水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制課件

水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制

2023/9/61機(jī)組的自動(dòng)控制水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制

2023/8/31機(jī)組的自動(dòng)控

1.自動(dòng)控制的定義automaticcontrol

controlofanoperationwithouthumanintervention,inresponsetotheoccurrenceofpredeterminedconditions.沒(méi)有人為干預(yù)的情況下，對(duì)出現(xiàn)的預(yù)定狀況做出反應(yīng)的運(yùn)行控制。2023/9/62機(jī)組的自動(dòng)控制

1.自動(dòng)控制的定義automaticcontro2.自動(dòng)控制處理的三類變量2.1模擬量analogquantity（AI、AO）連續(xù)變化的量。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，電流、電壓、轉(zhuǎn)速、溫度、水位等都是模擬量。2.2數(shù)字量digitalquantity(DI、DO)用有限個(gè)數(shù)位（0和1）表示的不連續(xù)變化的量。為了使計(jì)算機(jī)和PLC等數(shù)字設(shè)備能夠識(shí)別和處理，模擬量必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能輸入各類數(shù)字設(shè)備。2.3二進(jìn)制量（開關(guān)量）binaryquantity(DI、DO)

只能取值為0或1的量。用于表征有/無(wú)、是/非、通/斷、啟/閉等相反的狀態(tài)。二進(jìn)制量可被視為數(shù)字量的特殊形式，常被稱為數(shù)字量。2023/9/63機(jī)組的自動(dòng)控制2.自動(dòng)控制處理的三類變量2.1模擬量analogqua模擬量隨時(shí)間的變化2023/9/64機(jī)組的自動(dòng)控制模擬量隨時(shí)間的變化2023/8/34機(jī)組的自動(dòng)控制數(shù)字量隨時(shí)間的變化2023/9/65機(jī)組的自動(dòng)控制數(shù)字量隨時(shí)間的變化2023/8/35機(jī)組的自動(dòng)控制二進(jìn)制量（開關(guān)量）隨時(shí)間的變化2023/9/66機(jī)組的自動(dòng)控制二進(jìn)制量（開關(guān)量）隨時(shí)間的變化2023/8/36機(jī)組的自動(dòng)控?cái)?shù)字量舉例2023/9/67機(jī)組的自動(dòng)控制數(shù)字量舉例2023/8/37機(jī)組的自動(dòng)控制3.自動(dòng)控制的類別及方法3.1閉環(huán)控制3.1.1閉環(huán)控制的范疇檢測(cè)被控設(shè)備的某個(gè)輸出參數(shù)與該參數(shù)給定值（期望值）之間的偏差，對(duì)此偏差進(jìn)行處理（PID運(yùn)算）后輸出對(duì)被控設(shè)備的調(diào)節(jié)命令，以減少和消除偏差，使輸出參數(shù)達(dá)到該參數(shù)的給定值。它是一種“檢測(cè)偏差、消除偏差”的控制。水電廠的調(diào)速器和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是實(shí)現(xiàn)此類控制的設(shè)備。2023/9/68機(jī)組的自動(dòng)控制3.自動(dòng)控制的類別及方法3.1閉環(huán)控制2023/8/383.自動(dòng)控制的分類3.1.2閉環(huán)控制的特點(diǎn)1）被控量是模擬量。但在采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制時(shí)，必須在數(shù)值上和時(shí)間上將模擬量離散化，轉(zhuǎn)化為斷續(xù)采樣、數(shù)值不連續(xù)的數(shù)字量。2）經(jīng)典的控制方式是PID控制，建立在狀態(tài)方程基礎(chǔ)上的現(xiàn)代控制理論也已經(jīng)在許多控制領(lǐng)域應(yīng)用，但PID仍然是最常見(jiàn)的控制方式。2023/9/69機(jī)組的自動(dòng)控制3.自動(dòng)控制的分類3.1.2閉環(huán)控制的特點(diǎn)2023/8/3.1.3閉環(huán)控制舉例2023/9/610機(jī)組的自動(dòng)控制3.1.3閉環(huán)控制舉例2023/8/310機(jī)組的自動(dòng)控制3.2邏輯控制3.2.1邏輯控制的范疇控制設(shè)備根據(jù)輸入信號(hào)的組合，按照預(yù)定的規(guī)律輸出操作命令。3.2.2邏輯控制的分類：第一類為組合邏輯控制,其輸出只取決于當(dāng)前輸入變量的邏輯組合，與此前的輸入變量取值無(wú)關(guān)。第二類為順序邏輯控制，即帶記憶的邏輯控制，其輸出不但與當(dāng)前輸入變量的邏輯組合有關(guān)，還與此前的輸入變量取值有關(guān)。2023/9/611機(jī)組的自動(dòng)控制3.2邏輯控制3.2.1邏輯控制的范疇2023/8/31組合邏輯舉例2023/9/612機(jī)組的自動(dòng)控制組合邏輯舉例2023/8/312機(jī)組的自動(dòng)控制帶記憶的邏輯控制2023/9/613機(jī)組的自動(dòng)控制帶記憶的邏輯控制2023/8/313機(jī)組的自動(dòng)控制3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）1）IEC60848SpecificationlanguageGRAFCETforSequentialFunctionCharts2）GB/T15969.3（等效采用IEC61131.3）可編程序控制器第3部分編程語(yǔ)言以上標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)SFC即“順序功能圖”作了規(guī)定?！绊樞蚬δ軋D”既是一種清晰的分析和描述方法，又是一種嚴(yán)密的編程語(yǔ)言。已在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用.2023/9/614機(jī)組的自動(dòng)控制3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）與其他描述SFC順序邏輯控制的方法相比，SFC既簡(jiǎn)單，又清晰嚴(yán)格。文字?jǐn)⑹鲰樞蜻壿嬁刂频娜秉c(diǎn)是，當(dāng)有多種可能的選擇時(shí)，文字?jǐn)⑹鰰?huì)導(dǎo)致“歧路亡羊”。舊式框圖分不清輸入和輸出、條件和動(dòng)作,很不嚴(yán)密。借用計(jì)算機(jī)軟件流程形式的框圖是嚴(yán)密的,但不便于轉(zhuǎn)化為PLC程序。2023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制153.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）不嚴(yán)密的流程框圖和計(jì)算機(jī)程序式的流程框圖2023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制16不嚴(yán)密的流程框圖和計(jì)算機(jī)程序式的流程框圖2023/8/3機(jī)組3.2邏輯控制

