新编TDBYWT系列调速器说明书

1、-作者xxxx-日期xxxx新编TDBYWT系列调速器说明书【精品文档】TDBYWT系列水轮机调速器使用维护说明书(PLC、步进电机、2.5/4.0MPa)目 录1 简介11.1 TDBYWT系列调速器简介11.2 技术性能11.3 主要参数11.4 主要功能21.5 主要特点21.6 主要元器件硬件配置31.7 产品规格与技术数据42 电气部分52.1 可编程控制器主模块52.1.1 用途52.1.2 构成62.1.3 工作原理72.1.4 PLC的参数82.2 A/D转换模块92.2.1 用途92.2.2 状态指示灯102.2.3 参数102.3 D/A转换模块102.3.1 用途102.

2、3.2 状态指示灯112.3.3 参数112.4 脉冲发生模块112.4.1 用途112.4.2 状态指示灯122.4.3 主要参数12信号处理模块122.5.1 用途122.5.2 工作原理142.6 步进电机驱动模块162.6.1 用途162.6.2 主要参数172.6.3 功能说明172.7 步进电机192.7.1 用途192.7.2 参数192.7.3 特点202.8 电源系统介绍202.9 面板仪表指示222.9.1 常规显示仪表222.9.2 按钮及指示灯222.9.3 触摸屏232.10 PID调节的数学表达式293机械液压部分313.1 数字比例阀装置313.1.1 用途313

3、.1.2 结构313.1.3 工作原理313.1.4 参数333.1.5 调整333.2 主配压阀333.2.1 用途333.2.2 结构333.2.3 工作原理343.2.4 参数353.3 分段关闭引导电磁阀353.3.1 用途363.3.2 结构363.3.3 工作原理363.3.4 参数363.4 事故电磁阀363.4.1 用途363.4.2 结构363.4.3 工作原理373.4.4 参数374 油压装置384.1 用途384.2 结构394.2.1 压力罐394.2.2 回油箱404.2.3 泵组及装配404.2.4 阀组及调整404.2.5 压力整定值414.2.6 自动化元件4

4、14.3 补气装置424.3.1 自动补气424.3.2 手动补气424.3.3 中间补气罐的自动补气424.4 油位计445 调速系统工作原理465.1 系统原理框图465.2 流程图475.3 调速器的工作过程545.3.1 自动开机545.3.2 空载运行545.3.3 并网运行555.3.4 自动停机555.3.5 事故停机555.3.6 自动运行切至手动运行555.3.7 手动运行切至自动运行556 调速器参数整定566.1 主配压阀中间位置的调整566.2 开启和关闭时间的调整566.3 接力器全关位置指示调整566.4 接力器全开位置指示调整567调速器试验577.1 厂内试验5

5、77.2 电站现场静水试验577.2.1 开机577.2.2 增减负荷577.2.3 解列577.2.4 正常停机577.2.5 事故停机577.2.6 自动/手动切换试验577.2.7 调速器静特性及转速死区测定试验587.3 电站现场动水试验587.3.1 手动开机及手动空载工况机组频率摆动值测定587.3.2 空载扰动587.3.3 自动工况下机组频率摆动值测定587.3.4 自动开机587.3.5 甩负荷试验587.3.6 七十二小时运行试验588 故障处理599 调速器的维护与运行注意事项6210 型号编制说明6311 装箱附图63【精品文档】1 简介1.1 TDBYWT系列调速器简

6、介TDBYWT系列调速器是我所研制的适用于中小型水轮机组的新一代调速器系列产品。该系列产品采用了以PLC为控制核心、数字比例阀/数字阀/比例阀为电液转换元件、触摸屏为人-机对话工具的先进硬件配置以及成熟的软件技术，具有技术先进、运行可靠等特点。特别适用于无人值班，少人值守的电站。该系列同类产品已有1000多台在电站运行，并已出口土耳其、马来西亚、古巴、伊朗、印度、越南、巴基斯坦、赞比亚等国，深受国内外用户的好评。该系列产品为组合式结构，即电气控制柜、油压装置及接力器组合在一起，也可采用接力器外置形式，用油管连接接力器与调速器主配压阀。其操作功为：6000 Nm、10000 Nm、18000Nm

