YWT系列高油压可编程微机调速器1.docx
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YWT系列高油压可编程微机调速器1
YWT系列高油压数字式
可编程微机调速器
重庆公司
2008年2月20日
联系方式
本说明书是为了使用户对YWT系列高油压数字式可编程调速器的安装、调试、正常操作、运行维护有一个总体的了解，具体的各个型号调速器装置可能有一些差别，请在订货时向厂家查询。
YWT系列高油压微机调速器的原理、硬件、软件可参考本说明书。
来函或电话请与下列地址及人员联系：
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目录
第一章综合概述.............................................................4
1．1微机调速器发展趋势.....................................................4
1．2YWT系列中小型高油压数字式调速器的主要特点.............................4
1．3调速器型号定义说明.....................................................5
1．4YWT系列中小型高油压数字式调速器供货范围...............................6
第二章调速器系统构成.......................................................6
2．1电气主要功能模块.......................................................6
2．2机械液压系统...........................................................9
2．3机械部分主要零部件.....................................................9
2．4机械基本参数一览......................................................10
2．5油压装置..............................................................11
第三章软件说明............................................................12
3．1工况说明..............................................................12
第四章主要技术参数及功能特点..............................................13
4．1主要技术参数........................................................13
4．2主要技术数据..........................................................14
4．3功能特点..............................................................14
第五章安装、调试及维护....................................................16
5．1调速器的安装..........................................................16
5．2调速器整体安装........................................................16
5．3电气接线..............................................................16
5．4充油..................................................................16
5．5充气..................................................................16
