YFWT型调速器说明书.docx

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YFWT型调速器说明书

（G）yfwt型调速器

说明书

长江三峡能事达电气股份有限公司

2010.3

一、概述

1.1概述

随着电厂自动化水平的不断提高，对调速器的可靠性、实用性、稳定性提出了更高的要求。

（G）YFWT系列智能模糊多态式微机调速器是我公司针对中、小型调速器的产品。

该调速器因其结构简单、操作容易、安装维护方便、高可靠性及稳定性而深受广大用户的欢迎，是当今中小型水电站调速器理想的产品。

型号说明：

（G）YFWT-XXXX-X.X

Y——常压系列

GY——高油压系列

F——数字阀类

W——微机型

T——调速器

XXXXX——操作功（单位：

牛顿·米）

X.X——工作油压（分为2.5、4.0、6.3、16MPa）

1.2主要特点

1.2.1组成结构

机械部分：

A、智能模糊多态式微机调速器设计采用模块化结构，具有结构简单、拆卸及维护方便、互换性能好等特点；而且运行时动作可靠、噪音小。

B、由主控块、开关机控制阀、停机控制电磁阀、停机阀、液控换向阀等组成，各阀之间连接无明油管，由于采用气囊蓄气，不需电站配备中压气系统，节省了投资。

电气部分：

采用全可编程测频方式。

智能汉化界面（5.7寸显示界面）。

面板操作简单：

仅有少量的按钮、指示灯。

标准的RS485通讯接口，满足电站的长距离通讯要求。

1.2.2机械手动、电手动、自动两种工作方式

具有机械手动、电手动和自动三种工作方式。

机械手动运行时，调速器不受电气系统频率控制。

电手动运行时，可操作面板增加/减少把手控制接力器的开度。

（仍属手动的辅助功能）

自动运行时，调速器根据不同工况控制导叶开度。

在正常并入大电网状态，调速器在各种方式下切换无扰动。

1.2.3频率、开度两种调节模式

具有频率和开度两种调节模式。

自动工作方式下：

空载运行时为频率调节模式；负载运行时自动切换为开度调节模式；负载运行时若频率超差（>50.5Hz或<49.5Hz）自动切换为频率调节模式。

1.2.4适应水头变化的自适应功能

水头数据可通过三种方式输入。

智能汉化界面人工输入、水位变送器自动输入（4～20mA）、数据通讯方式输入。

调速器在开机过程中的接力器开度根据当前水头值自适应调整，使其快速并网。

1.2.5故障自诊断

根据采样信号判断故障同时采取相应措施。

1.2.6主要技术参数及技术性能

工作电源：

交流AC220V±10%，300VA

直流DC220V±10%，300VA

网频信号：

电压互感器，交流30-150V，48-52Hz

机频信号：

电压互感器，交流0.3-150V，10-90Hz

接力器反馈信号：

0-10V

数字通讯：

标准RS-485接口

调速器死区：

<0.04%

不动时间：

<0.3秒

空载摆动：

<0.25Hz

Bt：

5-150%可调

Td：

2-20秒可调

Tn：

0-2.0秒可调

Bp：

0-10%可调

频率给定范围：

50±5Hz

工作压力：

16MPa

二、工作原理

2.1控制过程

2.1.1上电

调速器电源由交、直流两路电源同时提供并互为热备份，当某一路电源消失时仍可正常工作。

上电时先投交流电源后投直流电源。

上电过程中接力器无扰动。

调速器上电时，自动设置为“手动”运行方式，上电5秒内为调速器初始化过程。

上电后调速器根据导叶实际开度和断路器信号决定调速器当前的运行工况。

