调速方案

2024-09-01

调速方案（精选12篇）

调速方案篇1

轧机的传动即主传动, 其他轧钢设备的驱动系辅传动, 由于轧制产品和工艺不同而相异, 例如:棒材轧机, 主传动主要包括粗轧机、中轧机和精轧机, 辅传动包括推钢机、拉钢机、飞剪、辊道等;线材轧机, 其主传动有粗轧机、中轧机、预精轧机和精轧机, 辅传动主要有推钢机、拉钢机、飞剪、夹送辊、吐丝机和辊道等。

1 系统方案

主传动电动机的容量较大, 在300~10000k W之间, 而辅传动电动机容量在300k W以下。因此, 辅传动的变频调速系统一般选择交直交形式的变频系统, 而且通常选用商品的通用变频器组成系统。主要有以下几种方案: (1) 四象限单传动装置。此变频器自带整流回馈单元, 其优点是配置灵活, 性能较好, 能量能回馈电网, 主要缺点是体积较大、价格较高。主要用于独立机组单台电动机且要求频繁正反转的负荷。 (2) 单象限单传动加制动单元和制动电阻。这种变频器使用较多, 主要优点是技术要求低, 电路增减灵活, 价格较低, 主要缺点是制动电阻和制动单元需另占较大布置空间, 动态性能略差, 制动能量消耗在电阻上, 此方案主要用于设备较分散、各设备动作的关联性不高、较分散的生产线上。 (3) 多传动方案, 即公共直流母线方案。公共直流母线的供电采用一个公共整流单元, 各电动机电路选择逆变器接在直流母线上。公共直流母线多传动系统优点是节能、动态性能好和不需外置制动电阻和制动单元, 因此, 成套电器柜的数量少、体积较小, 主要缺点是多传动系统比单传动系统技术复杂, 价格也高。这种方案适合设备动作关联程度较高、集中密集型的生产线。

由于辅传动一般涉及多台电动机, 因此, 常用多传动方案, 而多传动系统供电单元一般有以下几种配置方案:一是二极管整流供电单元;二是晶闸管供电单元;三是1GBT供电单元。

因其辅传动数量多, 例如某钢铁厂5m宽厚板轧机生产线调速电动机共2428台, 总装机容量61860k W, 采用330套变频器, 34种容量类型, 为取得满足工艺要求的性能。并降低成本的选择非常重要。

2 实例分析——轧钢工作辊道变频调速系统

轧钢工作辊道是轧线常用的辅传动, 下面以某钢厂新轧钢连铸连轧生产线950粗轧可逆式轧机的前、后工作辊道调速系统为例进行分析。

2.1 系统配置

某钢厂新轧钢连铸连轧生产线950粗轧机为可逆式轧机, 钢坯往返输送由前、后工作辊道负责。前部为25个辊道, 前端5个辊为延伸辊道, 机前20个辊道和机后20个辊道为工作辊道。工作辊道动作频繁, 起动、制动速度较快, 要求控制装置运行可靠性强。工作辊道操作系统采用无触点给定实现无级调速, 工作辊道的全部45个辊道, 用3个控制器进行控制。系统结构如图1所示。

变频器采用的SIMOVERT Master Driver 6SE70系列逆变器及共用直流母线供诙系列变频器DC-AC型, 主要控制方式有:一般频率控制、矢量控制和伺服控制于辊道电动机频繁起动、制动的特点, 选用矢量控制方式。它具有磁通定向控制功能电方式, 动态品质在一定的范围内达到了直流电动机的标准。在1:10的调速范围内不需要速度实际值的反馈, 并且与电动机的温升无关, 能实现高精度的速度和转矩控制, 完全可以满足生产工艺的要求。

工作辊道的传动方式为1台电动机拖动1个辊道。本系统中有2台逆变频分别拖动10个辊道, 1台逆变器拖动5个辊道, 其余20个辊道为1台逆变器拖动1个辊道。为实现良好的起动、制动的效果, 并从系统的经济性考虑, 按电动机容量的1.4-1.5倍选取逆变器的容量。

在电动机减速时, 电动机的动能转化为电能, 回馈到逆变器。若减速时间较短, 制动能量却很大, 可能造成逆变器的直流母线过电压, 不但影响电动机的制动效果, 还可能造成系统故障而影响生产。为满足制动要求, 在选用外加制动单元及外接制动电阻时, 制动能量通常根据电动机容量的1/3选取。同时, 针对多台逆变器中有的处于制动状态、有的处于电动状态, 电动状态的逆变器会吸收回馈到直流母线上的多余能量, 所以, 选取170k W的制动单元, 约为总电动机容量的26%, 以满足制动要求。针对制动单元的特点选取外接制动电阻为2.35Ω, 最大容量1.5×170k W。工作辊道在运行中频繁起动、制动, 在回馈到母线上的制动能量使母线电压升高到设定值时, 制动单元马上自动投入运行, 把多余能量消耗到外接电阻上, 使回馈的电能转化为热能, 使母线上太高的电压降低。

2.2 系统控制要求

SIMOVER Driver Vector Control矢量控制逆变器共有七种控制操作与监测方式, 为提高工作辊道变频系统的动态品质, 控制系统应用了自整角机控制器和相敏桥, 实现模拟量给定方式, 以实现无级调速给定功能, 取代以太网网上给定的控制方式。它利用逆变器的一个模拟量输入通道作为调速指令, 实施对工作辊道的速度控制;逆变器的两个模拟量输出通道用于显示辊道电动机的转速值和电流值。外围联锁控制电路, 应用PLC进行逻辑控制, 通过PLC的数字量输入、输出控制逆变器的预充电电路以及合闸、准备、就绪、使能、运行、故障等状态。

参考文献

[1]李长江.Ф340mm无缝钢管机组单辊传动定径机电气传动系统[J].冶金自动化, 2006.

[2]李波.公共直流母线系统在钢管生产线上的应用[J].湖南冶金, 2006.

调速方案篇2

第一章润滑油系统

第一节系统概述

汽轮机润滑油系统采用主油泵---射油器供油方式。主油泵由汽轮机主轴直接驱动，其出口压力油驱动射油器投入工作，润滑油系统主要用于向汽轮发电机组各轴承提供润滑油；向发电机氢密封提供用油以及为顶轴油泵提供充足的油源。系统用油为L-TSA32汽轮机油。

第二节主油箱结构及工作原理

随着机组容量的增大，油系统中用油量随之增加，油箱的容积也越来越大，为了使油系统设备布置紧凑和安装、运行、维护方便，本油箱采用了集装型式，增加了机组供油系统运行的安全可靠性。

集装油箱是由钢板卷制焊接而成的圆筒形卧式油箱。油箱顶部四周设有手扶栏杆。油箱盖板上装有一台氢密封油泵，一台交流油泵，一台直流油泵，油箱的油位高度可以使三台油泵吸入口浸入油面下足够深度，保证油泵足够的吸入高度，防止油泵吸入空气。直流油泵右侧有一人孔盖板，盖板下箱内壁上设有人梯，便于检修人员维修设备。人孔盖板右侧油箱顶部是套装油管界面，此套装油管路分两路：一路为去前轴承箱套装油管路、另一路去后面轴承箱及电机轴承套装油管路，避免了套管中各管的相互扭曲，使得油流畅通，油阻损失小。

套装油管界面前是滤网盖板，盖板下的油箱内装有活动式滤网，滤网可以定期抽出清洗、更换。这样，经回油管排回油箱的油从油箱顶部套装油管回油流回油箱，在油箱内经箱壁、挡板、内管消能后，流向滤网，这样可使回油造成的扰动较小，由回油携带的空气、杂质经过较长的路程，充分地从油中分离出来，保证油质具有优良的质量。

在油箱的顶部还装有两台油烟分离装置，包括排烟风机和油烟分离器，两者合为一体，排烟口朝上，用来抽出油箱内的烟气，对油烟进行分离，油流则沿油烟分离器内部管壁返回到油箱。

为控制两台冷油器的启停在油箱上还装有一台切换阀。

在油箱内部还装有射油器、内部管系，管系上装有单舌止回阀。在油箱上还装有4支电加热器，当油温低于20℃时，启动电加热器，将油温加热至20℃，再启动油泵。

在油箱侧部及端部开设了连接其它油系统设备的各种接口及事故排污口、油箱溢油口、冲洗装置接口等。油箱盖上开设了有关的测压孔，用来连接其上的控制仪表柜上的各接口，仪表柜安装于集装油箱上，监视并控制油系统及各设备运行情况。

油箱上的人孔，方便检修人员进入油箱。

第三节套装油管路

润滑油系统采用的套装油管路是将高压油管路布置在低压回油管内的汽轮机供油回油组合式油管路，将各种压力油从集装油箱输往轴承箱及其它用油设备和系统；将轴承回油及其它用油设备和系统的排油输回到集装油箱。套装油管路为一根大管内套若干根小管道的结构，小管道输送高压油、润滑油、主油泵吸入油，大、小管道之间的空间则作为回油管道。这样，既能防止高压油泄漏，增加机组运行的安全性，又能减少管道所占的空间，使管道布置简单、整齐。

此套装油管路分为两路：一路为去前轴承箱的套装油管路，另一路为去后面轴承箱及电机轴承的套装油管路。套装油管路主要由管道接头、套管、弯管组、分叉套管、接圈等零部件组成，在制造厂内将其分段做好，然后运到现场组装而成。

套装油管路中的小管道采用不交叉的排置形式，增加了套装油管的安全可靠性，保证了套装油管路的制造质量，并且利于安装。该套装油管路在进轴承的各母管上设置有临时滤网冲洗装置，该装置仅用于进行管道冲洗时过滤管道中的杂质；在机组正常运行情况下，必须拆掉其中的滤网以利于油的流动。本套装油管路从各轴承接出少量回油至窥视管中，以便于对各轴承回油油温和油质的监测。套装油管路中的回油管的内表面和供油管的外表面涂有防腐涂料，防止这些表面锈蚀。所有这些措施不仅提高了油管路的清洁度，而且防止了出现回油腔室堵油现象。

第四节主油泵

1.4.１设备工作原理及技术规范

主油泵为单级双吸离心式油泵，安装于前轴承箱中的汽轮机外伸轴上，由汽机转子直接驱动，它为射油器提供动力油。

主油泵（MOP）

型式：主轴驱动离心泵吸入压力：0.098MPa 出口压力：2.27 MPa 转速：3000rpm 1.4.2检修工艺 1.4.2.1分解

1)打开汽轮机前箱上盖。2)分解主油泵与汽轮机高压转子联轴节螺栓。

3)分解主油泵出入口管与台板连接螺栓,取出调整垫。4)拆除各热工测点后,将主油泵连同危急遮断器一同吊出(注意:如果不准备检查主油泵出入口管结合面密封情况,可不进行第3和第4步骤)。5）拆下主油泵上盖螺栓，吊出上盖，放置在专用地点。6）测量油封环与相应叶轮之间的间隙，并记录。

