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(yùn)行。使用水輪機(jī)調(diào)速器能夠減輕施工人員的勞動強(qiáng)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(qiáng)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?？蛰d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(yùn)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(yùn)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(fèi)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(yùn)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(diǎn)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(qiáng)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。