CN108468616B - 一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整方法 - Google Patents

Abstract

一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整方法，步骤1：保持并网功率模式下机组调速器功率给定不变、或将调速器切至电手动状态，使调速器液压随动系统处于静态平衡；步骤2：调速器电气控制系统采集主配位置反馈M、主配位置给定M_给定数据；判断主配位置反馈M是否等于主配位置给定M_给定；若M<M_给定，以比例阀中位设定值最高单位精度i为步长，逐渐增大比例阀中位设定值B₀，返回步骤2；若M>M_给定时，以i为步长逐渐减小比例阀中位设定值B₀，返回步骤2；若主配位置反馈M等于主配位置给定M_给定，此时的B₀值即是比例阀实际中位值B_0实际，调整过程结束。本发明能精准确定调速器比例阀中位，解决由于调速器比例阀中位未设置准确导致的调速器液压随动系统调节品质问题。

Description

一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整 方法

技术领域

本发明涉及一种调速器比例阀中位调整方法，尤其是一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整方法。

背景技术

目前对于使用比例阀(或比例阀+步进电机等冗余配置)和主配、接力器一起作为执行机构形式的水轮发电机组调速器。比例阀中位的整定通常是通过人工试验方式，以一定步长，往返增大和减小比例阀中位设定值，确定使导叶开始增大和开始减小的临界点，记录此时比例阀中位设定值，取其平均值作比例阀中位，将此计算值设置为比例阀中位。

首先，这种现有的方法忽略了从驱动比例阀动作到导叶动作过程中的主配动作这一中间环节。主配存在开和关方向动作死区，且开和关方向动作死区不相等，这直接影响了导叶开始增大和减小的临界点。现有的方法成立的前提是主配无开和关方向动作死区这一理想条件，而现场实际运用中主配开和关方向动作死区是客观存在。因此这种现有的方法存在先天的缺陷。

其次，即使假设主配无开和关方向动作死区这一前提成立，这种现有的方法可操作性仍然存在以下几个问题：

1)、比例阀电气控制部分通常设计有振荡电流信号，以防止比例阀卡涩，由于比例阀动作死区很小，采用此方法会受到振荡电流干扰，难以确定比例阀中位。

2)、由于比例阀动作死区很小，人工试验中若比例阀中位设定值变化步长太大，则难以确定比例阀动作死区范围，若变化步长太小，则人工试验耗时很长。

3)、试验过程中，需要人工观察导叶开始增大和减小的临界点，由于受导叶位置传感器测量精度影响，导叶位置反馈信号有小范围跳变，影响对临界点的判断，难以找到准确的临界点。

最后，在机组正常并网运行过程中，若发现由于比例阀中位设置不合理，导致调速器主配及导叶频繁调节动作，这种现有的方法无法实施，因为其调整过程会导致机组导叶开度动作，影响机组安全稳定运行，有很高的风险。

由此可见，无论从原理、可操作性还是使用局限性来看，现有的这种调速器比例阀中位调整方法存在极大的弊端。

调速器比例阀中位未设置准确会导致当调速器液压随动系统静态平衡时，主配位置反馈的位置不在主配电气中位上，甚至使导叶位置反馈与导叶开度给定形成静差，导叶开度无法调节到位，严重影响调速器液压随动系统调节品质。

发明内容

本发明提供一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整方法，适用于使用比例阀、或比例阀+步进电机等冗余配置，和主配、接力器一起作为执行机构形式的水轮发电机组。该方法旨在精准确定调速器比例阀中位，解决由于调速器比例阀中位未设置准确导致的调速器液压随动系统调节品质问题。

本发明采取的技术方案为：

一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整方法，包括以下步骤：

步骤1：保持并网功率模式下机组调速器功率给定不变、或将调速器切至电手动状态，使调速器液压随动系统处于静态平衡；

步骤2：调速器电气控制系统采集主配位置反馈M、主配位置给定M_给定数据；

步骤3：判断主配位置反馈M是否等于主配位置给定M_给定；

步骤4：若M<M_给定，以比例阀中位设定值最高单位精度i为步长，逐渐增大比例阀中位设定值B₀，返回步骤2；

若M>M_给定时，以i为步长逐渐减小比例阀中位设定值B₀，返回步骤2；

若主配位置反馈M等于主配位置给定M_给定，此时的B₀值即是比例阀实际中位值B_0实际，调整过程结束。

所述调速器液压随动系统包括两个闭环反馈：导叶开度控制环和主配控制环，当调速器液压随动系统静态平衡时，导叶开度控制环和主配控制环必然平衡稳定；

假设导叶开度反馈为Y，调速器电气控制系统PID模块输出的导叶开度给定为Y_给定，导叶开度控制模块增益系数为K_Y，导叶开度控制模块输出的主配位置给定为M_给定，主配位置反馈为M，主配控制模块增益系数为K_M，主配控制模块输出的比例阀位置给定为B_给定，比例阀电气设定中位为B₀，比例阀的动作死区为[B₁，B₂]，调速器液压随动系统静态平衡时比例阀位置为B_0平衡；