7）将危急遮断器、叶轮、转子连同油封环一同吊出，放置在专用支架上。8）转子系的分解：（1）取下挡油环。

（2）用铜棒将叶轮从轴上轻轻打出，取下油封环。（3）取下调整垫，并测量其厚度。

（4）分解叶轮键上的固定螺钉，取下键，测量键厚度。1.4.2.2检查

1）测量油封环与叶轮间隙及挡油环间隙，需要压铅丝测量。

2）测量壳体与油泵叶轮的轴向间隙，并检查油泵叶轮的磨损、点蚀情况。3）检查壳体的磨损情况。

4）修刮、研磨各部磨损面及密封面、消除毛刺、沟痕。

5）检查各紧固螺栓、止动密封垫片以及弹簧垫、定位销损坏情况。6）检查各部油孔的疏通情况。7）测量轴的弯曲。1.4.2.3组装

1）用煤油清洗油泵各部件，并用压缩空气吹干，整齐地摆放在铺有胶皮的工作台上。2）用白面团粘除壳体一切杂物。

3）在零件表面涂抹透平油，按分解的相反顺序进行组装并测量、调整。1.4.2.4复位

1)清扫前箱端盖结合面，并涂抹密封胶。2）更换油泵进出口法兰耐油石棉垫。3）组装油泵及前箱端盖。4）连接各部油管。1.4.2.5质量标准

1)油泵叶轮无严重磨损、裂纹、点蚀现象，其轴向间隙需要进行与前次测量结果进行比较。

2)油封环径向间隙:0.1～0.14mm，挡油环径向间隙：0.1～0.14mm。3)用手转动密封环能自由转动，无椭圆度、毛刺、磨损。4）测量支承瓦顶部间隙：0.15～0.25mm，测量瓦口间隙：0.08～0.16mm。5）主油泵轴弯曲不大于0.05mm。

6）各处泵轴外径的跳动度允许值调整如下：（1）油泵泵轴：0.025m。（2）油封环处：0.05mm。

（3）危急遮断器的偏心飞环处：0.05 mm。（4）挡油环处：0.05mm。

7）检修过程中，应时刻注意防止杂物落入前轴承箱和泵壳内。

8）油泵各部件安装位置正确，泵组安装完毕，盘动转子转动灵活、无卡涩现象。9）检查支承瓦，钨金完好，无明显磨损。10)各螺栓、螺母紧固、保险可靠。

11)各部结合面垫片无老化、损坏、密封良好、无漏油。1.4.2.6检修作业条件

1）停止机组的运行，停止汽轮机盘车运行。

2）停止机组交流润滑及直流润滑油泵运行，断开其电机电源，在电源开关上挂“有人工作，禁止合闸”警告牌。

第五节直流油泵

1.5.1设备作用和技术规范

当轴承油压出现异常下降，且此时又失去交流电源使得辅助油泵不能联动时，该事故油泵将自动启动。该泵由电站蓄电池系统供电。这是轴承润滑油系统中的最后备用油泵。

该泵的主要参数如下：

型号：CHKDIA A52Z-1 电动机功率：49KW 流量：270m/h 扬程：48m 转速：1450 r/min 效率：72 % 生产厂家：中铁第十八工程局涿州水泵厂

1.5.2检修工艺和质量标准 1.5.2.１解体

1）拆去联轴器螺栓，测量联轴器中心；拆电动机底脚螺栓。2）将电动机吊出。3）检查盘动泵轴有无碰擦。

4）油箱放去存油后，拆去油泵在油箱上的固定螺栓，进入油箱，拆去出口法兰螺栓，将油泵吊出，平放于专用油盘中检修，中间部位要垫好。5)拆去润滑油管。36）将进口滤网螺栓拆去，取下滤网清洗、检查，拆下泵盖。7）用百分表测量叶轮进口密封环处晃度和轴向窜动。8）拔出联轴器，取下键放好。

9）先将联接管从泵座上拆开，然后将联接管水平放置。10）拆去推力球轴承盖螺钉，将轴承盖取出。拆松轴承壳密封。

11）拆去叶轮螺母上的止退垫圈，松开叶轮螺母，然后适当松开蜗壳与联接管的螺栓，适当后退蜗壳以使叶轮从泵轴端脱开，取出叶轮清理、检查，把叶轮垫圈放好。12）拆去蜗壳与联接管连接螺栓，卸下蜗壳。

13）从叶轮端用紫铜棒将轴与推力球轴承一起敲出，再松开圆螺母取下推力球轴承。14）拆卸导轴承，测量各轴承与轴承套的间隙。15）清理检查蜗壳，并测量叶轮和密封环的径向间隙。16）测量轴的弯曲度和晃度。1.5.2.2复装

1）各部件清理、检查和修复后按解体步骤逆序逐一装复（装配推力球轴承时圆螺母止退片必须反扣进螺母槽内以防止运转中螺母松动造成转动部件下坠）。2）更换全部密封垫片和复测各修前尺寸，符合技术要求。3）复查轴的晃度，校正联轴器中心。1.5.2.3质量标准

1）联轴器螺栓完整无损，橡胶圈无老化、变形和损伤。2）联轴器内孔与轴配合良好，间隙：0～0.03mm。3)轴向窜动：≤0.12mm，叶轮密封环处晃度：≤0.05mm。

4）叶轮表面无腐蚀、裂纹和严重碰擦，与轴配合无松动，叶轮螺母螺纹无磨损、咬毛，键与键槽完整、无磨损，配合良好，止退垫圈牢固。5)轴表面光洁无磨损，组合后最大晃动值＜0.05mm。

6)推力球轴承无磨损、碎裂及严重麻点，滚道无剥落，其外圆与轴承壳配合间隙为0～0.01mm，装入后转动灵活。

7)导轴承与轴套配合间隙：0.06～0.15mm,与蜗壳支座配合不松，紧力间隙为0.02～0.04mm。

8）密封环与叶轮径向间隙：0.15～0.35mm。9）全部装复后，盘动联轴器灵活、无卡涩。

10)两联轴器轴向间隙为5mm,联轴器中心偏差小于0.05mm。

11）装复前，各出口管及部件均应用煤油清洗干净，再用压缩空气吹净，然后各组装部件还要用干净透平油擦洗，以防生锈。12）电动机转向调试好后，装复联轴器螺栓。1.5.3备品备件

第六节交流辅助油泵

1.6.１设备作用和技术规范

交流电动辅助油泵，在汽轮机启动或停机时直接向润滑油系统供油，维持前轴承箱正常油压。当主油泵或射油器的出口油压出现异常下降时，该泵即自动启动。因此，该泵也是润滑油系统中的一台备用油泵。该泵经过油泵底部的滤网吸油，泵排油至主油泵进油管及经冷油器至轴承润滑油母管。

其主要参数如下：

型号：CHK01AA 51E-1 配用功率：49KW 流量：270m/h 扬程：48m 转速：1450 r/min 效率：72 % 生产厂家：中铁第十八工程局涿州水泵厂

1.6.2备品备件

3第七节氢密封油泵

1.7.１设备作用和技术规范

该油泵用于机组启动过程中,机组转速低于3000r/min时,射油器无法正常工作,无法向主油泵正常供油时,启动油泵向主油泵入口提供油源。其主要参数如下：

型式：SNH280R54F6.7 配用功率：15.8KW 流量：712 L/min 压力：1MPa 转速：2900 r/min 效率：66% 生产厂家：中国天津泵业机械集团有限公司

1.7.2备品备件

第八节射油器

1.8.1 设备工作原理及技术规范两个装在油面下管道上的射油器，主要由喷嘴、混合室、喉部和扩散段组成。射油器喷嘴进口和提供动力油的主油泵出口相连。油通过喷嘴到混合室，然后进入射油器喉部，最后进入扩散段。油通过喷嘴时，速度增加，这种高速油通过混合室，在混合室中产生一个低压区，使油从油箱中吸入混合室，然后被高速油带入射油器喉部。油通过喉部进入扩散段，在扩散段油的速度能转换成压力能。I#射油器出口油送往主油泵进油田；II#射油器出口油通过冷油器，由管道送入轴承润滑油母管。扩散段后面各装有一个翻板式止逆阀，以防止油从系统中倒流。在混合室进油面上装有一块止逆板，防止主油泵工作时油倒流进油箱。为防止异物进入射油器，在射油器的吸油侧装有一可拆卸的多孔钢板滤网

第九节主机润滑油冷油器

1.9.1 设备工作原理及技术规范

油系统中设有两台冷油器，为板式换热器，一台运行，一台备用。通向冷油器的油由手动的三通阀控制，该阀把油通向两台冷油器中的任何一台，且允许不切断轴承油路情况下切换冷油器。两台冷油器进口通过一连通管和截止阀联接起来。截止阀可使备用冷油器充满油做好随时投入的准备。每一台冷油器壳体上都有连通管通向油箱。连通管从顶部进入油箱伸至正常油位以上区域。运行人员从每条管路上的一只流量窥视孔能确定是否有油流经冷油器。它以闭式循环水作为冷却介质，带走润滑油因轴承摩擦产生的热量，保证进入轴承的油温为40～46℃。技术规范：.型号：J107-NGS-10/5 冷却面积：321.6 m2 冷却水量：420 t/h 油流量：287t/h 进口油温：65℃ 出口油温：45℃ 冷却水进口温度：38℃：冷却水出口温度：45℃ 1.9.2板式冷油器 1.9.2.1 查漏及清扫

1）冷却水系统已停止运行，放掉冷油器内存水，分解水室出入口法兰螺栓。2）分解水室端盖螺母，拆除水室端盖，取下密封垫。3）放掉冷油器内存油。

4）分解螺母，拆除油室端盖，取下密封垫。5）冷油器查漏。

6）试验压力为工作压力1.25倍,稳压10分钟。1.9.2.2质量标准。1）水室及其端盖每次大修刷涂防腐油漆。

2）板块光洁、无漏泄、腐蚀、板块间无沙泥、结垢、外壁无油污。3）水室及其端盖无严重腐蚀、板块胀口处无渗漏。4）各法兰结合面清理干净，垫片更换，紧固后不漏油或水。5）壳体无严重变形、砂孔、焊接处无裂纹、渗漏。1.9.2.3检修作业条件

1)将冷油器切换至另一侧运行，关闭退备冷油器油侧出入口门。

2）关闭退备冷油器水侧出、入口门，在门轮上挂“有人工作，禁止开启”警告牌。3）打开退备冷油器放油门，用滤油机将冷油器内存油放至专用油罐内。

第十节顶轴油装置

1.10.1 设备结构概述及工作原理

汽轮发电机组在启动和停机前，应先投入项轴装置，将汽轮发电机转子顶起，以减小轴颈与轴承间的摩擦系数，使盘车装置顺利地投入工作。汽轮发电机组的#

3、#

4、#

5、#6轴承均设有高压顶轴油囊，顶轴装置所提供的高压油在转子和轴承油囊之间形成静压油膜，减少盘车力矩，对转子和轴承的保护起重要作用；在汽轮发电机组停机转速下降过程中，防止低速碾瓦；运行时顶轴油囊的压力代表该点轴承的油膜压力，是监视轴系标高变化、轴承载荷分配的重要手段之一。

顶轴装置的吸油来自冷油器后，经滤油器进入顶轴油泵的吸油口，经油泵工作后，油泵出口的油压力为16.0 MPa，高压顶起油自轴向柱塞泵出口引入集管，由集管引出各支管通向各轴承顶起管路接头。各支管上均装有节流阀2和单向阀1，用以调整各轴承的项起高度，防止各轴承之间的相互影响。其中节流阀用来调整项轴油压，单向阀是为使机组运行时防止轴承中压力油泄走。集管上装有安全阀3，用以限制集管油压，并防止供油系统中油压超过最大允许值。在输往各轴承压力油支管上各一只压力表。调整装置压力油集管上设有一只高压控制器，型号为INN-EE45-N4-FIA-X371。应待轴承顶起高度（未盘车状态）达到要求值后，启动盘车装置。