5．6调速器的调试..........................................................17
5．7调速器出厂试验........................................................18
5．8日常维护注意事项......................................................18
5．9常见故障判断..........................................................18
第六章售后服务及订货说明..................................................18
6．1售后服务..............................................................18
6．2订货说明..............................................................19
第一章综合概述
本调速器说明书是针对重水调速器分公司出厂的YWT系列数字式可编程微机调速器的说明书。
YWT系列高油压全数字式可编程微机调速器,是采用数字式液压集成技术和可编程控制器为主构成的高可靠性的微机调速器；工作油压为2.5MPA4.0MPA6.3MPA16.0MPA,操作功分为3000N.M、6000N.M、10000N.M、18000N.M、30000N.M、35000N.M、50000N.M、55000N.M、60000N.M、75000N.M；调速器的接力器有外置式和内置式二种，这种调速器的特点是不再需要外接高压气源，为电站节约投资和空间。
采用了先进的自适应式PID变参数、变结构的控制方式，先进的数字式测频方式，全闭环的随动系统控制、友好的中文人机对话接口；使水轮发电机组安全稳定地运行在各种运行工况下，实现机组的自动和手动开机、并网发电、紧急停机等功能，并按照系统和电站的要求进行机组的频率和开度的调节。
1．1微机调速器发展趋势
水轮机调速器问世百余年来，服务于各厂站的同时自身也在不断的发展、更新。
目前，总体来说调速器的发展有以下趋势：
由常规油压向高油压发展。
液压执行机构长期以来一直被广泛用作水轮机调速器这种重载伺服控制系统的执行机构，它具有能容比大、惯性小、响应快、功率放大系数大、运行平稳、负载刚度大等特点。
随着液压技术的发展，其他许多采用液压系统的工业领域早已实现了高油压化，微机调速器也有从常规油压（2.5MPa、4.0MPa）向高油压发展的趋势。
采用高油压的调速器利于实现小型化、集成化、标准化。
机电转换接口控制方式从间接数字控制向直接数字控制发展。
所谓间接数字控制是指微机
控制信号通过D/A转换环节将数字信号转换为模拟量信号（如0～10V、4～10mA等）后，再经放大后驱动电液伺服系统的控制方式。
该方式必须通过D/A转换环节，将数字量转换为模拟量实现数字控制，其主要存在以下问题：
（1）由于控制器存在模拟电路，易产生温漂和零漂。
（2）多了D/A环节,降低了可靠性。
（2）阀的外控特性表现出滞环，消除滞环使阀的造价大大增加，结构复杂，可靠性降低。
（3）整体式磁性材料由于铁损引起的温升严重。
而直接数字控制不通过D/A接口，微机控制信号直接以数字开关信号与电液伺服系统接口实现数字控制，消除了间接数字控制存在的上述问题，使整个系统简单化，并实现整个系统的数字化，应用前景非常广阔。
整体制造及零配件从各厂家独立制造向标准化发展。
长期以来，虽然各调速器生产厂家生产的调速器规格基本一致，但是调速器的设计、生产标准、各零部件不尽相同，不仅给用户带来检修、维护不便，而且无法实现批量生产。
YWT系列高油压数字式可编程微机水轮机调速器作为我公司开发出来的新一代高性能调速器，均已采用高油压、数字式设计，同时，也注意了产品的标准化，如：
柜体采用标准尺寸，便于外协单位生产，降低产品成本；电气元器件、各种阀采用市场上流通的常见产品，易于更换、系统升级；机械系统也向集成化、标准化发展。
1．2YWT系列中小型高油压数字式调速器的主要特点：
●以进口可编程控制器作为硬件主体，具有高可靠性、高抗干扰能力。
●采用中文触摸屏作为人机界面（HMI=HumanMachineInterface），直接触摸操作，操作简
单，显示直观丰富，调试、维护简便。
●采用交流、直流电源同时供电方式，两者互为热备用，相互之间可实现无扰动切换。
●电气部分其他外围元件均采用进口器件，确保调速器长期稳定工作。
