调速器实训指导书-调速器调试步骤.doc

武汉三联水电控制设备有限公司 水电站综合自动化及物理仿真试验实训系统调速器实训指导书武汉电力职业技术学院二七年八月十二日一、实训目的1、掌握调速器系统构成； 2、掌握调速器调试方法；3、掌握调速器基本操作方法；二、实训地点水电站综合实训中心三、实训要求1、遵守纪律，认真作记录；2、没有指导人员的许可，不能操作设备；3、服从安排，保证人生绝对的安全；4、完成实训表格的填写；四、实训内容1、认识调速器系统结构；2、学习如何操作调速器；3、学习如何调试调速器；4、学习调速器基本的操作；五、调速器调试步骤5.1 通电检查根据图纸检查柜内配线正确无误，端子外接线正确。检查工作电源和供电回路。AC220V、DC220V（或DC110V）回路配线不得与DC24V、DC12V、AV5V回路串接，否则会损坏元器件。5.2 试验准备工作5.2.1 接力器的反馈调整接力器反馈调整的目的是使电气采集数据换算后能够准确反映接力器的实际位置，而导叶位置反馈是调速器调节系统重要的调节依据。我们生产的通用型导叶位置传感器利用用两个电位器组合把位移转化为电压信号，输入到AD转换模块转换为接力器的位置数据。原理如下图，电位器1为反馈增益调整，电位器2输出反映接力器位置，调整反馈零点。具体方法是：a 开、关接力器，确认反馈接线正确，观察导叶反馈值变化是否与动作相符。若指示与运动方向相反，把电位器2的1、3两脚互换。b 机手动把接力器全关，松开电位器2与接力器的连接。调整反馈电位器2，使电位器2的2脚输出电压在0.080.15V，固定电位器2与接力器的连接，使电位器输出可以随接力器的开关相应变化。在触摸屏上导叶反馈调整画面设置测量零点（对应导叶全关时PLC实测值）和显示零点值（0.00%）。调整开度表面板螺丝，使指针指示0.00%位置。c 手动把接力器全开，调整电位器1使2脚输出在9.859.90V之间，在触摸屏上导叶反馈调整画面设置导叶测量增益（对应导叶全开时PLC实测值）和显示增益（99.99%或100%）。调整开度表后电位器，使指针指示在100%位置。重复b、c操作，观察反馈显示是否正确。另外采用其他厂家生产的位置传感器则参照说明书进行调整。5.2.2 开关机时间整定根据设计院或者主机厂家提供的数据，整定最快开关机时间。方法是调整机械开关调整螺母，原理是调整回油油路的节流阀。数字式调速器和步进式以及比例式调速器调整螺母的位置不同。5.2.3 电机反馈调整（仅步进式和比例式）引导阀带动传感器轴上下移动，改变传感器输出电阻，把位移转换成电压信号输出。机手动使接力器位于中间任意位置，调整传感器移动轴与引导阀的连接螺母，使传感器输出为4.95V5.05V之间（若传感器输入为0V10V）或者0V（对地）左右（传感器输入为10V10V）。后来生产的调速器对电压数值无要求，只需调整在一中间位置，原则是满足引导阀所有的行程在传感器的可用范围内，然后在触摸屏上小反馈调整画面设置对应于实际测量值的中间值。5.2.4 功率反馈调整一般功率信号采用420mA输入，和导叶反馈调整同理设置相应的测量值与显示值。5.2.5 水头反馈调整水头测量切自动，和导叶以及功率反馈调整同理设置相应的测量值与显示值。5.2.6 测频检查用端子AC5V作为网频信号源，用频率信号发生器作为机频信号源，改变发出的信号频率，检查测频是否正确。把调速器切换到自动跟踪工况，观察机频显示是否有变化。在不跟踪状态，机频显示应与实际频率一致，在跟踪状态，网频变化会导致机频显示与实际频率不一致。5.3 无水试验5.3.1 静特性试验置调速器于空载状态或负载状态（模拟断路器合）频率调节模式。设置永态转差系数bp=6%，PID调节参数最小值bt=3%，td=3%，tn=0s，频率给定fg=50Hz，频率死区Ef=0Hz，调速器不跟踪状态。把电气开限放到最大，导叶开度给定0%使接力器全关。打开触摸屏静特性试验画面，按开始按钮使其自动试验。