本發(fā)明涉及抽水蓄能機組控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種帶配壓閥的導葉控制回路行程檢測及調(diào)試方法。

背景技術(shù)：

抽水蓄能機組在電網(wǎng)中起著調(diào)頻調(diào)相、削峰填谷、事故備用，穩(wěn)定電力系統(tǒng)電壓、周波，和保證火電核電機組運行效率的重要作用，在現(xiàn)代精細化管理的電網(wǎng)中，要想提高電網(wǎng)經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，其作用顯得越來越重要。調(diào)速系統(tǒng)是實現(xiàn)抽水蓄能機組運行控制的核心系統(tǒng)之一，而其中的導葉位置控制回路是調(diào)速器的直接輸出回路，一旦出現(xiàn)故障將造成機組啟動或停機失敗、跳機等嚴重后果。為提高調(diào)速系統(tǒng)性能，保證蓄能機組“開得起調(diào)的出停的下”，目前許多調(diào)速器系統(tǒng)在導葉控制回路中多采用串級控制方式，即在主控制環(huán)——導葉位置控制環(huán)——中增加副環(huán)：配壓閥位置控制環(huán)，由此一來，配壓閥位置的檢測和控制就對調(diào)速器性能乃至蓄能機組性能起到了決定作用。但目前調(diào)速器生產(chǎn)廠家和蓄能電廠生產(chǎn)使用此類控制系統(tǒng)時主要存在以下缺陷和不足。

1）廠家在為電廠設(shè)計調(diào)速器系統(tǒng)配壓閥檢測方式時，沒有一套統(tǒng)一的方法，往往根據(jù)工程師經(jīng)驗設(shè)計成和已投運機組相似的模式，但由于經(jīng)驗往往存在缺失、方法沒有形成，這樣很容易在設(shè)計和運行初期發(fā)生各種各樣的問題，例如檢測方式不滿足現(xiàn)場安裝要求、傳感器工作于非線性區(qū)域等。

2）在導葉控制回路中，除了要進行傳感器的標定，還需要特別注意兩個零點，一個是電液轉(zhuǎn)換器的電氣零點，一個是主配壓閥的控制零點，由于這兩個零點并不是物理檢測的零點或中點，而是保持導葉不開不關(guān)時的“平衡位置”，故在導葉控制回路安裝完成后，需對這兩個零點進行補償、設(shè)置補償參數(shù)，由于導葉控制回路復雜，需要專業(yè)人員進行長時間調(diào)試方可求取，在此過程中廠家人員往往會收取高昂的調(diào)試或咨詢費用。

3）在檢修或故障處理時，如果機械設(shè)備本體、聯(lián)動機構(gòu)或傳感器稍有移動，或者出現(xiàn)需要更換備品的情況，就會造成導葉控制回路發(fā)生變化，其回路參數(shù)很可能發(fā)生不匹配的情況，所以涉及調(diào)速器液壓系統(tǒng)的檢修后，必須重新進行調(diào)速器傳感器的標定、參數(shù)的調(diào)整及導葉靜態(tài)試驗，以確保調(diào)速器性能正常，在此時如果依賴廠家，則會受制于人，不僅要支出調(diào)試費用，還可能造成機組停運時間延長，對抽水蓄能機組的考核指標造成不利影響。

4）多數(shù)廠家的調(diào)速器程序仍然不開放源代碼，運維人員無法深入理解調(diào)速器中的導葉控制程序，而廠家面對不同的機組特性也不熱衷于 將調(diào)試方法形成理論告知電廠運維人員，故沒有形成這樣一整套的調(diào)試方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種帶配壓閥的導葉控制回路行程檢測及調(diào)試方法，保證了調(diào)速器控制系統(tǒng)尤其是導葉控制閉環(huán)穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，并預留一定的裕度，方便后期維護及調(diào)試。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種帶配壓閥的導葉控制回路行程檢測及調(diào)試方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)抽水蓄能機組的機械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計導葉控制框圖，采用電液轉(zhuǎn)換器和配壓閥兩級放大的方式通過油壓驅(qū)使導葉接力器動作；故在導葉控制回路中一般設(shè)計成串級方式；

