部分惯量 ω—机组角速度 Mt—水轮机的主动力矩 Mg—为发电机阻力矩
分以下3种情况讨论：（1）.M t M g
（2）.M t M g
（3）.M t M g
dω 0 dt
dω 0 dt
dω 0 dt
const
1.2机组转速自动调节
由于发电机的负荷所产生的电磁阻力矩经常发生变化，因而，机组转速
f—同步发电机频率（Hz） n—同步发电机转速（rpm） ω—机组角速度（1/s） p—同步发电机极对数
由上式可见，同步发电机频率与转速及角速度成正比例变化。因此，保 证机组转速不变，就能使机组频率保持恒定。
1.2机组转速自动调节
水轮发电机组转动部分可描述为绕
固定轴旋转的刚体运动。
J
dω dt
Mt
1 水轮机调节系统工作原理
1.1 电能生产与质量 1.2 机组转速自动调节 1.3 机组并网运行 1.4 调速器分类
1
1.1电能生产与质量
水力发电是指利用大坝将河流中收集到的水能，先由水轮机将水能转换为 机械能，再由发电机将机械能转换为电能的过程。电能是发电厂的产品。
由于电能不能够大量 储存，必然要求电能的 生产与消费同时进行。 实际上，电力系统中的 负荷是不断变化的，具 有随机性或总体上的不 可预测性，从而使电力 系统经常处于动态平衡 过程中。然而，这种动 态过程必须在安全稳定 前提下，满足用户的电 能质量要求。
调速器技术培训
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。
可编程控制器(PLC)微机调速器步进电机A系列说明书1
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、打印等。 8．具有操作记录及打印功能，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． 根据水头的变化，自动修改启动开度、空载开度、负载开限和不良工况限制
Δ=PG-P
Ep=0 Ep=0~5%PN（可调整）
bp=0% bp=0—10％ bp=0—10％
2.3 系统工作原理
机组频率和电网频率的测量均由测频模块完成。一方面测频模块将机频值通过 液晶触摸屏显示，另一方面将频率差值Δf(Δf=fW-fJ 或Δf=50.00- fJ)送给 PLC。
调速器具有频率调节、开度调节和功率调节三种控制模式，根据需要选择不同 的控制模式。这种切换，一是通过液晶显示器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，又分为跟踪方式和不跟踪方 式。跟踪方式运行时可实现空载频率跟踪，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。功率给定可以选择数字量或模拟量，数字量适用于上位计算机给定，模 拟量适用于 RTU 模拟量给定，运行方式很灵活。
4．1．3 开发调试功能 (1) A 系列 PLC 具有极强的开发调试功能。 (2) MEDOC 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。
BWT步进微机调速器操作规程
BWT步进微机调速器操作规程重庆速达电气设备――bwt步进微机调速器操作章程bwt微机调速器操作方式章程1.开机前的准备工作:开机前必须对机组设备展开一次巡查检查,调速器必须检查的内容存有:1关上调速器操作方式电源,检查调速器内的交、直流电源与否送至调速器内部;2检查调速器压力罐油压，看看油压与否确保了调速器工作油压;3观测压力罐油气比例与否在标准范围内,如果气多了,可以关上排气阀排气,如果油多了,可以关上排在油阀排油补气(排在油阀在补气的时候无法关上太多,观测油位计埃库谢缓慢上升就可以了);4观测调速器开度数值与否为零,如果没应当将调速器踢在电手动边线将阿久根十五处零;检查调速器油泵控制箱电源,油泵掌控与否在自动边线.在上开调速器前要先检查冷却水与否关上,调速器手动瞄准与否选择退出,调速器旁通阀应当踢在液动边线,然后在把调速器主油阀(在油箱内)关上,观测调速器开度数值与否为零,如果没应当将调速器踢在电手动边线将阿久根十五处零.调速器开机有以下方法:(1)自动开机调速器的开度值关为零,将调速器踢在自动位置,在汉显屏主画面上按下“↑”键画面切至：1、开机2、停机3、方式4、手动5、自动按下汉显出屏上的“１”键就可以发生下面的画面：-1-重庆速达电气设备――b wt步进微机调速器操作章程再按下“→”键，直至开度数值慢慢减少，再按“↑”键回到运转画面，开机过程完结。
