微机电液调速器制造技术

本实用新型专利技术是用于水轮发电机组的调速器，主要包括电气液压随动系统和微机调节器。微机调节器主要由微型计算机板、码盘输入组件、输入输出控制组件，频率测量组件、数字静止给定组件、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换组件、光隔组件、功放组件、限幅放大组件组成。电气液压随动系统主要由直流功放组件、电液转换器、液压放大器、主接力器、位移传感器、主配压阀和机械手动机构组成。可实现不同形式的水轮发电机组手动或自动开、停机作业，单机时转速调节；并网后功率、频率调节等。（*该技术在1999年保护过期，可自由使用*）

Micro electro hydraulic governor

The utility model relates to a governor for a water turbine generator set, which mainly comprises an electric hydraulic servo system and a microcomputer regulator. The microcomputer regulator consists of microcomputer board, the encoder input component, input and output control module, frequency measurement module, digital still given component and A / D, D / A conversion module, power module, optical isolation module, a limiting amplifier component. The electro hydraulic servo system consists of a DC power amplifier module, an electro hydraulic converter, a hydraulic amplifier, a main relay, a displacement sensor, a main pressure regulating valve and a mechanical manual mechanism. The utility model can realize manual or automatic opening and stopping operation of different types of hydroelectric generating set, speed regulation of single machine, power and frequency regulation after grid connection, etc..