S2：確定導葉接力器及主配壓閥行程檢測方式；

S3：制作并安裝聯(lián)動機構(gòu)及傳感器，所述傳感器用于檢測主配壓閥和導葉的行程，所述聯(lián)動機構(gòu)用于將主配壓閥和導葉的行程轉(zhuǎn)化為傳感器的測量行程；

S4：進行導葉和主配壓閥的傳感器標定；

S5：求取電液轉(zhuǎn)換器零位和主配壓閥中位的補償參數(shù)；

S6：進行導葉靜態(tài)反應(yīng)試驗，觀察導葉動作情況，微調(diào)補償參數(shù)，使導葉控制偏差達到最??；

S7：進行控制參數(shù)整定。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟S2中，主配壓閥行程檢測采用圓臺形式的聯(lián)動機構(gòu)將配壓閥動作的垂直行程變?yōu)樾毕蛐谐?，行程變換公式為，其中，X為主配壓閥的實際動作行程（垂直于水平面方向），θ為聯(lián)動機構(gòu)圓臺的底角，Y為傳感器檢測的變換后的行程。Y需滿足傳感器設(shè)計要求，比如傳感器的線性區(qū)域為0.8-8mm，即7.2mm的可用范圍，而X為20-21mm，故θ設(shè)置為70度。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟S3中，傳感器的安裝要求是：安裝穩(wěn)固不易被干擾，距離動作機構(gòu)最遠時，反饋值應(yīng)為18 mA -22mA；距離動作機構(gòu)最近時，反饋值為3 mA -5mA，且動作機構(gòu)不會打到傳感器。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟S4中，進行導葉和主配壓閥位置傳感器標定的步驟包括：

S4.1：記錄導葉和配壓閥全關(guān)時傳感器反饋后的初值SE_RAW_C和VA_RAW_C；

S4.2：手動給定電液轉(zhuǎn)換器輸出，使主配壓閥和導葉開至最大，記錄導葉和配壓閥全開時傳感器反饋后的初值SE_RAW_O和VA_RAW_O，關(guān)閉導葉；

S4.3：進行傳感器標定計算，根據(jù)公式POS= GAIN * RAW + OFFSET，導葉全開時對應(yīng)的POS為1，全關(guān)時對應(yīng)的POS為0，將兩個RAW值SE_RAW_C和SE_RAW_O帶入，形成二元一次方程組，則求出GAIN和OFFSET；

同理求取配壓閥傳感器的標定參數(shù)GAIN和OFFSET，但配壓閥全開時對應(yīng)的POS為1，全關(guān)時對應(yīng)的POS為-1；

S4.4：將求取得到的兩組GAIN和OFFSET共四個參數(shù)寫入調(diào)速器卡件程序中；

S4.5：具有主備用雙通道的調(diào)速器，進行完主通道后備用通道還要將備用通道切為主用，用同樣的方法進行此通道標定。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟S5中，求取電液轉(zhuǎn)換器零位和主配壓閥中位的補償參數(shù)的具體步驟包括：

S5.1：先將導葉控制回路主環(huán)增益KP設(shè)置為0，副環(huán)增益VA_KP設(shè)置為1，電液轉(zhuǎn)換器電氣零位及主配中位補償參數(shù)均設(shè)為0；

S5.2：開啟錄波，觀察調(diào)速器內(nèi)部導葉開度設(shè)定值、反饋值，在此時開啟調(diào)速器手動模式，使能輸出后導葉將開至最大；

S5.3：待導葉穩(wěn)定后，此時觀察到的調(diào)速器最終輸出值即可認為是電液轉(zhuǎn)換器的電氣零點補償值，將該值作為電液轉(zhuǎn)換器補償參數(shù)寫入卡件程序中；