当导叶开度<6%时为停机等待工况；

当导叶开度>6%并且断路器在分开位置时为空载运行工况；

当导叶开度>6%并且断路器在合位置时为负载运行工况

2.1.2运行方式

调速器具有机械手动、电手动和自动三种工作方式。

A、机械手动工作方式：

操作人员可在现地通过操作开关机控制阀控制接力器开度，该种操作方式是在电站交直流电源全部消失或PLC故障不能运行时采用的操作方式。

该种方式要求运行经验丰富的操作人员操作。

B、电手动工作方式（仍属手动工况）：

在手动方式（面板自动灯熄灭）的方式下，操作人员可在现地通过操作电气柜的增加/减少旋钮控制接力器开度。

该种操作方式可以得到比机械手动更高的调节精度。

但该方式不会根据机组频率和接力器行程反馈进行调节，即该种方式为完全开环调节，不依赖任何反馈装置。

C、自动工作方式：

根据机组频率和接力器行程反馈装置，由调速器自动完成整个控制过程。

如开机、停机、空载运行、负载运行等。

负载下，运行人员可通过操作电气柜的增减负荷把手控制接力器开度；

调速器在正常运行下，机械手动、自动切换无扰动。

2.1.3开、停机

调速器连续接到开机令2秒钟以上时开机令有效，调速器开机，进入开机1运行工况；

；以下为符号对照表

Tjdd：

停机等待Fg：

频率给定Ypid：

导叶PID控制输出

KJ1：

开机1L：

开度限制KJ2：

开机2　Yg：

开度给定KZ：

空载DL：

断路器H：

水头FZ：

负载Ey：

开度死区FM：

频率模式SFH：

甩负荷Ef：

频率死区TJ：

停机Ykj1：

第一开机度YM：

开度模式

Ykj2：

第二开机度

1.停机等待（Tjdd）状态

在这种状态下，调速器使导叶关闭至零。

当接收到电站下达的开机指令后，即转至开机

（1）过程，如图2-1所示。

图2-1停机等待状态程序框图

2.开机

（1）（KJ1）过程

当调速器接收到开机指令后，将导叶以一定速度开启至第一开机开度yKJ1；导叶开启至yKJ1后，转入开机

（2）过程，如图2-2所示。

图2-2开机

（1）过程程序框图

3.开机

（2）（KJ2）过程

调速器进入KJ1后，延时t0后开始测量机组和电网频率；当检测到机组频率fg连续2s大于45Hz时，将导叶关闭至第二开机开度yKJ2，转入空载状态。

此时若接收到停机指令，则转到停机过程。

开机

（2）过程如图2-3所示。

图2-3开机

（2）过程程序框图

4.空载（KZ）状态

调速器进入空载状态后，调用PID调节程序。

此时若机组油开关合，则转至负载状态；若接收到停机指令，则转向停机过程，具体如图2-4所示。

图2-4空载状态程序框图

5.负载（FZ）状态

调速器进入负载状态后，机组油开关断开，则转入甩负荷过程；若接收到停机指令，则转入停机过程，如图2-5所示。

图2-5负载状态程序框图

6.甩负荷（SFH）过程

调速器进入甩负荷过程后，将电气开度限制L以一定速度关闭至YKJ2，并转入空载状态；此时若接收到停机指令，则转入停机过程，如图2-6所示。

图2-6甩负荷过程程序框图

7.停机（Tj）过程

调速器进入停机过程后，以两种关闭速度使导叶关闭至全关，并转至停机等待状态，如图2-7所示。

图2-7停机过程程序框图

以下为图示开机过程：

Y

Ykj1bcd

e

Ykj2

a开机令t

开机特性图

接到开机指令后，调速器将导叶开启至第一开机开度YKJ1，如图中b点。

等待一定时间后，开始检查机组频率，如图中c点。