1.10.2设备的技术规范

顶轴油泵型号：A3H37-FR01KK-10-X33 工作油温：20-65.C 几何排量：37.1ml/r 最小调节排量：16ml/r 额定工作压力：28MPa 最高工作压力：35MPa 最高转速：2700rpm 最低转速：600rpm 1.10.3检查及维修 1.经常检查滤油器滤网的阻塞情况，并定期清洗使之畅通。

2.系统中的管路。接头．阀门等元件如发生故障时，应及时更换和调整。

3.轴向柱塞泵的检查和维修，应按日本油研工业株式会社随机提供的《A3H系列轴向柱塞泵使用说明书》所规定的进行。4.不要任意拆开轴向柱塞泵

第十一节排烟系统

汽轮机供油系统中的透平油在运行中因轴承的摩擦耗功和转动部件的鼓风作用而使其受热并分解为油烟，同时由于轴承座挡油环处会向箱体内漏入一部分水蒸汽而使透平油中含有水分。为及时有效地将上述烟气和水蒸汽排出系统之外，以保证透平油的品质。排烟系统由主油箱上的油烟分离器、排烟风机、交流防爆电机、风门、管路、及管道上的油烟分离器、排除口等组成。为达至油箱和轴承箱中的适当负压，我们设置了可调风门，根据油箱和轴承箱上的真空压力表，使其保持100一200Pa的真空。排烟系统的安装应参照排烟装置的图纸进行。这里应该特别强调的是，排烟管的水平标高应高于轴承回油母管的标高，以免透平油流入排烟管内；管路中风门应安装在运行人员便于调整的位置：排烟管的水平段应从排出口方向向油箱方向倾斜，倾斜度不小于2%；排除口处应有遮雨设备，防止雨水进入排烟管而进入润滑油中；轴承箱和油箱顶部应有真空压力表，应经常检查和校准。

排烟风机主要参数：

风机型号：流量1500 m3/h 转速：2900 r/min

功率：4KW 生产厂家：杭州余杭特种风机有限公司

第二章调节保安系统

第一节系统概述调节保安系统的组成按其功能可分为三大部分：供油系统部分、执行机构部分、危急遮断部分。

供油系统部分又可分为供油装置、自循环冷却系统、油再生系统以及油管路及附件。

执行机构部分包含高压主汽阀油动机、中压再热主汽阀油动机各2台，高压调节阀油动机4台，中压调节阀油动机4台。

危急遮断保护系统包括： OPC/AST电磁阀组、薄膜阀、危急遮断器、危急遮断器滑阀、保安操纵装置。

第二节供油系统部分

2.2.1 EH油箱

EH主油箱由不锈钢材料制成，密封结构，设有人孔板供维修清洁油箱时用。油箱上部装有空气滤清器和干燥器，使供油装置呼吸时对空气有足够的过滤精度，以保证系统的清洁度。油箱中插有磁棒，用以吸附油箱中游离的铁磁性微粒，另油箱上还装有油位计及测量油温用热电偶，并分别具有高低油位，及高低油温报警装置。

容积：1.31m³ 外形尺寸 2.45mX1.72mX2.23m 抗燃油系统需用油量：1600kg 抗燃油系统储备油量：147kg 抗燃油牌号：美国阿克苏牌美国大湖牌抗燃油系统清洁度的标准为NAS5/SAE2级

每隔一年清洗一次磁性滤芯，每隔四年清洗一次油箱 2.2.2 EH油泵

泵站装有两套独立的泵系统，其容量各为100%，每一套系统由一台交流电动油泵及进出口滤网，溢流阀、单向阀等组成。两台油泵互为备用，正常工作时单泵运行，当运行的泵由于某些原因不能维持正常油压时，备用泵即自动启动。2.2.2.1油泵主要参数：

型式：变量柱塞泵

流量：100L/min 入口压力：0.1MPa 出口压力：14MPa 2.2.2.2 油泵启动调试

（1）耐压试验启动l#泵，慢慢旋紧压力补偿器调压螺杆，使泵出口压力逐步上升，注意：在升压过程中应检查系统所有各部套接头、焊口等位置，不应有泄漏，如有泄漏应立即停泵检查处理。升至2IVlpa，工作3分钟，耐压试验结束。耐压试验过程中密切注意各部件的漏油情况，一旦发现有漏油或渗油现象，应市即停泵，果取措施。

（2）溢流阀整定：旋松压力补偿器测压螺杆将系统乐力从21MPa调整至17.0±0.2 MPa（可调整），慢慢调松1#泵出口溢流阀调压手柄，同时注意观察泵出口压力表，一旦压力表有下降的情况，就停止调溢流阀手柄，拧紧其防松螺母，表明溢流阀已整定到l7.0±0.2Mpa。（3）额定油压整定：溢流阀整定完成后，继续调松压力补偿器调压螺杆降压至10±0.2Mpa，拧紧其防松螺母，表明l#泵额定油压已整定完毕。

（4）2#溢流阀及额定油压整定：启动2#泵，慢慢旋紧该泵压力补偿器凋压螺杆，使泵出口压力逐步上升，调整溢流阀调压手柄，使泵出口压力逐步上升至17.0±0.2 MPa，用（2）和（3）的方法调整将溢流阀已整定到17.0±0.2 MPa，将额定油压整定到14.0±0.5MPa。2.2.3 抗燃油冷油器的结构与工作原理：

为了冷却回到油箱中的抗燃油，采用2台100%容量的双流程冷油器，通常是一台运行，一台备用。当运行中的冷油器故障或需检修时，可通过切换阀在运行中进行切换。油箱内的油温将通过自动温度控制阀维持在43～46℃以下。

由于瞬态工况，冷油器堵塞或阀门故障而引起管道超压时，系统中的弹簧旁路溢流阀即打开把油直接排回到油箱。

冷油器主要参数：

型式：卧式U型管冷却面积：4*2m设计压力：1.4/0.26MPa（壳/管侧）

设计最高冷却水温：38℃

2.2.3.1冷油器检修工艺及质量标准 2.2.3.1.1检修工艺

（1）关闭冷油器的冷却水进回水门以及抗燃油进回油门；

（2）揭开水室端盖，用水冲刷水室内污泥，并用长毛刷逐根清理铜管，将铜管内泥垢冲洗干净；

（3）用已配好的清洗液冲洗冷油器油侧，油垢清理干净后，用水冲净清洗液，必要时将冷油器彻底解体，将冷油器芯子吊出清洗。

（4）将冷油器组装好后，在进出口油管上加堵板，然后接上水压泵打压至0.5Mpa，保持5min，检查铜管本身，胀口及结合面有无泄漏，胀口渗漏时可进行补胀，补胀不行可更换铜管，如果有个别铜管泄漏时可采取两头加堵的办法，但各通路能加堵的铜管数目应不超过该通路油管总数的10%，超过此数时应更换铜管。

2.2.3.2.2质量标准

（1）冷油器油、水侧应洁净，无油污、污泥和水垢等；

（2）铜管表面光滑、无压痕、碰撞和脱锌，无凹凸等严重缺陷，水侧无严重锈蚀现象，胀口处无损伤；

（3）水室进出口隔板密封严密，水室与油室接触密封严密，不发生水侧和油侧内漏，水压试验标准0.5Mpa，5分钟铜管及胀口无渗漏；

（4）外壳内及法兰盘清理干净，垫片配用合适；

（5）铜管堵管根数不超过铜管总数的10%，并考虑换热面积来确定更换芯子铜管数目。2.2.4 抗燃油蓄能器

2.2.4.1蓄能器结构及工作原理

为防止高压安全油的波动，特别是在危急遮断器喷油试验时，为防止隔离阀动作引起高压安全油压的瞬间跌落，在高压安全油路上还配有蓄能器。

高压蓄能器均为丁基橡胶皮囊式，共6只，2只安装在油箱上，另外4只两两一组分布在高调门两侧，预充氮压力为9.4-9.8 MPa。高压蓄能器组件通过集成块与系统连接，集成块包括隔离阀、排放阀以及压力表等，压力表指示的是油压不是气压。它用来补充系统瞬间增加的耗油及减小系统油压脉动。关闭截止阀可以将相应的蓄能器与母管隔开，因此蓄能器可以在线修理。低压蓄能器装在高压主汽阀，高压调节阀，中压主汽阀油动机上缸的油管路上，共8只，主要是在跳机的过程中起对EH油的回流一定的缓冲作用。2.2.4.2高压蓄能器的充氮

l)准备约8瓶储有12MPa氮气的氮气瓶和充气工具。

2)关闭蓄能器进油截止阀，打开回油截止阀。（如系统压力为零日时，可省略这一步）。3)拧下蓄能器的进气盖，装上充气工具。4)用充气工具测一下蓄能器的气压。

0)把充气工具的进气接头和氮气瓶连接，注意各连接处要可靠，如果氮气瓶的螺纹烂牙，就要重新调换气瓶。

6)慢慢打开气瓶截止阀，如有漏气声立即关闭气阀，检查漏气。

7)当氮气瓶内的氮气压力与蓄能器气压一致，且低于整定值9.6±0.2 MPa时，则调换1瓶气压在12.0±0.2MPa以上的气瓶，再对蓄能器充氮。

8)高压蓄能器内的气压充到9.4-9.8 MPa时关闭气瓶截止阀，让蓄能器内的气压稳定一分钟左右，再测一下蓄能器内的气压，如低于整定值，则需再充气，直到蓄能器内的压力稳定在整定值为止。

9)检查气瓶出口截止阀是否关紧，打开充气工具的放气阀。1O)分别把接头从氮气瓶和蓄能器上拆下，给蓄能器盖上进气盖。

11)充下一个蓄能器日时，应依次先把压力低的氮器瓶给蓄能器充气，以节省用气。12)每个星期测1次蓄能器的氮气压力，也可跟据实际情况决定测压力的间隔时问。六只高雁蓄能器的整定值是9.6±0.2MPa。2.2.4.3低压蓄能器的充氮

1)将充高压蓄能器余下的低压氮气瓶用来冲低压蓄能器 2)关闭需要充氮的油动机的进油截止阀

3)其它操作步骤与充高压蓄能器相同，充氮压力为0.35-0.4MPa。

4)每个星期测一次蓄能器的氮气压力，也可跟据实际情况决定检查的间隔时问。2.2.5抗燃油再生泵（输油泵）

主要参数：

型式：齿轮泵流量：40 L/min 压力：1MPa 2.2.6 燃油加热油泵（循环泵）

主要参数：

型式：齿轮泵流量：40 L/min 压力：1MPa 2.2.7 抗燃油再生循环及过滤装置抗燃油再生装置由硅藻土过滤器和精密过滤器组成，每个过滤器上装有一个压力表和压差发讯器。压力表指示装置的工作压力，当压差发讯器动作时，表示滤芯需要更换了。

硅藻土滤油器以及精密滤油器均为可调换式滤芯，关闭相应的阀门，打开滤油器盖即可调换滤芯。

油再生装置是保证液压系统油质合格的必不可少的部分，当油液的清洁度、含水量和酸值不符合要求时，启用液压油再生装置，可改善油质。2.2.8 经常性检修 l)过滤器

EH油泵出口高压过滤器的更换原则为累计工作3个月更换一次，执行机构进油高压过滤器每年更换一次。

再生装置的树脂滤芯应在再生装置油温高于45C时，筒内压差超过0.24Mpa时更换，精密滤器简内压差超过0.24M pa时更换。另外在再生装置投运48小时后，抗燃油的酸值(大于0.25不下降则应更换，一般每年更换一次。

