PLC和电液换向阀在机械调速器改造中的应用

摘要：本文经由过程CT-40改造，撤除接力器以上所有机械控制柜部门，保留调速器根蒂根基及油压装配，采用以PLC为控制焦点和数字式电液换向阀的微机调速系统，每台勤俭技改经费5万左右。要害词：微机；控制柜；PLC；电液换向阀；改造；局部一．前言南阳市鸭河门水库第二水电站，1981年并网发电，装机容量为3X3400kW，三台调速器型号均为CT-40机械液压调速器，调速功2400Kgm，额定油压25kg／cm2。调速器作为自动控制重要装备，直接关系着电站的综合自动化水平，由于CT—40调速器系机械调速器，其操作速度慢，调理活络度低，不能知足电站信息自动化改造的要求，况且本站引水管道较长，水流惯性时间常数较年夜，易引发较年夜的水击现象，改造比力适合使用微机型调速器。为了贯彻执行水利部水电[2003]170号文件，加速推动农村水电现代化的步伐，鸭河口水库第二水电站于2006年4月完成了水电站微机综合自动化改造．二．调速器改良方案比力1．方案一，整体更换CT—40调速器就是将CT—40调速器整体拆失落，更换为微机型调速器，而今朝中小型微机调速器的成熟产物是以PLC为控制焦点，步进机电取代电液转换器随动系统，触摸屏为人机界面，其代表产物如YPBT一3000型，BWT-3000型；而流行产物是PLC为控制焦点，数字球阀和插装阀尺度液压元件组成的电液随动系统，触摸屏为人机界面，其代表产物如(G)LYWT-3000型，SLT-3000型全数字微机调速器；新研制产物是以PCC为控制焦点，步进机电或数字阀电液随动系统，触摸屏为人机界面，如YZBT—3000，ZFST型。上述产物中PLC可编法式控制器均采用进口产物，其控制纪律是自顺应PID控制纪律，除部门厂家的测频精度略有差异之外，其他功能基底细同，步进机电或数字阀电液随动系统各有优错误谬误，新研制产物PCC可编程计较机控制器，是一种分时多使命操作智能型调速器，其测频是靠PCC完成的，PCC高达6.3MHz的计数频率，具有很高的测频精度和靠得住性，而PLC产物是靠自力的单片机完成的，其丈量精度不如PCC。调速器油压部门，有高压取代低油压趋向。高油压使得调速器体积变小，重量轻，用油量更小，采用皮囊式高压氮气蓄能压力油罐，使油气隔离，因而油质不宜老化，氮气不宜漏失，运行中不需补气，可节省高压系统，高油压凋速器比力适适用在新建电站。2．方案二，局部改造CT—40调速器保留CT—40储油柜，压力油罐，油泵及主接力器，将原机械柜撤除，更换微机型控制柜(电气柜 机械电液随动系统，两柜合一。局部改造的优点在于凋速器整体不动，不需再撤除调速器根蒂根基，再重新埋地脚螺栓，不需进行调速器的水平及角度调整，从而削减没必要要的麻烦，缩短了安装工期。针对局部改造也有两种方案，其一采用PLC及步进机电型控制柜，该方案比力成熟，运用较多，已有CT—40改造实例；其二采用PLC及数字阀液压元件(数字球阀与插装阀)组成的控制系统柜；其三采用PCC为控制焦点的控制柜，因其为新研制产物，其运行靠得住性有待现实验证，此改良方案也未见报道。3．采用局部改良(PLC及电液换向阀)方案综上所述，凭据本站现实情况，厂房宽阔，高压空压机巳更新，且担负着蝶阀油压装配的充气，选择高压调速器意义不年夜。数字阀式电液换向阀控制接力器，其结构简单，使用尺度液压元件少，其原理是当位置误差年夜时，有电液换向阀(年夜阀)进行年夜流量输出，系统粗调，当位置误差小时，转进小阀细密调理，紧急停机时，动作于事故阀；而数字阀与插装阀组合控制接力器方式结构原理相对复杂，不容易掌控。为此，改造时保留油压装配和接力器不动，仍采用2.5MP油压，只改造原控制柜部门，采用PLC及数字阀式电液换向阀控制接力器型微机型控制柜，既可保证装备改造后平安靠得住运行，又能确保装备的进步前辈性，况且这样改造成本很低，一台年夜概可勤俭5万元左右。三．微机控制柜的组成功能及原理1．