观测调速器必须上开至启动上开度边线待机频达至50hz后开度数值上升至短程上开度,这时机频应维持在50hz左右,差值0.2hz波动.等待频率平衡后便可以在励磁上操作方式起励.(2)电手动开机将调速器打在电手动位置,增加开度值(开度应缓慢增加到启动开度值以内,不能超过启动开度),使机频缓慢上升,待机频在49.5hz的时候,将调速器打在自动位置让其自动跟踪网频,在机频稳定后便可以在励磁上操作起励.(3)液压手动将调速器踢在电手动边线,转动STM电机上的旋钮,调整上开度从而调节输出功率(机频),等待频率平衡在50hz左右后可以在励磁上操作方式起励.(通常在调速器电器部分正常的情况下,最出色不必这种方法.在电器部分存有故障的时候可以用)(4)在液压出现问题的时候还可以操作手动操作机构开机.将调速器主油阀关闭,将旁通阀打在手动位置,再将手动机构锁定,就可以操作了.调速器停机有以下几种方法:-2-重庆速达电气设备――bwtSTM微机调速器操作方式章程(1)自动停机在并网情况下,调速器在自动位置，先将负荷降至零,待分闸,灭磁后在调速器汉显屏上按“↑”键调速器画面切到：1开机2停机3方式4手动5自动按下汉显屏上的“２”键，再按下“→”键，直到开度值开度值慢慢减小至零，再按“↑”键返回运行画面,观察调速器是否全关,待全关后,停机操作结束。
第四章 微机调速器
述
江苏大学
பைடு நூலகம்流体机械自动控制
第四章 微机调速器 第一节 概
二、WT技术的发展 技术的发展 3、采用性能优越、可靠的计算机系统。单片机、工控机 、采用性能优越、可靠的计算机系统。单片机、 ）、可编程控制器 ）、可编程计算机 （IPC）、可编程控制器（PLC）、可编程计算机（PCC）。 ）、可编程控制器（ ）、可编程计算机（ ）。 4、采用标准液压元件、新型电-机和电 液转换装置提高 、采用标准液压元件、新型电 机和电-液转换装置提高 机和电 了电液随动系统的可靠性。液压集成块和标准液压元件； 了电液随动系统的可靠性。液压集成块和标准液压元件；步 进电机、交直流伺服电机、比例伺服阀、数字阀等。 进电机、交直流伺服电机、比例伺服阀、数字阀等。 5、采用高油压技术。现已达到 、采用高油压技术。现已达到16MPa。 。 6、综合性能及功能日臻完善。 、综合性能及功能日臻完善。
江苏大学
流体机械自动控制
第四章 微机调速器 第一节 概 述
一、微机调速器（WT）的发展过程 微机调速器（ ） 1975~1976年初英国、加拿大先后开始了数字式调速器研究； 年初英国、加拿大先后开始了数字式调速器研究； 年初英国 20世纪 年代初日立公司出现了用于抽水蓄能机组的 世纪80年代初日立公司出现了用于抽水蓄能机组的 世纪 年代初日立公司出现了用于抽水蓄能机组的WT; 同期，世界上许多著名的公司都先后推出了自己的产品； 同期，世界上许多著名的公司都先后推出了自己的产品； 国内第一台WT诞生于 诞生于1984年； 国内第一台 诞生于 年 WT已用于几 已用于几MW到几百 到几百MW的机组； 的机组； 已用于几 到几百 的机组 WT的优越性已得到充分的证明。 的优越性已得到充分的证明。 的优越性已得到充分的证明
YWT系列微机调速器
YWT系列微机调速器一、系统概述微机调速器共包括三种系列产品：YWT系列微机调速器、YWCT系列冲击式微机调速器、YWST系列微机调速器。
该系统由微机调节器、液压随动系统及油压装置三部分组成。
