水輪機(jī)調(diào)速器的控制軟件在pcc上的實現(xiàn)

摘 要：在進(jìn)行現(xiàn)代化的施工過程中必須使用工程機(jī)械產(chǎn)品，而水輪機(jī)調(diào)速器就是這些產(chǎn)品中比較典型的一種，是水輪發(fā)電機(jī)組中的重要控制設(shè)備，受到水力發(fā)電行業(yè)的關(guān)注，可以說其性能的好壞決定了發(fā)電機(jī)組是否能安全可靠的運行。使用水輪機(jī)調(diào)速器能夠減輕施工人員的勞動強度，提高工程施工的質(zhì)量，還能加快工程建設(shè)的速度，在工程機(jī)械產(chǎn)品中水輪機(jī)調(diào)速器的銷量是最大的。不過，水輪機(jī)調(diào)速器在使用的過程中不可避免的會出現(xiàn)一些故障和問題，這些故障的出現(xiàn)往往是由于惡劣的工作環(huán)境引起的。文章首先對水輪機(jī)調(diào)速器進(jìn)行了概述，然后討論了水輪機(jī)調(diào)速器的控制軟件在pcc上的實現(xiàn)，最后提出了水輪機(jī)調(diào)速器發(fā)生故障后的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)調(diào)速器；渦輪增壓器；故障分析；應(yīng)對措施

1 水輪機(jī)調(diào)速器

水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由調(diào)速器和調(diào)節(jié)對象組成，調(diào)速器由調(diào)節(jié)器和電液隨動系統(tǒng)兩部分組成，調(diào)節(jié)對象包括有壓過水系統(tǒng)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)。在進(jìn)行現(xiàn)代化的施工過程中必須使用工程機(jī)械產(chǎn)品，而水輪機(jī)調(diào)速器就是這些產(chǎn)品中比較典型的一種。使用水輪機(jī)調(diào)速器能夠減輕施工人員的勞動強度，提高工程施工的質(zhì)量，還能加快工程建設(shè)的速度，在工程機(jī)械產(chǎn)品中水輪機(jī)調(diào)速器的銷量是最大的。不過，水輪機(jī)調(diào)速器在使用的過程中不可避免的會出現(xiàn)一些故障和問題。具體來說，步進(jìn)電機(jī)的工作原理是按增量進(jìn)行工作的，所以步進(jìn)電機(jī)可以直接用增量型數(shù)字PID控制算法的計算結(jié)果驅(qū)動，從而帶動機(jī)液隨動系統(tǒng)，使導(dǎo)葉接力器開到與步進(jìn)電機(jī)位置所對應(yīng)的開度。另外由于水輪機(jī)調(diào)速器的廣泛使用，當(dāng)電液消失時，步進(jìn)電機(jī)保持原來位置，從而因此容易導(dǎo)致水輪機(jī)調(diào)速器容易受到環(huán)境的影響而出現(xiàn)故障。對于pD1控制算法是通過軟件來實現(xiàn)，在不同的開發(fā)平臺上，雖然所采用的開發(fā)語言可能有所不同，但其控制算法基本相同。水輪機(jī)調(diào)速器作為一種工程機(jī)械，如果在惡劣的工作環(huán)境中經(jīng)常使用，會導(dǎo)致水輪機(jī)調(diào)速器經(jīng)常發(fā)生故障。頻率給定以數(shù)字量的形式存于計算機(jī)內(nèi)，可以通過鍵盤或增減按鈕修改存在計算機(jī)內(nèi)的頻率給定。空載時，電網(wǎng)頻率與頻率給定可根據(jù)設(shè)定是否跟蹤電網(wǎng)頻率進(jìn)行切換，并網(wǎng)后直接切換至頻率給定，包括以下幾個方面，一是水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。二是系統(tǒng)的運作原理。三是水輪機(jī)調(diào)速器的使用情況以及具體的問題。只有使用者準(zhǔn)確地找到故障產(chǎn)生的原因之后，對設(shè)備的維修工作才具有有效性。

