《水轮机及辅助设备》项目五水轮机调速器

项目五水轮机功率调节课程：《水轮机及辅助设备运行与检修》项目五水轮机功率调节【任务5.1】机组开机操作1.机组开机操作教学情景的创建表5-1

水轮机开机操作教学情境的创建【任务5.1】机组开机操作5.1.1水轮机调节方式

水力发电的生产过程如图5-1所示。图5-1水力发电过程示意图1．水轮机调节的任务1）用户对电能质量指标的要求①机组容量≥3000MW50Hz±0.2②机组容量≤3000MW50Hz±0.5③用户端电压≥35kV额定电压±5%④用户端电压≤10kV额定电压±7%图5-2

水轮发电机组示意图2.水轮机调节的方法

→水轮机动力矩；→发电机阻力矩。（1）当＞时，，机组转速↑，需要减少。（2）当

=时，机组力矩平衡，转速稳定。（3）当＜时，，机组转速↓，需要增加。1）机组运动方程式1.水轮机调节的任务3）调速器的分类(1)按元件结构分机械液压电气液压(2)按调速器容量分大型中型小型特小型容量是指接力器的工作容量，单位：N•m。3）调速器的分类1.水轮机调节的任务（3）按执行机构的数量分类单调节双调节（4）按调速器调节规律分类PIPID两个调节对象比例-积分-微分规律（5）按结构分类整体式分离式1．水轮机调节的任务4）调速器的型号编制说明图5-3

调速器型号编制方法1．水轮机调节的任务4）调速器的型号编制说明①动力特征Y—带有接力器及压力罐的调速器；T—通流式调速器；D—电动式调速器。②调节器特征W—微机电液调速器。③对象类别C—冲击式水轮机调速器；Z—转桨式水轮机调速器。④产品类型T—调速器；C—操作器；F—负荷调节器。⑤产品属性D—电气液压调速器的电气柜；J—电气液压调速器的机械柜。1．水轮机调节的任务5）型号示例1）YDT-18000-4.0-SK05A

表示带压力罐的模拟式电气液压调速器，接力器容量为18000N•m，额定油压为4.0MPa，为天津水电控制设备厂05系列第一次改型产品。2）YT-6000-2.5

表示带压力罐的机械液压调速器，接力器容量为6000N•m，额定油压为2.5MPa，为统一设计产品。3）TDBWST-100-4.0

表示不带压力罐的步进电机微机双调节调速器，天津电气传动设计研究所产品，其主配压阀直径为φ100mm，额定的工作油压为4.0MPa，为统一设计产品。1．水轮机调节的任务6）调速器的系列型谱表5-2 调速器容量划分系列微机调速器（1）按调节器所采用的微机分类（2）按电液随动系统或伺服系统所采用的电液转换元件分类【任务5.1】机组开机操作5.1.2典型微机调速器工业控制计算机单片机可编程控制器（PLC）可编程计算机控制器（PCC）电液比例阀+液压放大机构伺服电机+液压放大机构步进电机+液压放大机构数字阀液压伺服系统1.微机调速器的系统结构与组成微机调速器的原理框图如图5-4所示。微机调速器由两部分组成，即微机调节器和液压随动系统。1）微机调速器的組成图5-4

微机调速器原理框图1.微机调速器的系统结构与组成（1）单微机调节器。（2）双微机调节器。双CPU、单总线、单输入/输出通道。（3）双微机系统调节器。双微机、双总线、双输入/输出通道。2）微机调节器的基本结构形式图5-5

双微机调节器结构框图1.微机调速器的系统结构与组成3）电液随动装置的结构按照电液转换元件的不同，电液随动装置可以分为如下两种型式。（1）采用伺服比例阀+液压放大装置的结构。图5-6伺服比例阀+液压放大装置的结构1.微机调速器的系统结构与组成3）电液随动装置的结构（2）采用步进电机或伺服电机+液压放大装置的结构。如图5-7所示图5-7步进电机或伺服电机+液压放大装置的结构2.GLYWT全数字式微机调速器1）GLYWT调速器简介GLYWT—PLC系列全数字式微机调速器，以PLC作为微机调节器，以并列数字电磁阀为电液转换主要部件的微机调速器。2.GLYWT全数字式微机调速器