供油装置回油过滤器的更换原则是当油温为40C时压力表式发讯器报警或指针进入表盘红色区需更换，每年更换一次。2)EH冷油器

冷油器没有冷却效果时则需更换。3)EH油泵进口过滤器

油泵进口过滤器每年更换一次。4)橡胶件（O型圈、薄膜阀膜片）

更换一次或根据具体情况来定。0型圈的更换原则为：只要密封处被打开，不论“0”型圈好坏，均需更换一支新的“O”型圈。5)EH供油装置的溢流阀、单向阀

更换一次或根据具体情况来定。

第三节执行机构部分

2.3.1 高压主汽门 2.3.1.1 油动机

高压主汽阀油动机是连续控制的伺服型执行机构，可以将高压主汽阀控制在任一位置上，按照控制要求调节进汽量以适应汽轮机运行的需要。

DEH控制信号驱动电液伺服阀使主阀芯移动，控制伺服阀通道，使高压抗燃油进入油动机油缸工作腔，使油动机活塞移动，带动高压主汽阀使之开启，或者是使压力油自油缸工作腔泄出，依靠弹簧力使活塞反向移动，关闭高压主汽阀。当油动机活塞移动时，同时带动二个线性位移传感器（LVDT)，将油动机活塞的位移转换成电气信号，作为负反镄信号与前面计算机处理后送来的信号相加，由于两者极性相反，实际上是相减，只有在原输入信号与反馈信号相加后，使输入伺服放大器的信号为零时，伺服阀的主阀回到中间位置，不再有高压油通向油动机油缸工作腔，此时高压主汽阀便停止移动，停留在一个新的工作位臀。

在该油动机上装有一个插装式卸荷阀。当发生故障需紧急停机时，危急遮断系统动作时，使危急遮断（AST）母管油卸去，插装式卸荷阀快速打开，迅速卸去油动机油缸工作腔的压力油，在弹簧力的作用下迅速关闭各高压主汽阀。2.3.1.2 阀体

主汽阀具有“双重蝶阀”而且在水平位置操作。主汽阀体和蒸汽室为一体。油动机安装在弹簧支架上，并且通过连杆及杠杆与主汽阀杆相连接。2.3.1.3 检修工艺 1分解

1)拆除高压主汽门上部盖的保温层，拆除热工接线。2)分解油动机EH油供油管与回油管。3)测量阀门全行程。4)分解门杆漏汽管。

5）用加热棒热松阀门与蒸汽室结合面螺栓。6）整体吊出阀门与油动机。7）蒸汽室口加盖板、漏汽管加堵板。

8)取出自动关闭器杠杆与油动机轴及阀杆之间的销子。

9)分解杠杆支架固定螺栓，打出阀杆与杠杆连接销的销子，打出连接销，吊出支架。10)从阀头端整体抽出阀芯。

11)用专用工具旋出衬套，取出阀杆和预启阀。2检查

1)用砂布，清扫所有部件及阀体配合面，用刚丝刷清扫所有螺纹表面，清扫阀盖结合面。2)探伤检查阀盖结合面螺栓，并测量其硬度值。3)红丹粉检查主阀瓣及其阀座的接触情况。4)着色检查阀杆、阀瓣、阀座的裂纹情况。5)测量阀杆弯曲。

6)测量阀杆与阀套之间的配合间隙。7)清扫、检查、修理各个漏汽管接头、螺栓。8)检查阀杆、阀套的磨损情况。9)检查阀座的固定情况。10)检查滤网的冲刷、损坏情况。3组装 1)密封件、阀盖结合面、阀杆、阀套表面涂抹二硫化钼粉，结合面螺栓涂抹高温螺栓防烧剂。

2)按分解相反的顺序进行组装。3)组装后测量阀杆全行程。4质量标准

1)外观检查阀体及部件有无裂纹、沙眼等铸造缺陷和加工缺陷。2)阀盖结合面光洁、无污痕、红丹粉检查严密性。3)阀盖结合面螺栓硬度检查合格。

4)阀座、阀杆、阀瓣着色检查无裂纹，阀瓣、阀座密封面光洁、无拉痕、麻点、红丹粉检查连续呈线形接触。

5)滤网无损坏、裂纹、网孔内无杂物堵塞。6)阀杆、阀套无严重磨损、表面光洁。7)组装后、阀杆无卡涩现象。8)阀杆弯曲不大于0.05mm。

新型电机调速方式篇3

关键词：永磁磁力偶合调速节能

中图分类号：TM35 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）010-050-02

资源紧缺是全人类所面临的难题，在相当长的一段时间内，节能减排将是我国必须持之以恒开展的一项工作。由一次能源及其他可再生能源转换而来的电能大约70%用于电动机拖动消耗，在生产实践中，对电力拖动设备进行节能降耗的研究和实践从没有间断过。90年代以来，变频器大规模的开发应用，负载设备工艺流程的改进，还有近年来各种调速设备的应用，都是伴随着节能的需要应运而生，永磁磁力偶合调速驱动器是建立在电磁涡流磁场力作用下，通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动电机和被驱动负载侧没有机械链接。其工作原理不同于滑差电机调速装置，它是靠磁力传动转矩一种技术，可以大大降低机械振动和噪音，节能效率约在10～50%之间。

1 永磁耦合驱动系统构成与工作原理

永磁磁力耦合调速驱动器主要由铜盘转子，永磁磁盘转子和控制执行机构三部分组成。铜盘转子固定在电动机轴上，永磁磁盘转子固定在负载转轴上，铜盘转子和永磁磁盘转子之间有气隙。

铜盘转子和永磁磁盘转子可以自由独立旋转，当动力侧的铜盘转子旋转时，铜转子和永磁转子产生相对运动，铜转子切割强力永磁体产生的强磁场中磁力线而产生涡电流，涡电流产生感应磁场与永磁体相互作用产生的扭矩来带动负载旋转工作。在永磁转子和铜转子间存在气隙而没有机械连接，永磁磁力耦合调速就是通过调节永磁转子与铜转子之间气隙的大小来改变传递扭矩的大小，而获得能够调节、控制、可重复的负载转速，达到减速节能的效果。

永磁调速器PMD安装于工业系统中，可响应于过程信号以满足控制需求。

2 永磁调速节能设计原理

在风机或水泵等负载设计选用中，我们将用到以下的相似定律：

Q1/Q2 = n1/n2 （流量与转速成正比）

H1/H2 = （n1/n2）2 （压力与转速的平方成正比）

T1/T2 = （n1/n2）2 （负载扭矩与转速的平方成正比）

在现实应用当中，为了使风机或水泵等负载保证系统输出的要求，一般都根据系统最大输出能力来配备风机或水泵的容量，但实际上系统通常不是在满负荷状况下运行。为适应工况变化，不得不通过实现流量或压力的控制，来达到生产的要求。

于是，上述系统的效率€%` = 电机效率€%`1€卓刂粕璞傅男蕗%`2€追缁蛩眯蕗%`3€资渌凸艿赖男蕗%`4。

从公式中，假设€%`1 ，€%`3 和€%`4 不变，那么系统的效率就由控制设备的效率来决定。使用永磁磁力耦合调速技术通过改变气隙大小来实现流量或压力的连续可调，在电机转速没有变化的情况下，来实现风机或水泵转速的改变。而在传统的通过调节阀门或挡板的开度来实现输出流量或压力的调节中，由于电机、风机或水泵的转速都没有发生变化，从相似定律可得输入功率不会根据阀门或风门挡板开度的变化而变化。反而由于在阀门或挡板两端有很大的压差，使得风机或水泵的运行点偏离最佳效率点，而且阀门开度越小，能量的损失就越大。

根据公式P=T*€%r（功率=扭矩*转速），于是，电机输出功率：P1/P2 = （n1/n2）2

上式中，如果电机速度不变，那么负载功率就与转速的平方成正比。我们看到，当输出的流量或压力下降时，根据离心负载的相似定律，电动机的功率就会剧烈下降，这就使得用电量减少，从而节省了电能。例如，当输出流量比满负荷流量下降20%时，则输出压力只有满负荷时的38%，而电能的消耗就只有满负荷时将近一半，剔除调速装置的较小损耗，节能效果是非常显著的。

必须指出：节能效果主要取决于风机、水泵系统实际持续运行的工况，选择合理的等效工作点是系统节能设计的基点。

图2可看到，开始工作时，风机H-Q曲线与管网H-Q曲线的交点是其工作点A，而流量从Q1变化到Q2时：

（1）通过调节阀门或挡板的开度，管网或风道特性曲线由R1改变为R2，其工作点A变化到B点，其功率为OQ2BH2’所围成的面积，与原来相比，功率变化不大，但系统效率却降低不少。

（2）采用永磁磁力耦合调速时，可调整电机的转速来改变设备的性能曲线，图中n1到n2，工作点由A调到了C点，此时功率为OQ2CH2所围成的面积，可以看到其效率曲线在平移后还是处在高效区，而节能的区域十分大。

（3）节能量P=（H2’-H2）

3 永磁驱动调速技术的发展动态

我国从50年代开始这一技术的研究，当时的出发点是解决隔离转矩传动的问题，目前国内还没有从节能的高度提出规模利用及开展永磁磁力调速方面的研究和生产，磁力偶合调速对于国内而言是全新的概念，甚至在欧美德日也属于全新的技术。国内使用的产品主要是美国生产的。

4 工程实例

磁力偶合调速在国内应用很少。浙江嘉兴发电厂300 MW机组的除渣系统中配置有两台DN350-60€？离心式高压水泵，A泵和B泵交替运行，互为备用。

2007年9月，嘉兴电厂在B泵上实施了永磁耦合调速驱动技术改造，这是我国电力系统安装的第一台永磁调速驱动器，从运行效果来看，節能效益显著，设备安装容易，运行稳定。为永磁调速驱动技术的推广应用提供了有益的经验。

调速方案篇4

陕西天生桥水电站位于陕西省宁强县境内，是引水梯级水电开发工程中的第一级，装机3×4000kW。天生桥电站原三台调速器均为BDT-1000数字模拟混合集成式电液调速器，其液压放大部分为电液随动系统，电液转换采用摇摆电机控制引导阀针塞，并采用了预压缩弹簧的复中机构。存在的主要问题表现在：1)自动空载运行稳定性差，机组频率摆动值较大、调节时间长，造成并网困难;2)并网运行中经常出现溜抢负荷及负荷抽动等现象;3)断电手动运行时，不能长时间固定负荷，运行人员不得不随时进行调整。上述问题已影响到电站的正常生产，需要对该调速器进行更新改造。

但随着电站自动化水平的不断提高，模拟电路加机械液压型调速器逐渐被淘汰，新生产的调速器无论是大中小型都实现了微机化。因此，采用具有高可靠性、功能强、操作简便、经济实用的微机调速器势在必行。

2 技改方案选择

2.1 机械液压部分

考虑到BDT-1800调速器与现在新型的调速器主接力器部分和油压装置部分结构原理变化不大，而且改造后的新型调速器还存在于机组导水机构联接问题，基于上述原因宜保留原调速器的接力器部分和油压装置部分，不仅可减少设备投资，还可减少现场改造工程量。

2.2 电调部分

电调部分计划采用YWT-PMC微机调速器，其简介如下：

1）主要功能

(1)频率测量与调节：可测量机组和电网的频率，并实现机组频率的调节和控制;(2)频率跟踪：在同期并网过程中，机组频率能自动跟踪电网频率，可实现快速自动准同期并网;(3)自动调整与负荷分配：机组并网后，能根据bp值、Ix值及机组与电网频差值自动调整机组出力;(4)开停机操作：接受机旁或中控室指令，实现开停机自动操作;(5)手动操作：具有机械手动或电气手动操作，并能实现手动/自动的无扰动切换;(6)能实时显示各种物理量和设置工作参数：如机频、网频、接力器的实际开度和限制开度、机组功率、水头以及给定值和调节参数等;(7)故障诊断：能对主要元件和模块进行故障自诊断，自动切除故障部分并投入备用部分;(8)上电断电保护：机组正常运行时，突然上电或电源消失应保持机组开度不变，保证机组稳定运行;(9)与上位机通讯：能方便地与计算机监控系统通信并与其组成计算机网络。