7、、30000Nm、42000Nm、55000Nm和75000Nm，是中小型水轮发电机组配套的理想产品，并被国家电力公司列入水电工程主要机电设备推荐厂家名录，同时被中国电器工业协会推介为质量可信产品。1.2 技术性能2007水轮机控制系统技术条件、水轮机控制系统试验和国际电工委员会IEC308水轮机控制系统试验中的有关规定。其主要技术指标为：静态特性曲线近似为一条直线，其最大非线性度不超过5%；6%；接力器不动时间不超过0.2秒；机组甩100%额定负荷，转速变化过程中偏离额定转速3%以上的波峰不超过2次，从接力器第一次向开启方向移动起到机组转速波动值不超过0.5%为止，所经历的时间不大于40秒。

8、1.3 主要参数比例增益KP 20 积分增益KI0.05 10 1/s 微分增益KD0 5 s 人工频率死区0 0.5Hz 频率给定范围45 55Hz 开度给定范围0 100% 永态转差系数0 10% 电气开度限制0 100% 启动开度整定范围0 60%功率给定快速增减时间2 50 s操作电源AC：380V/220V；DC：220V/110V频率测量残压测频AC 0.5110V；齿盘测速DC24V10%接力器开/关机时间 50s内连续可调1.4 主要功能 自动/手动开机、停机、增/减负荷；满足机组并网或单机孤网稳定运行。 可在机旁/远方以手动、电动操作方式完成开机、停机、增/减功率。 设有紧急

9、停机装置，接收事故信号后可自动紧急停机，也可手动操作。 具有闭环PI功率调节功能，当通讯故障后，可保持远方功率给定值不变，并可在远方通过I/O接口控制有功的增加和减少。 自动跟踪电网频率，设有多种启动模式，机组并网快速、准确。 设置标准RS485/RS422通讯接口，实现电站计算机监控管理。 根据用户需求可增设下列功能：水位调节功能：根据实时水头信号自动保持上、下游水位在给定范围内。分段关闭功能：设置分段关闭装置，以限制甩负荷时转速和水压上升值。拐点在060%的导叶接力器行程范围内任意调整，延缓时间2.550s内连续可调。调压阀控制功能：可控制在长有压引水系统中增设的调压阀，有效降低引水系统水

10、压上升值，取消调压井，节省电站投资并缩短电站建设工期。1.5 主要特点 采用适应式、变结构、变参数、并联PID调节模式；具有较强的自诊断、防错、容错和纠错功能；当系统发生故障时，能及时报警并显示故障原因。 对于允许机组继续运行的某些故障，调速器能保持机组原运行工况。 采用日本三菱公司FX2N系列PLC，平均无故障时间达30万小时；具有运算速度快、扩展能力强、可靠性高等特点。 采用触摸屏实现人机对话，根据用户的特殊需求，可增设其它界面或参数显示。为满足用户习惯，仍保留常规仪表、指示灯和按钮，与触摸屏同时显示调速器运行状态。 频率测量由PLC本机软件完成，无需外设测频硬件，大大提高了测频环节的可靠

11、性及精确度。该种测频方式获国家专利，专利号ZL 97 2 50828.7。 采用数字比例阀装置作为新型电液转换元件数字比例阀将计算机输出的数字量转换为机械位移，从而控制主配压阀。该装置具有自复中功能，调速器电源消失时，能保持机组在原工况，避免事故发生。由数字比例阀组成的电液随动系统，具有调节精度高、死区小、结构简单、运行可靠等特点，且可基本免维护。也可根据用户需要选用由数字脉冲阀和比例阀组成的电液随动系统。 采用电气反馈，机组布置方便，结构简单。 采用可靠性高、抗干扰强的交、直流双电源供电，实现无扰动切换。 采用多种抗干扰措施，保证机组可靠稳定运行：硬件方面采用高可靠性抗干扰电源、隔离变压器、

12、输入/输出信号光电隔离以及合理的走线方式等方法；软件方面采用数字滤波、在线实时诊断、防错、容错、纠错等措施。调速器在受到任何电气操作、雷电、静电及电磁干扰时不会发生误动。经国家电控配电设备检测中心检测：在重复快速脉冲群1500V、1S的尖脉冲的恶劣条件下，接力器无异常动作。调速器的温度、时间和电压漂移均小于国标中有关规定。1.6 主要元器件硬件配置名 称型 号产 地PLC(可编程控制器)FX2N-32MT日本三菱A/D模块FX2N-4AD日本三菱脉冲发生器模块FX2N-1PG日本三菱步进电机功率驱动模块RD-023MS日本RORZE步进电机RM28B24D日本三洋触摸屏F系列日本三菱步进电机驱