型号GLYWT—PLC中各字母含义如下：G—高油压；L—逻辑阀（数字阀）；Y—液压；W—微机；T—调速器；PLC—可编程控制器。GLYWT—PLC表示调速器为可编程高油压数字阀微机调速器。1）GLYWT调速器简介1-小波动关机电磁球阀；2-小波动开机电磁球阀；3-大波动关机电磁球阀；4-紧急停机电磁阀；5-大波动开机电磁球阀；6-压力表；7-液控单向阀；8-开机插装阀；9-行程调节盖板（调节开机时间）；10-液压缸（接力器）；11-关机插装阀；12-行程调节盖板（调节关机时间）；13-节流阀（调节小波动开关时间）；14、19-单向阀；15-截止阀（主油阀）；16-电接点压力表；17-蓄能器；18-截止阀；20-油泵；21-溢流阀（安全阀）；22-回油箱；23-滤油器；24-电机图5-8GLYWT型高油压全数字式微机调速器机械液压系统图2.GLYWT全数字式微机调速器（1）电磁阀的结构和工作原理电磁阀也称为电磁换向阀，是利用电磁铁吸力控制阀芯换位的换向阀。电磁换向阀包括换向滑阀和电磁铁两大部分。图5-9二位三通电磁换向阀（a）结构原理图；(b)图形符号1-衔铁；2-推杆；3-阀体；4-阀芯；5-弹簧图5-10三位四通电磁换向阀（a）结构原理图；(b)图形符号1-阀体；2-弹簧；3-弹簧座；4-阀芯；5-线圈6-衔铁；7-隔套；8-壳体；9-插头组件图5-11电磁球阀式换向阀（a）结构原理图；(b)图形符号1-支点；2-操纵杆；3-杠杆；4-左阀座；5-球阀；6-右阀座；7-弹簧；8-电磁铁电磁球阀也称为电磁球阀式换向阀，是通过变换钢球在阀体内的相对位置来使阀体各油口连通或断开。图5-11常开型二位三通电磁球阀式换向阀的结构图。(a)管式；(b)板式；(c)图形符号1-阀体；2-阀芯；3-弹簧图5-12普通单向阀（2）单向阀的结构和工作原理。单向阀控制油液只能向一个方向流动、反向截止或有控制的反向流动。液控单向阀由单向阀和液控装置两部分组成，如图5-13所示。（3）节流阀的结构和工作原理。节流阀主要由节流口与用来调节节流口开口大小的调节元件组成。2.GLYWT全数字式微机调速器（1）电磁阀的结构和工作原理图5-13液控单向阀

（a）结构原理图；（b）图形符号1-控制活塞；2-推杆；3-单向阀阀芯图5-14普通节流阀（a）结构原理图；（b）图形符号1-阀芯；2-推杆；3-手轮；4-弹簧2.GLYWT全数字式微机调速器（4）插装阀的结构和工作原理插装阀是一种不包括阀体，直接将阀芯装入一个共同阀体内的特殊二位二通阀，其阀芯基本结构通常是一个锥阀，可以实现基本的逻辑功能，也称为插装式锥阀或插装式逻辑阀。插装阀主要由阀芯4、阀套2和弹簧3等元件组成，如图5-15（a）所示。图5-15插装阀1-阀盖；2-阀套；3-弹簧；4-阀芯；5-阀座；6-节流针（a）结构图（b）图形符号（c）插装阀组成的单向阀2.GLYWT全数字式微机调速器（5）溢流阀的结构和工作原理

溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护，也称安全阀。按结构形式和基本动作方式可分为直动式和先导式两种。图5-16直动式溢流阀（a）结构图；（b）图形符号2.GLYWT全数字式微机调速器（6）液压缸（接力器）的结构和原理调速器通常将执行元件称为接力器，其作用就是将液压能转换为机械能，推动水轮机的导水机构、桨叶、喷针及折向器等负载。高油压调速器所用的液压缸通常如图5-17所示。图5-17高油压调速器液压缸基本结构1-支座；2-活塞；3-活塞杆；4-缸筒；5-支承环；6-端盖；7-耳环大型接力器高油压接力器主轴水导油盆控制环接力器接力器位电转换器主令控制器压力油管2.GLYWT全数字式微机调速器（7）油压装置的结构和工作原理油压装置用于向调速器等提供清洁、可靠而稳定的压力油源。可满足瞬间大流量的要求，减少油泵和电机的容量。下面以图5-8所示的调速器高压油压装置简要说明其结构和工作原理。图5-18齿轮油泵组结构图1-电机；2-电机支座；3-联轴器；4-传动轴

图5-19螺杆油泵结构图1-泵壳；2-衬套；3-主动螺杆；4-从动螺杆；5、6-推力轴承套;5-高压齿轮泵；6-吸油滤油器

；7-下盖；8-上盖（7）油压装置的结构和工作原理囊式蓄能器它具有储存能量、稳定压力、吸收冲击和消除振动等作用。图5-20囊式蓄能器结构1-阀防护罩；2-充气阀；3-止动螺母；4-壳体；5-胶囊；6-菌形阀；7-胶托环；8-支承环；9-密封球；10-压环；（7）油压装置的结构和工作原理气囊菌形阀壳体充气阀2.GLYWT全数字式微机调速器3）GLYWT调速器机械液压系统工作原理（1）手动控制。在图5-8所示的调速器系统结构图中，小波动关机电磁球阀1、小波动开机电磁球阀2主要用于小波动自动调节和手动控制。图5-21GLYWT微机调速器电气系统原理框图图5-22GLYWT型微机调速器端子结构图注：1.图中虚线框内中的相关接点及变送器信号来自机组其它盘柜和设备，其中报警是输出至机组的上位机。2.标有*号的元件来自调速器机柜内。3.有功功率变送器不属于调速器供货范围，在机组综合自动化系统配置中考虑。2.GLYWT全数字式微机调速器3）GLYWT调速器机械液压系统工作原理

手动控制开机时，小波动开机电磁球阀2线圈通电，阀芯右移，压力油自蓄能器→油源总阀15→紧急停机电磁阀4→小波动开机电磁球阀2→单向阀14→节流阀13到达接力器活塞左侧的开机腔。手动开机的速度由节流阀13进行调节。2.GLYWT全数字式微机调速器3）GLYWT调速器机械液压系统工作原理为保证在非调节控制情况下，接力器活塞左侧开机腔的压力油不经小波动开机电磁球阀2排油，在小波动开机电磁球阀2的出口处安装了单向阀14。GLYWT调速器机械液压系统工作原理2.GLYWT全数字式微机调速器3）GLYWT调速器机械液压系统工作原理当机组所带负荷突变需要快速调节导水叶开度时，主要由大波动电磁球阀为先导的插装阀来实现。（2）大波动调节2.GLYWT全数字式微机调速器3）GLYWT调速器机械液压系统工作原理在自动调节运行工况下，调节器根据机组频率及机组给定值自动控制大小波动开关机电磁球阀来实现相应的调节控制。调速器设有两台螺杆式油泵，一台工作，一台备用，可互相切换。（4）自动调节（5）油泵控制3．TDBYWT电机控制式微机调速器1）TDBYWT调速器主要组成（1）微机调节器部分。（2）电液随动装置部分。TDBYWT调速器主要组成图5-24TDBYWT-18000机械液压系统图1、主接力器活塞；2、主接力器缸体；3、主配压阀阀体；4、主配衬套；5主配活塞；6、辅助接力器活塞；7、引导阀针塞；8、引导阀衬套；9、开机时间调整螺母；10、关机时间调整螺母；11、螺套；12、编码器；13、传动轴；14、步进电机；15、轴承；16、凸轮；17、开限电机；18、减速装置；19、开限电位器；20、开限手轮；21、开限全关位置；22、螺套；23、开限启动开度位置；24、开限全位置；25、螺套；26、螺杆；27、销；28杠杆；29、电磁铁；30、事故阀活塞；31、开度电位器；32、连杆；33、拐臂；34、反馈轴；35、拐臂；36、弹簧；37、滚轮；38、反馈锥体；39、锁紧螺母。图5-23TDBYWT—18000微机调速器电气系统图3．TDBYWT电机控制式微机调速器4）主要功能（1）自动控制功能②调相功能、水位调节功能和功率调节功能；③各工况间可自动切换；④空载时自动跟踪电网频率，电网TV故障时，自动切换至跟踪频率给定；机组频率信号消失时，能使机组保持在原工况运行；⑤机械液压手动运行时，电气调节器输出自动跟踪接力器开度，无需调整，可随时无扰动切换至自动运行。3．TDBYWT电机控制式微机调速器4）主要功能（2）手动控制功能。①开机、停机、增减负荷、紧急停机；②在微机调节器故障情况下，可通过机械开度限制机构实现开停机和负荷调整。3．TDBYWT电机控制式微机调速器4）主要功能（3）通信及其它功能①设有RS485通信接口，可实现与厂站级计算机通信；②设有RS422通信接口，可实现与触摸屏的连接；③具备故障自诊断、防错、容错和纠错功能；④适应式变结构、变参数PID调节，空载和负载参数自动切换。3．TDBYWT电机控制式微机调速器图5-25微机调节器主程序流程图运行调节原理（1）自动工况下的空载运行。4．新型电液随动系统1）步进电动机及步进液压缸（1）步进电动机