3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）2023/9/617機(jī)組的自動(dòng)控制3.2邏輯控制

3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）3.2邏輯控制

3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC）SFC由步、有向連線和轉(zhuǎn)換組成1）步：系統(tǒng)的狀態(tài)，與一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作相聯(lián)系。當(dāng)它被激活，即處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作將被執(zhí)行。當(dāng)它復(fù)歸,即處于非活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作停止執(zhí)行。所謂動(dòng)作，可以使啟動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，開啟一個(gè)閥門，點(diǎn)亮一個(gè)信號(hào)燈，或是啟動(dòng)一個(gè)內(nèi)部的計(jì)時(shí)器或計(jì)數(shù)器。一個(gè)步也可以沒(méi)有相關(guān)連的動(dòng)作，這種步稱為等待步。2023/9/618機(jī)組的自動(dòng)控制3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法（SFC3.2邏輯控制

2）轉(zhuǎn)換：只有當(dāng)轉(zhuǎn)換的邏輯值為真，即等于1時(shí)，下一步才有可能會(huì)轉(zhuǎn)化為活動(dòng)狀態(tài)。轉(zhuǎn)換可以是一個(gè)邏輯量，也可以是由多個(gè)邏輯量組成的邏輯式。這些邏輯量可以是來(lái)自被控制過(guò)程的信號(hào)，如溫度信號(hào)器、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)速信號(hào)流量開關(guān)或液位開關(guān)，也可以是控制器內(nèi)部的內(nèi)部變量或計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。轉(zhuǎn)換經(jīng)常是上一步動(dòng)作結(jié)果的反饋信號(hào)。2023/9/619機(jī)組的自動(dòng)控制3.2邏輯控制2）轉(zhuǎn)換：只有當(dāng)轉(zhuǎn)換的邏輯值為真，即等于13.2邏輯控制

只有上一步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)換的邏輯值為真才會(huì)造成下一步的激活，下一步一旦激活，上一步就會(huì)復(fù)歸為非活動(dòng)狀態(tài)。如果希望有些動(dòng)作不隨步的復(fù)歸而停止執(zhí)行，或希望有些動(dòng)作延時(shí)開始或延時(shí)停止，則需在這些動(dòng)作旁加上特別符號(hào)標(biāo)明。3）有向連線：順序功能圖依次推進(jìn)的路線。如無(wú)箭頭，默認(rèn)方向是自上而下。2023/9/620機(jī)組的自動(dòng)控制3.2邏輯控制只有上一步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)換的邏輯值為真

3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法

4）含同時(shí)序列和選擇序列的SFC

2023/9/621機(jī)組的自動(dòng)控制

3.2邏輯控制3.2.3順序邏輯控制的描述方法

4）含3.3自動(dòng)控制分類及解決方法小結(jié)