S5.4：恢復主環(huán)增益KP和副環(huán)增益VA_KP，主配壓閥中位補償參數(shù)VAOSP繼續(xù)保持為0，手動設(shè)定導葉開度值為50%，待導葉打開穩(wěn)定后，讀取主配反饋值，該值即可認為是主配中位理想值，將該值作為主配壓閥中位補償VA_OSP寫入卡件程序中。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟S7中，進行控制參數(shù)整定的具體方法為：

若相鄰機組控制參數(shù)已知，則可帶入后進行微調(diào)，若未知，由于液壓控制回路的特性，使用串級控制的兩步整定法，推薦使用串級控制的兩步整定法（工程整定法的一種），包括以下步驟：

S7.1：整定副環(huán)，去掉回路中的積分和微分參數(shù)，將主調(diào)節(jié)器比例度置于100%，即KP置1，副環(huán)增益VAKP先設(shè)置一個較小值0.1，然后逐漸增大，當副環(huán)對階躍的響應(yīng)達到接近4:1的理想衰減震蕩過程時，記下副環(huán)的比例度δ_vakp和過渡周期T_vakp，其中δ_vakp即VAKP的倒數(shù)；

S7.2：將副環(huán)增益VAKP固定，逐漸減小主環(huán)的比例度，即增大KP，當主回路達到4:1的理想衰減震蕩過程時，記下主環(huán)的比例度δ_kp和過渡周期T_kp，其中δ_kp即KP的倒數(shù)；

S7.3：根據(jù)求出的δ_vakp、T_vakp、δ_kp、T_kp進行計算，副環(huán)增益直接取實驗值，主環(huán)增益取實驗值的0.8，主環(huán)積分時間取0.5倍的主環(huán)過渡周期T_kp，微分時間暫不設(shè)置；

S7.4：按先副后主、 先比例次積分后微分的原則，將計算得出的參數(shù)設(shè)置好；

S7.5：進行試驗，觀察曲線，并根據(jù)響應(yīng)結(jié)果微調(diào)參數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明提供一種帶配壓閥的導葉控制回路行程檢測及調(diào)試方法，包括S1：根據(jù)抽水蓄能機組的機械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計導葉控制框圖，采用電液轉(zhuǎn)換器和配壓閥兩級放大的方式通過油壓驅(qū)使導葉接力器動作；S2：確定導葉接力器及主配壓閥行程檢測方式；S3：制作并安裝聯(lián)動機構(gòu)及傳感器，所述傳感器用于檢測主配壓閥和導葉的行程，所述聯(lián)動機構(gòu)用于將主配壓閥和導葉的行程轉(zhuǎn)化為傳感器的測量行程；S4：進行導葉和主配壓閥的傳感器標定；S5：求取電液轉(zhuǎn)換器零位和主配壓閥中位的補償參數(shù);S6：進行導葉靜態(tài)反應(yīng)試驗，觀察導葉動作情況，微調(diào)補償參數(shù)，使導葉控制偏差達到最?。籗7：進行控制參數(shù)整定。

本發(fā)明方法保證了調(diào)速器控制系統(tǒng)尤其是導葉控制閉環(huán)穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，并預留一定的裕度，方便后期維護及調(diào)試。傳感器標定方法和參數(shù)設(shè)置方法能夠成功指導了多次機組檢修過程，并在緊急故障處理時發(fā)揮了作用，該方法亦可為使用類似系統(tǒng)的電廠和廠家技術(shù)人員提供理論實踐依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明步驟S2-S4的流程圖。

圖2為本發(fā)明步驟S5-S7的流程圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。

實施例1

如圖1-2所示，一種帶配壓閥的導葉控制回路行程檢測及調(diào)試方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)抽水蓄能機組的機械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計導葉控制框圖，采用電液轉(zhuǎn)換器和配壓閥兩級放大的方式通過油壓驅(qū)使導葉接力器動作；故在導葉控制回路中一般設(shè)計成串級方式；