步进电机是一种把脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机—电执行元件。4．新型电液随动系统1）步进电动机及步进液压缸步进电机按结构可分为反应式和混合式，按相数可分为二相、三相和多相。图5-26为三相反应式步进电机的工作原理图。图5-26步进电机工作原理图4．新型电液随动系统2）比例阀和伺服比例阀图5-27直控式比例阀结构图1-位移反馈装置；2、9-衔铁；3、8-线圈；4、10-接线盒；5、7-弹簧；6-滑阀（1）比例阀4．新型电液随动系统2）比例阀和伺服比例阀（2）伺服比例阀。图5-28直动式伺服比例阀结构1-弹簧；2-阀芯；3-线圈；4-衔铁；5、6-接线盒；7-反馈装置比例伺服阀控制主配压阀原理框图

4．新型电液随动系统3）电液数字阀电液数字阀也称开关阀，利用高速开关电磁铁来控制阀芯位置的变化，去改变阀体上各油路的通与断，从而改变各管路中油流的方向和流量的大小。5.1.3机组的开机操作【任务5.1】机组开机操作正常开机前的检查（1）接到开机命令，开机前的检查和准备。检查开机条件：①导水叶处于全关状态；②制动闸落下；③断路器在断开位置；④灭磁开关未合（采用全控桥逆变灭磁方式正常停机时不跳灭磁开关，此条取消）；⑤机组无事故。（2）满足开机条件，开辅机步骤为：①退出调速器锁定，打开调速器总供油阀；②开启发电机通风机，打开冷却水，若出现冷却水中断信号，经过延时，投入备用冷却水，若仍无冷却水信号，发出冷却水中断信号；③开启主轴密封水，若延时后无密封水信号，发出主轴密封水故障信号。5.1.3机组的开机操作【任务5.1】机组开机操作5.1.3机组的开机操作【任务5.1】机组开机操作（3）起动调速器，打开导水叶至“空载”开度，转速升至额定值。（4）投励磁装置。（5）投准同期装置