2023/9/622機(jī)組的自動(dòng)控制3.3自動(dòng)控制分類及解決方法小結(jié)

2023/8/322機(jī)組2023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制234.水輪發(fā)電機(jī)組的啟?？刂扑啺l(fā)電機(jī)組有三種工況：靜止、發(fā)電、調(diào)相常規(guī)機(jī)組極少采用調(diào)相運(yùn)行，所以實(shí)際上只有兩種工況：靜止與發(fā)電。工況轉(zhuǎn)換也就是開機(jī)與停機(jī)。開機(jī)與停機(jī)的順序控制流程與機(jī)組的型式有關(guān)?；炝鳈C(jī)組、軸流機(jī)組、燈泡機(jī)組、沖擊式機(jī)組和抽水蓄能機(jī)組的控制流程各不相同，但共同之處為主。以下的流程以混流機(jī)組為例。2023/8/3機(jī)組的自動(dòng)控制234.水輪發(fā)電機(jī)組的啟?？?023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制242023/8/3機(jī)組的自動(dòng)控制242023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制252023/8/3機(jī)組的自動(dòng)控制252023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制262023/8/3機(jī)組的自動(dòng)控制262023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制272023/8/3機(jī)組的自動(dòng)控制272023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制282023/8/3機(jī)組的自動(dòng)控制282023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制292023/8/3機(jī)組的自動(dòng)控制295.故障導(dǎo)向安全（fail-safe）5.1故障導(dǎo)向安全的定義：防止個(gè)別元件的故障導(dǎo)致全系統(tǒng)的致命故障的設(shè)計(jì)原則。5.2發(fā)展史：最早出現(xiàn)于證券業(yè)，投資者用于防止個(gè)別的決策錯(cuò)誤導(dǎo)致完全破產(chǎn)的投資策略。此后應(yīng)用到鐵路運(yùn)輸業(yè)，防止個(gè)別元件故障導(dǎo)致重大設(shè)備和人員安全事故。例如，在信號(hào)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致情況不明時(shí)，停止運(yùn)行。下圖中，鐵道占位發(fā)紅燈信號(hào)，鐵路斷裂、信號(hào)電源或線路故障，也發(fā)紅燈信號(hào)。2023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制305.故障導(dǎo)向安全（fail-safe）5.1故障導(dǎo)向安全的Fail-safe圖解2023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制31Fail-safe圖解2023/8/3機(jī)組的自動(dòng)控制31水電站如何實(shí)現(xiàn)“故障導(dǎo)向安全”“失電停機(jī)”是在水電站“故障導(dǎo)向安全”的重要措施。例如，在調(diào)速器失去控制電源時(shí)，事故電磁閥自動(dòng)切換油路關(guān)閉導(dǎo)葉停機(jī)。LCU失去雙重控制電源時(shí)，啟動(dòng)后備PLC啟動(dòng)停機(jī)流程關(guān)閉導(dǎo)葉、跳閘停機(jī)?！笆щ娡C(jī)”在國(guó)外的水電站廣泛應(yīng)用。甚至被當(dāng)做“默認(rèn)”的方案。我國(guó)的傳統(tǒng)做法是“失電維持運(yùn)行”，在電力緊張的歷史背景下有其合理性，但不適用于無(wú)人值班和“無(wú)人值班”（少人值守）的電站。2023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制32水電站如何實(shí)現(xiàn)“故障導(dǎo)向安全”“失電停機(jī)”是在水電站“故障導(dǎo)電監(jiān)會(huì)文件電監(jiān)會(huì)電監(jiān)安全【2009】58號(hào)文件“關(guān)于吸取俄羅斯薩揚(yáng)事故教訓(xùn)，進(jìn)一步加強(qiáng)安全監(jiān)督管理的意見(jiàn)”要求：“應(yīng)根據(jù)水電站的重要性及規(guī)模，考慮機(jī)組保護(hù)和控制裝置采用“失電動(dòng)作”規(guī)則的必要性，在機(jī)組的保護(hù)和控制回路電壓消失時(shí)，相關(guān)保護(hù)和控制能夠自動(dòng)動(dòng)作關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)?！倍砹_斯薩揚(yáng)電站損壞機(jī)組重新投產(chǎn)時(shí)，調(diào)速器已改用“失電停機(jī)”設(shè)計(jì)。2023/9/6機(jī)組的自動(dòng)控制33電監(jiān)會(huì)文件電監(jiān)會(huì)電監(jiān)安全【2009】58號(hào)文件“關(guān)于吸取俄羅