摘 要:PCC 是計算機(jī)功能比PLC(可編程邏輯控制器) 更為強大的一種可編程控制器,他可支持多個CPU 同時工作并能實現(xiàn)多個任務(wù)分時按優(yōu)先級運行,因此編程簡潔運行快速,更適合實時控制的調(diào)速器的需要。文章介紹PCC 技術(shù)與《步進(jìn)電機(jī)—絲杠螺母副》式電P液變換技術(shù)相結(jié)合,在水力發(fā)電廠電液調(diào)速器技術(shù)更新改造中的成功應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:PCC 技術(shù)；步進(jìn)電機(jī)；絲杠螺母副；調(diào)速器
1 前言
黑河象山水電廠采用的有壓隧洞供水,隧洞全長500m ,到廠房前分為叉管通向各臺機(jī)組。電廠共裝有HLD74 - LJ -140 型水輪發(fā)電機(jī)組3 臺:N = 3X6000KW,Hr = 44.15m ,Qr =15.77mPs ,nr = 375r/min ,配用YDT- 3000 型電液調(diào)速器。
由于YDT- 3000 型電液調(diào)速器屬模擬電路型,性能受電壓、溫度和時間的影響較大,并且其YDT - 3000 電/液變換裝置操作力小、對油污敏感、可靠性較低,因此,我廠分別于2001年及2002 年對3 臺機(jī)組進(jìn)行了改造,采用了南寧瑞能自控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)—絲杠螺母副式電/液變換技術(shù)。
2 改造思路和方案
采用先進(jìn)的PCC 技術(shù)和《步進(jìn)電機(jī)—絲杠螺母副》式電/液變換技術(shù)對象山水電廠YDT- 3000 型調(diào)速器進(jìn)行實質(zhì)性更新改造,借助外部廠商的專業(yè)化優(yōu)勢和性能優(yōu)良的電P液變換技術(shù),來克服YDT- 3000 型調(diào)速器存在的不足,以達(dá)到提高機(jī)組運行的穩(wěn)定性和可靠性,提高電廠的自動化管理水平的目的。具體措施和做法是:
(1) 采用全標(biāo)準(zhǔn)模塊式的《PCC 微機(jī)調(diào)節(jié)器》取代模擬電路型的《YDT調(diào)節(jié)器》以解決調(diào)速器產(chǎn)品制造工藝水平低、電氣性能不穩(wěn)定、可靠性差和難于調(diào)整等問題；
(2) 配備通訊模塊以滿足電站計算機(jī)監(jiān)控和通訊的需要；
(3) 用帶反饋的《步進(jìn)電機(jī)—絲杠螺母副》式電/液變換裝置取代原來的常規(guī)“控制套”式電/液轉(zhuǎn)換器,并借以重新構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)簡潔而實用的調(diào)速器液壓控制系統(tǒng),以降低機(jī)械部分的故障率,提高調(diào)速器的安全可靠性；
(4) 由于調(diào)速器的油壓裝置和接力器等部分運行較為可靠,故予以保留繼續(xù)使用,以減少改造的工作量和節(jié)省改造費用。
3 全標(biāo)準(zhǔn)模塊式的《PCC 微機(jī)調(diào)速器》
可編程邏輯控制器(PLC) 和可編程計算機(jī)控制器(PCC)都是計算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的新成果,是為工業(yè)控制之用而專門設(shè)計的,在世界范圍銷售并由專業(yè)廠商采用自動化流水線大規(guī)模生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)模塊式產(chǎn)品。因此,制造工藝水平高,質(zhì)量穩(wěn)定性好(無故障運行時間PLC 可達(dá)30萬h ,PCC 可達(dá)50萬h) 。這些標(biāo)準(zhǔn)模塊使用方便,用戶只需根據(jù)要求自行選擇和配置模塊,并編自己的應(yīng)用程序即可。
PCC較之PLC 具有更強大的計算機(jī)功能,可支持多個CPU 同時工作。它不但支持梯形圖編程,還可使用高級的C語言編程。更重要的是能實現(xiàn)多任務(wù)分時按優(yōu)先等級的先后來運行,因此程序簡潔快速,更適合調(diào)速器實時控制的需要。
由于微機(jī)調(diào)節(jié)器是整個調(diào)整器的調(diào)節(jié)控制核心,是調(diào)速器安全可造運行的關(guān)鍵所在,因此,對于象山水電廠調(diào)速器的微機(jī)調(diào)節(jié)器,我們決定全部采用比PLC 具有更高檔次的2000系列PCC 模塊(奧地利B&R 工業(yè)自動化公司產(chǎn)品) 來構(gòu)成,使這種《PCC 微機(jī)調(diào)節(jié)器》能夠成為一種“全標(biāo)準(zhǔn)可編程模塊”式的產(chǎn)品。
調(diào)節(jié)器能否實現(xiàn)“全可編程”,關(guān)鍵在于測頻功能能否“標(biāo)準(zhǔn)模塊”化。由于應(yīng)用了PCC 技術(shù),就能夠利用B&R 公司的高速(4MHZ) 數(shù)字量I/O 模塊,配合獨特的時間處理單元來完成“標(biāo)準(zhǔn)模塊”的直接、高速、高精度測頻,從而實現(xiàn)了主要電路無自制插件的設(shè)計思想,避免因使用工藝水平差的自制插件而造成“鞋底厚,鞋面薄”整機(jī)可靠性低的現(xiàn)象。