13、动电源S-100-36台湾明伟1.7 产品规格与技术数据型 号TDBYWT-6000TDBYWT-10000TDBYWT-18000TDBYWT-30000TDBYWT-42000TDBYWT-55000TDBYWT-75000接力器容量(N.m)6000100001800030000420005500075000压力罐容积(m3)回油箱储油容积(m3)工作油压(Mpa)接力器行程/容积(mm/L)重量(t)单泵输油量（l/s）油泵电机(KW台数)4.024.024.025.525.525.525.52调速轴转角45（接力器外置除外）频率测量残压测速AC 0.5-110V；齿盘测速 DC24V

14、2 电气部分2.1 可编程控制器主模块 用途TDBYWT系列水轮机调速器选用的是日本三菱公司FX2N系列产品，它是专为工业环境下应用而设计的，其结构形式为紧凑型单元式结构。主要有FX2N-32MT、48MT、64MT等几种规格。本系列调速器一般采用FX2N-32MT。图2.1-1 FX2N系列主模块照片2 FX2N系列主模块各部件名称主模块是调速器的核心部件，它控制从外部键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过I/O部件接收外部状态量，并存入输入状态寄存表或数据寄存器中；诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进

15、行数据传送、逻辑运算或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内容，再经由输出部件实现输出控制等功能。 构成主模块由中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出I/O接口、电源、与编程器或EEPROM写入器相连的接口，与I/O扩展单元相连的扩展口组成，并向外提供24V、250mA/460mA电源。.1中央处理器（CPU）CPU是整个PLC系统的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。FX2N系列的PLC是由两个16位超大规模微处理器组成的双CPU系统，其主要任务有：用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入状

16、态表或数据存储器中；诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑运算或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内容，再经由输出部件实现输出控制、制表打印或数据通讯等功能。.2存储器及存储器扩展PLC的存储器是用来存储系统和用户的程序与数据。系统程序存储器是用来存放系统管理、用户指令解释、标准程序模块、系统调用等程序的存储器。用户存储器用来存储用户编制的程序或用户数据。.3输入接口输入接口是现场被控信号与可编程控制器之间的连接桥梁，通过输入接口可将开机、停机、断路器等开入量送入PLC，以检

17、测设备在工作过程中的状态。 3 输入接口电路图4 输出接口电路图输入接口均带有光电耦合电路，目的是把PLC与外部电路隔离，以提高PLC的抗干扰能力，另外，输入接口通过滤波、电平转换、信号锁存电路以滤除信号的噪声及便于PLC内部对信号的处理。.4输出接口输出接口是PLC与现场设备之间的连接接口，其功能是控制现场设备的工作，如电机的正转与反转、继电器的断开与闭合等。与输入接口一样，输出接口与PLC之间也有光电耦合电路进行隔离，开出量（也称开关量或接点输出）输出的原理见上图。.5功能开关与指示灯功能开关是用来控制PLC的工作状态：编程模式（STOP）或运行模式（RUN）。状态指示灯有电源指示(POW

18、ER) 、PLC运行状态指示(RUN)、锂电池电压过低指示(BATT.V)、程序故障（PROG.E）、CPU故障（CPU.E）及开关量输入/输出信号的状态指示灯等。 工作原理输入处理：可编程控制器在执行程序前，将可编程控制器的输入端子的ON/OFF状态读入到输入数据寄存器中。在执行程序的过程中，即使输入变化，输入数据寄存器的内容也不变，而在下一周期的输入处理时，读入这种变化。程序处理：可编程控制器根据程序存储器的指令内容，从输入数据寄存器与其它软元件的数据寄存器中读出软元件的ON/OFF状态，从0步起进行顺序运算，每次将结果写入数据寄存器。输出处理：所有命令执行结束时，向输出锁存存储器传送输出

19、Y的数据存储器的ON/OFF状态，这成为可编程控制器的实际输出。5 PLC的工作原理2.1.4 PLC的参数项目FX2N-32MTFX2N-48MTFX2N-64MT额定电压AC100240V电压允许范围AC85264V额定功率50/60HZ电源保险丝250V 5x20mm250V 5A 5x20mm耗电量（VA）405060冲击电流最大40A 5ms以下/AC100V最大60A 5ms以下/AC200V运算控制方式存储程序反复运行方式（专用LSI）、中断命令输入输出控制方式批处理方式（执行END指令时），有I/O刷新指令程序语言继电器符号+步进电机梯形图方式（可用SFC表示）程序存储器最大存

20、储空间16K步，（含注释文件寄存器最大值16K）,有键盘保护功能内置存储器容量8K步，RAM（内置锂电池后备）电池寿命：约5年，使用RAM卡盒约3年指令种类顺控步进梯形图顺控指令27条，步进梯形图指令2条应用指令128种，298个处理运算速度基本指令应用指令1.52数100us/指令输入输出点数输入点数162432输出点数162432最大输入点数X000X267 184点（8进制编号）最大输出点数Y000 Y267 184点（8进制编号）最大总点数256点输入参数输入信号电压DC24V10%输入信号电流7mA/DC24V（x010以后7mA/DC24V）输入ON电流4.5mA以上（x010以后