2）主要特点

(1)采用高档飞利浦8/16位单片微机为核心，变结构变参数PID控制算法，大大提高了调速器整体可靠性和灵活性;(2)采用“控制微机+监测微机+电气手动单元”结构，增加了功能又提高了控制实时性;(3)采用先进的脉宽调压技术，提高了电机的驱动能力和转换效率;(4)设有补偿程序或电路，提高了电液伺服阀及整机静态工作精度;(5)设有RS-232、RS-422/485通讯口，能方便地实现与上位机通信，或现场总线接口与其他计算机构成网络，能够在远方计算机上显示调速器状态信息和参数、并能用键盘直接进行操作等。

3 运行操作

3.1 一般原则

1)上电时，调节器默认工作方式为机械手动方式，每按下一次方式操作按钮，工作方式切换一次，顺序是“机械手动→电气手动→自动→机械手动→………”;

2)机械手动方式：步进电机不带电，手动旋钮可人为操作旋转;电气手动控制方式：通过增减操作把手，闭环控制步进电机旋转，步进阀开度取决于给定开度;自动方式：步进电机旋转不仅要受频率控制，而且要受到开机、关机等信号的控制。

3.2 开停机及运行操作

1) 初始状态

合上直源开关，面板上电源指示灯“亮”，电气调节器处于“机械手动”运行方式，给定值等于实际开度，机组开度保持不动。按下方式操作按钮，先将电气调节器切换到“自动调节”运行方式。若机组为运行状态，操作给定值把手可增减机组开度或功率;若机组为停机状态，等待开机令。

2)正常开机过程

当接到机旁或中控室发出的开机令后，面板显示开机过程，频率给定(Fg)设为45.00Hz，开度给定(Pg)设为启动开度(Yq)，启动开度选取80%的空载限制开度(Y0)，机组开度由“0”迅速开至启动开度(Yq)。当机组频率升至40.00Hz时，PID自动调节投入。当机组频率升至45.00Hz时, 频率给定(Fg)由45.00Hz自动升至50.00Hz。如果是不跟踪网频，通过操作给定值把手改变频率给定值(Fg)的大小，从而改变机组转速或频率实现同期并网。如果跟踪网频，给定值为电网频率。并网时刻，频率给定(Fg)自动恢复到50.00Hz，功率给定 (Pg) 设定为合闸前时刻的实际开度值，从而保证断路器闭合时不会产生负荷冲击。并网后，断路器(DL)指示灯亮，表明机组处于运行状态，开机过程结束。

3)负荷调整与甩负荷

在运行状态时，通过给定值把手增减操作频率给定(单机运行时)或开度给定(并网运行时)，即可改变机组频率或开度/出力。开度给定(Pg)，下限为50%空载限制开度(Y0)，上限为电气开限(DKx)。当断路器跳闸发生甩负荷时，自动设定功率给定Pg=“Y0”，频率给定Fg=50.00Hz，经过一段时间调整后，机组处于空载状态。

4)正常关机过程

当接到机旁或中控室发出的停机令，第五组数码管显示关机过程，开度给定(Pg)自动设定为Yg=“Y0”。当断路器跳开后，开度给定(Yg)自动设定Yg=“0.0”，便会自动停机。

5)紧急事故停机

当机组出现水机、电气等严重故障，保护出口继电器通过紧急停机电磁阀直接关闭导叶到零。或者通过面板上的紧急停机旋钮打到投入，紧急停机电磁阀动作，与此同时，调节器控制步进阀按正常停机操作。

6)在并网运行情况下，三种方式可随意切换，不会引起开度的变化(无扰动切换)。在空载运行情况下，当由开度控制切换到自动方式时，实际开度会自动控制到不超过空载限制开度。

改造后的天生桥电站三台调速器到目前为止已运行3年多时间，其工作性能稳定可靠，各项运行指标优良，机组工况明显得到改善，保证了安全生产，提高了经济效益。说明采用基于单片微控制器为核心的类似YWT-PMC微机调节器：(1)硬件结构紧凑，整个调节器仅有两块电路板，基本上取消了内部接插件和转接线，具有很高的可靠性和抗干扰能力;(2)显示操作面板简洁，显示信息一目了然，运行操作一步到位，避免了繁琐的菜单式显示与操作;(3)检修维护方便，微机调节器与机械柜之间插座连接，拆装十分简单，必要时在机组运行期间可拆下调节器进行维修。以上说明该调速器改造方案简单易行，工程量小、费用低，特别是用于中小型调速器的更新改造。

摘要：本文对天生桥水电站原调速器存在的问题进行了分析研究, 提出一套完整的更新改造方案。采用“电气调节器+步进式机液随动”调速器系统结构, 选择单片微控制器为核心的YWT-H微机调节器, 硬件结构紧凑、检修维护方便。运行情况表明, 改造后的调速器工作性能稳定可靠, 其各项指标均达到GB9652标准要求。

关键词：调速器,故障分析,技术改造

参考文献

[1]河海大学, 沈祖诒.水轮机调节[M].水利电力出版社 (第三版) , 1998, 5。

[2]常兆堂编著.水轮机调节系统原理、试验及故障处理[M].中国电力工业出版社, 1995, 9.

高压电机变频调速改造篇5

据悉，国内目前广泛使用的高压电机用电量占全国发电量的30%，高压电动机变频调速装置开发成功后，可节能30%，其经济价值无法估量，产品市场前景诱人。

为了达到电气节能和工艺优化的目的，高压变频器在工程设计中应注意：

一、高压电机的特性试验和技术规范的再修订

当一台普通电动机由变频提供电源时，其变频器输出端的电压和电流谐波分量会使电机的损耗增加、效率降低、温度升高。高次谐波引起损耗的增加主要表现在定子和转子的铜耗、铁损及附加损耗的增加。其中，转子铜耗最为显著，因为异步电机总是在转差接近1的状态下旋转，所以转子铜耗非常大。在普通异步电机中，为改善电机启动性能，转子的集肤效应使实际阻抗增加，从而使铜耗增大。

另一方面，由于高压电机的线圈之间存在分布电容，当高次谐波电压输入时，各线圈之间的电压是不均匀的，这种长期反复作用使定子线圈某一部分的绝缘造成损伤，从而产生线圈老化，这在普通异步电动机的绝缘结构方面是难以接受的。另外电机的电磁回路不可能做到绝对对称，所以变频器输出电源中所含有的各次谐波分量将与电磁回路中固有的空间谐波分量相互作用形成各种电磁脉动。

同时，电机因处在频率不断调节的工作状态下，很容易与电机机械部分产生机械共振，造成电机机械部位的损坏。

因此，在变频调速改造工程中，为了避免变频调速系统在运行时出现上述问题，技术设计时必须考虑和高压电动机制造厂家进行技术合作，对电动机的相关特性进行调速实验，重新修订原电动机的技术规范。

二、电力电缆选型要点和敷设要求

由于变频器输出端与电机之间的联系采用电缆附设方式，且线路各相均存在对地电容，所以运行时线路上的电容电流是不相等的，

如果电缆附设距离较长，且线路中又存在高次谐波电流，那么一旦发生单相接地时，故障电容电流所点燃的电弧熄灭时间过长，会使这端电缆发热，造成非故障绝缘。

所以，在变频调速改造工程中，针对输出电源电缆，考虑电缆结构上的三相对称和屏蔽，将电缆截面适当增加，敷设长度不超过100m限定值，如果原输出电源电缆为非屏蔽或截面的栽流量裕度小于2，应更换符合要求的电力电缆。现场敷设施工时要将电源电缆与控制电缆和信号电缆分开敷设，避免由电源电缆中高次谐波产生的磁场干扰其他信号。

三、变频器工作环境的基本要求

由于高压变频器的逆变部分采用高压IGBT等功率器件，其开、关频率大于100HZ，易形成高次谐波电流，使得变频装置在工作时将产生一定的热量。一般在变频器柜的顶部均配有排风扇，它将柜内的热量排放到室内，这使得室内的环境温度不断升高，最终还会影响柜内各器件的可靠运行。

所以，在水厂工程设计中一般变频调速装置单独设置在变频调速室内，室内必须安装备用空调设施，控制室内环境温度在变频器所要求的范围内，同时设有通风门窗，必要时采用专门风道进行强制通风和冷却。

四、高压供电系统出口断路器控制的技术完善

变频调速装置所用变压器的高压侧要与高压系统中的开关柜直接相连，但开关柜的保护范围只是供电线路与变压器低压侧的短路，而变频器的故障应靠变频器自身的检测保护系统完成。当变频器发生故障发出跳闸信号时，断路器应可靠动作跳闸。

然而，普通断路器高压开关柜内部出现跳闸回路断线或直流控制电源消失的情况，变频器恰好出现故障(要求断路器跳闸)时，跳闸线圈已失电，断路器拒绝动作，因而造成变频器内部的功率器件损坏。

所以在设计中选择了带有欠压脱扣线圈的断路器，一旦出现跳闸回路断线或控制电源消失的情况，断路器首先自动跳闸，以保护变频器的设备安全。

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智能追踪调速风扇系统的设计篇6

【关键词】单片机温度检测热释红外传感器智能控制

1. 设计背景

1880年，美国人舒乐首次将叶片直接装在电动机上，再接上电源，叶片飞速转动，阵阵凉风扑面而来，这就是世界上第一台电风扇。

近年来，随着空调业的价格水平不断下降，其风头早已超过了风扇，但空调的强大制冷效果以及高耗电量、且封闭空间的弊端，使得传统的借助空气流动降低热量但通风效果和功耗低的风扇仍然存在很大的市场。部分风扇企业考虑到两者之间的差异性，就在现有的功能上借鉴并创造设计出了一些更具人性化和个性化的功能，形成了空调、风扇两者互补的局面，使两者相得益彰，共同发展，透过当今千姿百态的电风扇市场，我们可以预言：今后的电风扇一定会继续吹着创新设计风和人性功能风。

分析了人们的实际需求后，我们设计研发出这款自动追踪调速风扇。

2. 系统方案

本系统采用AT89S52单片机为控制器，分为主控台和工作区两部分。系统通过热释红外传感器定位人群信息，在主控台设置阈值温度、转速与温度的对应关系。通过主控单片机将信息发送至工作区，工作区电机工作并将DS18B20温度传感器检测到的温度回传给主控台，单片机将接收到的信号进行处理，进而控制直流电机的转速和舵机的转角。使人在一定范围内都能够一直吹到凉爽的风，使用起来更加方便灵活。

整个温度自动散热系统有检测模块、环境温度采集模块、供电模块、主控制模块以及电机模块，显示模块这六大模块组成。

检测模块：采用热释红外传感器检测，它具有传输距离远，可靠性强，且能准确的进行人体移动探测。

环境温度采集模块：选用美国DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20，它具有测量范围广，且测量精度高，可采用单片机直接进行温度的读取，使用方便。

供电模块：供电模块采用220V＼50Hz经变压器得到5V直流电给主控模块供电，由主控模块给其他功能模块供电；

主控模块：整合处理控制各功能模块，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器它带有32个I＼O口，三个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量二级中断结构），全双工串行口，性价比高。