具有硬件模块组态灵活、通讯能力强、可靠性高、响应速度快、易操作、易维护、易扩展、结构紧凑等特点。
三、装置特点◆调节器采用进口PLC，标准化模块配置，具有硬件和软件兼容性，便于功能和硬件设备的扩充升级，保证抗干扰能力和可靠性◆软件数字测频，有PLC本体实现◆彩色中文触摸屏作为人机界面，仿Windows操作界面，在线修改参数，实时故障记录和历史记录◆控制电源采用交直流双电源供电，任一路电源消失均不影响系统工作。
所有电源消失时，不改变系统当前工作状态◆三种运行模式：频率模式、开度模式及功率模式。
故障（PT断线）时三种模式自动切换。
手动与自动方式相互跟踪在线无振动切换◆开机过程中，自动跟踪网频或给定频率（网频消失），快速并网，无需人工调节◆通过手动水头设置或自动水头测量改变系统调节特性。
水头故障时，仍可维持故障前的工作状态，并可进行增减操作或停机◆按水头自动选择协联曲线（YWST型）、自动整定启动开度和限制开度◆组件（包括阀组）标准化，用户可自行更换和维修◆油压装置（HYZ型低油压装置除外）采用高油压及皮囊蓄能器，体积小，重量轻，用油少，无需补气装置，取消液压放大环节，与液压行业中的标准化、专业化组件接轨◆机械液压系统选用直联式结构，无杠杆，无机械开限和机械反馈，采用电气反馈代替机器反馈◆稳定实现孤网运行、空载运行和电网运行，具有一次调频功能◆实时监视电网波动情况，能在电网发生变化时，自动选择最优调节规律及调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最佳状态，能使机组适应电网的各种恶劣变化◆频率自动容错：运行中即使机频、网频同时消失，也不会改变当前运行工况，仍可增减负荷或停机◆导叶（桨叶）反馈故障时，仍可保持故障前的工作状态◆根据导叶（桨叶）开度、有效头和机组出力所反映的运行工况自行调整调节参数和调节模式，以实现在任何情况下均能以相应的最优参数和最佳控制模式与调控◆紧急停机回路完全独立，在自动/手动通道故障情况下，仍能可靠实现紧急停机。
水轮机微机调速器系统介绍
水轮机微机调速器系统介绍一、基本概念：水轮机是将水流的流量转换为转轴的旋转机械能的机器。
近代水轮机主要作为水力发电的原动机。
水流进入水轮机后，水流的能量便发生了改变，最后变成主轴旋转的机械能，这一过程，称为水轮机的工作过程。
反映水轮机工作过程特性的一些参数，称为水轮机的工作参数。
其中主要的工作参数有：水轮机工作水头、水轮机流量、水轮机功率、水轮机效率和水轮机转速。
水轮机工作水头为水轮机进口截面水流单位能量与出口断面水流单位能量之差。
水轮机工作时，除了需具有一定的水头之外，还要有一定的水量流过水轮机，单位时间流过水轮机既定断面的水量，就称为水轮机流量Q。
（Q=Fv，其中F 为水轮机过水断面面积，v 为过水断面平均流速）水流流经水轮机时，随着水流能量转变为转能旋转机械嫩，水流便对水轮机做功，单位时间内所做的功，在工程上称为水轮机的功率或出力。
水流输入给水轮机的功率Nt=pgQH(^_^，不好表示密度，就用p 表示了）水轮机效率，就是水流能量的有效利用程度，要注意，水轮机是所有旋转机械中效率最高的设备（大家查查，看是不是），远高于水泵、汽轮机等。
水轮机转速，水轮机主轴单位时间旋转的次数。
水轮机额定转速是在设计时选定的同步转速。
二、水轮机的分类：现代的水轮机一般按水流能量转换的特征分为两大类，即反击型和冲击型。
目前我们多见的大多数为反击型，反击型里又有混流式、轴流式、斜流式、贯流式。
一般来讲水头高的电站用的水轮机类型是混流式、例如三峡水力发电厂、小湾水力发电厂，水头略低的是轴流式，例如葛洲坝，还有的分定浆和转浆式，也就是浆叶的叶片能否调节，福建的孔头电站就是定浆的。
水头再低一些，而且流量较大的流域就可以建设贯流式电站了，例如广西长洲（单机45MW）、广西桥巩（单击58MW）等。
一般对调速器而言，如果只有导叶可调，就叫单调机组，导叶、浆叶都能调整的就叫双调机组。
对于水轮机再往深入的讲，我也不清楚了。