這種“全可編程”標(biāo)準(zhǔn)模塊式的《PCC 微機(jī)調(diào)節(jié)器》,只需將配置好的模塊插入和接好相應(yīng)的外部線路,并寫入“調(diào)速器應(yīng)用程序”即可使用。這就免去了大量而重要的電子元件的采購、檢測、老化、篩選、電路板的裝焊和調(diào)試等項工作,使調(diào)節(jié)器生產(chǎn)的關(guān)鍵工序基本擺脫了“手工作坊”式的生產(chǎn)模式,大大減少了人為因素影響,因此,調(diào)節(jié)器的產(chǎn)品質(zhì)量就比較穩(wěn)定可靠。再加上《PCC 微機(jī)調(diào)節(jié)器》屬免維修型,所以對電站運行維護(hù)人員的要求也大為降低,這就為調(diào)速器的安全可靠運行提供了堅實的硬件基礎(chǔ)。
4 帶反饋的《步進(jìn)電機(jī)—絲杠螺母副》式電/液變換裝置
“電/液變換裝置”是電液調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)的關(guān)鍵,但也是液壓控制系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。因此,要使改造后調(diào)速器的整機(jī)可靠性高。除了在電氣方面采用PCC 技術(shù)進(jìn)行改造之外,還必須對YDT - 3000 型電液調(diào)速器中以常規(guī)“控制套”式電P液轉(zhuǎn)換器來構(gòu)成的液壓控制系統(tǒng)加以改造。
由于這種“控制套”式電/液轉(zhuǎn)換器操作力小(十字彈簧剛度僅為400g/mm ,加上其控制套配合間隙、以及定節(jié)流孔和變節(jié)流孔都較小,因此對油污敏感容易卡澀,致使裝置可靠性較低。所以它就成為機(jī)械部分改造的主攻對象:我們用輸出力大且?guī)Х答伒摹恫竭M(jìn)電機(jī)—絲杠螺母副》式電/液變換裝置取而代之。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,由于采用了將“電/液變換裝置”直接坐落在主配壓閥上的方案,故而得以重新構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)簡潔而適用的調(diào)速器液壓控制系統(tǒng),這對改善系統(tǒng)性能和提高調(diào)速器的可靠性都十分有利。為了適應(yīng)新的控制方式,原來的主配壓閥活塞結(jié)構(gòu)有所改變。
“變換裝置”中的步進(jìn)電機(jī)選用日本RORZE 公司的RM型產(chǎn)品,并配以高品質(zhì)的進(jìn)行RD 驅(qū)動器,步進(jìn)電機(jī)最大相電流為3A ,輸出力矩13kgfcm(比原來電/液轉(zhuǎn)換器的十字彈簧剛度大數(shù)10 倍) 。而“絲杠螺母副”是經(jīng)過熱處理的精細(xì)傳動偶件,配以直線式導(dǎo)電塑料精密電位器(軍品) ,用來準(zhǔn)確地反饋絲杠螺母副在調(diào)節(jié)過程中的實際位移,也可借以消除傳動副的間隙,以及步進(jìn)電機(jī)可能出現(xiàn)的失步所造成的影響。
5 試驗和運行情況
象山水電廠3 臺機(jī)的YDT- 3000 調(diào)速器在改造工作完成之后,都進(jìn)行了全面的靜、動態(tài)性能驗收試驗,其性能指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求?，F(xiàn)將3 臺PCC 微機(jī)調(diào)速器的主要試驗結(jié)果摘錄整理如表1 :
表1
說明:在甩負(fù)荷試驗中由于受壓力上升的限制而未能把接力器關(guān)閉時間調(diào)快,因此,機(jī)組轉(zhuǎn)速上升略偏高(仍滿足調(diào)保計算要求) 。
3 臺機(jī)組的調(diào)速器經(jīng)過全面的靜、動態(tài)性能試驗之后又分別進(jìn)行了72h 負(fù)載運行試驗均未見異常。3 臺機(jī)中得3 # 機(jī)PCC微權(quán)調(diào)速器于2001 - 10 - 18 ,1 # 、2 # 機(jī)PCC 微機(jī)調(diào)速器分別于2002 - 06 月和- 07 - 16 都陸續(xù)投入商業(yè)運行。
由于負(fù)荷調(diào)度的需要,象山水電廠3 臺機(jī)組的起、停機(jī)操作都比較頻繁,但3 臺PCC 微機(jī)調(diào)速器均能經(jīng)受住考驗,正確可靠地工作,未見出現(xiàn)故障,其運行穩(wěn)定性和可靠性令人滿意。另外,由于取消了原來的“控制套”式電液轉(zhuǎn)換器減少調(diào)速器的耗油量, 使調(diào)速器汕泵的啟運間隔時間由原來的15 - 20min延長至90 - 110min ,啟動次數(shù)明顯減少,這對延長“汕泵-電動機(jī)”及其控制設(shè)備的壽命和減少廠用電的消耗都帶來好處。
作者：袁成林,雷加輝
(黑河象山水電廠,黑龍江 黑河 164300)