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。
（3）液压元器件标准化、专业化、国际化程度高，硬件资 源丰富。 （4）采用囊式蓄能器储能，胶囊内所充氮气与液压油不直 接接触，油质不易劣化；胶囊密封极为可靠，氮气极少漏 失，补气周期通常在1年上。运行中无需经常补气、放气， 且电站可省去相应的空压机。 （5）接力器与回油箱分开安装，省去了调速轴，且便于电 站布置。 （6）可根据用户需要，配置主令开关及低压辅助油源，或 增设手摇柱塞泵，实现机组的无电源开机。
图5-5
图5-6
图5-7

图5-4
（二）GYT-1000/1800系列高油压调速器 GYT-1000/1800系列高油压可编程调速器电气系统原 理如图5-5所示。电气部分包括可编程控制器、模拟量转 换模块、机频网频信号接口板、比例阀驱动板、触摸屏、 电源系统、控制电路、指示与报警电路、电气反馈装置等。 如5-6为外部接线端子图。机械液压系统由油压装置、液 压控制部分，两段关闭装置、管路及附件等构成，其系统 原理如图5-7所示。GYT-1000/1800系列高油压可编程调 速器与GKT系列高油压调速器结构类似，其工作原理请读 者自行分析。
并网后，频给自动整定为50HZ，bp置为整定值以实现有差调 节，切除微分即调速器转换为开度或功率调节模式，并投入人工 死区。此时接力器开度根据整定的bp值，随频差而变化，并入同 一电网的机组将按各自的bp值自动分配功率。当上位机或电控柜 的增、减给定按钮发出增、减负荷命令时，功率给定值相应变化， 功给信号一方面通过前馈回路直接叠加于积分输出值，另一方面 与调速器输出相比较，其差值通过bp回路调整调节器输出。由于 前馈信号的作用，负荷的增/减几乎增/减操作同步。并网后如需 改变频给，可通过液晶触摸屏修改。 自动停机时，给定频率将自动置于零，与自动开机的过程类 似，机频与频给的差值通过PID运算放大后，电液比例阀控制接 力器快速关闭，直至机频为零。
手动开机时，先操作手动操作阀，使导叶开至启动开 度；待转速升至80%后，将导叶关至空载开度附近，并根 据机组转速细心调节导叶开度，使机组稳定于额定转速。 并网后，操作手动操作阀即可增减负荷。 手动停机时，操作手动操作阀，使导叶关至空载开度； 与电网解列后，继续操作手动操作阀关闭导叶，直至停机。 对于装有手摇柱塞泵的调速器，在机组无电源而需要 用手摇柱塞泵开机时，应先将蓄能器的截止阀关闭；在用 手摇柱塞泵供油的同时，根据需要操作手动操作阀，使导 叶做开、关运动。 4)紧急停机 自动工况下紧急停机时，紧急停机电磁阀、手自动切换 阀同时动作，紧急停机电磁阀向接力器关机侧配油，使其 快速全关；手自动切换阀切断电液比例阀压力回路，在液 压锁的作用下，即使电液比例阀万一卡在开机侧，仍能紧 急停机。手动工况下紧急停机时，手自动切换阀已将电液 比例阀压力油路切断，仅紧急停机电磁阀动作即可。
（二）主要功能和性能指标
（1） 测量机组和电网频率，实现机组空载及孤立运行时的 频率调节。 （2） 空载时机组频率自动跟踪电网频率，以便快速自动准 同期。 （3）实现手动开停机、增减负荷及带负荷运行。 （4）实现自动开停机，并网后根据永态转差系数（bp）自 动调整机组出力。 （5）无条件、无扰动地进行自动和手动的相互切换。 （6）采集机频、网频、导叶开度、手动、自动等主要参数 及运行状态。 （7）能通过按键及液晶触摸屏整定调速器的运行参数。 （8）检测到电气故障时，能自动地切为手动，并将负荷固 定于故障前的状态。
（4）可自动采集机频、网频、导叶开度、手动、自动等调 速器的主要参数和状态量，并在液晶屏上显示；能通 过按键及液晶屏整定调速器的运行、调节参数。 （5）具有在线自诊断功能，检测到电气故障时，能自动地 切为手动，并将负荷固定于故障前的状态，同时发出 故障信号。 （6）具有可扩展通信接口，通过外挂通信模块与上位机通 信十分方便。