电气控制系统原理(1)主要硬件包括：PLC采用日本三菱的FX2n—32MT系列作控制主机，实现对整个系统的控制输出，监控操作，运算处置等功能；彩色触摸屏MT506S：触摸式图形显示操作终端，用于对换速系统的参数修改，现地操作和临视；A／D模块FX2n-4AD：采样现场的模拟量送PLC进行运算和控制；测频模块：丈量发机电的TV送来机频旌旗灯号和网频旌旗灯号向PLC输进频率旌旗灯号供PLC进行运算控制处置，其旌旗灯号电缆应采用屏障电缆；通讯模块：用FX2N一485BD通讯模块作为与上位机的通讯接口，具有尺度RS485串口，具有“四远”功能；以实现电站计较机控制治理；电源模块：采用交直流同时供电方式；互为热备用。(2)主要功能：调理方式：可编程控制并联抵偿自适用式PID调理；运行模式：频率调理、开度凋节、水位控制和功率调理等；操作方式：具有手动和自动两种操作方式；调理修定值：哄骗触摸屏可修改调整以下参数：永态转差系数bp，暂态转差系数bt，缓冲时间常数Td，加速时间常数Tn，频率死区，频率给定，电气开限，放年夜倍数，水甲等。2．机械液压随动系统(见图1)机械液压随动部门采用进口的液压元件，它尺度化水平高，性能稳定，实现模块化结构，无杠杆、无明管，安装维护利便，交换性能好。(1)电液换向阀4WE系列电液换向阀是以电磁阀作为先导控制，靠电磁铁通电吸应时发生的推力推动先导阀换向，控制油作用在主阀芯两头的任一端面上，驱动液动换向运动控制流体流向的起头、遏制和换向。电液换向阀用于完成凋速器的调理功能和紧急停机操作，按下换向阀的关闭侧，即可以完成调速器的紧急关机操作。阀体材料具有足够硬度、耐磨，耐冲击复位能力强，电磁铁驱动力年夜，动作稳定靠得住，对油质无非凡要求，抗污能力强，结构简单，工艺性好，可在31.5MPa工作压力下做高频率换向工作。(2)手动控制阀手动控制阀是实现接力器纯手动先导控制的组件，其功能足经由过程手柄的推／拉带动阀芯发生通／断动作，进而控制手动阀先导控制油口压力油的通／断，以控制主控阀液流发生响应通／断的动作，以实现液压手动操作凋速器的目的。3．工作原理当调速器自动运行时，接收到开机令后，依照预先设定好的开机纪律开机。当网频丈量正常时，调速器自动选择频率调理模式，PLC依照机频与网频的差值进行PID运算，为实现快速并网作好豫备；当网频丈量故障时，自动切换为开度调理模式，PLC依照机频与频率给定的差值进行PID运算。PLC凭据电气开度和现实开度的差值输出脉宽凋制(PWM)旌旗灯号，经功率放年夜后驱动电液换向阀，调理导叶开度，使机组自动运行于空载工况。并网后，如为并年夜电网运行，自动切换为开度调理模式。如为孤网运行，自动选择频率调理模式。经由过程上位机或触摸屏改变功率给定值，调理器经PI运算后，实现负荷凋节。接到停机令后，调速器自动将机组关机，完成停机进程。四．改造中应注重的问题1．电液换向阀与接力器的联接尺度液压件采用板式毗连，取消明管毗连，结构紧凑维护维修利便，改造中为了实现尺度液压件与接力器的联络，首先厂方派技术人员到现场，实测调速器原主配压阀基座与接力器的联络螺栓年夜小及间距，随后有厂方加工一套联络过渡块(按设计有开停机进油孔，回油孔)，以到达尺度液压件与接力器联络，原压力供油管采用高压橡皮管。2．接力器反馈装配的装设采用200mm级的滑动电位器，安置在油柜内，自制三角架的一端固定接力器内端盖螺栓上，经由过程接力器位移改变电位器电阻，把位移转换为电压旌旗灯号输出，这样由接力器反馈电位器提供的反馈电压，经由过程反馈电路(测频调理板)对应于开度0～100％，电压为0～10V。3．对外配线调速器对外接线按端子排图进行配线，调速器油压装配二次回路连线不动。“开机”、“停机”、“并网”、“增加”、“削减”等是远方控制饬令，此接点为无源接点；“紧急停机”是外部紧急停机令输进端子；“机频”、“网频”是机组频率、电网频率旌旗灯号的输进端子。应使用屏障线自TV上接进机频、网频旌旗灯号，而且屏障层应单边接地，以免干扰；“AC220V”、“DC220V”是厂用交流电源和厂用直流电源的输进端子，须注重DC220V电源的正、负极与端子连结一致，否则会烧毁紧急停机电磁阀和继电器上的续流二极管，交直流电源应分隔敷设。五．改造效果实施凋速器改造后，可以有用地提高电站的经济效益，比力突出的特点是开机速度快，轻易并网，年夜年夜缩短并网时间，削减工人劳动强度，壮大的通讯和控制功能完够知足水电站计较机监监控系统的要求。参考文献：[1]孙邦彦．中小型水轮机调速器的选择．小水电，2004(1)．[2]富丹华等．水轮发机电组及辅助装备运行与维护．河海年夜学出书社．2005(1)．