当发电机端电压为90％额定电压时，投入准同期装置。（6）合发电机出口断路器。机组并列条件满足后，准同期装置发出合闸命令，合上发电机出口断路器。5.1.3机组的开机操作【任务5.1】机组开机操作（7）将开度限制打至全开。（8）进行导水叶开度和转速调整，将机组带上所需负荷。（9）检查机组各部分的运行情况，做好记录并向值长汇报。机组的开机流程实例以灯泡贯流式机组为例。详见图5-291.机组的开机流程实例1）机组开机准备流程图5-29桂平电厂机组开机准备流程1.机组的开机流程实例2）机组停机至空转流程图5-30桂平电厂机组停机至空转流程机组停机至空转流程,详见图5-30。1.机组的开机流程实例图5-31桂平电厂机组空转至空载流程图5-32桂平电厂机组空载至发电流程3）机组空转至空载流程,详见图5-31。4）机组空载至发电流程,详见图5-32。2．机组的同期并列操作1）发电机准同期并列条件发电机准同期并列条件包括：①发电机电压与系统电压相等；②发电机频率与系统频率相等；③相位相同；④发电机电压相序与系统电压相序一致（除新安装机组第一次投运或者机组大修涉及电气一次引出线及相关同期二次接线时需核定相序，一般正常开机无此要求）。实际操作条件为：（1）发电机电压与系统电压差ΔU≤5％~10％；（2）发电机频率与系统频率差Δf≤±0．2％~±0．5％；（3）发电机电势与系统电势相位差ΔΨ≤10°。任何情况下，不满足同期并列操作的实际条件均不允许并列。2．机组的同期并列操作1）发电机准同期并列条件2．机组的同期并列操作2）发电机并列方法并列方法准同期手动自动自同期3.发电机的功率调整发电机的功率调整包括有功功率的调整和无功功率的调整，具体又包含单机运行时的功率调整以及与无穷大电网并列时的功率调整。3.发电机的功率调整1）同步发电机与无穷大电网并联时有功功率调整有功功率调整增加或减小导叶开度，即增加或减小水轮机的输入功率发电机输出有功功率就得到调整，通过调节调速器转速调整机构来实现。3.发电机的功率调整2）同步发电机与无穷大电网并联时无功负荷调整无功功率调整改变励磁电流大小即改变发电机无功功率输出大小，通过调节励磁装置上励磁调整装置来实现。3.发电机的功率调整3)同步发电机单机运行时的调整单机运行功率调整当有功负荷一定，调节调速器转速调整机构改变进水量大小则改变机组频率；当无功负荷一定，调节励磁电流大小则改变机组电压高低。发电机组的正常停机操作步骤如下：（1）接到停机命令后，进行卸负荷。（2）当有、无功负荷卸完后，跳开发电机出口断路器。（3）降低发电机电压至零，跳开灭磁开关。5.1.4拓展知识1．机组的停机操作（4）关调速器开度限制至零，关闭导水叶至“全关”位置。（5）待转速降至额定转速的35％时，投入机组机械制动。（6）停辅机。（7）向值长汇报停机完成。1．机组的停机操作5.1.4拓展知识1．机组的停机操作1）机组发电至空载流程桂平电厂机组发电至空载流程如图5-33所示。图5-33桂平电厂机组发电至空载流程2）机组发电（空载）至停机流程图5-34桂平电厂机组发电（空载）至停机流程1．机组的停机操作主要包括事故、紧急事故停机和手动紧急停机三种。（1）发电机在运行中发生下列故障时，机组应能够自动进行事故停机：①发电机电气事故，发电机保护动作；②机组事故（如轴承温度过高达到75℃，凋速器油压事故性降低等）。机组发生上述故障时，相应的保护动作，自动跳开发电机出口断路器、励磁系统灭磁开关，机组作事故停机，并发出事故信号。2.机组的事故停机操作2.机组的事故停机操作（2）当发电机在运行中发生下列故障时机组应能够自动进行紧急事故停机：①机组过速达到140％额定转速；②在事故停机过程中剪断销剪断。紧急事故停机除自动跳开发电机出口断路器、励磁系统，机组做事故停机并同时发出紧急事故信号，关闭机组主阀。2.机组的事故停机操作（3）当发生下列情况时，运行人员应立即关闭导叶，降低励磁，将发电机与系统解列并进行手动紧急停机：①机组发生强烈的振动和严重的界响；②发电机引出线电缆爆炸或接头发热冒烟；③水轮机严重漏水，压力水管破裂，危及机组安全；④发电机定子、转子冒烟着火；⑤发生人身事故或自然火灾。2.机组的事故停机操作1）机组发电至空载流程图5-35桂平电厂机组机械事故停机流程2.机组的事故停机操作2）机组电气事故停机流程图5-36桂平电厂机组电气事故停机流程2.机组的事故停机操作3）机组过速事故停机流程（a）（b）（c）图5-37桂平电厂机组机械过速事故停机流程【任务5.2】水轮机调速器参数整定1.水轮机调速器参数整定教学情景的创建表5-3水轮机调速器参数整定教学情境的创建5.2水轮机调速器参数整定的相关知识5.2.1水轮机调节系统特性