21、3.5mA/DC24V）输入OFF电流1.5mA以下（x010以后1.5mA/DC24V）输入应答时间约10ms输入信号形式接点输入或NPN开路集电极晶体管输入电路绝缘光耦合绝缘输入动作表示输入连接时LED灯亮输出参数内部电源DC530V电路绝缘光耦合器绝缘动作指示光耦合器驱动时LED灯亮最大负载电阻负载/1点， /1点（Y0,Y1）/4点，/8点（Y0,Y1以外），感应性负载12W/DC24V（Y0,Y1以外）7.2W/DC24V（Y0,Y1）灯负载1.5W/DC24V（Y0,Y1以外）0.9W/DC24V（Y0,Y1）开路漏电流响应时间OFFON15s（Y0,Y1时）ONOFF30s（Y0

22、,Y1时） A/D转换模块 用途A/D模块将模拟信号（电压-10V10V或电流420mA）转换为PLC可以识别的数字信号，并送入PLC进行相应的处理，如接力器的实际开度（电压-10V10V）、机组功率和水头（电流420mA）等信号。图2.2 A/D转换模块照片 状态指示灯POWER亮来自PLC的DC5V的工作电源正常灭来自PLC的DC5V的工作电源消失24V亮模块正常，DC24V电源正常灭DC24V电源异常，如DC24V电源正常，则模块故障A/D亮A/D转换正常灭电源故障或硬件异常2.2.3 参数项 目电压输入电流输入模拟量输入范围DC -10V+10VDC +4mA+20mA分辨率5mV20

23、A精度1%1%转换速度正常速度15ms/通道；高速6ms/通道模拟回路工作电源DC24V10%，55mA(外部电源，来自PLC主模块)数字回路工作电源DC5V10%，30mA(内部电源，来自PLC主模块) D/A转换模块 用途D/A模块是将数字信号（-2000+2000或01000）转换为模拟信号（电压-10V10V或电流420mA），用于驱动其他类型电液转换元件（如比例阀）或向计算机监控系统提供420mA电流信号（如转速信号）等。图2.3 D/A转换模块照片 状态指示灯POWER亮来自PLC的DC5V的工作电源正常灭来自PLC的DC5V的工作电源消失24V亮模块正常，DC24V电源正常灭DC

24、24V电源异常，如DC24V电源正常，则模块故障D/A亮D/A转换正常灭电源故障或硬件异常2.3.3 参数项 目电压输出电流输出模拟量输出范围DC -10V+10VDC +4mA+20mA分辨率5mV20A精度1%1%转换速度模拟回路工作电源DC24V10%，55mA(外部电源，来自PLC主模块)数字回路工作电源DC5V10%，30mA(内部电源，来自PLC主模块) 脉冲发生模块 用途PLC计算PID值与接力器的实际开度之间的差值，该差值经数字综合放大后，通过内部传输电缆输入脉冲发生模块，再由其产生相应的正转脉冲或反转脉冲序列，输出给步进电机功率驱动器进行功率放大以驱动步进电机正转或反转，从而

25、控制接力器关闭或开启。图2.4 脉冲发生模块照片 状态指示灯POWER亮来自PLC的DC5V的工作电源正常灭来自PLC的DC5V的工作电源消失STOP亮有停止指令输入灭无停止指令输入DOG亮DOG端子有输入信号灭DOG端子无输入信号PG0亮有零点信号输入信号灭无零点信号输入信号FP闪烁正向脉冲或脉冲输出灭无输出信号RP闪烁反向脉冲或方向输出灭无输出信号CLR亮CLR信号输出灭无输出信号ERR闪烁故障报警灭模块正常2.4.3 主要参数工作电源：DC24V10%，40mA（外部电源，来自PLC模块）DC5V，55mA（内部电源，来自PLC模块）DC5V24V，35mA（脉冲输出）脉冲速度：10Hz

26、100kHz脉冲范围：0999,999个脉冲输出方式：正向脉冲/反向脉冲或者脉冲/方向方式 用途1. 对AC110V正弦波的频率信号进行降压、滤波、整形及放大使其成为PLC能处理的方波信号，并驱动调速器面板上的转速表。2. 将接力器位置转换成标准的-10V+10V和0-10V电压信号供PLC的模数转换模块使用，并驱动调速器面板上的开度表。图2.5-1 信号处理模块照片图2.5-2 信号处理模块元件布置图2.5.2 工作原理2.5.2.1测频回路图2.5-3 测频回路来自发电机机端电压互感器PT的正弦波频率信号（A10，A11），经隔离变压器降压，滤波、整形后得到频率的方波信号。该方波信号一路经