下面我就具体讲讲调速器相关的知识，会讲到基本功能、工作原理、然后举例（一个实际的设备）讲讲电气部分、液压部分和调节规律等），不足之处大家多多指教了。
典型微机调速器
二、高油压微机调速器参数、功能、性能指 标和技术特点
一）主要技术参数
比例系数 KP: 0.5~20 积分系数 KI：0.05~101/s KI： 微分系数 KD: 0~5s 频率给定 FG: 45~55HZ 功率给定 PG：0~100% PG： 永态转差系数 bp: 0~10% 人工死区E: 人工死区E: 0~1% 机频、网频信号电压：AC 机频、网频信号电压：AC 0.2~160V 交流电源: 交流电源: AC 220V 直流电源：DC 220V或 直流电源：DC 220V或DC 110V 工作油压范围：14~16Mpa 工作油压范围：14~16Mpa 事故低油压：11Mpa 事故低油压：11Mpa 蓄能器充气压力：8.5~9Mpa 蓄能器充气压力：8.5~9Mpa 操作功：10 操作功：10 000/18 000/30 000/50 000Nm
3.面板显示及操作 用户可以通过面板了解调速器当前的运行状态、调 节参数和运行参数，进行参数修改、手自动切换、增减 功给（频给）等。 GKT高油压调速器电气柜液晶屏如图5-4所示，用于 显示调速器和机组的运行状态及参数，如开机、；停机、 并网、机频、网频、开度、PID参数等。所有参数分3屏 显示。第一屏显示机频、网频、开度和调节输出；第二 屏显示功率给定、频率给定、永态转差系数（bp）和人 工死区（E），其余参数在第三屏上显示。前两屏在最 下一行显示运行状态，屏与屏之间的切换可按上翻键▲ 或下翻键▼。 显示屏右侧有15个按键，分别是“0~9”数字键， “清除”键、“确认”键、“复位”键、上翻键▲、下 翻键▼。第二屏和第三屏上的参数均可通过按键修改。
2 .机械液压部分
（1）工作油压提高到16Mpa,减少了调速器的液压放大环节， 结构简化；体积小，重量轻，用油少；电站布置方便、 美观。 （2）采用了电液比例随动装置、高压油源等现代电液控制 技术，具有优良的速动性及稳定性，工作可靠，自动 化程度高。
YWT液压微机调速器说明书
YWT液压微机调速器〔说明书〕市立川水电控制设备0731-********1、型号说明YWT系列数字式水轮机调速器是新型水轮机调速器，它采用了可编程技术、现代液压技术和数字化技术最新成果。
该调速器不仅技术指标先进，功能齐全，而且较常规油压的水轮机调速器构造更为简洁，机械液压局部由标准的工业液压件组成，运行可靠性高，维护简单。
由于这种采用标准液压件构成的调速器技术已经成熟，正在取代常规油压的中小型水轮机调速器。
YWT系列数字式水轮机调速器的规格型号详见下表：不同操作功〔牛·米〕对应的型号5000030000180001000060003000 YWT-50000-16YWT-30000-16YWT-18000-16YWT-10000-16YWT-6000-16YWT-3000-16 YWT的意义是：Y代表组合式－油压装置与执行部件在一起；W代表可编程调节器；T代表调速器。
型号的第二局部代表操作功。
型号的第三局部代表高油压。
见(图A-1) YWT-18000-16油压等级操作功(N. M)调速器微机或可编程组合式2、调速器组成a、YWT系列可编程调节器：主要功能是测量机组和电网的频率；按PID规律可编程调节器对频差进展运算，产生具有PID 规律的调节信号，实现频率、开度和功率多种调节模式，实现开停机操作和电气开限等功能。
b 、液压随动系统：其功能是将微机调节器的输出电气信号，通过数字阀及油缸成比例地转换机械位移信号；推动水轮机导水叶机构运动，控制进入水轮机水量，实现对转速和负载的调节，是调速器的执行机构。