2 水輪機(jī)調(diào)速器故障分析方法

第一，水輪機(jī)調(diào)速器故障常由于液力傳動油壓力和溫度不正常的問題引起。水輪機(jī)調(diào)速器有很多種類型，但一般調(diào)速器總是由測量元件、放大元件、校正元件等環(huán)節(jié)組成的。而出現(xiàn)了液力傳動油壓力不正常的現(xiàn)象時，其一般表現(xiàn)為油壓偏低和油壓不穩(wěn)的現(xiàn)象，并且常常會伴隨著出現(xiàn)油溫升高的現(xiàn)象。有時這類故障具有突發(fā)性，有時是在長期的使用過程中出現(xiàn)的，但是它們都可能引起水輪機(jī)調(diào)速器驅(qū)動力不足的問題。各環(huán)節(jié)之間的信號傳遞、變換與綜合的不同方式，構(gòu)成了不同形式的調(diào)速器，造成傳動系統(tǒng)更大程度的損壞。使用者在判定這一類型的故障之后，需要對系統(tǒng)的多個方面進(jìn)行檢查。一是檢查液力傳動油的油量是否是足夠的，而且還要檢查機(jī)油有沒有發(fā)生變質(zhì)或者乳化的情況。二是要檢查變速泵的吸油量是否是足夠的，并且還要檢查是否是因為吸油管路出現(xiàn)松動而導(dǎo)致吸空或堵塞的問題。三是要檢查液力傳動油散熱器和濾芯以及旁通閥的運行工作是否正常。微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)規(guī)律是用軟件來實現(xiàn)的，因此建立與調(diào)節(jié)規(guī)律相適應(yīng)的調(diào)節(jié)算法尤其重要。使用者在進(jìn)行檢查的過程中要以觀察為主，不到關(guān)鍵時刻最好不要對機(jī)械進(jìn)行拆卸檢查，如果通過外表的觀察檢查不出問題，但是故障依然存在，此時需要進(jìn)行機(jī)械的拆卸檢查。

第二，水輪機(jī)調(diào)速器故障也因變矩器發(fā)生異響而引起。在系統(tǒng)中，變矩器發(fā)生異響有時是突發(fā)性，有時是漸進(jìn)性的。在發(fā)生異響的同時往往會伴隨著偏心振動。這是初步的判定方法，要想真正找到故障發(fā)生的位置，必須通過進(jìn)一步的拆檢才能確定。機(jī)組頻率和頻率給定比較，其偏差e輸入PDI調(diào)節(jié)器，形成與偏差相對應(yīng)的調(diào)節(jié)規(guī)律。機(jī)組并網(wǎng)后，電網(wǎng)頻率取為頻率給定，從而使機(jī)組頻率跟蹤電網(wǎng)頻率使機(jī)組迅速并網(wǎng)，這一現(xiàn)象的原因很大一部分是由于彈性連接板出現(xiàn)了開裂的情況，齒輪箱齒輪發(fā)生損壞或者軸承發(fā)生損壞。

3 水輪機(jī)調(diào)速器故障應(yīng)對措施

首先，如果水輪機(jī)調(diào)速器在工作的過程中出現(xiàn)故障之后，需要進(jìn)行設(shè)備的維修工作，但是如果機(jī)械設(shè)備已經(jīng)報廢而不能用了就不需要再花費時間和精力進(jìn)行維修了。在進(jìn)行水輪機(jī)調(diào)速任務(wù)設(shè)計的時候，首先要考慮的就是整個調(diào)節(jié)程序的功能。在維修的過程中，使用者進(jìn)行維修的方式通常有兩種。一是使用者在裝載機(jī)發(fā)生故障之后進(jìn)行修理，也就是事后進(jìn)行修理。這一維修方式多應(yīng)用于簡單的修理方面，比如在進(jìn)行外部零件的拆卸方面，不能觸碰到關(guān)鍵部件，否則容易造成維修過程中零件的損壞。需要注意的是這類維修的前提是機(jī)械設(shè)備在發(fā)生了故障時并沒有影響到其他零部件的正常運作。在水輪機(jī)調(diào)節(jié)任務(wù)中，重要的一項是對水輪發(fā)電機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率的測量。二是預(yù)防維修的方式。這一方式相比前一種，在維修的作用和效果上具有更大的優(yōu)勢。預(yù)防維修這種維修方式主要針對三類故障進(jìn)行維修。一類是那些有可能造成人身傷亡事故出現(xiàn)的故障，比如制動系統(tǒng)的故障或者轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障或者報警系統(tǒng)的故障都有可能會威脅到施工人員的人身安全。如果這些系統(tǒng)的零部件出現(xiàn)了故障，造成機(jī)械的制動失靈和轉(zhuǎn)向失靈或者報警失靈，那么很容易發(fā)生傷亡事件，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個典型的高階、時變、非最小相位、參數(shù)隨工況點改變而變化的非線性系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

水輪機(jī)調(diào)速器的使用對于水利工程具有重要的促進(jìn)作用。水輪發(fā)電機(jī)組可以把水能轉(zhuǎn)變成電能，必須使用工程機(jī)械產(chǎn)品，而水輪機(jī)調(diào)速器就是這些產(chǎn)品中比較典型的一種。使用水輪機(jī)調(diào)速器能夠減輕施工人員的勞動強度，提高工程施工的質(zhì)量，還能加快工程建設(shè)的速度，在工程機(jī)械產(chǎn)品中水輪機(jī)調(diào)速器的銷量是最大的。不過，水輪機(jī)調(diào)速器在使用的過程中不可避免的會出現(xiàn)一些故障和問題，這些故障的出現(xiàn)往往是由于惡劣的工作環(huán)境引起的。

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作者簡介：龍俊杰（1978，6-），男，漢，湖南省郴州市人。