27、运算放大器U1进行放大后送入PLC的输入端X0（A8，COM）。该方波信号的另一路通过高集成度的频率/电压转换器U3，将频率信号转换成电压信号，供电气柜上转速表的指示用。当频率为0时，（B7，COM）的输出为0V；当频率为50Hz时，（B7，COM）的输出为5V，调整电位器W1，可以调整U3输出的幅值，以实现对转速表的微调。本调速器采用PLC本机测频方式，频率计算是通过特殊软件编程方式实现的，不需要另外配置硬件进行测频，因此，该种测频方式具有可靠性高、测量精确等优点。PLC内部计数频率f是一个稳定的高频时钟信号，PLC对整形放大后的频率方波信号的相邻两个上升沿之间的脉冲进行计数，并记其值为N，

28、那么可通过下式计算得到实际的频率fj：fjf /Nfj实际频率fPLC内部计数频率N相邻两个上升沿之间的脉冲数图2.5-4 测频原理示意图例：如PLC内部计数频率f为100KHz，当测得相邻两个上升沿之间的脉冲数N为1960时，则可计算出频率：而齿盘测速主要由安装在发电机轴上的齿盘和磁感应接近开关共同构成。当发电机旋转时，磁感应接近开关通过检测齿盘上的齿将发电机的旋转信号转换成频率的方波信号，该方波信号可直接送入PLC进行频率测量，其测量原理同上。一般情况下我们需要根据发电机的额定转速Nr来确定齿盘的齿数C：C=3000/NrC齿盘的齿数Nr发电机额定转速，单位：转/分例：如机组额定转速为50

29、0转/分，则可计算出齿盘的齿数为：C=3000/ Nr = 3000/500 =6 图2.5-5 齿盘测速示意图2.5.2.2 开度信号回路图2.5-6开度信号回路接力器开度从B10、B11输入，经R3、C6，R4组成的滤波电路进行滤波，再由运算放大器U2C进行变换。W2、C13及U6组成一个5V的基准电压电路，调整电位器W2可对U6输出的5V基准电压进行微调。W4及R6组成一个调零电路能在一定范围内进行调零，其调零范围为：02V；通过调节电位器W3将开度信号变换为标准的010VDC电压，该电压通过运算放大器U2A组成的电压跟随器进行隔离后驱动调速器面板的开度表。该基准电压和运算放大器U2C的

30、输出电压同时作用在运算放大器U2B的输入端，将0-10V的电压转换成-10V+10V的电压送入PLC的模数转换模块，参与调速器的控制。2.6 步进电机驱动模块2.6.1 用途步进电机驱动模块将接收到的脉冲信号进行放大以驱动步进电机旋转。当步进驱动模块接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步距角），通过控制脉冲个数及方向来控制角位移量，从而达到精确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制步进电机转动的速度和加速度。2.6-1 步进电机驱动器照片2.6.2 主要参数工作电压：DC18V40V电机驱动电流：/相3A/相（可通过CURRENT旋钮改变）驱动方式：特殊单

31、极恒流斩波方式励磁方式：微步细分数：整步1/400步精度：电气精度为22.6.3 功能说明2.6.3.1 DIP开关D1D5：步进电机细分方式，见表：常规设置：1601CK与2CK：步进电机驱动方式选择选择1CK：当CLK+、CLK-之间有脉冲电流时，步进电机按UD指定的方向运行。当UD+、UD-之间有恒定的电流时，当CLK+、CLK-有脉冲电流输入时，电机逆时针方向转动，当UD+、UD-之间有无电流时，当CLK+、CLK-有脉冲电流输入时，电机顺时针方向转动。选择2CK：当CW+、CW-之间有脉冲电流时，步进电机顺时针转动。当CCW+、CCW-之间有脉冲电流时，步进电机逆时针转动。常规设置：

32、2CK。2.6.3.2电流调整CURRENT RUN旋钮：该旋钮可调整步进电机的运行驱动电流大小，旋钮刻度相对于驱动电流的关系如下图，误差为10CURRENT STOP旋钮：该旋钮可调整步进电机的停止时维持电流大小，旋钮刻度相对于维持电流的关系如下图，误差为102.6-2 CURRENT RUN/STOP旋钮位置与电流的关系常规设置：CURRENT RUN：最大值；CURRENT STOP：最大值。2.6.3.3 2P IN整步输入端：无论选择何种细分方式，若短接2P IN+端和-端，驱动器将马上变成整步运行方式。常规设置：请勿短接。2.6.3.4 ALARM驱动器在约70时过热保护电路启动，