频给将从50Hz开始每0.3Hz变化一次，先增加到53Hz，然后再下降到50Hz，使接力器单调上升或下降，接力器每次变化稳定后，自动记录本次信号频率给定值及相应的接力器开度，自动生成频给升高和降低时的静态特性曲线。试验结束后自动计算转速死区及实测bp值。试验数据：fg（Hz）50.050.350.650.951.251.551.852.152.452.753.0导叶Y导叶Y试验结果：转速死区：Ix= %实测bp值：bp= %国家标准：GB/T 9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件4.3.2规定：对于大型调速器转速死区Ix0.04%，中小型调速器转速死区Ix0.1%。5.3.2 调速器运行状态切换试验将调速器端子的5V工频信号作为模拟机频和网频输入，将接力器开到任意开度，模拟机组断路器合，调速器负载运行状态；操作调速器使其在机手动电手动自动相互切换，观察切换前后接力器开度是否稳定。在同样的工作条件下，切换调速器工作电源：分别记录交直流同时工作，交流单独工作，直流单独工作时接力器开度的稳定值。观察几个值之间的差值。国家标准：GB/T 9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件4.6.10.1电气装置的工作电源和备用电源相互切换时或多微机电调的工作机和备用机切换时，接力器的行程变化相对值不得超过1%。5.3.3 故障冗错试验将调速器端子的5V工频信号作为模拟机频和网频输入，将接力器开到任意开度，模拟机组断路器合，调速器负载运行状态。分别断开机频信号、网频信号、接力器反馈信号模拟机频故障、网频故障以及导叶反馈断线故障。观察故障报错是否正确，观察机、网频故障和接力器故障前和故障复归后接力器行程的变化量。模拟电源消失，要求接力器开度保持。负载工况，再投电源，接力器开度不变。步进式和比例式调速器要模拟电机反馈故障前与复归后的接力器行程变化。国家标准：GB/T 9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件4.6.10.3对于大型电调和重要电站的中型电调，当测速装置输入信号消失时应能保证机组负荷，同时要求不影响机组的正常停机和事故停机。5.3.4 模拟紧急停机试验将调速器端子的5V工频信号作为模拟机频和网频输入，将接力器开到任意开度，模拟机组断路器合，调速器负载运行状态。由二次回路发出紧急停机令，使接力器全关。检验调速器紧急停机部分的工作可靠性。5.4 动态调试5.4.1 手动开机调速器第一次开机采用机手动或电手动（先打开开限，再增加开度给定）开机，观察机频调整导叶开度使其稳定在50Hz左右，使机组稳定在额定转速，此时的开度为空载开度，据此开度并参考当时的水头状况，设置调速器参数设定画面里的“空载最大开度”和“空载最小开度”。记录三分钟内频率摆动最大值，即机组自身的空载摆动值。5.4.2 空载频率摆动切换调速器到自动控制方式，机频不跟踪网频，调整PID参数，优化频率摆动。bt：暂态转差系数，增大bt值，能改善调节系统稳定性，减少调节过程最大超调量，减少振荡次数，有利于改善动态品质；bt过大，调速器动作过慢，反会增大超调量，调速器调节时间长；减小bt值，使调速器调节灵敏，可降低空载频率摆动幅度，但过小会导致频率摆动频繁，接力器反复动作。开、关放大倍数：放大倍数越大，系统稳定性越好，但过大会导致超调，接力器反复频率高，恶化系统稳定性。开、关放大倍数之间要比例适当，否则会造成接力器动作相对控制输出偏开或偏关。开度调节死区：死区大会减少接力器频繁动作，降低调节的灵敏度，改善系统稳定性。但是过大会导致接力器动作反应迟缓，造成频率摆动的幅度增大或则负载状态下功率调节误差大。PWM：最小调节脉冲宽度，它反映了接力器动作的最小反应脉宽以及每个脉宽动作的幅度。脉宽太小会导致接力器在小范围内拒动，过大会导致接力器超调、反复抽动。国家标准：GB/T 9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件3.2.3规定水轮发电机组应能载手动各种工况下稳定运行。