永磁調速器主配電氣中位整定技術分析與應用

摘 要：永磁調速器是一種新型的電力傳動裝置，在石油化工中得到了廣泛應用。本文以靜態和動態平衡理論為基礎，探索出了主配電氣中位自動診斷方法、自動整定方法、直接整定方法以及改進型直接整定方法等一系列明確主配頻繁調節原因的技術方法。通過試驗分析，得出了一系列關于主配電氣中位整定技術的結論，可為石油化工中永磁調速器的應用提供理論和實踐指導。

關鍵詞：調速器；電氣中位；主配頻繁調節

中圖分類號：TM 15" " " " " 文獻標志碼：A

石油化工不斷發展對電力傳動系統的要求也越來越高[1]。永磁調速器是一種先進的電力傳動裝置，具有體積小、效率高和響應快等優點，在石油化工中受到廣泛關注[2]。而永磁調速器主配電氣中位整定技術是其關鍵技術之一，對提高系統的穩定性和控制精度具有重要意義。

1 永磁調速器主配電氣中位整定技術分析

1.1 中位整定原理

中位整定原理是指在永磁調速器主配電氣系統中調整電力設備參數，使系統的運行能夠達到最佳狀態[3]。在永磁調速器中，中位整定原理通常是指根據電動機的負載情況和運行需求，調整電力設備的參數，以達到最佳工作效果。

主配動作死區是指在主配動作前、后導葉位置的變化范圍，它對系統的響應時間和動態特性具有重要影響。當未進行主配動作死區測量時，M試驗被設定為0。系統處于未進行試驗的狀態，主配動作死區測量也將被暫停。因此，M試驗=0表示系統當前不進行主配動作死區測量。主配位置給定：M=M中+ΔY；開度死區：Y死區=Y開-Y關；主配死區范圍：M關lt;0、M開gt;0；靜態平衡條件下的比例閥閥芯位置：B0實際=B0平衡。

當系統處于靜態平衡狀態時，如果比例閥中位已經準確設定，就會進行主配動作死區測量，此時M會跟隨M試驗。如果比例閥中位沒有準確設定，那么M=0。應確保系統在靜態平衡狀態下進行主配動作死區測量，從而保證系統的穩定性和可靠性。當M＜M關時，Y開始減少；當M＞M開時，Y開始增大。在M未準確整定的情況下，主配位置會偏離期望值，進而導致Y的數值發生變化。當M不在[M關，M開]時，系統的將不再按預期進行響應。因此，準確整定M是確保系統正常運行的重要一步。當系統的輸出值Y偏離設定值Y給定，并且偏離程度超過Y死區時，系統會自動進行調整以使Y重新接近給定值。一旦Y重新回到給定值附近且偏離程度≤Y死區時，系統將再次處于靜態平衡狀態。這種自動調節能力有助于使系統保持穩定，并使系統在受到干擾或變化的情況下快速回到穩定狀態。

1.2 中位自動診斷方法

通過傳感器或監測設備需要采集主配位置給定值M給定和閥門開度給定值Y等變量參數，以獲取系統當前的給定值。根據液壓隨動系統動態平衡理論，可通過比較主配位置給定值M給定和實際主配位置的偏移來判斷系統是否處于動態平衡狀態。如果主配電氣中位偏移在設定的條件范圍內，即符合判據條件，可認為系統處于動態平衡狀態。如果主配電氣中位偏移符合判據條件，說明系統處于動態平衡狀態，診斷環節完成，進而進入自動整定環節，即根據動態平衡理論和自動控制算法調整系統的參數和控制策略，以實現最佳的動態平衡效果[4]。如果主配電氣中位偏移不符合判據條件，即系統未達到動態平衡狀態，需要重新采集主配位置給定值M和閥門開度給定值Y等變量參數，并重新進行參數采集。

綜上所述，基于液壓隨動系統動態平衡理論的中位自動診斷方法可自動判定系統是否處于動態平衡狀態，并在滿足條件時進入自動整定環節，以實現系統的自動調節和優化。

1.3 主配電氣中位自動整定

需要實時采集主配位置M和閥門開度Y等數據。通過傳感器或監測設備，獲取系統當前主配位置和閥門開度信息。根據液壓隨動系統動態平衡理論，當主配位置M的絕對值小于等于設定的穩定閾值ε時，判斷主配位置M趨于穩定不變。此時，需要觀察閥門開度Y的變化趨勢[5]。如果閥門開度Y逐漸減少，說明系統沒有達到最佳動態平衡狀態。在此情況下，需要自動判斷閥門開度Y開始不變和開始增大的臨界點。如果閥門開度Y逐漸增大，同樣說明系統還未達到最佳動態平衡狀態。在這種情況下，需要自動判斷閥門開度Y開始不變和開始減少的臨界點。根據判斷所得臨界點信息，將主配位置（M關+M開）的平均值設為M中，即（M關+M開）/2。

1.4 主配電氣中位改進型自動整定

需要采集閥門開度給定值Y和主配位置給定值M給定等變量參數。通過傳感器或監測設備獲取系統當前閥門開度和主配位置的給定值。應用液壓隨動系統動態平衡理論，通過計算Y給定的變化率得出調節周期。如果設定的閾值T大于主配調節周期，并且主配位置給定值M給定是朝關的方向調節時，就需要比較主配位置給定值M給定的調節周期與閾值T'的大小。