33、ALARM输出变低电平，同时电机停转且驱动器自动电流抑制电路启动，报警指示灯亮。当驱动器温度低于过热保护电路启动温度约10时，将自动恢复工作，过热保护电路未启动时，ALARM输出为开路。2.6.3.5 驱动模块与步进电机的接线方式驱动模块步进电机CA黑色CB白色A红色A黄色B蓝色B橙色2.7 步进电机2.7.1 用途步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的执行机构。在非超载的情况下，步进电机的转速取决于脉冲信号的频率，停止位置取决于脉冲个数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转一个步距角。图2.7-1 步进电机照片2.7.2 参数以RM28B24D为例：相数：2相相电流：

34、4A静态力矩：22N固有步距角：1.8度，它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度是1.8度，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动模块设置的细分数有关。2.7.3 特点1一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。2步进电机外表允许的最高温度应低于摄氏80度。3步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势，频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。4步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。5空载启动频率，即步进电机在空载情况下

35、能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。2.8 电源系统介绍本调速器采用交、直流双电源同时供电，能实现无扰动切换。正常情况下，调速器的主工作电源为交流电源，直流电源为备用电源。两路电源互为备用，当其中一个电源消失时，另外一个电源自动投入，调速器仍能正常工作，并且发出报警信号。交流电源为220V，50/60Hz。交流电源在进入整流板之前，先经过一个抗干扰隔离变压器，当直流电源为220V时，隔离变

36、压器的变比为1:1或1:0.9；当直流电源为110V时，隔离变压器的变比为1:0.5或1:0.45。进入整流板的交流电经整流变为直流电，与直接进入整流板的直流电源并联输出，并且通过二极管进行保护，防止两个电源之间的环流。这样就实现了两个电源互为备用，保证了调速器的供电安全。整流板有两路电源输出，均为直流220/110V，从整流板的端子5和端子8输出的一路电源，用于对调速器的电磁阀、直流指示灯和直流继电器的供电。从整流板的端子6和端子7输出的一路电源用于对调速器PLC、触摸屏电源、信号板电源、步进电机驱动模块电源等开关电源的供电。本调速器常用的开关电源：型号功率输入电压输出电压、电流用途S-35

37、-2435WAC170264V/AC85132V24V/触摸屏电源T-50B50WAC170264V/AC85132V5V/0.65A12V/0.21A-12V/0.21A信号模块电源S-100-36100WAC170264V/AC85132V36V/步进电机驱动模块电源SD-100D-24100WDC72144V24V/步进电机驱动模块电源 电源系统示意图2.9 面板仪表指示 常规显示仪表控制柜体面板上设有指针式仪表，见图2.9-1：转速表：用于显示机组转速。开度表：用于显示导叶的开度。图2.9-1 TDBYWT系列调速器的柜体面板布置图（此图仅为示意图，以实物为准） 按钮及指示灯控制柜体面

38、板上设有按钮、指示灯。见图2.9-1：交流电源指示灯：灯亮表示交流电源正常；灯灭表示交流电源切断。直流电源指示灯：灯亮表示直流电源正常；灯灭表示直流电源切断。自动/手动：带指示灯的按钮。指示灯亮表示调速器处于自动状态；指示灯灭表示处于手动状态。每按一下按钮，自动/手动状态便切换一次。增功率按钮：当调速器处于自动状态且断路器闭合时，按下按钮，可以控制机组功率增加。功率的增加量与按下按钮的时间成正比。减功率按钮：当调速器处于自动状态且断路器闭合时，按下按钮，可以控制机组功率减少。功率的减少量与按下按钮的时间成正比。复归按钮：当机组处于事故停机状态时，按下按钮，机组从事故停机状态复归，同时事故停机按

39、钮上的指示灯熄灭。事故停机：带指示灯的按钮。指示灯亮表示机组处于事故停机状态。按下按钮，机组进入事故停机状态，同时指示灯亮。 触摸屏 .1操作使用方法GOT为液晶(LCD)触摸屏，以数字、棒状图及文件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、操作屏及说明书屏等多个显示画面，上电时自动显示初始屏。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。各屏介绍如下：初始屏 初始屏该屏用于说明调速器的型号、制造厂家等信息。上电时，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。在该屏内