在手动空载工况下（发电机励磁调节器载自动方式下运行）运行时水轮发电机组转速摆动相对值对应大型调速器不超过0.2%；对应中小型调速器不超过0.3%；国家标准：GB/T 9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件4.4.1规定对应大型调速器转速摆动相对值不超过0.15%；对应中小型调速器不超过0.25%。如果手动空载转速摆动相对值大于规定值，其自动空载转速摆动值不得大于相应手动空载转速摆动值。5.4.3 空载频率扰动空载频率摆动合格，置调速器不跟踪模式，改变频率给定从48Hz跃变到52Hz（上扰），稳定后再改变频率给定从52Hz跃变到48Hz（下扰）。记录机组频率和接力器行程的过度过程，检验PID参数设定是否满足超调量小、波动次数少、稳定快。5.4.4 自动开、停机接收到开机令，调速器由停机联锁状态转入开机过程，自动将开度给定和电开限增加，导叶开度开至开机顶点，转速迅速上升，当机频升至45Hz，开度给定减小到空载开度给定，以保证开机转速不致过高。调速器转换到空载状态，自动调整导叶开度使机组频率跟踪系统频率，使机组转速稳定在额定转速附近。接收到停机令，将接力器关至全关，等待机频减小低于35Hz时，调速器进入停机联锁状态。5.4.5 甩负荷试验调速器在甩负荷试验过程中要处于自动方式的平衡状态。1） 甩25%负荷甩25%负荷主要测量接力器的不动时间Tq，检验调速器的速动性。甩25%负荷接力器的不动时间是指断路器断开后转速开始上升到接力器开始关闭的时间间隔。试验方法：目前我们的调速器在触摸屏上有试验菜单，可以记录接力器的不动时间、频率上升的最大值、以及关回来调节过程中的频率下降最小值、调节时间。 或者使用调速器仿真试验仪，可测试仿真机组或实际机组各种试验数据。国家标准：GB/T 9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件4.4.2.3规定：转速或指令信号按规定形式变化，接力器不动时间对电调不得大于0.2S。2） 甩100%负荷甩100%负荷的目的对于调速器来说主要是观察转速上升最大值和调节时间。另外还观察导水机构在甩负荷的过程中水压上升的最大值，以检验调节保证时间的合理性。国家标准：GB/T 9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件4.4.2.1规定：甩100%负荷后，在转速变化的过程中，超过额定转速3%以上的波峰不超过两次。4.4.2.2规定 ，机组甩100%负荷后，从接力器第一次向开启侧移动到机组转速摆动不超过额定转速0.5%为止所经历的时间应不大于40S。5.5 面板及触摸屏操作说明5.5.1 面板操作说明各个指示灯对应不同信号。如交流电源、直流电源、开机、停机、停机联锁、断路器等。1远方/现地现地位置的时候，只能由现地的增、减旋钮来下达增/减负荷命令，远方则只能由监控设备通过端子排上的接线以空接点的形式下达增/减负荷命令。2.机手动/电动 机手动位置，只能手动操作机械部分来实现接力器的开、关动作。电动位置，由电气控制部分来操作接力器的开和关，而此时严禁手动操作机械部分。3 负荷增/减在现地工作模式下，通过此旋钮来下达增或减负荷的指令。4 紧急停机在特定情况下，此按钮可以实现接力器的紧急关闭。5故障复归在调速器电气故障的情况下，此灯会亮并在故障处理之前一直保持。一般故障恢复后，可自动复归，但反馈故障需要手动复归。5.5.2触摸屏1.概述触摸屏是PLC调速器人机对话窗口，它能够更加简捷、准确、方便地实现PLC调速器的监视、操作和参数的调整修改等功能。(触摸屏有5.7寸，10.4寸两种，画面的布置有所不同，但操作方式基本相同。)2. 触摸屏的主要功能* 在画面中查看调速器的工作情况；* 方便的切换画面； * 具有记录故障及发生故障的时间及原因；* 可上载、下载画面；* 具有自动试验功能。3.显示及操作（1）开始画面此画面显示了调速器的生产厂家以及时间显示等基本信息。