该调速器由三大局部组成，其系统框图如下图：YWT 系列数字式高油压水轮机调速器系统框图3、主要技术指标及参数整机主要技术性能及主要参数：a 、技术性能本调速器技术性能符合国家“水轮机调速器及油压装置技术条件〞GB/T9652.1—1997的要求，主要性能指标如下：转速死区i x ＜0.08％导叶静态特性曲线非线性度＜3％甩25％负荷时，导叶接力器不动时间tq ＜0.2秒 机组自动空载频率摆动值Δf ＜±0.25%备用电源切换、手自动切换时导水叶开度变化＜±1% 机组带稳定负荷运行时，导叶波动＜±1%可编程 PID 调节YPIDYFBPWMA/D皮囊式蓄能器泵组 压力油源数字阀 油缸警急停机电磁阀机组频率电网频率 操作指令位移传感器液压随动系统调速器无故障运行时间MTBT≮18000小时调速器抗油污能力：滤油精度＜80μmb、调节参数:(1)永态转差系数bp：通过触摸式图形操作终端修改，可调围为0～10%。
步进式微机型调速器操作说明书1
步进式微机型调速器BWT-300、600、1000操作说明书重庆速达水电控制设备有限公司二00九年七月一、技术说明本调速器的生产验收是依据国家标准ＧＢ９５６２－９７“水轮机调速器及油压装置技术条件”。
１．主要技术指标：a．调速器转速死区：Ix≤0.04%b．静特性曲线非线性度：ξ＜5%c．接力器不动时间：Tq≤0.2sd．整机平均无故障运行时间：＞10000h２．调节参数：a．比例系数：Kp=0——10 注：放大倍数。
b．积分时间：Ki=0——20sc．微分时间：Kd=0——5sd．永态转差系数：Bp=0——10%e．频率人工死区：△f=0——0.5Hzf．频率给定范围：Fg=45 Hz——55 Hz３．其它技术数据：a．工作油压：2.5Mpab．步进电机转矩：22kgf.cmc．步进电机工作电流：2A/Phased．步进电机丝杆最大位移：30mme．返馈信号为电压型：±10Vf．调节输出位移：±8mmg．工作电源：AC220V二、操作说明１．机械操作说明：补气建油压：启动油泵电机，将油打入压力罐中，见到透明表管有油后即停止油泵并用空压机向压力罐中充气压至额定。
如无空气压缩机，亦可自动补气到额定油压。
当压缩空气或透平油泄漏相当数量时，补气阀、中间油罐将共同作用，使油泵每次启动后，自动向压力油罐补充一次压缩空气，补气的数量为常压下一个中间油罐的容气量。
其工作原理如下：在压力油罐油、气比正常时，回油箱内的油位为规定值，补气阀的吸气管口始终在油面以下。
泵组启动时，进入补气阀的压力油将其阀芯压下并使弹簧压缩，阀芯上阀盘将中间油罐与吸气管封断，下阀盘将补气阀底部排油管封断，压力油即通过补气阀进入中间油罐，与其中的存油一起通过单向阀，向压力油罐补油。
泵组停机时，单向阀关闭，中间油罐和补气阀内油压消失，阀芯在弹簧的作用下升至上端，阀芯上部的环形槽使吸气管与中间油罐接通，其下阀盘封断了中间油罐与油泵的通路，同时使中间油罐与补气阀底部排油管接通。
微机调速器原理
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。
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美国GE（原WOODWARD），采用三机表决，其余为单机 除ALSTOM，HYDRO VEVEY 公司，采用串联PID，其余采用并联 PID，参数给定三种工况（空载、孤网、大网） 具有较强的诊断、容错、和抗干扰能力 除vevey采用机械液压随动，其他为电液随动系统 为改善静、动特性，大多数国外产品，在电液随动系统中加入PI、 PD或PID调节 三峡工程中，GE提出双比例阀液压冗余方案，而ALSTOM以双电液 转换器方案中标。
微机型电气液压调速器方块图
位移传感器 微分(D) 机组 转速 测速 单元 _ _ _ 综合 放大 电液转 换单元
比例(P)
辅助 接力器
主配 压阀
主接 Y 力器
积分(I) 转速给定
位移传感器 功给
硬反馈 调差单元
微机部分
微机型电气液压调速器方块图
国外微机电调的特点
微机型调速器