电机模块：采用舵机同直流电机搭配，舵机具有扭力大容易控制。小型直流减速电机，减速电机控制精度低，且速度均匀性好，控制简单，电源要求低，易于实现。

显示模块：采用12864液晶显示，此液晶显示器界面简洁，控制简单，在显示数字和汉字方面符合实际需求。

3.硬件电路设计

（1）驱动电路的设计

电机/舵机由STC89C52单片机控制。当进入工作状态后，热电释红外传感器检测人群的范围，单片机输出PWM信号，调节其占空比，可以改变舵机转动的角度。占空比越大，舵机转角越大；占空比越小，舵机转角越小。

温度传感器DS18B20将采集到的环境温度与设置的参数进行比对，然后由单片机输出PWM信号，调节占空比，改变直流电机的转动速度。电机的转速与PWM信号的占空比成正比关系，即占空比越大，转速越快。

（2）热释红外传感器电路的设计

热释红外传感器主要用来检测人群所处的位置信息。本系统共采用6个HC-SR501型热释红外传感器，按半圆形排列，每一个传感器感应30°范围内的人群信息。HC-SR501配有菲涅尔透镜，检测距离达到7米，在6个传感器的共

同作用下，最大检测扇角为180°，满足实际应用的需求。

（3）测温电路的设计

本系统采用DS18B20温度传感器检测工作区的环境温度信息。DS18B20是一种数字输出形式的温度传感器，所以抗干扰能力较强。本系统中DS18B20主要有两方面的作用，首先是在系统启动前检测环境温度，并将其与事先设定的阈值温度比较，当达到阈值温度时，系统开始运行。另一方面，当系统处于运行状态时，将实时的环境温度与设定好的转速调节温度相比较，根据不同等级，改变电机转速。

4.软件设计

软件部分重点在于主控台可以通过按键对工作区阈值温度、温度和转速的对应关系等信息进行设置。难点在于驱动电路方面，主要包括电机驱动和舵机驱动两部分。根据人群位置的信息，计算改变舵机的转角；根据环境温度的高低，调节风扇电机的转速。本系统程序主要包括主程序、DS18B20和红外热释电传感器的初始化、读传感器子程序、参数设置子程序、驱动电路子程序等等。由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格保证初始化及读写时序，否则将无法读取测温结果。

5.结束语

本系统是采用热释红外传感器定位人群位置，并用DS18B20实时采集环境温度，单片机STC89C52为数据处理中心，电机/舵机作为动力单元，加上显示单元构成的，设计难点在于电机转速根据温度变化的调节以及转向机构的实时精确控制。通过调节舵机转角和电机转速实现风扇只在人群的范围内转动，并根据环境温度开启关闭电源、调整风扇转速等。

【参考文献】

[1]郭天祥.51单片机C语言教程，2009

[2]韩九强，周杏鹏.传感器与检测技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]基于DS18B20的温度测量模块设计.周润景.2010

黄淮学院2014学生科研项目

调速方案篇7

近年来, 我国的能源工业面临着经济增长与环境保护的双重压力, 对电能的有效利用已经成为必然要求。交流变频调速技术因其优越的调速性能和显著的节能效果, 成为现代电器传动的主要发展方向之一。恒压供水是指无论用户端用水量大小, 总保持管网中水压基本稳定, 这样, 既可满足各部位的用户对水的要求, 又不使电动机空转, 造成电能的浪费。为实现上述目的, 需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号, 调节水泵转速, 从而达到控制管网中水压恒定的目的。变频调速恒压供水系统的主要特点是:投入小, 效率高;高效节能;运行合理;由于能对水泵实现软停和软启, 可消除水锤效应;配置灵活, 自动化程度高, 功能齐全, 安全可靠;操作简单, 省时省力。因此, 变频器恒压供水系统应用于高层建筑, 城乡居民、企事业生活用水等, 为人民生活带来极大方便, 必定成为供水系统的主流。

二、变频器恒压供水系统

1. 原恒压供水系统的拖动方案及存在的问题

原方案是在水罐上方安装一个电接点压力表, 根据水罐上部气体的压力, 由电接点压力表通过继电器和接触器控制潜水泵的启动和停止, 从而使罐内保持一定的压力。通过设定压力表的电接点位置, 可使罐内水位保持在一定范围内。存在的问题:

(1) 要求水罐中的水位必须保持在一定的范围内。当用水量少时, 水罐内和水管管路的压力过大, 可能造成管路爆裂。同时, 供水压力越大, 消耗电能愈多。用水高峰时, 水位低于下限水位, 水罐内压力过小, 使部分用户用不上水。

(2) 使用寿命短。由于电动机需频繁地启动, 这就要求接触器频繁地吸合和断开, 因而极易损坏, 而且电能消耗大、对电网产生冲击, 对潜水泵电动机的寿命也有很大影响。

(3) 供水质量差。电动机直接启动的加速度较大, 在水管吸入口形成较大负压, 会带来大量泥沙。

(4) 投资费用和占地面积大。为减少电动机的启动次数, 希望压力罐越大越好, 但增大水罐的容积无疑要增加费用和占地面积。

2. 原供水系统的改进——变频器恒压供水

变频调速恒压供水控制系统的结构及工作原理如图1所示。将原来的接触器控制系统拆除, 在电源和电动机之间接入变频器, 并加一个备用泵。系统工作时, 先启动主泵, 管网水压达到设定值, 变频器的输出频率则稳定在某数值上。而当用水量增加, 水压降低时, 传感器将该信号送入变频器PID回路, PID回路调节器则送出信号, 使变频器的输出频率上升, 水泵转速提高, 水压上升;如果用水量增加很多, 变频器的输出频率达到最大值, 仍不能使管网水压达到设定值, 变频器继电器输出口发出闭合信号, 启动备用泵。反之, 当用水量减少, 变频器的输出频率达到最小值时, 则发出减少一台工频电机的指令。变频器根据压力信号以双位控制方式达到恒压供水的目的。

PID调节的变频调速恒压供水的控制电路如图2所示, PID调节器是三菱变频器FR-E540型自带的控制系统, 是由比例控制 (P) 、积分控制 (I) 和微分控制 (D) 组合成的。用PID调节器和变频器构成闭环系统控制, 可以提高供水压力的控制精度、改善控制系统的动态响应。如图2所示, 在变频器的电压给定信号输入端, 为防止水池缺水使水泵因空转而受到损害, 在FWD (正转运行控制端) 与CM (接地端) 之间接入水位开关SW。当水位低于标定水位时, 此触点断开, 变频器将停止输出, 水泵停止工作。只有水位高于标定水位时, 水泵才能工作。MP是压力传感器, 从传感器上取出的反馈信号接至PID调节器。PID调节器设定一个目标值, 目标值是与用户要求的压力对应的值。工作时, 反馈值将随时与目标值比较, 并按预置的P.I.D值调整变频器给定信号, 从而调整水泵转速, 改变水泵流量, 使压力保持恒定。因此, 供水系统总是根据用户的用水情况不断地处于自动调整状态中。

3. 恒压供水设备容量的确定

系统的供水条件是满足在用水高峰时无断水现象。供水设备的容量大小决定水泵机组的流量与扬程, 而这两参数的确定源于用户对供水的需求。

(1) 用户供水量的确定

选择位置相对较高, 最可能出现供水较困难的学生用户为恒压供水对象。该用户有28个水龙头。其中有5个24小时供水, 取其余水龙头使用80%时为最大供水时刻, 用水龙头数作为计算的依据, 选取较大的供水量作为供水量。单个水龙头的流量取, 则单位时间供水流量:

(2) 供水扬程计算

在扬程计算中, 一般把最远最高建筑作为依据, 理论上若0.1MPa的压力可获得10m扬程。

学生公寓楼高度为25m, 则供水压力需0.25MPa以上。

(3) 水泵驱动电动机功率计算

式中:P—电动机功率 (kW) ;k—裕量系数, 常取1.05~1.7, 这里取1.6;γ—流体密度 (kg/m3) ;Q—泵的流量 (m3/s) , 取39×10-3 (m3/s) (高于实际值10%) ;H—扬程 (m) , 取30m;ΔH—主管损失扬程, 取3m;η—泵的效率, 一般取0.6~0.84, 这里取0.7;ηP—传动装置效率, 与电动机直接连接ηp=1.0;

根据以上计算结果, 选取主泵的容量为2kW, 备用泵的容量为1.8kW。

4. 其它变频器的配套设备

(1) 压力传感器, 用于将压力信号转换成电压信号或电流信号 (通常为4~20mA) 的装置。

(2) 避雷器, 用于吸收由电源侵入的感应雷击电涌, 保护与电源相连接的全部机器。

(3) 电源协调用交流电抗器 (AC电抗器) , 用于避免来自电源电网上的干扰。

(4) 改善功率因数的直流电抗器 (DCL) , 是专门用在变频器的直流回路中, 改善变频器输入的功率因数。改善后功率因数≈0.94~0.95。

(5) 电源滤波器, 作用是抑制干扰信号从变频器通过电源线传导到电源或电机去。

结束语

该系统从实际情况出发, 本着实用原则设计, 经济性良好, 节能效果显著, 据初步估计, 耗电量可降低42.5%。另外, 电动机不再需要频繁启停, 可延长寿命3~5年, 消除了硬启动过程中对电网的冲击, 投资费用仅为原系统的57%。对小型变频器恒压供水系统的设计可以起到借鉴作用。

参考文献

[1]吴忠智, 黄立培.调速用变频器及配套设备选用指南[M].机械工业出版社出版, 2005:17-23.

[2]王天虹.变频调速是节能减排的重要技术[J].电气技术, 2008.11:74-75.

[3]冯垛生, 张淼.变频器的应用与维护[M].华南理工大学出版社, 2001:207-212.

[4]沈根生.变频调速技术在风机、水泵控制系统中的应用[J].中国高新技术企业技术论坛, 2008.12:93-95.

