水輪機(jī)可編程調(diào)速器若干問(wèn)題研究

【摘要】水輪機(jī)可編程調(diào)速器是上個(gè)世紀(jì)九十年代誕生并投入使用的一種水電廠(chǎng)設(shè)備，它由于引入可編程序控制器的功能，因而具備著可靠性強(qiáng)、易學(xué)易懂的工作特點(diǎn)，深受各界用戶(hù)的青睞。截至目前，可編程調(diào)速器在水輪機(jī)中占據(jù)相當(dāng)?shù)姆蓊~，成為工作中的常見(jiàn)設(shè)備。本文從水輪可編程調(diào)速器中存在的各種問(wèn)題入手，有針對(duì)的提出了相關(guān)預(yù)防措施。

【關(guān)鍵詞】水輪機(jī)；可編程序調(diào)速器；人機(jī)界面；周期

為了保證水輪機(jī)中調(diào)速器工作性能、指標(biāo)以及可靠性要求，最大限度的提升水輪機(jī)自動(dòng)化技術(shù)水平，這就需要我們?cè)诠ぷ髦嗅槍?duì)水輪機(jī)運(yùn)行中存在的各種問(wèn)題急性處理，以可編程序控制器為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，從而達(dá)到科學(xué)、迅速、有效處理水輪機(jī)運(yùn)行故障的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的工作實(shí)踐，水輪機(jī)可編程調(diào)速器在應(yīng)用中不僅具備了可編程序控制器本身的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且極大的提高了水輪機(jī)工作經(jīng)濟(jì)性和可靠性，為水輪機(jī)的發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。

一、水輪機(jī)調(diào)速器概述

水輪機(jī)調(diào)速器的品質(zhì)、性能直接關(guān)系到水電站的運(yùn)行安全、可靠與經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)更是決定著水電站社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，是其科學(xué)、安全供電的基礎(chǔ)。水輪機(jī)調(diào)速器作為水電站的重要組成部分，其伴隨科技的發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視，各種相應(yīng)的調(diào)速器控制策略和改進(jìn)方法不斷涌現(xiàn)。尤其是在近年來(lái)，隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，調(diào)速器調(diào)節(jié)性也發(fā)生了顯著的變化，其調(diào)節(jié)功能和控制功能得到大大完善和改進(jìn)。整體來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和使用調(diào)速器組要具備以下的特征。首先，目前國(guó)內(nèi)水電站所選擇的水輪機(jī)調(diào)速器主要是以自適應(yīng)變參數(shù)為主的；其次，核心控制元件均采用了可靠性強(qiáng)的微機(jī)控制芯片，只有少數(shù)企業(yè)和水電站采用了進(jìn)口的可編程控制器、可編程計(jì)算機(jī)以及工業(yè)計(jì)算機(jī)作為核心控制元件；再次，水電站水輪機(jī)調(diào)速器在選擇中對(duì)于自我診斷和容錯(cuò)功能的要求十分強(qiáng)烈；最后，水輪調(diào)速器在選擇中功能完善，除了轉(zhuǎn)速控制外還要根據(jù)用戶(hù)需要來(lái)設(shè)置一定的功率、水位和流量控制等新功能。

二、水輪機(jī)可編程調(diào)速器應(yīng)用中存在的若干問(wèn)題

水輪機(jī)可編程調(diào)速器是于上個(gè)世紀(jì)九十年代開(kāi)始應(yīng)用到水電廠(chǎng)工作中的一種現(xiàn)代化調(diào)速設(shè)備，它在應(yīng)用中是在原來(lái)水輪機(jī)調(diào)速器的基礎(chǔ)上引入可編程控制器，進(jìn)而形成了一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)的新設(shè)備。但是其在正常運(yùn)行的過(guò)程中，仍然存在著一定的缺陷和不足，具體如下。

1、人機(jī)界面

數(shù)字調(diào)速器所擁有的人機(jī)界面普遍采用了計(jì)算機(jī)顯示器、鍵盤(pán)型式來(lái)顯示的，鍵盤(pán)和顯示器在通常情況下都是采用自制產(chǎn)品，這就使得產(chǎn)品的可靠性得不到有效的保證，同時(shí)顯示器上顯示的信息和內(nèi)容十分稀少，很大程度上影響了水輪機(jī)調(diào)速器的正常運(yùn)行和功能的發(fā)揮，甚至是影響到水輪機(jī)調(diào)速器功能的發(fā)揮。但是其在簡(jiǎn)單的功能上能滿(mǎn)足水電站日常工作要求，能夠作為水輪機(jī)轉(zhuǎn)速、流量、水位控制的主要策略。近年來(lái)，隨著科技水平的提高和觸屏技術(shù)的產(chǎn)生，以觸屏為主的人機(jī)界面逐漸代替了原來(lái)的鍵盤(pán)形式的界面，這種界面的出現(xiàn)使得界面組合形式變得更加生動(dòng)、合理，大大減少了因?yàn)殒I盤(pán)而占用的顯示端。另外，觸摸屏與可編程序控制器相同，其在應(yīng)用的過(guò)程能制作出相應(yīng)的控制策略和方式，從而滿(mǎn)足了人們的工作和生活需求，它在應(yīng)用中有著使用方便、控制范圍廣、應(yīng)用限制小的優(yōu)點(diǎn)。

