5调速器系统运行规程.docx

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5调速器系统运行规程

第五章调速器系统运行规程

5.1、技术参数2

5.1.1、电气部分主要技术参数2

5.1.2、机械液压部分主要技术参数3

5.1.3、整机主要技术性能3

5.2、压油装置4

5.2.1、压油装置技术参数4

5.2.2、各油槽油面限额5

5.2.3、压油装置压力整定值5

5.3、调速器工作过程6

5.3.1、自动开机过程6

5.3.2、自动工况下的空载运行（参见调速器系统原理框图）6

5.3.3、发电状态7

5.3.4、并网状态至空载状态7

5.3.5、自动停机7

5.3.6、事故停机8

5.3.7、停机等待状态8

5.3.8、自动运行切至手动运行8

5.3.9、手动切至自动运行8

5.3.10、协联切至非协联8

5.3.11、非协联状态切至协联状态8

5.4、调速器的组成部件8

5.4.1、电气控制部分9

5.5、触摸屏操作11

5.5.1、初始屏11

5.5.2、参数设置屏13

5.6、调速系统运行规定16

5.6.1、调速系统运行注意事项16

5.6.2、油压装置运行注意事项17

5.6.3、压力油泵运行注意事项17

5.6.4、调速器运行注意事项18

5.7、调速系统运行操作19

5.7.1、调速器调节模式切换：

19

5.7.2、调速器给定值增、减操作：

20

5.7.3、调速器给定水头、电气开限的修改操作21

2、电气开限值修改操作：

22

5.7.4、调速器“手动”开机和停机：

22

5.7.5、调速器PLC投入、退出操作：

23

5.7.6、压油泵、漏油泵检修与恢复措施23

5.7.7、调速系统充、排油操作安全措施（1#G为例）25

5.8、调速系统巡回检查项目27

5.8.1、调速器无负荷调节时的一般巡回检查项目27

5.8.2、调速器自动运行状态的检查项目27

5.8.3、调速器手动运行状态的检查项目27

5.8.4、调速器油系统巡回检查项目28

5.9、故障处理28

5.9.1、调速器故障28

5.9.2、压油槽压力过低29

5.9.3、压油槽压力过高30

5.9.4、压力油槽油位异常30

5.9.5、回油箱油位异常30

5.9.6、轮毂漏油箱底部积水31

5.9.7、漏油箱油位过高（低）31

5.9.8、机频信号消失32

5.9.9、电网频率信号消失32

5.9.10、交流电源消失32

5.9.11、直流电源消失32

5.9.12、随动系统故障32

5.9.13、PLC程序故障32

5.9.14、PLC基本单元24V电源失电32

5.9.15、PLC锂电池电压低下33

5.9.16、D/A模块故障33

5.9.17、驱动模块故障33

5.9.18、定位模块故障33

5.1、技术参数

5.1.1、电气部分主要技术参数

名称

技术参数

单位

备注

微机调速器型号

TDBWST-100-6.3

机组

频率

测量

频率信号

AC:

0.5～110

V

机端PT

测频范围

45～55

Hz

残压测频

测频精度

0.0015

Hz

电网频率测量

频率信号

～30～150

V

测频范围

48～52

Hz

测频精度

0.0015

Hz

步进电机驱动信号

0～5

V

模拟量信号

起动/停止，正转/反转

开关量信号

接力器电气反馈信号

0～10V/（4～20mA）

V/mA

位移传感器

电气开度限制范围

0～100%

水头设定

水头自动

0～10V/（4～20mA）

V/mA

监控系统通讯输入

水头手动

触摸屏键设置

功率信号

0～10V/（4～20mA）

V/mA

模拟量信号

5.1.2、机械液压部分主要技术参数

名称

技术参数

单位

备注

工作油压

6.3

MPa

用油精度

5

μm

滤油器前后最大压力差

0.2

MPa

事故停机时间

7.5

s

主配压阀门

活塞行程

±

mm

阀门盘直径

Ф100

mm

回复机构

工作行程

326.6

mm

导叶分段关闭

第一段

3.0

s

100%-40%

第二段

13.5

s

40%-0%

桨叶

全开时间

s

全关时间

s

导叶空载开度限制

16—18%

在设计水头下

5.1.3、整机主要技术性能

名称

技术参数

单位

备注

比例（Kp）

0.5～20

积分（Ki）

0.05～101/S

微分（Kd）

0～5S

转速死区

＜0.04%

人工频率死区（Ef）

0～±0.5

Hz

永态转差系数（bp）

0～10%

频率给定

45～55

Hz

开度给定

0～100%

电气开度限止

0～100%

功率给定增减时间整定范围

2～50

S

导叶启动开度整定范围

0～60%

浆叶启动开度整定范围

0～60%

接力器不动时间

≤0.2

S

接力器开/关机时间

＞2.5

S

可调

电源

交流（AC）

220±15%

V

直流（DC）

220±10%

V

5.2、压油装置

5.2.1、压油装置技术参数

名称

技术参数

单位

备注

压油装置

型号

HYZ-6.0-6.3

额定压力

6.3

MPa

压力罐容积

8000

L

正常油位储油量

2700

L

回油箱

规格（长×宽×高）

2400×1800×2000

mm

正常油位储油量

5.0

m3

最大储油量

7.2

m3

名称

技术参数

单位

备注

压力油泵

｜

电

机

组

螺杆泵型号

NBX62-G400F

压力

6.3

MPa

转速

1450

r/min

轴功率

55

kW

流量

6

L/s

电动机型号

Y250-4B

电压

380

V

电流

103

A

转速

990

r/min

功率

55

kW

接法

△

绝缘等级

B

级

组

合

阀门

HYZ安全阀门型号

3ZF

流量

6

L／S

额定油压

6.3

MPa

通径

Ф50

自动补气装置

型号

B302-2

通径

8

MM

耐压

6.4

MPa

电压

DC220

V

漏

油

泵

｜

电

机

组

齿轮泵型号

KCB18.3

压力

1.45

MPa

转速

1400

r/min

流量

18.3

L/min

吸上真空度

5

m

轴功率

1.5

kW

电动机型号

Y90L-4

电压

380

V

电流

3.7

A

转速

1400

r/min

功率

1.5

kW

接法

Y

5.2.2、各油槽油面限额

名称

正常油位（mm）

过高油位（mm）

过低油位（mm）

压力油槽

油标

500

800

200

回油槽

油标

200

360

100

5.2.3、压油装置压力整定值

名称

整定值（MPa）

备注

正常压力范围

5.6-6.5

压油槽压力过高

6.5

油泵正常启动

5.7

备用油泵启动

5.5

油泵停止

6.3

压油槽事故低油压

5.0

油泵卸荷阀门动作

6.4

安全阀门全开排油

6.6

5.3、调速器工作过程

5.3.1、自动开机过程

中控室发开机令后：

PLC首先判断锁锭状态，当锁锭处于拔出状态时，PLC将根据开机令，通过驱动器U7（导叶步进电机驱动模块）控制导叶步进电机将导叶接力器开至启动开度。

同时PLC根据浆叶PLC输出，通过驱动器U8（浆叶步进电机驱动模块）控制桨叶步进电机使桨叶由启动角度开启至空载角度。

当机组转速升至90%额定转速时，PLC根据机组频率和电网频率的差，自动控制导叶开度，使机组频率自动跟踪电网频率。

此时，调速器转入空载状态。

5.3.2、自动工况下的空载运行（参见调速器系统原理框图）

机组频率值fj和电网频率fw两者相减即可得出机组频率与电网频率的差值Δf，简称频差。

将Δf值直接送入比例环节和微分环节，并与bp反馈值综合后送入积分环节进行PID运算，得出导叶接力器开度的计算值y1；

如果导叶接力器开度的计算值大于电开限，则最终输出的导叶接力器开度的计算值y1等于电开限；

如果导叶接力器开度的计算值y1小于电开限，则导叶接力器开度的计算值y1保持不变，此值与经A/D转换后的导叶接力器开度反馈信号值y返相比较，计算二者之间差值Δy，Δy通过数字放大后，经PLC将脉冲及正、反转信号送至导叶步进电机的驱动单元，导叶驱动单元根据脉冲发生器信号，控制导叶步进电机的转动角度和旋转方向。

步进电机通过与其相连的丝杆将步进电机的转角转换成接力器引导阀针塞的上下直线位移，从而控制主配压阀活塞的上下移动，使接力器朝开或关的方向运动。

当机组频率高于电网频率时，导叶接力器开度计算值减小，其值与导叶接力器反馈值之差Δy1为负值，经数字放大后的数字信号使步进电机顺时钟方向转动，带动丝杆上移，使接力器引导阀门针塞上移，并带动主配压阀活塞上移，使压力油与接力器关机腔相连，导叶接力器向关闭方向移动，减小导叶开度，以减少机组的流量，使水轮发电机组的转速下降，至使机组频率趋近并等于电网频率，且导叶接力器开度返馈信号值y返与驱动器开度计算值y1相等时进入稳定状态。