40、触摸“初始屏”按钮上方，进入“系统参数设置屏”，可进行系统参数设置（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”。 系统参数屏- 步进电机转角步进电机最大转角，其上限为25度。- 放大倍数调速器控制系统的放大系数。- 通讯站号调速器与上位机通讯时的站号，当站号修改后，请先进入试验屏通过“写参数”按钮确认修改，然后断电重新上电。- 分段关闭投入值分段关闭投入时的导叶开度值，当无分段关闭时，请将该值设为0%。触摸 “初始屏” 右上角，可进入“试验屏”。在试验屏上，触摸 空扰试验和静特性试验可进入空扰试验屏和静特性试验屏，进行空扰试验和静特性试验。试验屏 试验屏 空扰试

41、验屏 静特性试验屏参数显示屏该屏用于正常运行时的观察、监视，数字部分可选择显示频率或转速，当显示机组转速时，单位为r/m（图2.9-8），触摸r/m字处，切换为频率显示（图2.9-7），同样，触摸Hz字处，即切换为转速显示。 参数显示屏 参数显示屏参数设置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

42、围见。 参数设置屏- 频率给定由于电网频率为50Hz，所以频率给定应设为50Hz。- 频率死区此参数应根据机组的情况进行调整。如果机组并入电网并基于电网频率运行，此参数通常设为0.2Hz；如果机组在调节电网频率或孤网运行，此参数应该在0到0.05Hz的范围内设定。- 电气开限当机组处于自动状态时，此参数被用于限制接力器的开度，接力器的开度不能超过此参数的值。当机组处于停机状态，此参数的值为0，当接收到开机信号时，此参数会自动与起动开度相同，当机组断路器闭合时，此参数将自动置为100%。- 起动开度此参数需根据机组空载开度的大小来确定，通常比机组的空载开度大5%到10%，起动开度越大，机组起动时

43、间越短，但如果起动开度超过空载开度太多，在起动过程中机组频率的最大值可能超出允许的范围。- 比例增益、积分增益、微分增益比例增益、积分增益、微分增益通常称作PID参数。它们是调速器最重要的参数。其值根据空载扰动试验来确定，不可随意修改，详见。- 永态转差机组在空载、调节电网频率或孤网运行，此参数应该在0%到1%的范围内设定，机组在并网运行时，可在010%范围内选择，一般情况下，担任基荷时，可选较大值。- 增减功速率当在机旁或中控室按下增功率/减功率按钮时，开度给定（频率调节模式下）或功率给定（功率调节模式下）从0变化到最大值（或由最大值变化到0）所用的时间即为增减功速率的值。通常我们将它设置为

44、20s。操作屏 操作屏该屏用于机旁操作，实现自动开机、自动停机、减负荷等功能。在自动工况下发电运行时，触摸 增功率 或 减功率 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.此外，还可由上位机直接进行数字给定，调速器自动按照增减功率速率 参数设定的速率使机组开度匀速变化至给定开度。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，报警按钮变红，在报警屏，故障将以高亮的形式表示出来（图2.9-11）。触摸文字部分，将在屏幕中弹出一说明窗口，说明该故障产生的几种可能原因，工作人员可顺次查找。触摸日志键，可进入报警日志

45、屏（图2.9-12）。该屏可以查看或删除报警的历史记录等。 报警屏 报警日志屏说明书屏该屏用于随时查阅使用说明书。触摸左右箭头可以翻页，触摸“返回”即可回到“初始屏”。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。如要再观察或操作时，只需触摸屏幕任一处，即可恢复原来的显示画面。 说明书屏2.10 PID调节的数学表达式现代水轮机调速器多采用PID调节规律，见PID基本框图2.10，其常见的数学表达式有：1. 微分方程表达式：2. 拉氏变换表达式：3. 离散化数学表达式：式中：比例增益积分增益微分增益拉普拉斯算子本周期转速变化量上周期

46、转速变化量采样周期输出变化量本周期PID输出量上周期PID输出量计算机的软件编程是以PID离散化数学表达式编制的。实际使用时，PID的微分环节常用实际微分环节，表达式如下：其中，T1V加速度环节惯性时间常数，当T1V=0时上式与理想的PID传递函数相同。图2.10 PID基本框图输入是反馈频率与给定频率的差值f，输出用来控制接力器的开度。各个部分的作用分别为：比例调节所起的作用：按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减小偏差。比例作用加大，可以加快调节，减小误差。积分调节所起的作用：系统消除稳态误差，提高无差度。当有误差的时候，积分调节就进行，直至无差，积分调节