●调速器的额定工作油压为2.5MPA4.0MPA6.3MPA16MPa，体积小，重量轻。
●油压装置自成系统，不必设置调速器油压装置用外部气系统，节省投资；油压装置压力油罐实现了油气分离，减小了噪音，提高了油泵的工作寿命。
●接力器如果采用外置式安装方式，则安装简便，利于电站布置。
●采用标准的电磁换向滑阀作为电液转换接口，实现了直接数字控制。
调速器的速动性好、控制精度高、对油质要求低。
●机械液压系统全部采用标准阀件构成，取消了常规中小型调速器的辅助接力器、主配压阀、
杠杆等中间结构，标准化程度高、抗油污能力强、静态无油耗、维护维修简单。
●调速器具有闭环开机规律，无需设置开机顶点，开机参数，并且不需要采集或设置水头信号，对不同机组均能自动迅速安全地将机组开启至空载。
●空载电网频率自动跟踪，以及特有自动补偿PID（比例积分微分=ProportionalIntegral
Differential）调节规律，能使机组频率迅速满足同期要求。
●调速器设有纯手动、电手动、自动三种操作方式，并且具有手动跟踪功能，能三种运行方式任意相互无扰切换，切换操作时产生的开度变化≤１％的接力器全行程，切换后能保持稳定运行。
●调速器设有便携式计算机串行通信接口，能实时在线修改参数、程序等，并能保证断电后数据不消失。
●调速器具有多种独立的运行参数（比例、积分、微分），并能自动根据停机、空载、负载
等不同运行工况自动辨识、切换，保证机组运行于最佳的工况。
●调速器实时监视电网波动情况，能在电网发生变化时，自动选择最优调节规律及调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最佳状态，能使机组适应电网的各种恶劣变化。
●具有负载自动识别大、小网功能：
单机运行时，保证机组在90～110%额定转速范围内的任一频率下稳定运行，频率变化不大于±0.5Hz；在单机或并入电网运行时，保证机组在空载至110%额定负荷范围内，能平稳连续地调节出力。
●调速器具有故障自诊断功能，能实时监视各组成部分，一旦发生故障，能立即诊断，并显示出故障原因。
●调速器具有如下自动容错功能：
当机组负载运行，机频测量故障时，则自动取网频作为机频，稳定运行。
如网频也同时故障时，则发出报警信号，并保持故障前开度不变；当机组负载运行，导叶位置反馈信号故障时，调速器自动报警并保持故障前的开度运行。
●保证机组安全运行，在各种事故情况下，机组甩掉全负荷后，能保证机组自动迅速稳定至
空载转速，或根据指令信号，可靠地实现停机或紧急停机。
1．3调速器型号定义说明：
按我国水轮机调速器国家型谱以及调速器行业规范，公司生产的调速器分为：
中、小型调速器，冲击式专用调速器，大型调速器等。
中、小型调速器以调速功大小来区分，冲击式调速器以喷针及折向器数目来区分，大型调速器以主配压阀名义直径来区分。
中、小型调速器型号说明：
◆Y—液压式
◆W—微机，采用可编程控制器（PLC）作为硬件平台。
◆T—调速器
◆300/600/1000/1800/3000/5000—调速功，单位为Kg.m。
本公司YWT系列压数字式中小型微机调速器有多种型号。
◆2.5；4.0；6.3；16—油压等级（单位：
MPa），本公司生产的中小型调速器油压等级为2.54.06.316MPa。
常规油压及其他压力等级另行说明。
1．4YWT系列中小型高油压数字式调速器供货范围
每台YWT系列中小型数字式调速器的供货范围为：
调节器（电气部分）、机械液压系统、油压装置、外置式接力器、机电合柜柜体、导叶反馈装置及连接接力器的高压软管两根（长度约为2.5米）。
第二章调速器系统构成
本说明书适用于本公司生产的YWT-300/600/1000/1800/3000/5000/7500-16-系列高油压数字式可编程微机调速器（属于中小型调速器）。
中小型数字式可编程微机调速器由微机调节器（电气部分），机械液压系统，油压装置等三大部分构成，实现对水轮机导叶的调节控制功能。
微机调节器以可编程控制器（PLC）作为节控制核心，外围配以进口元器件，置于电气柜内。
机械液压系统是整个调速器的执行机构，它接受微机调节器发出的控制信号，控制调速器接力器的开和关，置于机械柜内。
油压装置为调速器的机械液压部分提供动力油源。
该系列调速器采用机电合柜的结构形式，其电气部分布置于柜体上半部分，机械部分布置于柜体下半部分，整个柜体布置于回油箱上，与油压装置构成一体，形成组合式调速器。
2.1电气主要功能模块
2.1.1测频模块
（1）频率测量的原理