当机组频率低于电网频率时，动作过程与上述相反，控制导叶接力器的开度增大，增加水轮发电机组的流量，水轮发电机组的转速上升，以使机组频率实时自动跟踪电网频率。

PLC通过驱动器U8控制桨叶步进电机，使桨叶保持在空载角度。

5.3.3、发电状态

满足同期条件后，断路器合上，水轮发电机组已并入电网。

此时，机组频率与电网频率是相同的，频率差值Δf是指机组频率与频率给定之间的差值，调节原理与自动工况下空载运行时的调节原理是相同的。

当中控室或机旁欲增（减）功率时，操作中控室或机旁增（减）功率按钮来控制导叶接力器开度的增大（减小），从而改变机组有功功率的增加（减少）。

桨叶转角将根据协联曲线随着水头及导叶开度的变化而自动改变。

5.3.4、并网状态至空载状态

首先操作中控室或机旁减功率按钮将机组负荷减至零，调速器等待跳断路器令。

当断路器跳开后，导叶和桨叶都维持在空载开度，水轮发电机组自动转入空载运行。

5.3.5、自动停机

当调速器接到停机令后，将根据调速器当前状态分为以下两种方式：

①、调速器处于发电状态：

首先PLC通过驱动器U7控制导叶步进电机，使导叶接力器将导叶自动关至空载位置，同时PLC通过驱动器U8控制桨叶步进电机，使桨叶根据协联曲线关至空载角度。

在接收到跳断路器信号后，PLC通过驱动器U7控制导叶步进电机，使导叶接力器自动关闭到全关位置。

②、调速器处于空载状态：

PLC通过驱动器U7控制导叶步进电机，使导叶接力器自动关闭到全关位置。

调速器转入停机状态。

5.3.6、事故停机

当调速器收到事故停机令后，事故停机电磁阀动作，使主配压阀的关闭腔通压力油，导叶接力器关至全关位置。

同时，PLC通过驱动器U7（U8）控制导（桨）叶步进电机，使导（桨）叶接力器自动关闭。

调速器转入停机等待状态。

5.3.7、停机等待状态

PLC通过驱动器U8控制桨叶步进电机，使桨叶由空载角度自动关闭至启动角度。

调速器处于停机等待壮态，准备接受开机令。

5.3.8、自动运行切至手动运行

首先按电气柜上自动/手动切换按钮，该按钮灯灭（操作屏的“自动”变为“手动”），步进电机驱动器失电，调速器处于手动状态。

此时，可通过步进电机上的手轮顺时钟转动/逆时钟转动来减/增机组出力（转速）。

这种工况下，如桨叶在协联状态，PLC将根椐导叶接力器行程及水头信号，自动协联控制桨叶接力器的行程。

5.3.9、手动切至自动运行

当调速器由手动运行切至自动时，步进电机驱动器得电，调速器处于自动状态,接力器位置在切换过程中的摆动量小于接力器全行程的3%。

此时可根据增功/减功信号，增加/减少机组的出力（转速）。

这种工况下，如桨叶在协联状态，PLC将根椐导叶接力器行程及水头信号，自动协联控制桨叶接力器的行程。

5.3.10、协联切至非协联

按电气柜上协联切换按钮，该按钮灯灭，调速器由协联状态转入非协联状态，桨叶步进电机驱动器失电，以退出自动调节。

此后，可通过步调整进电机上手轮的开/关来控制桨叶的角度改变。

5.3.11、非协联状态切至协联状态

按电气柜上协联切换按钮，该按钮灯亮，调速器由非协联状态转入协联状态，桨叶步进电机驱动器得电，以进行自动调节。

此时，PLC将根椐导叶接力器行程及水头信号自动协联控制桨叶角度。

5.4、调速器的组成部件

TDBWST步进电机PLC调速器由电气控制部分、步进电机-滚珠丝杆传动装置、机械液压随动系统组成

5.4.1、电气控制部分

①、PLC板布置图

KN1

KN2

KN11

KN12

Z1