机组频率连续1秒钟均大于45HZ，则将导叶关闭至第二开度YKJ2，如图中e点。

调速器由开机工况转入空载工况，进行PID调节。



（2）调速器退出开机工况的情况

①a-b-c-d-e开机成功，转入空载工况；

②开机过程中接到停机指令，转入停机过程，最后回到停机工况；③e-d间，等待60秒，若机组频率fj<45HZ或机组不正常，则自动转入停机工况。

2.1.4调节模式

调速器具有频率和开度两种调节模式。

频率调节模式为调速器跟踪网频或频率给定，开度调节模式为调速器跟踪给定开度。

在自动方式下，调速器在空载工况运行时为频率调节模式，在负载工况运行时一般为开度调节模式。

在负载工况，当调速器检测到机组频率超差时自动切换为频率模式（超差值为大于50.5Hz,小于49.5Hz），跟踪50Hz。

在负载下，可通过智能显示屏进行模式切换。

若采用该方法切换为频率模式，调速器不会自动切换为开度模式。

该操作一般在调试或试验时采用。

2.2水头调节

为了使调速器实现快速开机以及根据水头改变开限大小保证机组的安全运行。

在本调速器系统中设置了水头调节曲线。

水头的大小将会影响开机开度及开限数值。

调节原理

为了保证调速器能够快速开机又不过速，设置合适的水头-开度曲线及水头-开限曲线是非常有必要的。

若水头较高时，开度过大会造成机组过速。

若水头较低，开度过小会使开机速度太慢或开不起机。

当机组接到开机令时，调速器根据水头高低控制导叶快速开启到第一开机度开度值，同时将开限设为第一开机度开度，第一开机度开度选择为在该水头下保证机组快速开启并且不使机组过速。

机组进入空载后，调速器根据水头高低将开限设为第一开机度，第二开机度开度选择为在该水头下保证机组稳定地运行在空载开度下并且不使机组过速。

当调速器并网后，开限值根据水头大小设为最大，该值保证机组出力可达到最大同时又不会超负荷运行。

总的趋势为水头越高开度越小，水头越低开度越大。

2.3机械工作过程

（G）YFWT型工作原理：

如液压原理图所示，来自压力油源的压力油经由滤油器过滤，进入小波动电磁阀P腔、大波动电磁阀P腔及停机控制电磁阀P腔。

同时压力油通过停机控制电磁阀供给停机阀。

图示为接力器静止状态。

一．大波动工况：

在自动运行工况下，当需要开机时，大波动控制阀接受来自计算机的指令，大波动先导电磁阀开机侧电磁铁动作，阀芯左移，压力油推动大波动主液控阀阀芯右移，主液控阀压力油从其工作腔B经过插装阀3进入接力器开机腔，实现了接力器开机。

同理，当需要关机时，大波动控制阀接受电信号，大波动先导电磁阀关机侧电磁铁动作阀芯右移，大波动主液控阀阀芯左移，其工作腔A的油经过插装阀1进入接力器关机腔，接力器向关机方向运动。

在手动运行工况下，操作大波动控制先导电磁阀上的手动按钮，也可实现接力器的开关机动作。

二．小波动工况：

小波动比例方向阀A,B口直接与接力器开，关机腔相连。

当开关机控制使接力器到达指定的开度后，小波动控制阀可进行更加精确的开度调整。

小波动控制阀动作原理如下：

小波动控制阀与大波动控制阀控制原理相同，当开关机控制使接力器到达指定的开度附近后，小波动控制阀可进行更加精确的开度调整。

满足机组的微量调节。

如有需要可使用控制精度更高的比例阀控制系统。

在小波动控制阀的下面有叠加式液控单向阀，保证接力器在某一位置时不发生漂移。

小波动控制阀也装有手动按钮，可由手动操作控制。

三．紧急停机工况：

停机控制阀是常开型的，压力油经过它，分别流入二个插装阀（2、4）的信号腔室，这时插装阀的阀芯被压下，插装阀关闭，另两个插装阀（1、3）此时无信号油，处于开启，接力器正常工作。

