步进式水轮机智能PCC双调节调速器的研制

摘要

本论文在国家自然基金(50379044)的资助下完成。 本文针对转桨式水轮机在开发低水头水力资源中的应用，研制出了一种基于PCC的新型步进式水轮机双调整调速器，使水轮机保持在高效区运行。 调速器采用模块结构进行设计，该调速器具有频率调节模式、功率调节模式和开度调节模式。可实现自动、电气手动和机械手动等运行方式。在调节过程中实现了闭环开停机控制策略，并可在频率调节、开度调节、功率调节三种调节模式之间自动或手动无扰动切换。系统随动系统采用无油自复中的电液随动系统，大大提高了随动系统的可靠性。为了操作的方便，采用彩色触摸屏作为人机接口，并且在人机界面中能够实现各种实验数据显示以及性能指标的计算。 最后通过仿真分析说明了插值算法可以很好地描述协联关系，使调速器在运行过程中具有较高的精确度和可靠性。该调速器的研制完成后，在青铜峡水电厂9号机组作了静特性、空载扰动、空载稳定性、甩负荷等实验，实验完程后，在该机组试运行一个月，实验及运行结果表明，该双调节调速器具有良好的动静态特性，能够满足水轮机调节系统的各种要求，是一种性能优良的新型水轮机调速器。

目录

文摘

英文文摘

独创性申明及保护知识产权申明

1绪论

1.1水轮机调速器的发展现状

1.2课题总体设计思路及主要工作

2水轮机双调整调节系统

2.1微机调速器总体结构

2.2协联关系

2.3导叶与桨叶控制

2.3.1导叶开度的控制

2.3.2桨叶开度求取

2.4本章小结

3基于PCC的步进式双调整调速器

3.1可编程计算机控制器(PCC)

3.2步进式双调整调速器系统结构

3.2.1硬件配置

3.2.2软件结构

3.3步进式双调整调速器具体功能实现

3.3.1频率测量

3.3.2通用自动调节功能的设定

3.3.3大波动工况下控制规律

3.3.4步进电机控制

3.3.5协联关系在PCC中的实现

3.4本章小结

4人机界面及通讯设计

4.1人机接口

4.2通讯程序

4.2.1 Profibus通信

4.2.2 Modbus通信

4.3本章小结

5仿真及实验

5.1协联数据的仿真

5.2试验系统

5.2.1能量试验

5.2.2过渡过程动特性试验

5.3影响机组过渡过程的因素

5.3.1调节规律的影响

5.3.2调节参数的影响

5.4本章小结

6全文总结

6.1 优点

6.2存在问题

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文