由于比例阀的动作死区很小，而且比例阀电气控制部分通常设计有以零为中心对称振荡电流信号，此振荡用以克服比例阀的动作死区，防止比例阀卡涩，由此，比例阀的动作死区缩小到可以认为是一个点，即比例阀的实际中位B_0实际＝B₁＝B₂；

当调速器液压随动系统静态平衡时，各变量满足以下关系：

(M_给定-M)*K_M＝B_给定 (1)

B_给定+B₀＝B_0平衡 (2)

B_0平衡＝B_0实际 (3)

由上述两式(1)(2)(3)可以得到：

(M_给定-M)*K_M＝B_0实际-B₀ (4)

由(4)式得出：

当M＝M_给定时，B₀＝B_0实际；当M>M_给定时，B₀>B_0实际；当M<M_给定时，B₀<B_0实际。

本发明一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整方法，技术效果如下：

1、采用本发明的方法进行调速器比例阀中位调整，有完善可靠的理论基础指导。

2、采用本发明的方法进行调速器比例阀中位调整，无需通过繁琐的人工试验，调速器电气控制系统可自动完成调速器比例阀中位调整。

3、采用本发明的方法进行调速器比例阀中位调整，方法简单，速度快，结果准确可靠。

4、本发明的方法适用性广，既适用于机组停机检修时做无水试验对调速器比例阀中位进行调整，又适用于机组在并网运行过程中对调速器比例阀中位进行纠偏，并且不影响机组正常稳定运行。

附图说明

图1为本发明中调速器液压随动系统示意图。

图2为本发明中调速器比例阀中位调整方法流程图。

图3为比例阀中位调整曲线图一。

图4为比例阀中位调整曲线图二。

具体实施方式

本发明涉及一种调速器比例阀中位调整方法，更具体的讲，是一种基于调速器液压随动系统静态平衡理论的调速器比例阀中位调整方法。调速器比例阀中位调整是独立于调速器主配中位调整的一个过程，其调整没有先决条件，只要调速系统液压随动系统能够静态平衡就能够进行。

下面详细阐述本发明方法的原理：调速器液压随动系统静态平衡理论。

调速器液压随动系统如图1所示存在两个闭环反馈：导叶开度控制环和主配控制环，当调速器液压随动系统静态平衡时，导叶开度控制环和主配控制环必然平衡稳定。

假设导叶开度反馈为Y，调速器电气控制系统PID模块输出的导叶开度给定为Y_给定，导叶开度控制模块增益系数为K_Y，导叶开度控制模块输出的主配位置给定为M_给定，主配位置反馈为M，主配控制模块增益系数为K_M，主配控制模块输出的比例阀位置给定为B_给定，比例阀电气设定中位为B₀，比例阀的动作死区为[B₁，B₂]，调速器液压随动系统静态平衡时比例阀位置为B_0平衡。

由于比例阀的动作死区很小，而且比例阀电气控制部分通常设计有以零为中心对称振荡电流信号，此振荡用以克服比例阀的动作死区，防止比例阀卡涩，由此，比例阀的动作死区缩小到可以认为是一个点，即比例阀的实际中位B_0实际＝B₁＝B₂。

当调速器液压随动系统静态平衡时，各变量必然满足以下关系：

(M_给定-M)*K_M＝B_给定 (1)

B_给定+B₀＝B_0平衡 (2)

B_0平衡＝B_0实际 (3)

由上述两式(1)(2)(3)可以得到：

(M_给定-M)*K_M＝B_0实际-B₀ (4)