测频模块采用先进的数字式脉冲测频方式，设计三路测频，两路机频，一路网频。
两路机频一
路为机组PT残压信号，另一路为齿盘信号。
（2）残压测频
残压信号经隔离、整形成同频率的方波信号后，直接送至单片机的引脚，由单片机记录两个上升沿之间经过的基准脉冲个数，即可测得方波信号的周期，从而得到频率。
测得的频率通过总线送至可编程控制器。
由以上频率测量的原理可知：
数字式脉冲测频方式的精度取决于基准脉冲的频率，基准脉冲的频率越高，对同一频率测的数据精度就越高。
（3）齿盘测频
齿盘信号测频接口为测频模块预留的接口，一般中小型调速器不采用，也可以按电站需要随时
测频…计数…可编程…测频…输入…滤波…整形…接入（齿盘测频装置不在中小型高油压数字式微机调速器供货范围）。
齿盘测频装置设计为双接近开关，双接近开关信号经过隔离后，同时送到单片机。
两个传感器经过齿盘同一个边的时间差，只与齿盘旋转的线速度有关，而与齿盘的加工精度、摆动、振动无关，齿盘测频通过测量两个传感器的上升沿的时间，计算出频率。
齿盘测频接近开关1信号和接近开关2信号经光电隔离等处理后得到的综合整理信号与6M
晶振产生的6M高频信号4分频后的到的信号f2相与，得到测频计数信号，再经过程序处理，得到的机频由总线送到可编程控制器（PLC）。
通常接入工作的为机组残压PT信号和网频PT信号。
齿盘测频采用时，残压测频经与齿盘测
频进行比较验证无误后，供调速器程序计算使用。
当残压测频故障或比较结果超出范围时，齿盘测频信号供调速器程序计算使用。
调速器在并网后，网频仍可作调速器的测频后备。
2.1.2PLC控制模块
以可编程控制器（PLC）作为硬件平台构成微机调节器，除了测频模块、彩色触摸屏以外，还
有CPU模块、输入模块、输出模块、A/D转换模块、通讯模块。
因为各个可编程控制器（PLC）厂家设计构成不同，构成调节器的某些模块是集成的，但各功能块都是必须具备的。
如日本三菱
（Mitsubishi）公司将PLC的CPU模块、输入模块、输出模块集成在主机上，而欧姆龙公司PLC的CPU模块、输入模块、输出模块、A/D转换模块、通讯模块是分离的，呈积木式结构。
该系列调节器可以各种可编程控制器（PLC）作为硬件平台，在功能性能上无差别。
通常我公司采用日本三菱（Mitsubishi）公司FX2N，也可以按用户要求采用其他的可编程控制器（PLC）。
本说明书以日本三菱（Mitsubishi）公司FX2N-32MT为例介绍，其他可编程控制器（PLC）参
考使用。
FX2N-32MT是高速度，高性能，高档次的CPU模块。
除输入/出32点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。
表1三菱FX2N系列可编程控制器参数表
※使用环境
※无腐蚀性气体，无尘埃
※环境温度0~55`c（使用时），-20`c（储存时）
※环境湿度35-85%RH（不结露）使用时
※耐压AC1500V1分钟所有端子与接地端之间
※绝缘电阻5M以上（500V兆欧表）
※电源电压AC100V-240V（DC100V-240V）+10%-15%50/60HZ
※允许瞬时断电时间瞬时断电时间在10ms继续工作
※电源保险丝250V3.15A（3A）6*2
※消耗功率35VA
※传感器电源DC24V250mA以下
※运算控制方式存储程序反复运算方式（专用LSI），中断命令
※输入输出控制方法批处理方式
※程序语言继电器符号+步进梯形图方式（可用SFC表示）
※最大存储容量16K
※内置存储器容量8K
基本步进指令
◎基本（顺控）指令27个，步进指令2个
◎应用指令128种298个
◎输入继电器8点X0-X7
◎输出继电器8点Y0-Y7表2三菱FX2N-2AD转换模块参数表
◎项目
输入电压DC0～10V,DC0～5V,（输入电阻200千欧）,绝对最大量程:
DC-0.5V和+15V
输入电流4～20mA,（输入电阻250欧）
模拟量输入范围绝对最大量程:
-2mA和+60mA
◎分辨率2.5mV（10V/4000）4μA{（20-4）mA/4000}
◎总体精度±1%（满量程0～10V）±1%（满量程4～20mA）
◎数字输出12位
◎转换速度2.5ms/通道（顺控程序和同步）
◎隔离
在模拟和数字电路之间光电隔离，直流/直流变压器隔离主单元电源，在模拟通道之间没有隔离
◎电源规格主单元提供的内部电源DC5V20mA或DC24V±10%,50mA，占用的I/O点数8个输入或输出点
适用的控制器
FX2N
