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PLC和电液换向阀在机械调速器改造中的应用

更新时间:2017-04-04 发布:m.1024sj.com

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).
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