S2：確定導葉接力器及主配壓閥行程檢測方式；

S3：制作并安裝聯(lián)動機構(gòu)及傳感器，所述傳感器用于檢測主配壓閥和導葉的行程，所述聯(lián)動機構(gòu)用于將主配壓閥和導葉的行程轉(zhuǎn)化為傳感器的測量行程；

S4：進行導葉和主配壓閥的傳感器標定；

S5：求取電液轉(zhuǎn)換器零位和主配壓閥中位的補償參數(shù)；

S6：進行導葉靜態(tài)反應(yīng)試驗，觀察導葉動作情況，微調(diào)補償參數(shù)，使導葉控制偏差達到最小；

S7：進行控制參數(shù)整定。

在具體實施過程中，步驟S2中，主配壓閥行程檢測采用圓臺形式的聯(lián)動機構(gòu)將配壓閥動作的垂直行程變?yōu)樾毕蛐谐蹋谐套儞Q公式為，其中，X為主配壓閥的實際動作行程（垂直于水平面方向），θ為聯(lián)動機構(gòu)圓臺的底角，Y為傳感器檢測的變換后的行程。Y需滿足傳感器設(shè)計要求，比如傳感器的線性區(qū)域為0.8-8mm，即7.2mm的可用范圍，而X為20-21mm，故θ設(shè)置為70度。

在具體實施過程中，步驟S3中，傳感器的安裝要求是：安裝穩(wěn)固不易被干擾，距離動作機構(gòu)最遠時，反饋值應(yīng)為20mA；距離動作機構(gòu)最近時，反饋值為4mA，且動作機構(gòu)不會打到傳感器。

在具體實施過程中，步驟S4中，進行導葉和主配壓閥位置傳感器標定的步驟包括：

S4.1：記錄導葉和配壓閥全關(guān)時傳感器反饋后的初值SE_RAW_C和VA_RAW_C；

S4.2：手動給定電液轉(zhuǎn)換器輸出，使主配壓閥和導葉開至最大，記錄導葉和配壓閥全開時傳感器反饋后的初值SE_RAW_O和VA_RAW_O，關(guān)閉導葉；

S4.3：進行傳感器標定計算，根據(jù)公式POS= GAIN * RAW + OFFSET，導葉全開時對應(yīng)的POS為1，全關(guān)時對應(yīng)的POS為0，將兩個RAW值SE_RAW_C和SE_RAW_O帶入，形成二元一次方程組，則求出GAIN和OFFSET；

同理求取配壓閥傳感器的標定參數(shù)GAIN和OFFSET，但配壓閥全開時對應(yīng)的POS為1，全關(guān)時對應(yīng)的POS為-1；

S4.4：將求取得到的兩組GAIN和OFFSET共四個參數(shù)寫入調(diào)速器卡件程序中；

S4.5：具有主備用雙通道的調(diào)速器，進行完主通道后備用通道還要將備用通道切為主用，用同樣的方法進行此通道標定。

在具體實施過程中，步驟S5中，求取電液轉(zhuǎn)換器零位和主配壓閥中位的補償參數(shù)的具體步驟包括：

S5.1：先將導葉控制回路主環(huán)增益KP設(shè)置為0，副環(huán)增益VA_KP設(shè)置為1，電液轉(zhuǎn)換器電氣零位及主配中位補償參數(shù)均設(shè)為0；

S5.2：開啟錄波，觀察調(diào)速器內(nèi)部導葉開度設(shè)定值、反饋值，在此時開啟調(diào)速器手動模式，使能輸出后導葉將開至最大；

S5.3：待導葉穩(wěn)定后，此時觀察到的調(diào)速器最終輸出值即可認為是電液轉(zhuǎn)換器的電氣零點補償值，將該值作為電液轉(zhuǎn)換器補償參數(shù)寫入卡件程序中；

S5.4：恢復主環(huán)增益KP和副環(huán)增益VA_KP，主配壓閥中位補償參數(shù)VAOSP繼續(xù)保持為0，手動設(shè)定導葉開度值為50%，待導葉打開穩(wěn)定后，讀取主配反饋值，該值即可認為是主配中位理想值，將該值作為主配壓閥中位補償VA_OSP寫入卡件程序中。