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

K8

K9

U1

U2

U3

U4

U5

U6

U7

U8

U15

KN1-交流开关KN2-直流开关KN11-照明开关KN12-风机开关

Z1–插座K1–交流监视继电器K2–直流监视继电器K3–事故停机继电器

K4–复归继电器K5–故障继电器K6–自动运行监视K7–协联运行

K8–故障发讯K9–主配压阀拒动U1–RS485通讯模块U2–PLC主模块

U3-模数转换模块U4-模数转换模块

U5-脉冲发生模块

U6-脉冲发生模块U7-导叶步进电机驱动器U8-浆叶步进电机驱动器

U15–信号处理模块

②、电源板布置

IST

PN

Q

U9

U12

U10

U9–驱动器电源U12–触模屏电源PW–功率传感器

U10–信号板电源Q–整流板IST–加热器控制

1

123

XD1XD2XD3XD4XD5XD6XD7XD8XD9XD10XD11

KN8KN7KN6KN5KN4KN3

1-转速表XD5–停机指示灯KN8–协联按纽

2-导叶开度表XD6–自动指示灯KN7–手、自动切换按纽

3–桨叶开度表XD7–频率调节指示灯KN6–增功率按纽

XD1-交流指示灯XD8–功率调节指示灯KN5–减功率按纽

XD2-直流指示灯XD9–锁锭投入指示灯KN4–复归按纽

XD3-开机指示灯XD10-锁锭拔出指示灯KN3–事故停机按纽

XD4–断路器指示灯XD11–故障指示灯

2、步进电机-滚珠丝杆传动装置

其上部为步进电机和滚珠丝杆组成的传动机构，其下部为引导阀，步进电机旋转带动滚珠丝杆，使针塞上下移动，从而控制主配压阀活塞的移动，达到接力器开关的目的。

3、步进电机-滚珠丝杆装置工作原理：

调速器自动运行，当有开向信号时，步进电机逆时针方向转动，引导阀针塞向下移动，将辅助接力器活塞的上腔与压力油连通，主配活塞在辅助接力器活塞的作用下向下移动，主配压阀内的压力油进入接力器开机腔，使接力器向开机方向移动。

反之，当步进电机接收到关向信号时，步进电机顺时针转动，引导阀针塞向上移动，通过引导阀使辅助接力器活塞的上腔排油，在主配活塞差压力的作用下，活塞向上移动，使主配压阀内的压力油进入接力器关闭腔，使接力器向关机方向移动。

同时，电位转换传感器适时将模拟量经A/D转换模块转换后，送到PLC调节器中与计算的PID输出值进行比较，当接力器移动到给定位置，即PLC调节器输出值与位电反馈值相加为零，步进电机和引导阀针塞回到中间位置，接力器停止移动。

桨叶部分步进电机-滚珠丝杆传动装置的工作原理与导叶相同。

4、主配压阀

主配压阀活塞的位移及方向是通过引导针塞的位移来实现的。

主配压阀活塞为差压结构，在油源压力的作用下，始终有一个向上的作用力，辅助接力器活塞的上腔为控制腔，该腔活塞的受力面积约为主配压阀活塞受力面积的两倍。

通过引导针塞的上下移动，控制辅助接力器活塞控制腔的排油和进油，控制主配压阀活塞的位移，使其上升或下降，从而达到控制接力器的关闭和开启。

当引导针塞上移时，辅助接力器活塞上腔排油，辅助接力器活塞在主配压阀活塞差压力的作用下一起上移，压力油进入主接力器关机腔，此时开机腔排油，主接力器向关机方向移动。

当引导针塞下移时，辅助接力器活塞上腔进入压力油，由于辅助接力器活塞的受力面积约是主配压阀活塞受力面积的两倍，因此作用辅助接力器活塞上的下推力克服作用在主配压阀活塞上向上的差压力向下移动，压力油进入主接力器开机腔，此时关机腔排油，主接力器向开机方向移动。