调速方案篇8

关键词：低频减载,发电机,转速,频率

电力系统在遭受大扰动后出现功率缺损, 会导致频率下降。为防止频率崩溃和维持频率稳定, 主要的频率控制手段有调速控制［1］和低频减载 ( underfrequency load shedding, UFLS) 。低频减载是保证系统安全稳定运行极端重要的措施, 也是防止大面积停电的最后一道防线的重要组成部分［2］。

低频减载的整定都是基于简化的单机带负荷模型, 依据操作人员经验, 预先确定可能发生的最大功率缺额, 在不同的运行方式确定各轮次切负荷量、频率动作门槛值和时延等。制定的方案普遍存在只能适应特定场景或切负荷量较大的特点。根据新推出的《电力安全事故紧急处置和调查处理条例》 ( 国务院令第599 号) ［3］, 应以电网减供负荷作为电力安全事故等级评定的正确指标。因此, 在制定或优化低频减载方案时应尽量减少损失负荷量。

调速控制是发电机在紧急情况下增加一部分出力, 虽然数值有限且存在一定时延, 但其与低频减载的正确配合对于减少频率控制代价, 有至关重要的意义。文献[4]中提到的协调方法是, 当系统受大功率冲击而使频率明显降低时, 快速将工作于经济调度模式的发电机切换至局部控制模式, 以便发电机响应于其所在节点的频率变化情况而改变出力, 维持系统频率稳定; 待系统频率恢复时, 重新将相应发电机恢复为AGC经济调度模式。

本文为充分考虑系统受到扰动, 出现大有功缺额时, 发电机调速器紧急增加出力的影响, 把系统中多台发电机等效为一台发电机, 利用等效发电机的频率特性, 对原有低频减载各个轮次的切负荷量进行相应调整, 在IEEE三机九节点系统中验证其可行性, 仿真结果表明优化方案确实减少了损失负荷量。

1 多台发电机等值方法简介

对于单机系统的转子运动方程［5］可表示为:

TJ是发电机的惯性时间常数, ω 是发电机的转速 ( 标幺值) , 与标幺后的频率等价; PT为机械功率, PE为电磁功率。

转子运动方程表征了发电机转速与转子不平衡功率的关系。稳态运行时, 机械功率与发电机输出的电磁功率相等, 在暂态过程中受到调速器的控制, 转速由稳态运行时机械功率和发电机的电磁功率共同决定, 机械功率大于电磁功率时, 发电机加速; 反之, 则减速。

系统出现有功缺额时, 系统各发电机以不同的转速加速运行。在优化低频减载方案时引入系统惯性中心 ( COI) 频率的概念, 当系统中有多台发电机时, 用一个等效的发电机COI表示所有发电机的状态, 具体等效方法如下所述。

首先将每台发电机的惯性时间常数在系统额定容量下转换, 第i台发电机的惯性时间常数Ti，sys可表示为:

Ti、Sn，i为第i台发电机的惯性时间常数、额定容量, Sbase，sys为系统的额定容量, 在此, 取系统中总负荷量PL0。根据文献[6], 得到等效发电机的转速ωCOI, pu为:

所以, 系统等值发电机COI的转子运动方程可以表示为

2 低频减载措施的配置

低频减载的整定方法可以大致分为以下两个步骤:

( 1) 确定系统最大有功功率缺额PQE。

( 2) 根据功率差额量PQE, 确定切负荷各轮次的切负荷量, 并确定各轮次动作频率和延时。

式中Pshed，i为第i轮切负荷量。

选取IEEE典型三机九节点系统, 根据可能的最严重故障类型, 确定系统最大有功功率缺额PQE, 将PQE分配到各个切负荷轮次, 不同的轮次切负荷量不同, 制定了表1 中五种不同切负荷方案, 每种方案的动作门槛值都为49 Hz、48. 8 Hz、48. 6 Hz、48. 2Hz。图2 中给出了不同功率缺额下, 五种UFLS方案的切负荷量的对比。

以上的五种方案都能满足不同功率缺额的要求。从图2 中可以看出, 功率缺额较小时, 第1、2 轮切负荷比例较小的方案 ( 如方案4、5) , 较前面轮次大比例切负荷的方案, 总体损失负荷较小。

当功率缺额较大时, 通过紧急增加发电机出力可以缓解一部分功率缺额, 但对于前面轮次切负荷比例较小的方案, 较小的初始切负荷量不能有效地缓解频率的下降, 直到后面大比例切负荷轮次被触发后, 才遏制了频率的下降, 所以第1、2 轮切负荷比例较小的方案 ( 如方案4、5) , 较前面轮次大比例切负荷的方案, 总体损失负荷更大。

3 低频减载优化方案

3. 1 低频切负荷各轮次优化原则

多机系统中等效发电机转速的一阶导数, 可以用来表征低频减载过程中, 系统中发电机出力增减的情况, 这部分发电机出力的变化将影响原有切负荷量, 比如发电机出力增加, 应调整切负荷量相应减少, 因此, 在切负荷方案中, 考虑加入的影响。

3. 2 低频切负荷各轮次优化方案

在图1 所示的系统中, 电网孤岛后, 有功缺额量为220 MW, 低频减载前三个轮次分别在t1、t2、t3时刻动作, 对应d fCOI/ dt的变化量如图3 所示。

根据在相邻两切负荷轮次动作过程中d fCOI/ dt的变化量和最大值d fCOI，max/ dt的比值, 对相应的低频减载轮次进行调整。比如说, 第一轮次切负荷发生时, 根据d fCOI/ dt与d fCOI，max/ dt的差值, 记作 Δ1, 相应调整第一轮的切负荷量; 同样的, 第一轮与第二切负荷之间d fCOI/ dt的差值, 记作 Δ2, 可以用来调整第二轮的切负荷量。

在每一轮次切负荷被触发之前, 首先计算d fCOI/ dt的变化量:

然后第i轮切负荷量Pshed，i改变为P'shed，i:

4 仿真算例分析

在图1 所示的系统中, 根据3. 1 节的优化方法, 在不同功率缺额下, 对表1 中的五种低频减载方案各轮次切负荷比例进行调整。如图4 所示。

相对图2 所示的优化前各方案动作情况对比, 可以看出图4 中曲线线性化更好, 即切负荷量占总负荷量的比例与功率缺额量的呈现更明显的线性关系, 但对于方案3、4、5 的曲线中仍有突然增加上升的拐点, 比如方案3 功率缺额为260 MW, 方案4 功率缺额为200 MW, 方案5 功率缺额为140 MW, 这说明应在对应方案的前面轮次增加切负荷的比例。图5、图6 中给出了不同功率缺额下, 方案2、3 优化前、后切负荷量的对比。由于计及了发电机的紧急增加出力的调节效应, 切负荷量在原有方案基础上降低。

从图4 中总结各优化后方案, 平均来说, 方案3的切负荷量低于其他方案, 但图5 中可以看出方案3, 功率缺额大于280 MW时, 优化方案切负荷量反而有所增加; 方案2 的优化方案虽然切负荷量略大于方案3, 但其在大功率缺额下, 表现出良好的降低频率控制代价的特性, 因此作为推荐方案, 但具体实施方案还要根据电网的实际运行情况确定。

5 结语

在系统受扰的暂态过程中, 为抑制由于有功缺额造成的频率下降和维持频率的稳定, 一般通过低频减载装置逐级断开一定比例负荷。但不能忽略的是, 发电机调速器也会紧急增加一部分出力, 将这一影响引入到低频减载的优化中可以减少总损失负荷量。因此, 跟踪系统中等值发电机的频率变化特性, 以此来修正各轮次切负荷量, 并通过仿真验证了其有效性。

调速方案篇9

以鱼梁电厂为例对调速器的结构及原理进行概述, 该水电站调速器系统主要由五大部分组成:调速器电气柜、调速器机械柜、调速器液压操作及执行机构、调速器压油装置、测频装置。其中调速器电气柜包括:调速器电气柜主要由PLC、测频装置、显示触摸屏、输入板件、输出板件、接线端子、开关电源、切换把手等组成。调速器机械柜包括:调速器机械柜主要由伺服驱动器、液压操作及执行机构。液压操作及执行机构包括:伺服电机直线位移转换器、主配压阀、紧急停机电磁阀、双滤油器、两段关闭装置。油压装置包括:主要由调速器集油箱、压力油罐、压力油泵、压力油罐补气装置、压力开关、压力传感器、磁翻板液位计及管路阀门等组成。机组调速器测频回路有三路:一路为机组齿盘测速, 一路为机端PT测频, 另一路为母线PT测频。

导叶控制原理是根据反馈值偏离给定值的偏差信号, 微机调节器通过PID运算后的电信号经过伺服电机位移转换器转换成机械位移信号来调整导叶开度来改变进入水轮机的流量, 从而控制水轮发电机组转速和出力。

2 水轮机调速器常见故障原因分析及处理方案

2.1 工作电源电压故障

某水电站在调速器调试时, 工作人员将交流与直流操作电源均接到了调速器电源板装置中, 上电后发现有些设备不能正常工作, 测量发现电源板装置输出电压9V, 而正常情况下, 该电源板输出电压为24V, 故此判断该水电站水轮机调速器工作电源电压存在问题。

经过分析交流及直流电源接入过程的作业流程发现, 导致调速器工作电源电压故障的基本原因包括两种, 即交、直流电源接入操作技术不当, 或者调速器电路电源板装置本身存在故障。针对这种情况, 需要在调速器处理系统引入工作电源前, 全面检测交、直流线路与调速器装置之间的连接作业是否正常, 以保证线路接线的正确性, 电压等级处于合理范围。如果可以确定调速器交直流线路连接没有问题, 则要进一步判断调速器电路电源板的运行特性, 确定电路电源板装置是否存在断线、虚焊、元件损坏等技术性问题, 发现后要及时解决, 以保证整个调速器在接入工作电源后可获得合理、稳定的电压值。

2.2 调速器异常波动运行故障

某水电站水轮机调速器处于手动运行状态时, 水轮机组可获得较为稳定、高效的运行, 一旦切换至自动运行状态, 则调速器会出现导叶、浆叶频繁调节的现象, 且幅度较大, 严重时会出现导致发电机组停机的事故, 对整个水电站运行处理系统产生严重影响。

水轮机调速器处于非自动运行状态时与自动运行状成下存在差异性运行特征, 分析导致调速器机组波动与接力器异常性动作的主要原因不外两个方面:一个是电气方面, 另一个是机械液压方面。其中电气方面包括:导叶或桨叶机械控制元件出现问题;导叶或桨叶开度、频率、水位等测量回路或是测量元件出现问题;孤网运行或电网频率波动大时调速器进入频率调节模式, 导致机组频繁调节。机械液压方面包括:导叶或桨叶操作油外部管路出现较大漏油;桨叶操作油内部管路出现窜油或是导叶接力器内部有窜油;导叶或桨叶机械控制元件出现问题、主配阀卡阻等。针对异常波动情况的处理:首先要对故障现象做出判断, 查看外围比较直观的现象, 比如导叶或桨叶开度、频率、水位等测量的数值是不是异常, 导叶的主配阀是不是有卡阻等;其次是检查电气元件和电气回路, 比如测频回路、测频摸块、开度传感器及回路、输入输出板件等是否有问题。发现调速器直线位移转换器或是主配阀有卡阻现象时要及时处理, 保证设备动作正常, 发现元件故障或是损坏时要及时更换或维修, 从而提高整个调速器系统乃至整个水轮机发电机组运行的稳定性。

2.3 调速器导叶、桨叶故障

某水电站调速器电气柜掉电后重新上电, 导叶、桨叶及水头一直处于故障状态, 将导叶、桨叶切换至手动运行状态, 测电源模块未输出24V及5V电压, 且信号反馈出现异常。

分析上述故障原因如下:一方面可能是由于导叶反馈越限导致导叶转手动控制。导叶反馈是电流型信号, 电流信号范围是4-20m A, 当导叶反馈的数值大于或是小于该范围的时候就认为是故障。越低限这种故障一般是发生在导叶全关或者信号线脱线的情况下, 由于电流信号的不稳定或者受到干扰, 数值漂移、波动, 使得真实数值小于判断的极限值而发故障信号。而越高限一般是通道故障造成, 一般是短路或者受到大电流信号的干扰出现大的波动, 使得数值超出20m A的电流上限值。处理方案:对于越限的处理, 注意导叶反馈线的屏蔽处理, 防止信号受干扰。并通过过滤掉瞬间的越限故障信号, 对导叶反馈故障判断程序做了修改, 以达到过滤掉一些干扰信号的目的, 使调速器在瞬间故障信号的情况下不会马上切手动。

一方面可能是由于叶反馈回路的原因。通过测量对地电压, 发现导叶反馈24电源模块的负载侧有接地现象, 检查电源接线后, 采用逐步甩线的方式, 缩小故障点的范围。通过甩线发现, 送去监控用的传感器24v电源正有接地现象, 将电源线甩出后, 故障信号和24V电源模块恢复正常, 将电源线甩开, 再测量接地现象, 确定接地点是端子箱到导叶传感器之间的电缆有接地, 再检查电缆走线, 发现在接力器锁定附近的电缆有严重磨损, 使得24电源线线芯暴露并与接力器外观有接触, 导致接地, 致使所有反馈信号都出现异常。对接线进行包扎后上述的故障现象消除, 信号恢复了正常。

3 结语

综上所述, 水轮机调速器是水电站系统中非常关键的控制元件, 其对水电站的正常运行有着直接影响, 保证调速器工作的稳定性是保证水电站系统稳定性的前提。实际工作中由于调速器自身的原因及其它客观因素的影响, 会导致其故障率较高, 因此工作人员要加强设备维护, 及时发现问题、解决问题, 以保证发电站运行的可靠性, 从而保证其经济效益与社会效益的实现。

参考文献

[1]王成普, 李磊.水电站水轮机调速器故障与处理分析[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012.