当停机控制阀停机电磁铁得电动作至停机位，大小波动阀油路切断，压力油直接经过插装阀4进入接力器停机腔，接力器快速停机。

该系统采用紧急停机优先设计，在任何工况下，只要停机控制阀动作，都能使接力器快速关闭，从而保证了电站的安全。

手动停机亦很方便，只要操作按钮即可关机，但重新开机时需操作停机控制阀复位按钮。

（自动运行由电磁铁接受电信号复归）

停机控制阀是二位四通阀，带定位机构，操作电压为直流220V。

三、操作、显示及通讯

调速器在现地控制面板上设有操作把手、状态指示灯、智能汉化显示屏等设备。

与远方其它设备的信息交换有开关量通讯方式及数字量通讯两种方式。

3.1现地操作把手及指示

A．“增加”“减少”：

在自动和手动运行时，可以调节调速器状态时的开度；

B．“自动”“手动”：

操作把手可改变调速器的运行状态。

C．“断路器”：

该指示灯指示断路器的位置，指示灯亮表示断路器在合位置；

D．“自动”灯：

该指示灯表示调速器是否工作与自动状态。

指示灯亮表示调速器自动状态。

3.2现地智能显示

3.2.1显示屏操作

画面操作方式

采用“触摸”方式。

3.2.2“主页”画面操作

触摸屏运行之后进入“主页”操作画面。

画面上有五个方框，分别显示导叶开度、开度限制、机组频率、机组功率（功率信号送入）和运行水头；同时通过此画面，可以观察到调速器当前执行的工况及手、自动状态，运行的模式、机组状态和通讯状态；画面右上角显示登录、注销登录和人机设置，点击登录输入密码可以进行参数设置；

3.2.3.“趋势图”画面显示

点击下方“趋势图”画面即可显示出实时曲线，也可以查看通过查找查看历史曲线。

3.2.4．“数据一览”画面显示

点击下方“数据一览”进入画面，可以看到当前所有的模拟量数据、开关量输入数据和开关量输出数据。

3.2.5.“故障＆事件”画面操作

“故障＆事件”包含“故障”和“事件”等画面。

当面板故障灯被点亮时，可以通过“故障＆事件”画面查询具体故障，点击“事件”可以查看具体事件。

画面会显示故障发生、清除的日期、时间、级别、编号、状态和消息。

“红色字体”表示故障发生，“绿色字体”表示故障清除。

特别注意的是当PLC或导叶开度反馈不正常时，发事故信号，调速器由“自动”切至“手动”，此时，导叶维持原有开度并发故障信号，故障灯亮。

3.2.6.“给定操作”画面操作

“给定操作”画面是调速器调试阶段调试人员使用窗口，无特殊要求，一般不允许操作。

如需要手动开机时，可以进入此画面点击“导叶电手动”和“脉冲给定”然后通过面板上的“增加”和“减少”来开关导叶。

3.2.7.“协联表”画面操作

“协联表”画面是设置“水头”，显示当前手动输入的水头值，能够显示机组工作的最高和最低水头值，并且每个“水头”值都有相对应的“导叶空载开度”和“导叶负载开度”

H：

设置水头或自动水头，Y：

根据水头相对应的开度。

当参数需要修改时，触摸数据键输入数据。

具有操作权限的操作人员才能够修改此画面中参数值。

3.2.8.“PID设置”画面操作

“PID设置”画面设有空载PID参数、功率模式一次调频PID参数、孤网PID参数、开度模式一次调频等影响PID运算的四个重要参数，每个参数有对应的设定范围让操作者参考。

参数Bp、Kp、Ki、Kd为调试过程中选定的较优参数；调速器自动根据当前运行模式来选择相对应的PID参数的负荷。

具有操作权限的操作人员才能够修改此画面中参数值。

在需要修改参数时，首先要验证密码，输入正确的密码，才能进行参数修改。

3.2.9.“通道设置”画面操作

“通道设置”画面包含“导叶反馈通道”、“功率反馈通道”、“水头反馈通道”、“功率模拟量给定通道”设置。

“导叶反馈通道”设置，首先看导叶位移传感器运动方向和接力器运动方向是否一致，一致的话就进行校零试验，记录导叶全开和全关时的模拟量通道采样值，分别写入满点值和零点值，不一致的话进行导叶全关全开操作，在全关位置用10000减去采样值就是零点值，在全开位置用10000减去采样值就是满点值，修改零点值和满点值，使开度在全关时显示为0.2%以下，在全开时显示为99.8%以上。