水轮机调节系统的静特性也称为机组的静特性，是指机组处于稳定状态下，机组转速n与机组功率P之间的关系曲线。调节系统静特性分为无差静特性和有差静特性。1）水轮机调节系统的静特性1.水轮机调节系统静态特性5.2水轮机调速器参数整定的相关知识5.2.1水轮机调节系统特性1）水轮机调节系统的静特性1.水轮机调节系统静态特性图5-38机组静特性曲线(a)无差静特性；(b)有差静特性2）水轮机调节系统的静态特性参数1.水轮机调节系统静态特性永态转差系数bp是调速器的静特性参数，定义为调速器静态特性曲线图上某一规定运行点斜率的负数。调差率ep是调节系统的静特性参数，定义为水轮机调节系统静态特性曲线图上某一规定运行点斜率的负数。1）水轮机调节系统的动特性2．水轮机调节系统动态特性水轮机调节系统的动特性，是指水轮机调节过程中各工作参数，如机组转速、流量、功率等随时间的变化规律。一般分为下列四类：（1）周期性扩散的振荡过程。（2）周期性等幅的振荡过程。（3）周期性衰减的波动过程。（4）非周期衰减过程。5.2.2微机调速器控制规律及算法微机调节器的数学运行是建立在经典控制理论基础之上的，包括最基本的比例（P）、积分（I）、微分（D）运算。图5-40控制典型环节

a-比例环节；b-积分环节；c-微分环节（a）（b）（c）1.控制典型环节输出量y与输入量x成比例的环节，见图5-40（a）称为比例环节。比例环节具有放大作用，故又称为放大环节。其运行方程为：

（5-1）式中：

—放大系数。1）比例环节P1.控制典型环节输出量y与输入量x对时间的积分成比例的环节，见图5-40（b），称为积分环节，其其运行方程为： （5-2）式中：T—积分时间常数。2）积分环节I1.控制典型环节输出量y与输入量x对时间的导数成比例的环节，见图5-40（c），称为微分环节，其其运行方程为： （5-3）式中：—微分环节时间常数。3）微分环节D2.微机调速器的PID控制算法离散控制算法位置型PID控制算法增量型PID控制算法2.微机调速器的PID控制算法1）位置型数字PID微机调速器图5-43位置型数字PID微机调速器控制系统原理框图2.微机调速器的PID控制算法2）增量型数字PID微机调速器图5-44增量型数字PID微机调速器控制系统原理框图2.微机调速器的PID控制算法3）仿增量型数字PID微机调速器图5-45仿增量型数字PID微机调速器控制系统原理框图5.2.3微机调节器常用微型计算机微机调速器位置或运动控制模块信号处理模块过程输入和输出模块微型计算机功率放大模块1.工业控制微机IPC工业控制微机，通常也称为工控机，它是计算机体系中的一个重要分支，是一种工业级的PC，简称IPC。IPC一般采用的是面向工业控制的总线，并采用底板的结构，各元件及结构都考虑要有极高的电磁兼容性、抗干扰能力和共模抑制能力。1）IPC的总线及底板结构1.工业控制微机IPC1）IPC的总线及底板结构图5-46IPC的机箱

图5-47IPC的底板1.工业控制微机IPC2）IPC一般采用模块化的结构IPC采用的是模块化的结构，根据各种功能制作成相应的功能板卡，如CPU卡、I/O卡、A/D和D/A卡、信号调理卡等。3）IPC支持多种实时控制功能并具有相应的装置（1）监控定时器。（2）电源掉电检测和保护功能。（3）监控定时和掉电检测功能均要有能保存重要数据的后备存贮器。（4）实时日历时钟或外部同步时钟接口。1.工业控制微机IPC4）IPC一般采用实时的操作系统5）IPC的其他形式IPC常用的实时操作系统有VRTX、Tornado/VxWorks等。有将所有元器件都集成在一块电路板上的嵌入式单板计算机、将显示器也都集成在一起的嵌入式一体化工作站，还有曾用得较多的STD总线工控机等。2.可编程控制器PLC2.可编程控制器PLCPLC作为一种新型的工业控制装置，其主要功能是实现逻辑控制，从而取代传统继电器的硬接线控制逻辑，克服传统继电器触点控制故障率高、系统维护量大、容易出现触点竞争和时序失配等问题。

