CN102706559B - 一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法 - Google Patents

Abstract

一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法：1、改变步进电机最大旋转速度的限定；2、调速器自动控制，阶跃增加系统给定，让步进电机以最大速度往开旋转，用百分表读取配压阀开方向的位移，用数据采集仪加位移传感器记录接力器相对行程增加过程；3、阶跃减小系统给定，步进电机最大速度往关旋转，记录配压阀关方向的位移和接力器相对行程减小过程；4、重复前述步骤，测取3组步进电机以不同的最大速度往开、关旋转时配压阀位移和接力器相对行程变化；5、根据所获数据，计算每次试验的配压阀相对位移和接力器相对运动速度；6、计算接力器反应时间常数T_y。本发明的方法工作量少、不影响机组运行安全、简单容易实现，结果正确可靠。

Description

一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法

技术领域

本发明涉及一种水轮机调节系统参数测试方法，尤其是涉及一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法。

背景技术

接力器反应时间常数（T_y）的测试是水轮机调节系统参数测试的重要内容之一。水轮机调速器技术条件规定，接力器反应时间常数T_y是接力器带一定负载，其相对运动速度与配压阀相对位移σ关系曲线斜率的倒数，详见下式。

$T_y=\frac{Y_{\max }}{\frac{\∂\stackrel{\·}{Y}}{\∂S}{S}_{\max }}=\frac{\∂\mathrm{\σ}}{\∂\stackrel{\·}{y}}$

由此可见，接力器反应时间常数测试的关键是获取不同的配压阀位移和不同位移下接力器的运动速度。

电力行业标准《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》（DL/T496－2001）对接力器反应时间常数T_y测试方法的规定如下：开环增益至于整定值，bt、Td和Tn置于最小值（或KP、KI置于最大值，KD置于最小值），bp置于零刻度。输入稳定的额定频率信号，调整有关中位，使接力器能稳定于任意中间位置。然后在额定频率的基础上，施加其绝对值逐次增加的正负阶跃频率信号，测量信号频率和相应的接力器速度，绘制以相对值表示的接力器速度与频率的关系曲线，求出接力器反应时间常数T_y。

该方法测试的是接力器速度与频率的关系曲线，求得的接力器反应时间常数T_y与水轮机调速器技术条件规定不符，而且试验时的调速器参数整定未涉及人工频率死区，测得的接力器速度与频率的关系曲线应为接力器速度与频差（频率和人工频率死区的差值）的关系曲线。

国家标准《水轮机控制系统试验》（GB/T9652.2－2007）对接力器反应时间常数T_y方法的规定如下：切除反馈，把配压阀分别整定在不同行程，按开启（关闭）方法逐次是配压阀从中间位置迅速移动到整定位置，测出配压阀位移与相应接力器平均速度，将位移及速度量换算为相对值，绘制关系曲线，求出接力器反应时间常数T_y。

机械液压随动系统接力器反应时间常数测试可采用前述国家标准中列出的方法进行，解掉接力器行程的机械反馈，调节配压阀限位螺母至所需位置，手动操作电液转换器（步进电机）让配压阀从中间位置迅速移动至并保持在限位螺母所限位置，测出配压阀位移及其对应的接力器运动速度。但是，已投运调速器通过限位螺母整定的配压阀开关极限位置决定了接力器最短开启和关闭时间，关系着机组运行安全，不能随便调节，否则需要重新整定接力器最短开启和关闭时间，会增加工作量。

因此，为简化测试过程，避免调节配压阀限位螺母，减少测试工作量，需要一种新的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法，试验过程简单，无需切除机械反馈，不必调节配压阀限位螺母，工作量少，结果正确可靠。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案来实现：

一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法，其特征在于按照如下步骤：

1）改变步进电机最大旋转速度的限定（尽量小，保证步进电机以最大速度旋转时配压阀不会到达限位螺母所限位置）；

2）在调速器自动控制方式下，阶跃增加机械液压随动系统的给定，让步进电机以最大速度往开方向旋转，用百分表读取配压阀开方向的位移，用数据采集仪加位移传感器记录接力器相对行程增加过程；

3）阶跃减小机械液压随动系统的给定，让步进电机以最大速度往关方向旋转，记录配压阀关方向的位移和接力器相对行程减小过程；

4）重复步骤1）、2）和3），其中重复步骤1）时将步进电机最大旋转速度限定设为不同值，测取3组步进电机以不同的最大速度往开、关方向旋转时配压阀的位移和接力器相对行程变化的过程；