具有操作权限的操作人员才能够修改此画面中参数值。

3.2.10.“参数设置”画面操作

此画面是做跟踪实验时需要调节的参数，是导叶跟踪误差达到最小。

具有操作权限的操作人员才能够修改此画面中参数值。

注：

不管进入哪个画面，屏幕上都能看到当前“导叶开度”、“机组频率”、“机组功率”、“导叶操作方式”、“运行模式”、“机组状态”、和“通讯状态”。

3.3远方开关量通讯

3.3.1开关量输入

远方给调速器的开关量输入信号要求为空接点信号，信号电源由调速器内部24V电源提供。

开关量输入信号包括：

开机令、停机令、断路器位置、负荷增加、负荷减少等信号。

开机令：

连续接通2秒以上有效；

停机令：

接通有效；

断路器位置：

接通为合位置；

负荷增加：

脉宽控制，接通有效；

负荷减少：

脉宽控制，接通有效。

3.3.2开关量输出

调速器给远方的开关量信号为空接点信号，接点容量为AC250V5A，信号电源由远方提供。

开关量输出信号包括：

故障信号和调速器手动信号。

故障信号：

当调速器检测到故障或供电电源消失时发信号。

手动信号：

调速器在手动状态下运行。

接通时调速器为手动工作方式。

3.3.3远方数字通讯

调速器提供一路RS-485通讯接口与远方进行数据交换。

3.3.4通讯格式

站号：

5（默认）

数据长度：

8位

奇偶校验：

偶

停止位：

1位

波特率：

9600

和校验：

无

通讯协议：

标准MODBUS协议

3.3.5传送的数据

写入调速器内的数据必须转换成ASCII码。

如10进制数22187转换成16进制数56ABH，再转换成ASCII码35H36H41H42H后，才能写入调速器。

从调速器读出的数据也是ASCII码，必须转换成10进制数（如读出31H37H30H46H，转换成16进制数170FH，转换再成10进制数5903）。

3.3.6通讯地址

序号

内容

地址

读/写

备注

1

网频

40001

R

5000=50.00Hz

2

机频

40002

R

5000=50.00Hz

3

当前开限

40003

R

9999=99.99%

4

开度给定

40004

R

9999=99.99%

5

导叶开度

40005

R

9999=99.99%

6

7

8

9

10

11

12

四、安装及调试

4.1电气安装及调试

4.1.1与外部配线

一般要求：

配线时强电与弱电信号采用不同的电缆，电缆选用1.5mm2以上。

弱电信号最好用屏蔽电缆。

屏蔽电缆屏蔽层一端接地。

模拟信号采用独立的屏蔽电缆，每路模拟信号用一根屏蔽电缆。

网频及机频PT线用两根屏蔽电缆分别由专用的调速器电压互感器端直接引出，尽可能不与其它设备共用，中间无过渡接线端子，与PT接线必须牢固，不得有任何松动。

接地线必须安全可靠，接地电阻小于4Ω。

4.1.2参数整定

调速器在调试过程中根据电站水头数据及机组数据修改开机曲线及并网后的开限。

在试验阶段修改PID参数。

4.2机械安装与调试

4.2.1安装

GYFWT智能模糊多态数字式调速器直接安装于供油装置底板上平面，用螺栓连接牢固；

4.2.2调试前的准备工作

1．确保液压系统的清洁：

污染是导致液压系统故障的主要原因。

污染可加速液压元件的磨损，导致其性能下降；堵塞阀的间隙和孔口，引起阀的故障等。

因此，严格控制液压系统的污染是提高调速器运行可靠的重要保证。

各液压管道和部件在组装冲油前要反复认真清洗，严防金属屑等机械杂质和水份混入液压油中。

新油须经过仔细过滤后，才可注入回油箱。

调速器在进行试验和运行初期应随时检查滤油器堵塞情况并及时清洗或更换。

注意保持液压系统的密封性，防止灰尘、昆虫、水和其它杂质混入。

2．注油与充气

注油：

将过滤后的清洁油注入回油箱，在调速器正常工作后应使油面处于规定的范围。

蓄能器冲氮：

蓄能器内的高压氮气是专用充氮工具充入的。

充气时，先将蓄能器顶部螺帽旋下，把冲氮工具螺口旋上，然后将充氮工具螺帽与高压氮气瓶口相连。

顺时针旋转充氮工具的旋阀顶开蓄能器的气门芯，然后打开氮气瓶的阀门充气。