通过画面上的“三联”触摸键可将画面切换至主显画面。（2）主显画面此画面为单调可编程微机调速器的主显画面。（4）画面切换框此菜单可将显示分别切换至主显画面、事件报告画面、参数设置画面、试验画面，实现查看事件报告、设置运行参数和进行调速器试验等功能。（5）关键运行参数显示 显示调速器的导叶实际开度、浆叶实际开度(双调可编程微机调速器)、功率、机组频率、浆叶反馈的开度(双调可编程微机调速器)、导叶反馈的开度、电气开限值、开度给定值、水头值、功率给定值以及频率给定值。（6）运行工况显示* 正常/故障指示 当调速器处于正常运行状态时，该指示灯显示“正常”；当检测到调速器有故障时，该指示灯显示“故障”。* 调速器工况指示指示调速器当前运行工况：当调速器处于停机备用状态、开机过程状态、空载状态、负载频率调节状态、负载开度调节状态、负载功率调节状态、发电转调相状态、调相状态、调相转发电状态、电手动状态、机手动状态、停机过程状态时该指示灯显示相应的状态。（7） 操作切换框* 跟踪/不跟踪切换触摸此按钮可使调速器在自动空载工况下在“跟踪”和“不跟踪”之间切换。“跟踪”状态是控制机组频率跟踪电网频率；“不跟踪”状态是控制机组频率跟踪频率给定，并网后跟踪/不跟踪按钮不起作用，自动处于“不跟踪”状态。* 自动/电手动触摸此按钮可使调速器在“自动”、“电手动”这两种状态下运行。* 频率调节/开度调节/功率调节按钮触摸此按钮可在调速器负载工况下实现“频率调节”、“开度调节”和“功率调节”3种模式间的转换。注意：在调速器空载工况下，调速器只能在“频率调节”模式下工作。（8）显示并弹出棒图修改电气开限、开度给定、水头值、频率给定、功率给定值。* 修改电气开限值：触摸电气开限右边显示的数字，可将画面切换至电气开限修改画面。该画面的主要功能是修改电气开限值。* 修改开度给定值：触摸开度给定右边显示的数字，可将画面切换至修改开度给定画面。该画面的主要功能是修改开度给定值。修改开度给定值是将导叶开度修改到导叶要达到的开度。修改导叶开度值的方法参见修改电气开限值。开度给定值的范围是0100%，它受电开限的限制。事件报告警报历史表是将发生的警报信息和事件信息显示在该画面中，并依序逐条记录。可将警报信息和事件信息发生的具体时间记录在报警历史表中。画面中的“S”或“A”代表警报和事件的状态：发生或解除。其中，“S”代表解除，“A”代表发生。在事件报告中事件信息有：开机、停机、油开关、调相、机手动、增加(有功)、减少(有功)等信息。在事件报告中报警信息有：机频故障、网频故障、导叶反馈断线、功率反馈断线、电池失效、水头自动故障等信息。当出现故障信息时，画面会自动切换到“事件报告”画面。5.6 故障分析及处理1 .空载运行机组自动空载频率摆动值大原 因现 象处理方法机组手动空载频率摆动大机组手动空载频率摆动达0.5-1.0Hz，自动空载频率摆动为0.3-0.6HZ进一步选择PID调节参数（bt、Td、Tn）和调整频率补偿系数，尽量减小机组自动空载频率摆动值，如果自动频率摆动还大于手动频率摆动值，则增大Tn接力器反应时间常数Ty值过大或过小 机组手动空载频率摆动0.3-0.4Hz，自动空载频率摆动达0.3-0.6HZ,且调节PID调节参数bt、Td、Tn、无明显效果调整电液（机械）随动系统放大系数，从而减小或加大接力器反应时间常数Ty。当调节过程中接力器出现频率较高的抽动和过调时，应减小系统放大系数；若接力器动作迟缓，则应增大系统放大系数PID调节参数bt、Td、Tn整定不合适机组手动空载频率摆动0.2-0.3Hz，自动空载频率摆动小于上述值，但未达到国家要求合理选择PID调节参数，适当的增大系统放大系数，特别注意它们之间的配合。接力器至导水机构或导水机构的机械与电气反馈装置之间有过大的死区机组手动空载频率摆动0.2-0.3Hz，自动空载频率摆动大于等于上述值，调PID参数无明显改善处理机械与反馈机构的间隙减小死区被控机组并入的电网是小电网，电网频率摆动大被控机组频率跟踪于待并电网，而电网频率摆动大导致机组频率摆动大调整PLC微机调速器的PID调节参数：bt、Td向减小的方向改变，Tn向稍大的方向改变2. 