【技术实现步骤摘要】

本技术属调节系统类。是一种适应性较强的通用型调速器，适用于不同形式的水轮发电机组。国外大约于1982年开始研制这种电液调速器，至1986年已能提供产品。例如法国NEYRPIC公司研制的DIGIPID型微机调速器于1983年10月投入工业试验，采用的是PID调节规律，到1986年年底，还是试验装置在运行。瑞典ASEA公司研制的FRV13型微机调速器是基于MASTERPIECE可编程控制器的基础上的。还有挪威KB公司也研制了微处理器型的电液调速器，但主调节系统仍是模拟式的，仅导叶和桨叶之间的协联关系采用了微处理器。国内大约于1984年前后开始研制微机调速器，最早是华中工学院研制的单调节式变参量微机调速器，采用了TP801单板机，但只是样机通过鉴定，1987年南京自动化所研制的调速器通过鉴定，但不是整机，液压系统是法国NEYRPIC公司产品。1987年，由湖南省水利水电科研所和武汉市仪表工业联合公司共同研制的电液随动系统在黄常水电站投入运行，其核心部件“环喷式电液伺服阀”申请专利技术专利，已于1987年3月公开。在1987年8月还被授予专利技术铜牌奖。本技术的目的是研制一种通用型微机调速器，可适用于不同形式的水轮发电机组进行各种手动或自动操作和运行，同时，还可以直接与上位计算机连接，实现电站自动化。本技术包括微机速度调节器和电气液压随动系统两部分。微机速度调节器由微型计算机板、输入输出接口组件、16位码盘输入组件、频率测量组件、数字静止给定组件、A／D转换组件、D／A转换组件、光隔组件、功放组件、限幅放大组件、时间组件、继电器组件、保护组件、显示组件等组成。这样全部采用电子组件、数字码盘调整，比一般模拟式调速器直观、易于用户掌握、调试、运行和维护。电气液压随动系统由限幅放大组件、直流功放组件、电液转换器、液压放大器、主配压阀、主接力器、位移传感器、机械手动机构组成。以下结合附图说明本技术的工作原理。图1是微机电液调速器原理框图。图2是电气液压随动系统原理框图。图3是限幅放大组件原理图。图4是频率测量组件原理图。图5是16位码盘输入组件原理图。如图1所示，微机速度调节器的核心是微型计算机板(1)，其次是微型机与外部信号输入输出的接口组件(8)，整定各种参数的16位码盘输入组件(2)以及与液压系统构成接力器位置调节的模拟组件(6)、(7)、(13)、(14)。水轮发电机和电力系统的频率测量采用了频率测量组件(11)完成。其工作原理是在被测频率的一个周期时间内，统计一个标准信号源发出的脉冲数，并经缓冲器与微机数据线相连。发电机频率(转速)给定和功率给定采用了8位数字静止给定组件(12)。数字给定组件输出是二进制数字量，其数值可以采用开关把手进行增减，也可以从8根数据输入线直接设置。功率、导叶接力器的开度、桨叶接力器的开度和上下游水位等的模拟量是由8位A／D转换组件(3)、16位光隔组件(4)所构成的A／D转换器来完成检测，模数转换并送入计算机。下面简单说明微机调速器的工作原理。发电机的频率由频率测量组件(11)进行数字检测，并将所检测的数字量输送到微型计算机板(1)，微型计算机按照16位码盘输入组件(2)所整定的bp、E和PID参数，8位数字静止给定组件(12)所给定的频率、功率给定值，以及由A／D转换器(3)、(4)转换为数字量的各个反馈量进行PID运算，运算结果通过16位输出光隔组件(9)输出，并由12位D／A转换组件(6)转换为模拟量，去控制导叶的液压随动系统。在具有双重调节的微机速度调速器中，微型计算机(1)还根据当时的导叶开度值和当时的水头高度(由码盘输入组件(2)设定，也可以由水位测量仪器实测并通过A／D转换器(3)、(4)输入)，按照协联曲线，通过光隔输出组件(9)输出一桨叶开度值，由8位D／A转换组件(7)转换为模拟量，去控制桨叶的液压随动系统。在微机调速器中还设置了16路输入光隔组件(5)作为各种操作开关量输入，以确定微型计算机按何种程序运行。保护组件(17)是为了确保水轮发电机安全运行。在微机运行不正常时，保护组件(17)能向微型计算机发出启动脉冲，迫使微型计算机恢复正常工作。如连续三次发出启动脉冲仍不能使微型计算机恢复正常工作时，保护组件(17)上的两个电磁继电器开始动作。继电器中一副转换接点将微机的导叶输出切断，并转接至数字静止给定组件(12)经D／A转换组件(7)转换为模拟量的功率给定回路，以确保发电机功率不变，另一副转换接点则将桨叶液压随动系统的控制从微机切换到手动电位器控制，此外还有一副触点发出微机故障信号。继电器组件(16)作为发电机转速继电器，动作值n1＜35％，n2＜80％，n3＝90％，n4＞115％，n5＞140％，数值可根据用户要求修改。LED显示组件(10)是一四位数字的显示组件，可显示频率、转速(百分数)、频率给定值和功率给定值(百分数)。电气液压随动系统如图2所示，由限幅放大组件(13)、直流功放组件(14)、电液转换器(18)、液压放大器(19，即引导阀和辅助接力器)、主配压阀(20)、主接力器(21)、位移传感器(23)、机械手动机构(24)等组成。其作用是将微机速度调节器的位置输出信号线性地转换成主接力器的位移。在由手动操作时，则将手动导叶(或桨叶)开度调节信号转换成相对应的主接力器位移。如图3所示，限幅放大组件由双运算放大器电路IC1、IC2，场效应管T，稳压管W1～W6，二极管Z1～Z4，电位器VR1～VR7，小型开关K及部分电阻、电容组成。如图4所示，频率测量组件由运算放大器IC1，光电耦和器IC3，与非门IC2，单稳态多谐振荡器IC4，D触发器IC5、IC6，与门IC7，反相器IC8，4位同步计数器IC9～IC12，八缓冲器IC13、IC14，二极管Z1～Z3，以及一些电阻和电容组成。如图5所示，16位码盘输入组件由拔码盘(在图中由虚线画出)、八缓冲器IC1、IC2，或门IC3，以及一些电阻电容组成。本技术的特点是1、与水轮发电机组自动控制装置、可控硅励磁调节装置、发电机组参数监测装置一样采用了同一种系列的电子组件。2、具有完备的人机接口，PID参数、永态转差率、人工失灵区、水头模拟等参数均采用数字码盘调整，操作方便。3、频率给定、功率给定、开度限制等单元采用了数字静止给定组件，这些组件可以直接与计算机数据线连接，消除了电机和电位器给定装置的电接触器件。4、装置设有在线自检、自启动和自动切换功能，在微型计算机出现故障时，可以自动切换到手动回路。5、微机调速器采用了查表式的电气协联，可以根据用户需要在现场编制电气协联曲线，曲线点数多，数值精确。6、微机调速器不仅在计算机软件内设有开度限制，且在外部硬件上设有开度限制，防止了计算机故障时，开限失效。7、系统应用软件完全采用模块化结构，设计有最佳起动程序和智能化调节程序。这两个程序都采用了智能的邦－－邦控制与PID控制相结合的方法，既达到了最快速的动态响应和稳态精度，又避免了超调和响应太慢。8、采用具有较强抗油污能力的新型环喷式电液伺服阀，确保了调速器的运行可靠性。9、采用了新的液压系统，取消了机械回复的杠杆机构，从而结构简单，操作运行方便。10、设有专用故障诊断程序，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机调速器，其电气液压随动系统主要由直流功放组件（１４）、电液转换器（１８）、液压放大器（１９），主配压阀（２０）、主接力器（２１）、位移传感器（２３）、机械手动机构（２４）组成，本实用新型的特征在于微机调节器由微型计算机板（１）、１６位码盘输入组件（２）、输入输出控制组件（８）、频率测量组件（１１）、数字静止给定组件（１２），Ａ／Ｄ转换组件（３）、Ｄ／Ａ转换组件（６）、（７），光隔组件（４）、（５）、（９）、功放组件（１４）、限幅放大组件（１３）、时间组件（１５）、继电器组件（１６）、保护组件（１７）、显示组件（１０）构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟业柱，高风，徐茹枝，胡江，
申请(专利权)人：机械电子工业部北京机械工业自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]