控制理论的应用 a.变参数PID－－分区，不同工况采用不同的PID参数 b.状态反馈控制－－测量状态变量（a\h\n），计算并返回 最佳状态反馈增益，调整状态变量的变化 c.最优PID控制－－随工况点改变PID参数 d.自适应控制－－自动测量动态特性，与期望模型比较， 使原系统趋向期望或最佳性能的决策 e.预测控制－－建立预测模型，形成优化控制
目前我国调速器主要生产厂
南瑞电控（SAFR2000）
双微机自动切换 软件配置：
实事变参数，改进PID及开停 机、发电控制程序 实时离线及在线维护诊断 Windows-NT界面下的调试 Windows-NT界面下的程序运 行（显示、设置）
目前我国调速器主要生产厂
S AF R -2 0 00
应用
关键
STD总线结构
现场总线：工业数据总线
SAFR2000系统结构图 （PLC）
水头水压 模拟量输出 工况命令 报警及状态 水头水压 模拟量输出 工况命令 报警及状态 A/D D/A D/I D/O A/D D/A D/I D/O
CANBUS 或 PROFIBUS
M C U
目前我国调速器的大致分类
供油方式：
通流式 压力油罐式
调节机构数目： 元器件：
单调 双调 机调
电调
微机调
调速器概述
特点
调速器发展 机调
飞摆 纯机械 30、40年代
变化
仿美、苏产品 测频方式 增加电液转换 电路板配置运算 70年代末 微处理器 控制规律优化 80年代出现
电调
我国调速器的技术更新情况
1999年
1999年
全国第一台全数字式4喷4折冲击式专用微机调速器在贵州白 水河电站投运
全国第一台交流伺服可编程调速器在湖南欧阳海电站投运
2001年
2002年 2005年
全国第一台单簧自复中无油电机式调速器在广东南水电厂投 运
全国第一台比例数字冗余微机调速器在湖南东江电站投运 全国第一台双比例数字冗余微机调速器在四川新政电站投运
我国调速的技术更新情况
1984年
1987年 1989年 1992年 1996年 1996年 1997年 1998年
全国第一台微机调速器在湖南欧阳海电站投运
全国第一台双微机双调速器在广东枫树坝电站投运 全国第一台双微机双重调节调速器在湖北富水电站投运 全国第一台可编程微机调速器在东北辽宁桓仁电站投运 全国第一台双可编程微机调速器在黑龙江莲花电站投运 全国第一台数字阀式微机调速器在重庆万州双河电站投运 全国第一台4喷嘴冲击式专用微机调速器在云南户宋河电站 投运 全国第一台电自动-电手动独立微机调速器在湖北高坝洲电 站投运
微机调速器
－－－概述及发展现状
调速器的整体构成
形式 电柜 机柜
模块 测频 电液转换 液压执行
目前我国调速器的大致分类
按机组工作容量：
大型机组调速器 中型机组调速器 小型机组调速器
按机组类型分类：
贯流式机组专用调速器 冲击式机组专用调速器
抽水蓄能机组专用调速器
常用机组（混流式）调速器
调速器技术进展的要点：
测频方式
残压测频 齿盘测速 环喷式 双锥式 步进电机式 比例伺服阀式 自动复中式无油 比例伺服阀＋数字阀
电液转换器的改进
目前我国调速器主要生产厂
南瑞电控 武汉三联水电控制设备有限公司 中国水利水电科学研究院(水电分所） 武汉长江控制设备研究所 武汉事达电气股份有限公司 武汉事达电气股份有限公司 天津电气传动设计研究所
电站调速器厂家
天荒坪 －－挪威克瓦纳 三峡电站－－ALSTOM 陈村电站－－ PCC自行开发 响洪甸抽蓄－－东方电机 四川青峰岭－－南自 广西福禄河－－西安理工大电气控制研究所 二滩－－武汉事达 柘林－－武汉事达
微机调速器基础（硬件）
调速器引入PLC的原因及技术关键
目前我国调速器主要生产厂
南瑞电控（SWT/D 或SWT/S）
SJ700型（两套互相独立、互为 备用） ● 系统电源部分 ● CPU部分（美国原装进口 板） ● I/O输入输出部分 ● 高精度采样的A/D转换器部 分 ● 行程电气反馈（采用数字 式传感器）部分 ● 通讯部分 SAFR2000型
微机调
机械液压调速器
利世纪30年代， 相当完善 作用原理： 转速变化－离心摆测量－液压放大－主配压阀－ 推动接力器
机械液压型调速器方块图
杠杆
来自 永磁机离心摆