47、停止，积分调节输出一常值，所以积分调节能够实现无静差。微分调节作用：微分作用反应系统偏差信号的变化率，具有“预见性”，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前已被微分调节消除。因此，可改善系统的动态性能。3机械液压部分图3 TDBYWT系列调速器液压系统图3.1 数字比例阀装置 用途将计算机的数字信号转换成用于控制接力器位置和速度的转换装置。 结构由步进电机、复中机构、主配压阀等组成。 工作原理步进电机带动连杆，使主配压阀针塞上/下移动，主配压阀针塞与复中机构的螺母为刚性联接，因而主配压阀活塞也随之上/下移动，达到控制接力器关/开的目的。步进电机旋转角度为25。需要

48、开机时，步进电机逆时针转动（从步进电机手轮端看），主配压阀活塞向下移动，压力油进入接力器开机腔，使接力器向开机方向移动。需要关机时，步进电机顺时针转动（从步进电机手轮端看），主配压阀活塞向上移动，压力油进入接力器关闭腔，使接力器向关机方向移动。图3.1 数字比例阀装置（自复中式主配压阀装置）接力器移动的同时，位移变送器实时将接力器位移信号转换为模拟量信号经A/D转换模块送到PLC中与PID输出值进行比较，当导叶开度小于PID值时，PLC驱动步进电机向开机方向旋转，主配压阀活塞向下移动，接力器向开启方向移动；当导叶开度大于PID值时，PLC驱动步进电机向关机方向旋转，主配压阀活塞向上移动，接力器

49、向关闭方向移动；当导叶开度与PID值相一致时，步进电机和主配压阀活塞则回到中间位置，接力器停止运动，保持在当前位置。若调速器失电，主配压阀活塞将在复位弹簧作用下回到中间位置。主配自动复中可以避免因电源消失而导致接力器全关或全开的事故隐患。切换到手动运行时，调速器将自动切断步进电机电源，此时，手动转动步进电机上的手轮来开启和关闭接力器。由数字比例阀作为电液转换器组成的调速系统，具有良好的调节品质和抗油污能力，大大提高了调速器的可靠性，使调速系统可以做到基本免维护。 参数适用油压范围：2.5-6.3 MPa复中装置导程：6mm/25 调整要求：数字比例阀在中间位置时应保证向上和向下的轴向间隙最小。

50、不通压力油的状态下，手动旋转步进电机上的手轮，缓慢旋转调中螺母，使得正、反转动手轮时，均能感觉到弹簧的复中力，即没有空行程。调好后，锁紧调中螺母上的锁紧螺钉。上述步骤完成后，通压力油，调整主配压阀的中间位置，要求主配压阀在中间位置时，接力器无漂移现象（因该系统无机械反馈，手动操作时属开环系统，理论上来说接力器存在漂移的可能）。缓慢旋转引导针塞，使接力器可以停留在非全开与非全关的任意位置，并能保持一定时间，此时，锁紧引导针塞上的六角螺母。机组通水后，在手动运行状态，由于水压力的作用，作用在接力器活塞上的轴向力，会使接力器活塞产生少量漏油，从而导致接力器的爬行（漏油量所产生的接力器爬行，不影响调速

51、器自动调节），如果出现以上问题，仍属正常现象。步进电机自复中装置和主配压阀的中间位置在出厂前均已调好，如无异常，不需调整。3.2 主配压阀 用途用于控制接力器移动和方向的控制阀。 结构主配压阀属三位四通伺服滑阀结构，由引导阀、辅助接力器、壳体、衬套、活塞等组成，活塞及衬套均采用合金结构钢，并经渗氮淬火处理，具有硬度高，耐磨性能好，寿命长等优点。 工作原理主配压阀为差压结构，在油压的作用下，差动活塞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，使其上部半球体压在辅助接力器活塞上。辅助接力器内装有引导阀衬套，当引导针塞上移时，辅助接力器活塞

52、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闭腔，此时开启腔排油，主接力器向关机方向移动。当主配压阀活塞回到中间位置，接力器停止向关机侧运动。图主配压阀当引导针塞下移时，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启腔，此时关闭腔排油，主接力器向开启方向移动，当主配压阀活塞回到中间位置，接力器停止向开启侧运动。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，一定要把螺母上的锁紧螺钉紧牢，以防开关机时间发生变化。如果需要改变主接力器的开关方向，只需把主配压阀壳体调转180（辅助接力器不动）即可。 参数适用油压范围： 2.5-6.3 MPa主配压阀直径： 35-50 mm-31 L3.3 分段关闭引导电磁阀图3.3-1 分段关闭引导电磁阀的符号图图-2