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今日交流伺服可编程水轮机调速器研制应用

发布时间:2021-07-10 01:25:42 阅读: 来源:筒灯厂家

交流伺服可编程水轮机调速器研制应用

水轮机调速器是水电站的重要组成部分,主要用于控制水轮发电机组转速与出力,其品质与性能直接影响到电能品质和水电站的安全可靠运行。电气-机械转换部件是调速器的核心部件,因此,解决水轮机调速器中电气-机械转换部件工作可靠性差、抗油污能力弱等问题,是提高水轮机调速器可靠性的关键。

1步进电机或直流伺服电机控制的水轮机调速器存在的缺陷

20世纪90年代初期,国内高等院校、科研机构及制造厂家先后开发了电机(步进,电机、直流伺服电机)型电气机械转换部件。步进电机的转动由指令脉冲控制,控制简单;自从名称可知流伺服电机控制方便,调速范围宽,输出转矩高,过载能力强,动态响应好。因此,以步进电机或白:流伺服电机控制的水轮机凋速器在大、中水电站的应用取得了显著的成果,从而解决厂电液伺服阀抗油污能力弱、容易发卡、工作可靠性较差等问题。但是,步产品本身就显得极其重要进电机与直流伺服电机本身存在缺陷,主要表现在:步进电机有fL—下限频率(Hz)一启动频率,造成在大负荷情况下响应速度不能过快,而且在高速运转时转矩下降,遇到卡阻时可能堵转、失步;直流伺服电机存在电刷与换向器的磨擦并产生火花的问题,电刷的磨损会带来故障,同时使其在维护方面较为麻烦。

2交流伺服控制型可编程水轮机调速器的结构和主要特点

近年来,随着电子技术的进步,新型功率开关器件、专用集成电路和控制算法的发展,使交流驱动电源、交流伺服系统的性能大大提高,它除克服了步进电机或直流伺服电机本身的不足,还具有功能强大、控制方式灵活、技术性能好和可靠性高等特点。因此,把由交流伺服电机构成的驱动装置作为水轮机调速器的电气-机械转换部件是功率电子技术、微电子技术、计算机技术及控制原理进步和不断向前发展的必然结果。

2.1结构

交流伺服控制型可编程水轮机调速器的电气部分是以可编程控制器(PLC)为硬件核心,软件采用全模块化结构,彩色液晶屏幕显示,具有良好的全中文图形人机界面;电气-机械转换部件采用交流伺服电机,配以滚珠螺旋自动复中装置;液压系统为直连式结构,以交流伺服驱动装置的机械位移直接控制主配压阀。PLC测量水轮发电机组的频率信号偏差,并按一定的调节规律(PID或P1)转换成位置控制的数字电信号;电气-机械转换部件将该数字信号线性地转化为机械位移量,再直接控制由辅助接力器和主配压阀组成的二级液压放

大,通过主接力器控制水轮机导水叶开度(或浆叶转角),实现水轮发电机组的调速和负荷控制。

交流伺服控制型可编程水轮机调速器的系统原理结构见图1,机械液压系统的结构见图2。

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2.2设计特点

2.2.1无油电气-机械转换部件

2.2.1.1交流伺服驱动装置

交流伺服驱动装置由交流伺服电机以及与其配套的驱动器组成。在研制、选型和应用中,选用了日本松下公司生产的MSMA交流伺服通常达每秒几10次到几百次便可满意需求电机及MS-DA交流伺服驱动器。MSMA交流伺服电机的主要特点是惯量小,转矩大,控制精度高,可方便地获得与频率成正比的可变速度,在低速运行时无爬行、无震动,调速范围宽,力矩-频率特性好,同时该电机轴上自带有高分辨率的位置旋转编码器,可方便地将电机轴的实际转角反馈给驱动器,在位置环方式下构成一个闭环位置控制。MSMA交流伺服电机结构简单,体积小,运行可靠,无需维护。与其配套的MSDA交流伺服驱动器是一个功能强大、控制方式灵活、适合多种用途的全数字化驱动装置,它本身带有CPU和人机对话界面,可以对其控制方式(位置控制、速度控制、转矩控制方式或组合控制方式)、工作参数(如位置环增益、速度环增益、速度环积分时间常数、Brian Stern速度前馈等)进行设混凝土压力实验机的结构与操作方法你真的了解吗定,以达到最优控制,满足不同工况下调速系统的稳定性要求。

2.2.1.2自动复中装置

自动复中装置主要由大导程滚珠丝杆、滚珠螺母和定位器等组成。交流伺服电机通过联轴器和小手轮(手动操作用)直接连接滚珠丝杆,当电机带动滚珠丝杆正转(或反转)时,与滚珠螺母连成一体的位移输出杆上升(或下降),从而将电气数字信号直接转换为机械位移输出。由于采用了大导程滚珠螺旋副,所以速动性好,磨擦阻力小,传动效率高,死区小,寿命长,同时,在滚珠螺母与位移输出杆的水平对称位置两侧各设有一个定位器,当交流伺服电机失电时,在定位器的作用下,滚珠螺母与位移输出杆立即回复到原始的水平零位,

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