由(4)式明显可以看出：

当M＝M_给定时，B₀＝B_0实际；当M>M_给定时，B₀>B_0实际；当M<M_给定时，B₀<B_0实际。

本发明一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整方法，具体的调整方法步骤如下：

1、保持并网功率模式下机组调速器功率给定不变或将调速器切至电手动状态，使调速器液压随动系统处于静态平衡。

2、调速器电气控制系统采集主配位置反馈M、主配位置给定M_给定等数据。

3、判断主配位置反馈M是否等于主配位置给定M_给定

4、若M<M_给定，以比例阀中位设定值最高单位精度i为步长，逐渐增大比例阀中位设定值B₀，返回步骤2；若M>M_给定时，以i为步长逐渐减小比例阀中位设定值B₀，返回步骤2；若主配位置反馈M等于主配位置给定M_给定，此时的B₀值即是比例阀实际中位值B_0实际，调整过程结束。

调速器比例阀中位调整方法流程图如图2所示。

实施例：

以向家坝水电站某台机组调速器比例阀中位调整为例：

本节以向家坝水电站某台机组调速器比例阀中位调整为例说明液压随动系统静态平衡原理在调速器比例阀中位调整中的应用，该方法可广泛应用于使用比例阀、或比例阀+步进电机等冗余配置，和主配、接力器一起作为执行机构形式的水轮发电机组。

在调速器无水试验过程中，将向家坝水电站某台机组调速器控制方式切为A套控制器在线，电手动运行方式，比例阀和主配、接力器作为执行机构，导叶开度开至65％，保持电手动开度给定稳定不变，液压随动系统比例阀中位已准确设定为550码值(相当于比例阀全行程的2.1％)，此码值为比例阀的实际中位值，人为试验修改至580后进行试验数据录波，比例阀中位调整数据记录表见表1，比例阀中位调整曲线图见图3。

由表1和图3可见，试验中，当第4秒比例阀中位设定值人为向开方向偏移实际值30个码值后，程序自动检查到比例阀中位设定值偏移，开始每1秒减少1个码值，直到第34秒，主配给定等于主配反馈为止，比例阀中位重新设定为比例阀的实际中位值550，调整结束。

表1比例阀中位调整数据记录表

人为试验修改至580后进行试验数据录波，比例阀中位调整数据记录表见表2，比例阀中位调整曲线图见图4。

由表2和图4可见，试验中，当第4秒比例阀中位设定值人为向关方向偏移实际值30个码值后，程序自动检查到比例阀中位设定值偏移，开始每1秒增加1个码值，直到第34秒，主配给定等于主配反馈为止，比例阀中位重新设定为比例阀的实际中位值550，调整结束。

表2比例阀中位调整数据记录表

Claims (1)

1.一种基于液压随动系统静态平衡的调速器比例阀中位调整方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：保持并网功率模式下机组调速器功率给定不变、或将调速器切至电手动状态，使调速器液压随动系统处于静态平衡；

步骤2：调速器电气控制系统采集主配位置反馈M、主配位置给定M_给定数据；

步骤3：判断主配位置反馈M是否等于主配位置给定M_给定；

步骤4：若M<M_给定，以比例阀中位设定值最高单位精度i为步长，逐渐增大比例阀中位设定值B₀，返回步骤2；

若M>M_给定时，以i为步长逐渐减小比例阀中位设定值B₀，返回步骤2；

若主配位置反馈M等于主配位置给定M_给定，此时的B₀值即是比例阀实际中位值B_0实际，调整过程结束；

所述调速器液压随动系统包括两个闭环反馈：导叶开度控制环和主配控制环，当调速器液压随动系统静态平衡时，导叶开度控制环和主配控制环必然平衡稳定；

导叶开度反馈为Y，调速器电气控制系统PID模块输出的导叶开度给定为Y_给定，导叶开度控制模块增益系数为K_Y，导叶开度控制模块输出的主配位置给定为M_给定，主配位置反馈为M，主配控制模块增益系数为K_M，主配控制模块输出的比例阀位置给定为B_给定，比例阀电气设定中位为B₀，比例阀的动作死区为[B₁，B₂]，调速器液压随动系统静态平衡时比例阀位置为B_0平衡；比例阀的实际中位B_0实际＝B₁＝B₂；

当调速器液压随动系统静态平衡时，各变量满足以下关系：

(M_给定-M)*K_M＝B_给定 (1)

B_给定+B₀＝B_0平衡 (2)

B_0平衡＝B_0实际 (3)

由上述式(1)(2)(3)能够得到：

(M_给定-M)*K_M＝B_0实际- B₀ (4)

由(4)式得出：

当M＝M_给定时，B₀＝B_0实际；当M>M_给定时，B₀>B_0实际；当M<M_给定时，B₀<B_0实际。

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