辅助接力器活塞上设有开关机时间调整螺母，上面的螺母用于调整关机时间，下面的螺母用于调整开机时间。

开关机时间调好后，一定要把该螺母上紧定螺钉紧牢，以防开关机时间发生变化。

根据用户要求，可增设两段关闭阀，通过调整两段关闭阀上的限位螺母可改变主接力器第二段的关闭时间。

当该限位螺母旋到最底位置时，两段关闭阀将不起作用。

5.5、触摸屏操作

触摸屏选用日本进口原装的彩色液晶触摸屏，以数字、棒状图等多种方式显示各种参数。

设有初始屏、参数设置屏、参数显示屏、故障报警屏、操作屏、说明书屏及试验屏等多个显示画面，接通电源时自动显示初始屏，有故障时自动显示报警屏。

按触摸屏幕下方的触摸键可以显示相应的画面屏。

其中，参数设置屏的参数均可修改。

5.5.1、初始屏

该屏用于说明调速器的型号、制造厂家等信息。

接通电源时，首先自动显示该屏，如有故障则自动突出显示“报警屏”触摸键，但无论显示那一屏，均可由屏幕下方的触摸键切换至其它屏。

TDBWST

步进电机PLC双微机调速器

报警

说明书

操作屏

参数屏

初始屏

在该屏内触摸“初始屏”上方将弹出一参数设置屏，将自动切换至“系统参数设置屏”（非专业或特许人员请勿进入），参数设置完成后，触摸“返回”即可回到“初始屏”。

通讯站号###

导叶放大倍数##倍浆叶放大倍数##倍

导叶步进转角###度浆叶步进转角###度

导叶步进死区###度浆叶步进死区###度

导叶手自动切换预压量##%

浆叶手自动切换预压量##%

停机后浆叶开度回关量##%

停机后浆叶开限开启量##%

系统功能设置屏

请勿随意修改此屏参数

返回

[TDBWST调速器系统功能设置]

功率调节退出

功率测量退出

功率变送器20mA对应的功率值###KW

水位测量退出

并网扣水头刷新时间##min

上游水位

40mA时对应值##m20mA时对应值##m

下游水位

40mA时对应值##m20mA时对应值##m

水位调节参数

水位调节退出

运行水头m

####

####

####

####

####

启动开度%

##

##

##

##

##

电气开限%

##

##

##

##

##

触摸“初始屏”右上角，将自动切换至“试验屏”。

在此屏状态下，可进行空扰试验、静特性试验及协联数据的修改。

协联数据

空扰试验

静特性试验

5.5.2、参数设置屏

触模任一屏的“参数设置”切换键，将自动切换至“参数设置屏”。

频率给定＝50.00HZ比例增益＝10.0

频率死区＝0.19HZ积分增益＝10.01/S

电气开度＝30.0%微分增益＝0.0S

额定转速＝750.0rpm永态转差＝6.0%

导叶启动开度＝30.0%增减功率＝18.0S

浆叶启动开度＝15.0%浆叶空载开度＝0.0%

报警

参数设置

说明书

操作屏

初始屏

该屏用于设置或修改调速器的重要运行参数，修改之前需慎重考虑，以确保调速器和机组的正常、安全运行。

修改方法如下（以修改频率死区为例）:

目的：

将频率死区由0.0Hz改为0.2Hz。

步骤：

按“频率死区”后的数字中的任一位置，弹出一数字键盘，按0.2数字键，按ENT键，即修改完毕，自动隐去该键盘。

其它各参数的修改方法同上述步骤。

PID参数的修改范围见“调速器技术数据表”。

3、参数显示屏

导叶和浆叶参数显示。

导叶参数显示：

浆叶参数显示：

该屏用于正常运行时的观察、监视。

4、报警屏

该屏用于调速系统发生故障时，协助进行故障处理。

当有故障发生时，调速器将自动切换至报警屏。

当有故障时，触摸故障内容处，将在屏幕中弹出一说明窗口，说明该故障产生的几种原因，工作人员可顺次查找。

触模“报警记录”键，将显示出故障的类型、发生时间、复归时间等详细记录。

当机频消失时，按机频消失处，屏上显示的故障原因及相应的处理方法如下图所示：

5、操作屏：

该屏用于机旁操作，实现自动开机、自动停机及增、减负荷等功能。

在自动工况下发电运行时，触摸

或

键一次，机组开度变化0.1%，持续触摸该键，则机组开度匀速变化，变化速度由参数设置屏中"增减功速率"参数来决定。

6、说明书屏

该屏用于随时查阅使用说明书。

为了延长GOT中液晶的显示寿命，当连续10分钟（此时间可更改）未对GOT进行任何操作时，GOT将自动熄灭显示。

显示熄灭后，如想要观察或操作时，只需触摸屏幕任一处，即可恢复原来的显示画面。

5.6、调速系统运行规定

5.6.1、调速系统运行注意事项

1、在开启进水口、尾水工作闸门之前，压油装置、调速系统必须恢复正常。

2、在调速系统排压或检修时,必须确认进水口、尾水工作闸门已关闭，若水轮机部分有人工作，应将导叶全关（或做好防止重锤作用关闭导叶的措施）。

3、需关闭主