观察压力表上的压力值，当压力表上值达到额定值时，即可停止充气。

逆时针旋转充氮工具的旋阀直上止点，再打开放气阀阀门，放走管子内的气体。

拆下充氮工具，就完成了充气过程。

蓄能器充气压力应为调速器额定工作压力的0.6-0.7倍。

如果充气压力过高，也可通过放气阀放气。

（注：

严禁充入氧气及其它易燃、易爆气体）

确保各连接部位牢固可靠；缓慢打开主供油阀，观察各冲油部件及供油管道有无渗漏，并作相应处理。

4.2.3低油压时的调整

1．认真检查各部件是否符合图纸要求，各阀是否处于中位，各部件连接是否可靠。

2．调整前，接力器应位于全关位置，调速器处于手动状态。

3．起动油泵，使油压升至略大于充气压力，缓慢打开主供油阀，观察各充油部件及油管有无振动渗油，并作相应处理。

4．用手操把手在小范围内反复操作液压缸并逐步扩大到全行程，以排除各充油部件及油管中的空气。

操作时应随时控制油泵，保持油压。

5．反复手动操作后，若一切正常，用油泵将油压升至额定工作油压，并将油泵切入自动。

4.2.4工作压力下检查

用手动反复操作控制阀上的按钮，使接力器在全行程范围内运动，再次检查各部位的密封性，并作相应处理。

手动操作停机控制阀，检查停机方向是否正确。

停机控制阀动作后必须按停机控制阀复归按钮，才可重新开机。

4.2.5开关机时间调整

开关机时间的调整是通过调节液控方向阀的行程调节螺杆实现的。

如开关机时间过长，将调节杆旋出；如开关机时间过短，将调节杆旋入。

开关机时间调整好后将锁紧螺母锁紧，不允许随意改变。

4.3试验

当所有安装及调试工作完毕检查无误后可进行试验，试验过程中作好记录填试验人员名字及试验日期。

4.3.1电源检查试验

通电前测量交流及直流电压是否符合要求。

将接力器手动开到50%左右，短接断路器信号。

单独投入及退出交流或直流电源，观察设备工作是否正常，检查接力器开度是否发生变化；

同时投入交流及直流电源，退出某一路电源，观察设备工作是否正常，检查接力器开度是否发生变化；

若有必要，改变输入电压使其偏离额定值±10%，观察设备工作是否正常，检查接力器开度是否发生变化。

4.3.2测频试验

用频率信号发生器作信号源，信号源的输出信号为稳定的正弦波或方波，输出信号电压不低于0.5V。

将信号分别接入机频和网频中改变信号频率，记录信号频率和测量频率，计算测频误差。

网频测量范围：

48Hz-52Hz

机频测量范围：

10Hz-90Hz

4.3.3工况转换试验

将信号发生器接入机频，模拟开机令，观察接力器动作及第一开机、第二开机、空载之间的工况转换；

模拟并网，操作增加和减少把手观察接力器动作；

模拟甩负荷观察接力器动作；

模拟停机令观察接力器动作。

进行手动、自动切换观察接力器动作。

4.3.4静特性试验

在自动时,短接断路器信号，将运行模式设置为频率模式,将PID参数设置为Bp=6%、Bt=5%、Tn=0、Td=2，开限=99.99%、频给=50.00Hz、开度给定=50.00%、机频=50Hz。

以0.001Hz步长增加或减少频率，每隔0.3Hz机频记录接力器开度，计算转速死区和非线形度。

4.3.5事故停机试验

手动和电动操作事故停机电磁阀,观察接力器动作;复归电磁阀接力器应在全关位置。

4.3.6水头调整试验

在触摸显示屏上改变水头值，记录第一开机度、第二开机度及开限值是否符合要求。

4.3.7空载摆动试验

调速器在空载运行工况，测量机组在3分钟内频率值。

若网频波动较大，必须断开网频。

设置为跟踪“频率给定”。

4.3.8空载扰动试验

调速器在空载运行工况，测定3分钟内调速器的频率最大和最小值的差值。

4.3.9甩负荷试验

调速器在负载运行工况，分别甩25%、50%、75%、100%负荷观察不动时间及机组频率上升值。

4.4首次开机

调速器在安装完毕或检修后首次开机时，必须按下面步骤要求进行操作，以免造成不必要的损失。

A.手动开机（或电手动），具体操作见4.2（机械工作过程）。

在开机过程中仔细观察调速器控制器是否已检测到网频及机组频率并且其测到的频率值是否与实际值相符。

观察调速器控制器是否已检测到接力器开度并且其测到的开度值是否与实际值相符。

B.调速器控制器测到