2、采樣周期

可編程序控制器與傳統(tǒng)的工業(yè)微機(jī)操作器相比特點(diǎn)突出，它是在可編程序控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)水電站實(shí)際工作和運(yùn)行情況設(shè)置合理的用戶(hù)程序，由這種用戶(hù)程序在運(yùn)行中進(jìn)行工作，從而完成一個(gè)循環(huán)和處理。在工作的過(guò)程中，程序的每一次循環(huán)都是一個(gè)掃描周期，其掃描時(shí)間的長(zhǎng)短是程序根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)決定的。因此，每次執(zhí)行程序的過(guò)程中都是由不同程序共同開(kāi)展的。

PLC的基本工作方式是在每個(gè)掃描周期開(kāi)始前，CPU將全部輸入端的狀態(tài)讀入輸入映像寄存器，并將該狀態(tài)保持到下一個(gè)掃描周期，故在每個(gè)掃描周期內(nèi)，無(wú)論輸入狀態(tài)是否變化，在輸入映像寄存器中的內(nèi)容都不會(huì)改變，直到下一周期才重新刷新。而每次執(zhí)行結(jié)果也都寫(xiě)入輸出映像寄存器，待掃描周期結(jié)束一并輸出。

3、通訊功能

現(xiàn)代數(shù)字調(diào)速器之中，其中的通信功能是其中的一個(gè)重點(diǎn)基礎(chǔ)功能。通常情況下，水電站監(jiān)控系統(tǒng)本身主要是通過(guò)中控室之中的上位機(jī)系統(tǒng)、現(xiàn)地控制單元等部分所構(gòu)成。所以，調(diào)速器通常情況下都是直接使用的TS232串口通信形式或者是RS485串口通信。如確有必要，可采用RS485。對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)的RS232和RS485模塊皆有配置，并且已有標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議（采用開(kāi)關(guān)設(shè)置或軟件編寫(xiě)），F(xiàn)X2N采用軟件設(shè)置，A 系列采用硬件開(kāi)關(guān)設(shè)置，現(xiàn)地控制單元根據(jù)此協(xié)議對(duì)PLC直接讀/寫(xiě)便可和調(diào)速器實(shí)現(xiàn)通訊功能。長(zhǎng)控所PLC調(diào)速器推薦通訊接口為RS232，因此，對(duì)于PLC調(diào)速器來(lái)說(shuō)，通訊功能不是問(wèn)題。

4、故障處理

4.1機(jī)頻故障。機(jī)頻是調(diào)速系統(tǒng)中不可替代的一部分，它也是最為關(guān)鍵的測(cè)量體系，如果說(shuō)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生故障，那么整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)本身也必然無(wú)法投入到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中。同時(shí)，不管是空載還是開(kāi)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的水輪機(jī)，它在操作的過(guò)程中一旦產(chǎn)生故障，必然會(huì)給整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行造成威脅，甚至是影響到設(shè)備的效益。在計(jì)算中，它呈現(xiàn)出的呈現(xiàn)空載開(kāi)度同時(shí)將調(diào)速器轉(zhuǎn)出空載裝置之外，并且進(jìn)行故障信號(hào)處理。

4.2隨動(dòng)系統(tǒng)故障。4.2.1在非并網(wǎng)工況的情況下，應(yīng)當(dāng)要直接將調(diào)速器輸出調(diào)整為零，防止調(diào)節(jié)器在這一期出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)速運(yùn)行或者是低速運(yùn)行現(xiàn)象，此外，還應(yīng)當(dāng)要發(fā)出相應(yīng)的隨動(dòng)系統(tǒng)故障警告信號(hào)，但切忌不能夠在這期間切換到手動(dòng)操作模式，否者就會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間的處在低速運(yùn)轉(zhuǎn)以及過(guò)速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況發(fā)生。4.2.2并網(wǎng)發(fā)電工況時(shí)，隨動(dòng)系統(tǒng)故障最好切手動(dòng)，同時(shí)發(fā)故障報(bào)警信號(hào)，提醒盡快處理故障，以免突甩負(fù)荷過(guò)速。需要說(shuō)明的是， 故障處理分析適合任何計(jì)算機(jī)作為調(diào)節(jié)器的數(shù)字調(diào)速器。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于可編程調(diào)速器設(shè)備在水輪機(jī)的調(diào)速器之中占有了至關(guān)重要的作用，所以，為了能夠最大限度的提升可編程調(diào)速器在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性，就必須要針對(duì)其中各個(gè)部分加以調(diào)整，采取更好的技術(shù)形式加以代替，完善各方面功能，這對(duì)于可編程調(diào)速器的可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，起到了至關(guān)重要的作用。

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