在具體實施過程中，步驟S7中，進行控制參數(shù)整定的具體方法為：

若相鄰機組控制參數(shù)已知，則可帶入后進行微調(diào)，若未知，由于液壓控制回路的特性，使用串級控制的兩步整定法，本實施例使用串級控制的兩步整定法（工程整定法的一種），包括以下步驟：

S7.1：整定副環(huán)，去掉回路中的積分和微分參數(shù)，將主調(diào)節(jié)器比例度置于100%，即KP置1，副環(huán)增益VAKP先設(shè)置一個較小值0.1，然后逐漸增大，當副環(huán)對階躍的響應(yīng)達到接近4:1的理想衰減震蕩過程時，記下副環(huán)的比例度δ_vakp和過渡周期T_vakp，其中δ_vakp即VAKP的倒數(shù)；

S7.2：將副環(huán)增益VAKP固定，逐漸減小主環(huán)的比例度，即增大KP，當主回路達到4:1的理想衰減震蕩過程時，記下主環(huán)的比例度δ_kp和過渡周期T_kp，其中δ_kp即KP的倒數(shù)；

S7.3：根據(jù)求出的δ_vakp、T_vakp、δ_kp、T_kp進行計算，副環(huán)增益直接取實驗值，主環(huán)增益取實驗值的0.8，主環(huán)積分時間取0.5倍的主環(huán)過渡周期T_kp，微分時間暫不設(shè)置；

S7.4：按先副后主、 先比例次積分后微分的原則，將計算得出的參數(shù)設(shè)置好；

S7.5：進行試驗，觀察曲線，并根據(jù)響應(yīng)結(jié)果微調(diào)參數(shù)。

本發(fā)明提供一種帶配壓閥的導葉控制回路行程檢測及調(diào)試方法，是一項關(guān)于抽水蓄能機組調(diào)速器控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝及調(diào)試的理論和實踐成果，目前已在廣州蓄能水電廠A廠四臺機組上成功應(yīng)用，方法中使用“線性變換”的反饋機構(gòu)使四臺機組主配壓閥行程檢測機構(gòu)合理、規(guī)范、一致，保證了調(diào)速器控制系統(tǒng)尤其是導葉控制閉環(huán)穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，并預留一定的裕度，方便后期維護及調(diào)試。傳感器標定方法和參數(shù)設(shè)置等一整套方法已經(jīng)成功指導了多次機組檢修過程，并在多次緊急故障處理時發(fā)揮了重要作用。經(jīng)廣東電網(wǎng)電科院試驗（靜特性試驗、空載試驗、各工況試驗、一次調(diào)頻試驗甩負荷試驗等），采用此方法設(shè)計調(diào)試的調(diào)速器控制指標符合標準要求（例如靜特性曲線近似直線，線性度誤差不超過2%；主接力器轉(zhuǎn)速死區(qū)不超過0.02%；機組在各個工況運行穩(wěn)定，空載擾動試驗控制過程收斂速度快波動次數(shù)少，空載轉(zhuǎn)速擺動相對值不超過±0.15%；接力器不動時間不超過0.2s等），滿足控制需要。該項目的調(diào)試方法指導了維護人員的作業(yè)過程，省去了聘請廠家的費用。該項目在調(diào)試過程中，作業(yè)人員的理論水平和技術(shù)水平都得到提升，省去了培訓教育費用。經(jīng)過該方法指導后，廣蓄電廠修正了原廠家設(shè)計的配壓閥檢測機構(gòu)，避免了多次非停事件，為電廠相關(guān)考核指標做出了貢獻。

使用同型設(shè)備的電廠可以直接采用該方法，該方法亦可為使用類似系統(tǒng)的電廠和廠家技術(shù)人員提供理論實踐依據(jù)。

相同或相似的標號對應(yīng)相同或相似的部件；

附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。