尺寸（宽*厚*高）43mm×87mm×90mm
2.1.3触摸屏
人机界面是操作人员和机器设备之间沟通的桥梁，为了便于人机交流，采用中文触摸屏作为人
机交换界面。
触摸屏一般采用台湾eView触摸屏。
触摸屏可随客户要求采用其他尺寸，如：
5.7"，
10.4"。
触摸屏中文显示，能很明确的指示并告知操作人员机器设备当前的状况,手动触控操作，使操作变得简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器。
eView中文触摸屏作为YWT系列高油压数字式微机调速器的人机操作界面，具有以下几个特点：
●直接手动触摸屏的表面操作，非按键操作，操作简单直观，大大避免按键操作时容易引起的
误操作。
●可以显示各种动态图表（棒图、仪表）。
●触摸屏可显示各种数据、状态，进行各种操作、试验、记录、报警、通信。
触摸屏操作画面有：
复位画面，主运行画面，密码设置，系统设置，操作选择，空载参数设置，
发电参数设置，行程设定画面，静特性实验，空载频率扰动试验等等，
2.1.4与外部的通讯接口及功能
微机调速器具有灵活的与上位机的通讯功能。
调速器标准配置采用RS-232串行通讯口通讯。
调速器的各种参数和特性可通过上位机整定。
调速器串行通讯口通讯的主要内容有：
调速器向上位机传送运行的各种数字量、状态量、故障信号与类型及用户提出的特殊要求，并接受上位机下传的各种操作调节指令。
2.2机械液压系统
YWT系列数字式微机调速器以电磁换向滑阀作为电液转换元件的调速器，其机械液压
系统全部采用标准化液压元件构成，具有集成化程度高、油路通径大、抗油污能力强、静态无油耗等特点。
2.2.1工作原理
液压系统采用双油路控制方式控制接力器的位移。
正常运行时微机根据具体的控制量选择不同的液压回路进行控制。
当调节器微幅调节时，电气输出信号控制微调阀动作，阀直接控制接力器开（或关）机腔进压力油；同时液控单向节流阀（俗称液控锁）逆向开启，接力器关（或开）机腔接通排油，接力器向开启（或关闭）方向运动。
调节器微幅调节时，接力器直接受电磁阀控制；因电磁阀额定流量相对而言比较小，所以可以实现对接力器的微幅调节。
当调节器需大幅调节时，电气输出信号控制中调阀动作，阀控制液动换向阀左（或右）端控制腔进压力油；液动换向阀向右（或左）移动换向，主压力油经液动换向阀通往接力器开（或关）机腔，同时使接力器关（或开）机腔经液动换向阀排油，接力器将快速移动至需要位置。
相对电磁阀而言，液动换向阀通流能力比较大，因此可以实现对接力器的大幅调节。
在电磁铁失电（脉冲低电平信号）情况下，接力器处在稳定平衡状态下，各液压阀件均处于自锁状态（油路封闭）。
这就是说当电气部分故障时，接力器将维持原开度不变。
此时可用手动按钮进行手动操作。
在事故停机情况下，微调、中调和粗调电磁阀通过自动或手动信号同时动作，使液动换向阀右端控制腔接压力油，液动换向阀换向到压力油直通接力器关机腔，开机腔排油；接力器以液动换向阀整定好的调节保证计算时间紧急关机。
2.3机械部分主要零部件
2.3.1数字逻辑阀（电磁换向滑阀）
数字逻辑阀，是一种开关式液压控制元件，由阀体、电磁铁、控制阀芯和复位弹簧构成。
用开启、截止两种状态的切换来控制液流方向和流量。
自动工况，它是由电气输出的脉冲信号控制的、手动工况则是通过手动的按钮控制，与普通伺服阀相比该阀无零位搭叠量，切换时间短、频率响应高。
2.3.2紧急停机
紧急停机是采用粗调电磁阀关闭保证快速、可靠的关闭导叶。
因电磁阀线圈不能长期带电，故设有时间继电器延时20秒就自动复归，不会因人为忘了复归而烧毁线圈。
在任意工况下都可以用远方操作、现地机手动操作实现紧急停机。
2.3.3液控换向阀
采用4WH型液控换向阀直接控制接力器，静态无油耗，换向频率高。
2.3.4节流阀
通过旋转阀上的调节螺钉，可以方便地调整接力器开、关机时间。
2.3.5滤油器
滤油器滤芯可以卸下清洗，滤油精度高。
2.3.6主接力器
主接力器在数字阀控制下往复运行，经传动机构带动导叶开关。
2.3.7分段关闭装置（需要时单独选配）
当电站引水管道较长且未设置调压井，压力钢管的允许压力不能满足调保计算的压力上升时，
调速器应设置分段关闭装置。
分段关闭装置由分段阀、斜块及行程换向阀组成,斜块固定在接力器伸出杆上,水平移动斜块,可以改变分段拐点位置,使其等于或大于机组空载开度位置。
2.3.8导叶反馈传感器
导叶反馈传感
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