5）根据前述步骤得到的3组6次试验数据，计算每次试验的接力器相对运动速度和配压阀相对位移σ，其中，△y为接力器相对行程变化量，△t为与△y对应的时间变化量；σ＝S/S_max，S为配压阀实际位移，S_max为配压阀最大行程。

6）根据步骤5）所得计算结果，按开、关方向计算每两组数据间的配压阀相对位移差和接力器相对运动速度差，按公式计算接力器反应时间常数T_y，最后取6值的平均。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

1）本发明的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法无需切除机械反馈，不必调节配压阀限位螺母，工作量少且不会因接力器最短开启、关闭时间被错误整定而影响机组运行安全。

2）本发明的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法通过让步进电机以限定的不同最大速度旋转，获取配压阀开、关方向的位移和接力器运动速度，整个测试过程简单且容易实现。

3）本发明的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法忽略微小的配压阀死区影响，将机械液压随动系统在实际中位附近视作线性环节，对接力器反应时间常数T_y测试结果影响甚微，更不影响调节系统仿真之用，即结果正确可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

图1为本发明的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试示意图；

图2为本发明的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试流程图；

图3为本发明的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试原理仿真框图；

图4为本发明的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试过程仿真波形。

具体实施方式

图1所示为本发明的一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法的实施例，包括在电子调节器内部阶跃机械液压随动系统的给定、在控制程序内改变步进电机最大旋转速度的限定、用百分表测量配压阀位移和利用数据采集仪记录位移传感器反映的接力器运动过程。

图2所示为本发明的一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法的实施流程图。第一步，改变步进电机最大旋转速度的限定；第二步，阶跃机械液压随动系统的给定，让步进电机以限定的不同最大速度分别往开、关方向旋转，用百分表读取配压阀位移，用数据采集仪加位移传感器记录接力器相对行程变化过程；第三步，重复试验，测取3组6次不同配压阀位移和接力器相对行程变化过程；第四步，计算配压阀相对位移和接力器相对运动速度，见表1；第五步，计算接力器反应时间常数T_y，见表2。

图3所示为本发明的一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法的原理仿真框图，阶跃输入等价于图1中的阶跃机械液压随动系统的给定，速度限幅等价于图1中的步进电机最大旋转速度限定，示波器一等价于图1中的百分表测量配压阀位移，示波器二等价于图1中的数据采集加位移传感器记录接力器运动过程，一阶惯性环节中的积分环节等价于图1中的接力器。

图4是机械液压随动系统接力器反应时间常数测试过程仿真波形，当步进电机以限定最大速度旋转时，配压阀会离开中位并停留在一个位置，即配压阀位移一定值，接力器亦以一定速度运动。所以，本发明的机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法实施过程中，可以测得不同的接力器运动速度及其对应的配压阀位移。

表1不同的接力器相对运动速度及其对应的配压阀相对位移

表2接力器反应时间常数T_y计算表

Claims (1)

1.一种机械液压随动系统接力器反应时间常数测试方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在保证步进电机以最大速度旋转时配压阀不会到达限位螺母所限位置条件下，改变步进电机最大旋转速度的限定；

2）在调速器自动控制方式下，阶跃增加机械液压随动系统的给定，让步进电机以最大速度往开方向旋转，用百分表读取配压阀开方向的位移，用数据采集仪加位移传感器记录接力器相对行程增加过程；

3）在调速器自动控制方式下，阶跃减小机械液压随动系统的给定，让步进电机以最大速度往关方向旋转，用百分表读取配压阀关方向的位移，用数据采集仪加位移传感器记录接力器相对行程减少过程；

4）重复步骤1）、2）和3），其中重复步骤1）时将步进电机最大旋转速度限定设为不同值，测取3组步进电机以不同的最大速度往开、关方向旋转时配压阀的位移和接力器相对行程变化的过程；

5）根据前述步骤得到的3组6次试验数据，计算每次试验的接力器相对运动速度和配压阀相对位移σ，其中，△y为接力器相对行程变化量，△t为与△y对应的时间变化量；σ＝S/S_max，S为配压阀实际位移，S_max为配压阀最大行程；

6）根据步骤5）所得计算结果，按开、关方向计算每两组数据间的配压阀相对位移差△σ和接力器相对运动速度差按公式计算接力器反应时间常数T_y，最后取6次平均值。