数字阀PCC可编程智能调速器在漾头水电站的应用.docx
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1、数字阀PCC可编程智能调速器在漾头水电站的应用摘要数字阀PCC可编程智能调速器是国家科技部创新基金支持项目,电气部分以PCC可编程计算机控制器为核心,软件采用高级语言;电气液压转换部件采用电磁球阀,机械放大元件采用二通插装阀,采用无杠杆,无明管路结构。实际应用结果表明,该型调速器调试简单,维护方便,具有先进的技术性能和高可靠性。关键词智能调速器 PCC 数字阀 电磁球阀 插装阀1前言 漾头水电站位于贵州省铜仁市附近,装机容量为2 X 8000KW,水轮机为轴流转桨式,设计水头为18M。原调速器为某厂生产的模拟电液调速器,机械控制部分采用电液转换器,二级放大部分采用主配压阀,接力器与主配压阀开环
2、无反馈;在电气上采用模拟电子调节器,抗干扰性能差;自动运行时,常误动作。自投入运行以来,随着长时间的运行,机械的磨损,电气分立元件的老化严重地影响机组的安全运行。原调速器存在的主要问题是:1) 抗卡阻效果差。调速器对油质要求较高,常卡阻,不能保证长期自动运行。2) 运行操作不方便。由于机械磨损主配压阀渗漏造成接力器漂移,且手动运行时无反馈,运行人员总要不断的调整,劳动强度较大。 3) 抗干扰能力差。任何电磁干扰都可能造成调速器误动作。4) 检修维护不方便。调整环节太多,每次检修后,仅调整各个节流阀就需要几天时间。2改造方案 针对漾头水电站的具体情况,拟定如下改造方案:方案一. 用ZFST100
3、型数字阀PCC可编程智能调速器整机替换原调速器。采用机电合柜形式。方案二.保留原调速器主配压阀,去掉原调速器中除主配压阀以外的其他部分,采用步进电机替代电液转换器,采用PCC可编程智能调节器替换原模拟电子调节器。采用机电合柜形式。由于主配压阀的结构形式为滑阀,主配压阀活塞与衬套之间的间隙所造成的渗漏就不可避免,为了减少主配压阀活塞与衬套之间的渗漏,就要在主配压阀活塞阀盘与衬套与窗口之间加大搭叠量,而搭叠量加大了调速器机械死区。由于主配压阀活塞与衬套之间的间隙所造成的渗漏不可避免,因此在手动运行时就需要机械反馈来补偿,否则,接力器就要漂移。由于漾头水电站原调速系统没有采用机械反馈。因此,在设备改
4、造时,必须采用无钢丝绳反馈结构,只采用电气反馈。如采用方案二即保留原调速器主配压阀,手动运行时溜负荷。由于溜负荷,增加了运行人员的劳动强度。而采用方案一数字阀调速器则能解决这一难题。综上所述采用方案一最为理想。为了适应机组安全稳定运行要求,实现水电站“无人值班”,铜仁市地方电力公司漾头水电站经过调查研究,选用天津市科音自控设备有限公司研制的新一代调速器ZFST-100型数字阀PCC可编程智能调速器,对原调速器进行了整机更换改造,率先实现了在轴流转浆式水轮发电机组上应用数字阀+可编程计算机控制器的智能调速器。3数字阀PCC可编程智能调速器结合水轮机调速器的特殊性,ZFST-100型数字阀PCC可
5、编程智能调速器,选用不同于常规PLC的新一代可编程控制产品PCC,即从贝加莱公司进口的可编程计算机控制器B&R2003。它面向自动化过程,而不是面向继电器逻辑电路仿真,这就是B&R2003的理念。PCC代表着一个全新的控制概念,它集成了可编程逻辑控制器(PLC)的标准控制功能和工业计算机的分时多任务操作系统功能。它能方便地处理开关量,模拟量,进行回路调节。并能用高级语言编程,具备大型机的分析运算能力。其硬件具有独特新颖的插拔式模块结构,可使系统得到灵活多样的扩展和组合。软件也具备模块结构,系统扩展时只需在原有基础上叠加运用软件模块。CPU运行效率高,用户存储器容量大。这些优越性都为智能式水轮机
6、调速器提供了强有力的资源保证。在电气机械转换方面,采用电磁球阀替代电液转换器;在放大级采用二通插装阀替代主配压阀。调速器从总体上降低了对油质的要求,从根本上避免了电液转换器发卡的弊病。由于数字阀技术是采用高速电磁球阀为先导阀,以二通插装阀为主阀,而且插装阀的密封形式为锥阀,因此数字阀又具有液压锁的功能,有效地避免了接力器的漂移,因此主接力器无需机械反馈。所以数字阀调速器在漾头水电站的应用,可以以最小的改动,达到整机改造的目的。由于该系统的先导电磁球阀又具有手动阀及事故阀的功能,减化了调速器内部结构,从结构上减化了整个调速系统。所以该型调速器实现了真正意义上的无杠杆,无管路;在结构上采用集成块的
7、形式,外形简洁明快,可靠性极高,性能优良。由于无需机械反馈,该型调速器在机组的布置上可不受任何限制,厂房整齐,美观。 主要特点1) 全新的控制理念。采用不同于常规PLC的新一代可编程计算机控制器-PCC,面向控制过程,能采用高级语言,分析运算能力强,在同一CPU中能同时运行不同程序。程序运行时仅扫描部分程序,效率很高。2) 全PCC化,具有极高的可靠性。从输入到输出,从测频到控制脉冲等各环节均实现了PCC化。PCC的平均无故障时间MTBF高达50万小时,即57年。常规PLC的平均无故障时间MTBF为30万小时。3)多任务的优点。在传统PLC中,并行处理是靠程序扫描来完成的。但事实上多任务才是并
8、行处理的逻辑表达式,更简单直接的方法就是采用多任务技术。PCC恰恰可以满足这种需求,当某一任务在等待时,其他任务仍可继续执行,非其他常规PLC可以比拟。 4)智能型调速器。采用自适应式变结构,变参数并联PID调节。自动识别电网的性质,并自动适应电站的各种特殊运行方式,如孤网运行,及由大电网解列为小电网运行的突变负荷等特殊情况,均可保证机组稳定运行。人性化设计,具有很强的自诊断、防错、及容错功能。5)采用PCC高速计数模块(HSC)测频。PCC高达的计数频率,具有很高的测频精度和可靠性,从而使调速器的输入通道测频环节的可靠性有了根本的保证。6)由PCC实现信号综合及控制脉冲的输出。调节器的电气开
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