数字阀PCC 智能调速器的研发

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1、数字阀PCC智能调速器的研发米建国刘忠良钱军辉陈宏宇张伟朋丛燕(天津市科音自控设备有限公司)摘要：本文介绍了一种全新的水轮机调速器，即国家科技部创新基金项目-数字阀PCC可编程智能调速器。电气部分以PCC可编程计算机控制器为核心，软件采用高级语言；电气液压转换部件采用电磁球阀，机械放大元件采用二通插装阀，采用无杠杆，无明管路结构。实际应用结果表明，该型调速器调试简单，维护方便，具有先进的技术性能和高可靠性。关键词：智能调速器PCC数字阀电磁球阀插装阀1．概述2001年5月，天津市科音自控设备有限公司开发的步进式PCC可编程智能调速器已成功应用于龙羊峡水电站，对小水电的

2、两台YWT-600型微机调速器进行了改造。在此基础上研制了数字阀PCC可编程智能调速器，并在多个水电站成功投运。国家科技部于2004年将“数字阀PCC智能调速器”确定为创新基金支持项目。数字阀PCC智能调速器被《世界经理人周刊》评为2005年中国500最佳新产品之一。数字阀PCC可编程智能调速器以全新控制理念，以PCC为控制核心，面向自动化控制全过程，成功配置由电磁球阀和插装阀构成的数字阀替代传统的电液转换器和主配压阀。数字阀PCC智能调速器包括单调整型和双调整型，本文介绍双调整型调速器的主要特点、功能及构成。2．数字阀PCC智能调速器的主要特点及功能数字阀PCC可编

3、程智能调速器具有自动、电手动、手动三种操作方式，且可无条件无扰动切换。该调速器的实用性智能性很强，具有如下主要特点及功能。（1）全新的控制理念。采用不同于常规PLC的新一代可编程计算机控制器--PCC，面向控制过程，采用高级语言，分析运算能力强，在同一CPU中能同时运行不同程序。程序运行时仅扫描部分程序，效率很高。（2）全PCC化，具有极高的可靠性。从输入到输出,从测频到控制脉冲等各环节均实现了PCC化。PCC的平均无故障时间MTBF高达50万小时，即57年。（3）智能型调速器。采用自适应式变结构，变参数并联PID调节，自动识别电网的性质，并自动适应电站的各种特殊运行

4、方式，如孤网运行，或由大电网解列为小电网运行的突变负荷等特殊情况，均可保证机组稳定运行。人性化设计，具有很强的自诊断、防错、纠错及容错功能。当出现故障时，自动弹出故障诊断画面，并自动显示故障原因及处理办法。（4）多任务的优点。在传统PLC中，并行处理是靠程序扫描来完成的。但事实上多任务才是并行处理的逻辑表达式，更简单直接的方法就是采用多任务技术。PCC恰恰可以满足这种需求，当某一任务在等待时，其他任务仍可继续执行。PCC将整个调节控制分成若干个具有不同优先权的任务等级（TaskClass）。优先权越高的任务等级，其扫描周期越短，优先权越低，其扫描周期越长。把适时性要求

5、高的程序放在高速任务层，把一般的逻辑判断处理程序放在普通任务层，这样可以提高调节系统的性能指标。（5）PCC的大内存，为智能型调速器提供了资源保证。用户内存：1.5MBFLASHPROM。（6）采用PCC高速计数模块(HSC)测频。PCC高达6.3MHz的计数频率，具有很高的测频精度和可靠性，从而使调速器的输入通道－测频环节的可靠性有了根本的保证。（7）友好的人机界面。采用触摸屏做为人机界面，画面美观逼真，全中文显示，操作方便，可以同时显示很多信息。具有多级密码保护功能。持有密码级别的高低，决定了对系统行使权利的大小。运行人员只能观察到常规显示画面并进行常规操作，检修

6、人员或管理人员可对调节参数等进行修改。（8）采用数字协联方式，且可现场修改协联曲线并记忆修改后的数据，以便根据电站的实际条件按最优曲线运行，桨叶随动系统准确度高。（8）采用数字阀作为电液转换元件。彻底解决了常规调速器电液转换元件油污发卡的问题，使电站可以实现完全可靠的自动运行。（10）无杠杆结构。该系列调速器采用了数字阀液压随动系统，自动时有电气返馈，手动无需反馈，因此取消了杠杆，消除了因为杠杆造成的死区，提高了调速系统的精度，而且无管路，结构简单，美观。（11）具备折线关机功能，并由标准的插装阀完成，结构简单，动作可靠。(12)零扰动手/自动切换。由于自动运行时，电

7、磁球阀每次动作后都处于失电状态；而切断电源即为手动运行。手动运行时，电子调节器跟踪接力器的实际开度。因此数字阀调速器实现了零扰动手/自动切换(13）开停机智能控制。（14）具有频率调节、开度调节、功率调节三种模式，并可实现调节模式间的无扰动切换。功率调节模式下，可接受上位机控制指令，实现发电自动控制功能(AGC)。（15）具有很强的自诊断、防错、纠错及容错功能，并可将有关故障信息显示在屏幕上，或发出报警信号。具有下述在线诊断和容错功能：模拟/数字转换器和输入通道故障；反馈通道故障；液压控制系统故障；程序出错和时钟故障；事故关机回路故障；操作出错；测频