2.可编程控制器PLC

输入输出接口电路是PLC与外围设备之间信息传递的通道，为保证PLC可靠工作，PLC在接口电路上采取光电耦合器，并有多种形式的输出方式，如继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出等。常用的接口电路如图5-49～5-51所示。

2.可编程控制器PLC2.可编程控制器PLC图5-49直流开关量输入接口示意图5-50继电器开关量输出示意图图5-51PNP晶体管开关量输出接口示意图2.可编程控制器PLC图5-52用S7-200PLC组成的微机调节器框图3.可编程计算机控制器PCCPCC采用多任务操作系统；其次PCC不但支持梯形图、C语言等各种高低级编程语言，而且还具有专门为工业控制开发的高级语言；最后，PCC可以支持多个主CPU同时工作，而且还具有智能处理器，如专门的时间处理单元（TimeProcessorUnit，简写为TPU）。3.可编程计算机控制器PCC小型PCC的工作过程如图5-53所示。图5-53小型PCC的工作过程5.2.4微机调节器输入输出过程通道微机调节器作为一个数字控制系统，根据系统的给定值与系统的实测值比较所得到的偏差及有关设备的状态作为输入信号，并按预先确定的数学模型进行运算和决策，最后输出相应的控制信号。系统的输入和输出信号有模拟量也有开关量，这些信号都是通过相应的输入输出通道与微机调节器进行连接的。1.微机调节器的模拟量和开关量①水头H的测量信号；②反映导水叶开度的主接力器或中间接力器位移信号；③双调中反映轮叶转角的轮叶接力器位移信号；④上位机的开、停机信号；⑤机组并网信号；⑥运行及操作方式的切换信号；⑦微机同期装置来的调节信号等。2.模拟量输入通道图5-54模拟量输入通道的基本组成3.模拟量输出通道图5-55模拟量输出通道基本组成4.开关量输入、输出通道开关信号一般指只有两种状态的信号，如开关的通和断，阀门的开和关等。图5-56固态继电器隔离驱动原理图5.2.5微机调节器的频率测量微机调速器要测量的频率信号有两个，即机组频率和电网频率，两者的工作原理一致。PLC测频在采用PLC作为微机调节器的水轮机调速器中，往往采用PLC的高速计数模块或PLC内部的高数计数器来实现测频。5.2.5微机调节器的频率测量图5-61测频装置u~f特性曲线

图5-61测频装置u~f特性曲线

5.2.5微机调节器的频率测量采用S7-200系列PLC组成的微机调节器

首先将待测的频率信号进行放大整形再经64分频后分成两路，一路与PLC高速脉冲输出端口Q0.0的高速脉冲相与再送入PLC的高速计数器，利用高速计数器实现频率测量。由于PLC输入的测频高速脉冲为20KHz，测频过程中仅用了半个周期信号，因此，当频率为50Hz时，频率测量的结果为,当频率为45Hz时，频率测量的结果为14222个脉冲，两者的差值为1422。2.改善调节保证参数的措施1）调节保证计算的简介调节保证计算的任务根据水电站压力引水系统和水轮发电机组特性，选择合理的导叶调节时间和调节规律，进行最大水击压强变化值和最大转速上升值计算，使水击压强变化和转速上升都在允许范围内。2.改善调节保证参数的措施1）调节保证计算的简介2）改善调节保证参数的措施3）设置调压室4）增大机组转动惯量GD2图5-67调压室布置及其内部水位波动5.3水轮机功率调节拓展知识5.3.1调速器静态特性试验调速器静特性试验的目的，主要用于确定调速器的转速死区和非线性度，综合判断调速器的制造和安装质量。1．调速器处于自动工况，频率模式，负载状态，参数设置为：

，

，

s，

开限=100%，

，

，

。5.3水轮机功率调节拓展知识5.3.