PLC技术在黑河象山水电厂改造中的应用

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[摘 要]plc型调速器由电脑调节器和电液随动系统及油压装置三部分组成，电脑调节器采用可编程序控制器，具有可靠性高、硬件模块组态灵活、通讯组网能力强等特点，与发电厂其他控制设备配合，可实现机组的自动发电控制。

[关键词]PLC技术；调速器；比例阀；接力器

一、前言

黑河象山水电厂采用有压隧洞供水，隧洞全长500m，到厂房前分为叉管道通向各台机组。电厂共装有HLD—LJ—型水轮发电机组3台，单机6000kW，Hr=44.15m，Qr=15.77m，Nr=375r/min。为减少冬季机组停发期间反送电，我厂于2003年在机组前安装一台300kW小机组，作为自备电源。

该机属于早期设计产品，未安装调速器，只有电动操作器控制机组的转速，操作不灵敏，且在失电的情况下易造成机组的飞车。因此，我厂于2004年对该机组进行了改造，采用了天津生产的YWT—3000型调速器。

二、改造思路和方案

采用PLC技术的YWT—3000型调速器对象山水电厂小机组进行实质性更新改造，借助外部厂商的专业化优势和性能稳定的液压随动系统技术，改善原有的电动操作器存在的不足，以达到提高机组运行的稳定性及可靠性，提高电厂的自动化管理水平。具体的措施和做法：

采用全标准模块工艺的PLC调速器取代原有的电动操作器，从而解决机组工作时性能不稳定、可靠性差和难于调整等问题；

配备通信模块以满足电厂的自发电控制及监控和通讯的需要；

随动系统采用囊式蓄能器；

接力器的电气—机械信号转换采用高速直流电磁比例换向阀，并且比例阀直接驱动接力器，中间无任何机械传递杠杆和明油管路系统。

三、全标准模块式的PLC微机调速器

可编程序逻辑控制器（PLC）是计算机技术在工业控制领域的新成果，是为工业控制之用而专门设计的，在世界范围销售并由专业厂商采用自动化流水线大规模生产的标准模块式产品。制造工艺水平高，质量稳定性好，无故障运行时间可达30万小时。这些标准模块使用方便，用户只需要根据要求自行选择和配置模块，并编写自己的应用程序即可。

四、工作原理

1.硬件工作原理

调节器硬件主要由控制单元、模拟量输入单元、信号处理和比例阀驱动模块及触摸屏等组成，其中控制单元主要负责调节程序的执行、PID调节计算（浮点数运算），其结果控制模拟量和开关量的输出，提高了响应速度。

模拟量信号：接力器位移信号的采集由A/D模块来完成，每个扫描周期采集一次，采集到的模拟量信号转换为数字量并经滤波后，用以显示并参与PID调节计算，计算结果由PWM输出（控制单元内置），通过功率放大器控制比例阀工作。

此外，信号处理模块负责将来自机组PT和电网PT的频率信号进行隔离、降压、整形后送至基本单元的高速端口，采用脉冲计数法实现对频率的测量。

2.软件工作原理

YWT-3000-16-TS 3FN型调速器采用并联PID的调节原理，结合机组的状态参量及调节模式，实现对机组的变结构、变参数的优化调节，其基本调节框图如图所示：

传递函数为：

Y（S）/X（S）=Kp+Ki/S+KdS

其中KP为比例增益，Ki为积分增益，Kd为微分增益.

调节程序梯形图方式编程，软件采用功能模块化方式由主程序和多个子程序组成，子程序包括频率测量、开机、停机、发电、PID运算、故障诊断及试验等。

五、实验和运行情况

象山水电厂小机组的YWT—3000型调速器在改造完成之后，进行了全面的静、动态性能实验，其性能指标达到国家标准要求，满足我厂的工况需要。

采用YWT—3000型调速器后，在运行期间，启停机操作比较可靠，未出现故障，运行可靠性和稳定性令人满意。另外，其油压装置为囊式蓄能器，内充高压氮气体，气和油隔离，油质不易被氧化，无需配置常规的空气压缩机、储气罐及补气装置，给电厂设备简化及自动化运行带来了极大的方便。