引导阀
辅助接力器
主配压阀
主接力器
控制 导水叶
缓冲器
转速调整
目前我国调速器主要生产厂
长控所
大型常规机组控制器 主要配置：
电气柜：采用PLC/PCC/IPC 做为控制器，彩色触摸屏， 数字反馈 机械柜：电液比例伺服阀/交 流伺服电机，高可靠主配压 阀，
目前我国调速器主要生产厂
长控所调节器特点： 在线试验功能，适时显示试验参数和图形。 具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，配备在线专家系统。 具有频率调节模式，功率调节模式及开度调节模式，并依据不同工况自动选用。 具有根据电网频率变化速度调整导叶开度大小的功能。 液晶触摸屏采用WINDOWS界面，实现故障录波及试验功能。 保证水轮发电机组迅速开机、停机、并网及增减负荷。 保证水轮发电机组稳定运行于空载、发电、调相、停机和手动等工况。 保证无冲击地进行手动/自动的相互切换。 保证在空载运行时使机组频率按预先设定的频差自动跟踪系统频率。 能够实时按水头修正启动开度、空载开度、不良工况限制区。能够自动按工况修正调 速系统的动态灵敏度，适应各种工况对灵敏度的不同要求。 保证实时自动补偿机械零点漂移并给出指示。 具备电气开度限制并可由运行人员实时调整。 具备人工失灵区(ε)和调差系数(bp)的在线实时修正功能，并保证负荷无扰动。 具备现地控制和上位机控制双重功能，并保证控制切换负荷无扰动。
调差机构
机械液压型调速器方块图
电气液压型调速器
初期，以电气环节代替一些机械环节，重点是测速，用模拟电路来完成测频 发展阶段：电子管、晶体管、集成电路 技术扩展 1.调节规律：PI调节 － PID调节 2.增加点：电液转换器（一个线圈安置在永久磁钢中，线圈与滑套或挡板弹 簧相连，滑套（挡板）控制一个较大的活塞－－即电液转换器的输出）。 以及后来的环喷式、步进电机电液伺服阀、双锥式、数字阀和插装阀并联 作用原理：电气信号变化－线圈电流变化－电磁力变化－滑套移动－两腔液 压变化－配压阀变化 电液随动部分的发展，工作油压升高，性能提高（死区减少） 问题：抗油污能力差，半导体器件质量差
QSPI MC68332 TPU 切换信息 切换信息
QSPI MC68332 TPU M C U
CANBUS 或 PROFIBUS
信号调理
信号调理
信号调理
信号调理
信号调理
信号调理
行程测量
频率测量
控制输出
切换逻辑
控制输出
频率测量
行程测量
最终输出
PCC单总线结构
可编程控制PCC的单总线结构框图
天荒平电站数字控制器原理框图
8ZJ
9ZJ
10ZJ 11ZJ
12ZJ 13ZJ
14ZJ 15ZJ
16ZJ
SAFR-2000
调速器电气调节
目前我国调速器主要生产厂
武汉事达
先进的结构形式：可编程控制器为控 制核心 ，标准器件 可靠的测速方式：残压、齿盘互为备 用 测频范围：0.50～99.99Hz；非线性 度<0.01% 工作电源：交、直流电源互为热备用 完善的通讯功能 高抗电磁干扰能力 友好的人机界面 完善合理的控制方式 ：适应式变结 构变参数并联PID控制 具有转速调节、功率调节和开度调节 三种调节方式 完善的控制和保护功能，包括转速、 功率、水位、波浪控制
水轮机调速器
南瑞电控（SAFR2000）
硬件板片：
平板机
CPU主机（Motorola微控制 器） 电源模块（交/直流供电） 采样模块（频率/开度采集） 控制模块（电液转换器） 数字模块（开关量输入/出） 模拟模块（模拟量输入/出） 双机切换模块
双 重 供 电
组 合 电 源
PLC本身的特点：
可靠性高，平均无故障时间达3～5万小时 输入输出功能强，接口丰富多样 通俗化的编程语言 产品系列化、模块化，适应性强 网络化，易于与计算机和其他可编程控制器通讯 克服普通微机的干扰能力弱，系统复杂，硬软件工作量大的缺点 其较强的借口功能利于配置新型液压随动系统 易于实现生产的批量化 解决频率的测量问题（计数模块或者外部计数器电路） 输入和输出控制的实时性问题