2）手自动切换 手动和自动之间相互切换可随时无条件、无扰动地进 行。并网自动运行时，当可编程调节器检测到电气故障， 调速器自动地切为手动，也就是将图5-2中手自动切换阀 20切换到左位工作，同时，比例阀的控制信号被切断，即 调速器无扰动地切为手动运行，接力器保持原有开度。另 外，也可根据需要由运行值守人员随时用电气柜上手动按 钮将调速器切为手动运行。手动运行状态下，可编程调节 器自动采集接力器位移传感器的反馈信号，并使可编程调 速器输出的调节信号与其相等。因此，也可随时用电气柜 的切换按钮将调速器切至自动工况。 3）手动操作 手动操作一般在调试、首次开机和电气故障时采用。 此时，调速器切为手动工况，操作手动操作阀的把手，即 可控制机组开、停或增、减负荷。
（9）转速死区ix≤0.10%。 （10）静态特性曲线线性误差<5% （11）自动空载3min转速摆动相对值不超过±0.25%。 （12）接力器不动时间Tq≤0.2s。 （13）平均故障间隔时间大于12000h。
（三）主要特点
1.电气部分 （1）硬件采用可靠性极高的可编程控制器，体积小，抗干 扰能力强，能适应恶劣的工作环境，平均无故障时间达 30万h以上。 （2）采用内部高速中断的软件测频方式，既可满足适时性 和测频精度的要求，又具备很高的可靠性。 （3）调节规律为PID智能控制，具有良好的稳定性及调节品 质。
图5-1
图5-2
图5-3
1）自动调节 自动开机时，机频与频给的差值通过PID运算后传递到比例 阀综合放大板。比例阀综合放大板将输入控制信号转换成比例 阀开、关信号，控制接力器向开或关方向运行，直至机频等于 频给。并网前永态转差系数bp=0，人工死区E=0，调节参数为 空载参数，保证了机组空载运行的稳定性。在机组开机过程中， 频给等于50HZ。在空载运行过程中，若调速器的频率调节模式 处于 “不跟踪”状态，则频给值默认为50HZ，如需要改变 频给值，则通过电控柜上的按钮或增、减给定按钮进行整定， 也可通过上位机或自动准同期装置的指令增、减；若调速器的 频率调节模式处于“跟踪”状态，则频给等于当前的网频，以 实现机频自动跟踪网频 。
第五章
典型微机调速器简介
第一节 高油压比例阀式微机调速 器
一 概述
GKT和GYT-K系列高油压微机调速器均是以可编程控 制器为核心部件，以比例阀作为电液转换元件的微机调速 器，是现代电子技术和液压技术结合的产品，具有结构简 单、性能优良、运行可靠、操作维护方便等突出特点，代 表了现代水轮机调速器的发展趋势，是水轮机调速器升级 换代的理想产品。前者由武汉市汉诺优电控有限责任公司 生产，后者由武汉长江控制设备研究所生产。 型号GYT-K、GKT中字母表示：G(GY)—高油压，K— 可编程控制器，T—调速器，型号后面的数字部分表示其 操作功大小，单位Nm。
三、结构组成及工作原理
（一）GKT系列高油压可编程调速器 1.结构组成 GKT系列高油压可编程调速器电气系统原理如图5-1所示。 电气部分包括可编程控制器、频率信号接口板、综合放大 板、显示屏、电源系统、指示灯、按钮等，均布置于电器 柜内，另有电气反馈装置，通常安装于液压缸上。机械液 压系统由油压装置、液压控制部分、管路及附件等构成， 其系统原理如图5-2所示。 2. 工作原理 水轮发电机组有多种运行工况，在不同的工况下调速器 需要采用不同的控制规律、控制结构和调节参数。调速器 控制规律的形成和系统结构的改变由软件实现，GKT系列 高油压调速器系统原理框图如图5-3。下面结合图5-1~图 5-3分析GKT系列高油压调速器工作原理。