[2]贺君文.空洲水电站水轮机调速器故障原因分析及处理[J].湖南水利水电, 2011.

[3]蒋志照, 王珍明.水轮机调速器系统抽动故障及其消除措施[J].水电自动化与大坝监测, 2012.

调速方案篇10

2010年10月30日, 甘肃省变频调速系统及技术重点实验室建设方案专家论证会在天水电气传动研究所有限责任公司召开。会议由甘肃省科技厅主持, 甘肃省科技厅厅长张天理莅临会议。甘肃省科技厅、天水市科技局、兰州长城电工股份有限公司的主要领导和来自西安理工大学、陕西科技大学、兰州理工大学、中科院近代物理研究所、甘肃长城电器集团、天水电气传动研究所有限责任公司等单位的国内外知名专家教授共30余人参加了会议。

会上, 与会领导和专家审阅了甘肃省变频调速系统及技术重点实验室建设计划任务书, 经讨论形成了甘肃省变频调速系统及技术重点实验室建设方案评审意见书。评审委员会一致认为, 甘肃省变频调速系统及技术重点实验室建设计划合理可行, 同意实施。会后, 天水电气传动研究所有限责任公司董事长张建成、总经理石立峰等领导陪同甘肃省科技厅厅长张天理、兰州长城电工董事长杨林和总经理张希泰等领导及学术委员会全体专家学者现场考察了重点实验室及天水电气传动研究所有限责任公司生产现场。

甘肃省重点实验室是甘肃省建设高水平专业人才队伍、积极承担重大科研任务、组织开展高水平研究、聚集和培养高层次人才、开展多层次技术交流与合作的重要基地。甘肃省变频调速系统及技术重点实验室依托天水电气传动研究所有限责任公司建设, 为天水电气传动研究所有限责任公司快速发展提供了更加有利的条件, 对促进和加快行业技术进步、推动行业技术水平提升也将发挥积极作用。

直流电机PWM调速系统设计篇11

[关键词] 直流电机PWM调速系统

直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制;而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。调节电阻R即可改变端电压，达到调速目的。但这种传统的调压调速方法效率低。

随着电力电子技术的进步，发展了许多新的电枢电压控制方法，其中PWM(脉宽调制)是常用的一种调速方法。其基本原理是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度，在脉宽调速系统中，当电机通电时，其速度增加；电机断电时，其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间，即可使电机的速度达到并保持一稳定值。最近几年来，随着微电子技术和计算机技术的发展及单片机的广泛应用，使调速装置向集成化、小型化和智能化方向发展。

一、PWM信号发生电路设计

PWM信号发生器是由单片机和PWM脉冲发生电路两部分组成，其原理如图所示。PWM脉冲可由具有PWM输出口的单片机(如80C552，80C198等)通过编程产生，或者由单片机外扩8253来构成脉宽调制器，还可以采用PWM专用芯片。在实践中我们采用通用集成电路4585和4040设计了一种专用的PWM的脉冲发生电路。当l2位二进制串行计数器u4(404o)的RST引脚为“1”高电平)时，Q2-Q9均为“0”(低电平)。当RST为“0”时，CLK引脚每来一个脉冲，计数器加l。当系统晶振频率为12MHz时，Q2-Q9由全“0”变为全“l”的时间为42.5μs。2片4位数值比较器U2，U3(4585)串联组成8位数值比较器，其A组输入端接U4的Q2-Q9，B组输入端由U1的P1口送入预置数N。当A组输入小于B组输入时，U2的l3脚输出低电平，否则U2的l3脚输出高电平，这样在U2的l3脚就产生了脉冲信号，其占空比为(256-N)／256，周期为42．5μs。这里U1选择美国ATMAL公司的AT89C2051，其芯片结构和指令系统与5l系列单片机兼容，内部有2KB闪速存储器，无需外扩EPROM，而且仅有20条引脚，管脚排列参见图。该芯片市场价格便宜，具有良好的性能价格比，特别适用于小型经济型控制器。在本系统中，由U1的Pl口向8位数值比较器U2和U3传送预置数N，改变N就可以改变PWM脉的占空比。

二、直流电机速度闭环控制软件实现方法

u1的P3.3，P3.4分别接升速按钮s1和降速按钮s2。当s1键按下时，将送到P1口的预置数N减1以增大PWM信号的占空比；当s2按下时，将N加1以减小PWM信号的占空比。

在进行软件编程时应加入键盘去抖、速度限幅等处理程序。系统采用计时法测量电机转速。电机的输出轴装有测速盘，其上沿圆周方向均布32个孔，采用透射式光电传感器，其输出信号经施密特触发器整形后输入2051的P3-2口。每当转至小孔处，光电传感器接收到信号，引起2051外部中断。2051的定时器T1设定为16位定时器方式，初始化TH1，TL1为#00H。在外部中断程序中启动定时器T1，然后中断返回。当下一个外部中断到来时，读取TH1，TL1的值，即两孔间电机运行时间t。依据系统的机械结构尺寸，通过计算得出电机各档速度下的T值，组成速度一时间表。当电机处于某档速度时，测量所得到的t值，如比较从速度一时间表中查出的T值大，则说明电机速度比设定的低，此时可通过增大PWM脉冲的占空比提高电机的转速，反之，则通过减小PWM脉冲的占空比提高电机的转速。这样通过软件编程，就实现了直流电机的速度闭环控制。实践中，应采用数字滤波去除抖动或外部干扰的影响。

三、结论

本系统控制原理成熟可靠，运行稳定。该系统是基于现代电力电子技术，采用PWM控制技术构成的无级调速系统，启停时对直流系统无冲击。工作安全可靠、维护量小，从而确保了系统的安全运行。

参考文献:

[1]左玉兰马宗龙:直流电机调速系统的单片机控制[J]．集成电路应用，1999

[2]王福瑞:单片微机测控系统设计大全[M]．北京:北京航空航天大学出版社,1999

[3]王兆安黄俊:电力电子技术．机械工业出版社,2000

[4]莫正康:电力电子应用技术.机械工业出版社，2000

调速方案篇12

在工业企业中, 随着工艺要求和生产效率的提高, 许多设备需要调速控制。调速方法既有传统的液力耦合器调速、串电阻器调速等, 也有运用先进的电子技术实现的串级调速、变频调速等。本文针对现代控制领域中技术成熟并经常使用的串级调速和变频调速的特点, 就以下几个方面作比较, 分析其优缺点。

1 串级调速与变频调速的概念

晶闸管串级调速系统是在绕线型异步电动机转子侧用大功率二极管或晶闸管, 将转子的转差频率交流电变为直流电, 再用晶闸管逆变器将转子电流返回电源或返回电动机定子侧的反馈绕组的一种调速方式。将转子电流返回电源是常规式的串级调速, 而返向电动机定子侧是最近发展的内反馈式串级调速。

变频调速是一种高效率、高性能的调速方式, 采用异步电动机 (或同步电动机) , 使其在整个工作范围内保持在正常的小转差率下运转, 实现无级平滑调速。

2 串级调速与变频调速特点比较

2.1 对需要调速电机的要求

(1) 串级调速必须使用特殊的电机, 该类电机转子回路需外加调速绕组, 制造工艺复杂, 制造成本较高;维修时比较麻烦, 维修费用也较高。串级调速所用电机属于非标产品, 串级调速系统在功率较大时, 可靠性低。另外, 电机转子上有滑环, 维护工作量大;当转速较高时, 滑环的制造工艺复杂。串级调速不能用于两极电机, 也不能一拖多运行, 在运行电机和备用电机之间不能互相切换。

(2) 变频调速可以使用通用型异步电机, 也可使用变频调速电机。该类电机制造工艺为常规制造, 无特殊要求, 故制造成本低, 维护费用也低。变频调速可以实现一套变频调速系统拖动多台电机运行, 也可以实现运行电机和备用电机之间进行切换。

2.2 功率因数

变频调速在整个负载范围内, 电网侧的功率因数都在0.95以上, 所以无需附加任何功率因数补偿措施。

串级调速控制部分的功率因数可以达到0.9左右, 但这只是系统功率很小的一部分, 其电网侧的功率因数随着转速的下降而下降, 低于异步电机本身的功率因数, 一般小于0.7。故用户必须增加电容补偿装置提高功率因数。因为功率因数是随着负载变化而变化的, 无功功率补偿要做到动态连续补偿, 在技术上是很难解决的。

2.3 谐波

变频调速:在电网侧采用多脉冲整流, 如12脉冲、18脉冲、24脉冲甚至更多脉冲, 电机侧采用多级PWM调制, 使其电网侧和电机侧的谐波较小。

串级调速的变流器采用6脉冲整流和逆变, 在转子绕组、变流器、内馈绕组存在谐波, 定子绕组肯定会受到影响, 其谐波电流比变频调速更加明显。

2.4 效率

变频调速与串级调速都是技术界公认的高效调速方式。变频调速的效率一般在96%左右。

串级调速的效率不会比变频调速具有明显的优势, 这是因为: (1) 由于有内馈绕组, 电机的效率肯定低于标准异步电机; (2) 在调速运行中, 有一部分能量在定子绕组-转子绕组-调速装置-内馈绕组之间循环; (3) 系统的功率因数低, 铜损大; (4) 转子绕组、变流器、内馈绕组存在谐波, 影响电机效率; (5) 定子绕组与内馈绕组的耦合效率较低。

2.5 调速范围及调速精度

变频调速的调速范围是0~120%, 全范围无级调速, 能精确调节电机的转速, 误差在几转之内。

串级调速的调速范围一般为60%~95%, 95%以上就必须切换到工频运行。如果要增大调速范围, 则价格优势不复存在, 技术难度也将加大。

串级调速依靠转子导出的功率来调节转速, 两者之间的函数关系非常复杂, 只能做到大致的调节。

2.6 启动方式

变频调速可以做到完全的软启动, 启动平稳, 启动电流小, 不会产生冲击电流, 也不会造成电网电压波动而使电机启动困难。

串级调速在启动时先切换到工频, 绕线型电机在转子回路串频敏变阻器启动, 启动电流达到额定电流的3倍左右, 故会造成电网电压波动。启动后, 将频敏变阻器切除, 变流器投入, 进行调速。

2.7 安全停产操作

变频调速对断电停机操作顺序无特殊要求, 当出现故障时, 允许用户直接断开电网电源侧的高压开关, 不会造成生产流程问题或生产设备故障。

串级调速在停机停止生产时, 必须先将变流器切除, 切换到工频运行, 再断开电网电源侧的开关停机, 直接断开电机是不允许的非正常操作, 用户必须设计工艺过程满足这一要求。

2.8 对电网电压波动或短时断电的适应性

高压变频器对电网有极强的适应能力, 允许电网电压波动±15%, 不影响生产, 电网失电3 s不停机。