綜上所述，主配電氣中位改進型自動整定方法可根據調速器電控程序中的調節周期和閥門開度的變化趨勢自動調整主配位置的中位值，并進行比例閥電氣中位漂移的自動診斷，以實現系統的自動整定和優化。

1.5 主配電氣中位直接整定

需要根據主配機械中位的初設值設定調速器主配電氣中位。采集主配位置給定值M給定和閥門開度給定值Y等變量參數。通過傳感器或監測設備獲取系統當前主配位置和閥門開度的給定值。通過計算M給定的變化率得出調節周期。比較主配位置給定值M給定的調節周期與閾值T'的大小。首次發現M給定的周期小于設定的閾值T'時，將此時M中的值記為M1。

綜上所述，主配電氣中位直接整定方法直接根據主配機械中位的初設值和調速器電控程序中的調節周期，通過逐步調整主配位置的值實現自動定位，并完成整定過程，無須進行主配中位診斷，簡化了整定流程。

1.6 主配電氣中位改進型直接整定方法

需要根據主配機械中位的初設值設定調速器主配電氣中位。采集主配位置給定值M和閥門開度給定值Y等變量參數。通過傳感器或監測設備，獲取系統當前主配位置和閥門開度的給定值。通過計算M給定的變化率得出調節周期。需要比較主配位置給定值M給定的調節周期與閾值T'的大小。首次發現M給定的周期大于設定的閾值T'時，將此時M中的值記為M2。根據記錄得到的M1和M2的值，將主配位置M中記為（M1+M2）/2。

綜上所述，主配電氣中位改進型直接整定方法根據主配機械中位的初設值和調速器電控程序中的調節周期，快速增加和減少主配位置的值，并記錄首次滿足條件的值，最終取2次記錄值的平均值，實現自動定位和整定過程。這種改進型方法能夠更快速地找到合適的主配中位值，提高整定效率。

2 應用測試

2.1 試驗過程

優化后的主配電氣中位直接整定流程如圖1所示。首先，確定M給定的調節周期為T'，M的變化是周期性的。其次，通過主配位置反饋的方式來確定M1和M2。主配位置反饋是一種控制策略，根據系統的輸出和期望輸出間的差異來調整控制參數。在這種情況下，使用主配位置反饋來調整M1和M2的取值。為了保持對稱性，要求M1和M2互為反向。當M1增加時，M2減少，反之亦然。通過這種對稱性的要求，更好地適應Y變化的趨勢。最后，將M1和M2的中間值作為M的取值，平衡M的變化，使其更穩定、可靠。通過取中間值，縮小M的波動范圍，提高系統的控制性能。

將導葉開度開至40%，模擬機組在并網負載態下的工況。再強制輸入機組轉速為50Hz的信號，進行試驗。該試驗旨在模擬機組在特定負載條件下的運行情況，并對液壓隨動系統的參數進行調整和優化，以達到使系統穩定運行的目的。

2.2 試驗分析

將導葉開度開至40%，以模擬機組并網負載態。強制輸入機組轉速為50Hz的信號，并保持開度給定值穩定不變。然后根據主配機械中位的設定值，將主配電氣中位設定為16595。在試驗過程中，將M中的調整周期初始階段設為1s。在整定過程中，M的給定調節周期小于T'。試驗開始后，觀察到M中曲線以紅色顯示?？刂票壤y中位，以調整機組的運行狀態。切換為電手動運行方式，并將比例閥、主配和接力器作為執行機構，準確設定比例閥的中位位置。通過調整M中的調整周期，觀察到M中曲線的變化。

主配電氣中位整定曲線如圖2所示，從第19.1s開始，主配位置M逐漸增加。在第154.7s，將主配位置M以主配調節周期為周期，以1個碼值為步長逐漸減少，這樣做的目的是逐漸接近理想狀態。在第949.9s，再次檢測到閾值T'大于主配調節周期。根據設定，將主配位置M以主配調節周期為周期，以1個碼值為步長逐漸增加，這樣做是為了進一步優化主配位置M的值。同時，在整個過程中，還實時計算了主配調節周期，確定調整的速度和步長，以便更好地控制主配位置M的變化。最終，在第1527.7s，閾值T’開始小于主配調節周期。此時，將M的值記為M2，值為16324。分析試驗結果可以發現，主配位置M的調整周期越長，得到的整定結果越精準。原因是較長的調整周期允許系統更充分地適應變化，從而得到更準確的結果。整個整定過程在1527.7s結束，最終得到的主配電氣中位的整定計算結果為16506。根據這個結果可以認為主配位置M已經調整到一個較理想的狀態，整定過程完成。

3 結語

本文對永磁調速器主配電氣中位整定技術進行了深入研究和實際應用，得出了一系列關于該技術的重要結論，為石油化工中永磁調速器的應用提供了理論和實踐指導。未來將進一步對該技術進行深化研究，不斷提高其在石油化工中的應用效果，推動石油化工電力傳動技術的創新與發展，為石油化工的可持續發展貢獻力量。

參考文獻

[1]呂虎林，武飛宏，張佳瑋.調速器主配壓閥中位監測和整定控制策略分析[J].電力設備管理，2022（增刊2）：20-22.

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