负载运行并网运行机组溜负荷原因现象处理方法电网频率升高，调速器转入调差率（bp）的频率调节，负荷减少接力器开度（机组所带负荷）与电网频率的关系正常，调速器由开度/功率调节模式自动切至频率调节模式工作如果被控机组并入大电网运行，且不起电网调频作用，可取较大的bp值或加大频率失灵区E，尽量使调速器载开度模式或功率模式下工作。电液转换环节或引导阀卡阻控制输出与导叶实际开度相差较大，如果是冗余电转已经切换，如果是无油电转则引导阀卡阻检查并处理导叶转换器：切换并清洗滤油器检查电液转换器并排除卡阻现象检查引导阀，活塞，密封圈机组断路器误动作机组负荷突降至零，并维持零负荷运行启动断路器容错功能，电厂对断路器辅助接点采取可靠接触的措施接力器行程电气反馈装置松动变位控制输出与导叶反馈基本一致，导叶实际开度明显小于导叶电气指示值重新校对导叶反馈的零点和满度，且可靠固定调速器开启方向的器件接触不良或失效调速器不能正常开启，但能关闭，平衡指示有开启信号检查或更换电气开启方向的元件，检查开方向的数字球阀和主配位置反馈，如果是主配反馈的问题，更换后需重新调整电气零点4. 接力器调速器接力器抽动原因现象处理方法调速器外部干扰调速器外部功率较大的电气设备启动/停止调速器外部直流继电器或电磁铁动作/断开调速器的壳体的接地所有的接地应与大地牢固连接，调速器的内部信号与大地之间的绝缘电阻应大于50外部直流继电器或电磁铁线圈加装反向并接（续流）二级管；接点两端并接阻容吸收器件（100电阻与630V，0.1F电容器串联）机组频率的差频干扰多出现于开机过程中，机组转速未达到额定转速，残压过低；或机组空载，未投入励磁、机组大修后第一次开机，残压过低机组频率信号(残压信号/齿盘信号)均应采用各自的带屏蔽的双绞线至调速器，屏蔽层应可靠的一点接地。机频信号线不要与强动力电源线或脉冲信号线平行、靠近，机频隔离变压器远离网频隔离变压器和电源变压器接线松动、接触不良抖动现象无明显规律，似乎与机组运行振动区、运行人员操作有一定联系将所有的端子及内部接线端重新加固导叶接力器反应时间常数TY值偏小调速器在较大幅度运动时主配压阀跳动、油管抖动、接力器运动出现过头现象减小系统的放大系数，加大主配反馈放大倍数5.甩负荷甩负荷问题原因现象处理方法PID调节程序中负限幅值过于靠近导叶接力器零值甩100负荷过程中，导叶接力器关闭到最小开度后，开启过快，使机组频率超过3额定频率的波峰过多，调节时间过长对单调机组PID的负限幅值应设置为1015，使导叶接力器关闭到最小开度后的停留时间加长。缩短大波动过渡过程的时间。PID调节程序中负限幅过于离开导叶接力器零值甩100负荷过程中，导叶接力器关闭到最小开度后，开启过于迟缓，使机组频率低于额定值的负波峰过大，调节时间过长转浆、灯泡机组PID的负限幅值应设置为05，使导叶接力器关闭到最小开度后的停留时间缩短，抑制机组转速下降太多，避免失磁。导叶接力器关闭时间过短甩75额定负荷过程中的水压上升值过大按调节保证计算，加长导叶接力器关闭时间值导叶接力器关闭时间过长甩75额定负荷过程中的机组转速上升值过大按调节保证计算，缩短导叶接力器关闭时间两段关闭特性不合要求甩75额定负荷过程中的水压上升或机组转速上升值过大按调节保证计算，调整两段关机速度及拐点调速器转速死区ix偏大甩25额定负荷时，导叶接力器的不动时间过长检查机械液压系统的各级连接环节以减小死区，并加大Tn（加速度时间常数），尽量在网频50Hz时甩负荷机组油开关节点误动作（断开）机组油开关未动作，仍在“合上”位置，但送给调速器的机组油开关接点断开，导致甩负荷或减负荷完善机组二次回路电源接线，防止机组油开关辅助继电器误动作启动断路器容错功能，调速器程序中对油开关辅助节点进行智能处理6.参数和水头运行参数、水头有关的问题原因现象处理方法自动开机到不了空载开度开机过程中，机组频率到不了额定频率50Hz运行参数中的最小、最大空载开度设置不合理，当前水库水位过低