水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)

1、第一章發(fā)電啟動(dòng)控制的組成及過(guò)程在水力發(fā)電過(guò)程中，首先將水能通過(guò)水輪機(jī)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，再經(jīng)由同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為三相交流電能，然后電能通過(guò)變電、輸電、配電及供電系統(tǒng)送至電力用戶(hù)消耗。當(dāng)電力系統(tǒng)有功負(fù)荷（電能消耗）發(fā)生變化時(shí)，必然引起整個(gè)系統(tǒng)能量的不平衡，從而引起系統(tǒng)頻率發(fā)生波動(dòng)。為了保證電能的頻率穩(wěn)定，必須對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。水輪機(jī)調(diào)速器承擔(dān)著控制機(jī)組轉(zhuǎn)速的任務(wù)，調(diào)速器通過(guò)檢測(cè)機(jī)組的轉(zhuǎn)速與給定值比較形成轉(zhuǎn)速偏差，轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)再經(jīng)過(guò)一定的控制運(yùn)算形成調(diào)節(jié)型號(hào)，然后通過(guò)功率放大操縱導(dǎo)水機(jī)構(gòu)控制水能輸入，使水能輸入與電力有功負(fù)荷相適應(yīng)。同樣，當(dāng)電力系統(tǒng)電力無(wú)功不平衡時(shí)，將會(huì)引起系統(tǒng)電壓發(fā)生波

2、動(dòng)，勵(lì)磁裝置承擔(dān)著穩(wěn)定電壓的作用，并且勵(lì)磁系統(tǒng)能夠改善并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的功角穩(wěn)定性。2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成及各元件的作用水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由水力系統(tǒng)、水輪發(fā)電機(jī)組及電力系統(tǒng)所組成的調(diào)節(jié)對(duì)象和調(diào)速器組成的。調(diào)速器包括了測(cè)量元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件和反饋元件等。測(cè)量元件（離心飛擺）作用是將機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械位移信號(hào)。放大元件（配壓閥和接力器構(gòu)成的液壓放大器）作用是把測(cè)量元件輸出的機(jī)械位移量進(jìn)行功率放大，通過(guò)執(zhí)行元件操作控制笨重的倒水機(jī)構(gòu)。設(shè)置反饋元件的目的是對(duì)放大元件進(jìn)行校正，改變調(diào)速器的控制規(guī)律，以保證水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。接力器兼作執(zhí)行元件，操作水輪機(jī)的開(kāi)度。比較元件

3、（由彈簧、軸承、滑環(huán)等組成）在A(yíng)點(diǎn)位置保持不變時(shí)，人為調(diào)整轉(zhuǎn)速給定把手，彈簧力發(fā)生變化，離心力必須相應(yīng)變化，相當(dāng)于離心飛擺轉(zhuǎn)速或機(jī)組轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化。4.水輪機(jī)調(diào)速器是如何分類(lèi)的？1. 按元件結(jié)構(gòu)分：a機(jī)械液壓型調(diào)速器（元件均是機(jī)械的）b電氣液壓型調(diào)速器（模擬電氣液壓型；數(shù)字電氣液壓型又名微機(jī)調(diào)速器）2. 按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分：a輔助接力器型調(diào)速器（跨越反饋）b中間接力器型調(diào)速器（逐級(jí)反饋）c調(diào)節(jié)器型調(diào)速器（隨動(dòng)系統(tǒng)）3. 按控制策略分：PI調(diào)節(jié)型，PID調(diào)節(jié)型，智能控制型4. 按執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)目分：?jiǎn)握{(diào)節(jié)調(diào)速器，雙調(diào)節(jié)調(diào)速器5. 按工作容量分：大型，中型，小型和特小型第二章5. 分析建?；A(chǔ) 以應(yīng)用最為廣

4、泛的緩沖室式機(jī)械液壓型調(diào)速器為例，它是由測(cè)量元件，放大元件，反饋元件，永態(tài)轉(zhuǎn)差機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，首先測(cè)量元件的作用是將機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械位移信號(hào)，然后由放大元件把測(cè)量元件輸出的機(jī)械位移量進(jìn)行功率放大，通過(guò)執(zhí)行元件操作控制笨重的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，設(shè)置反饋元件的作用是對(duì)放大元件校正，改變調(diào)速器的控制規(guī)律，以保證水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定性，再通過(guò)水輪發(fā)電機(jī)組利用轉(zhuǎn)速變化來(lái)調(diào)整水輪發(fā)電機(jī)組的有功輸出，這就是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的建?；A(chǔ)6. 水輪機(jī)特性及其表述，調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖，調(diào)節(jié)特性有差無(wú)差，為什么進(jìn)行有差調(diào)節(jié)，什么時(shí)候進(jìn)行無(wú)差調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作特性1) 無(wú)反饋?zhàn)饔脮r(shí)。相當(dāng)于緩沖器節(jié)流孔全開(kāi)（Td=0），緩沖

5、活塞上下油路（完全保持暢通，）不會(huì)形成油壓差或油壓力，（緩沖杯動(dòng)作不會(huì)影響緩沖活塞，及）緩沖活塞位置始終保持不變，反饋量為零。2) 硬反饋?zhàn)饔脮r(shí)。相當(dāng)于緩沖器節(jié)流孔全關(guān)（Td=），緩沖活塞上下油路切斷，緩沖活塞完全跟隨緩沖杯動(dòng)作，反饋量與主接力器位移成正比。3) 軟反饋?zhàn)饔脮r(shí)。相當(dāng)于緩沖器節(jié)流孔部分開(kāi)啟（Td為有限值），緩沖杯運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)在緩沖活塞形成油壓差，油壓差的作用下緩沖活塞也發(fā)生運(yùn)動(dòng)。（當(dāng)緩沖杯動(dòng)作停止后緩沖活塞在彈簧的作用下回到中間位置，反饋量消失為零）節(jié)流孔口越大，Td越小，緩沖活塞回到中間過(guò)程越快，反之相反。調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性：調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)時(shí)的機(jī)組轉(zhuǎn)速與出力之間的變化關(guān)系。

6、調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于靜止平衡狀態(tài)時(shí)必須滿(mǎn)足的三個(gè)條件：a. 主動(dòng)力矩等于阻力矩。b. 配壓閥開(kāi)口為零。（接力器停止運(yùn)動(dòng)）c. 反饋元件輸出不再變化。無(wú)反饋?zhàn)饔脮r(shí)：調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性是一條水平線(xiàn)，稱(chēng)為無(wú)差靜特性，表示無(wú)論機(jī)組帶多少負(fù)荷，穩(wěn)定下來(lái)后的機(jī)組轉(zhuǎn)速都相同，此種調(diào)節(jié)系統(tǒng)稱(chēng)為恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。硬反饋?zhàn)饔脮r(shí)：調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性是一條左高右低曲線(xiàn)，表示機(jī)組帶的負(fù)荷越大，機(jī)組穩(wěn)定下來(lái)的轉(zhuǎn)速越低，稱(chēng)為有差靜特性。軟反饋?zhàn)饔脮r(shí)：與無(wú)反饋?zhàn)饔脮r(shí)靜態(tài)特性相同。因?yàn)檎{(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)時(shí)，無(wú)論主接力器在哪個(gè)位置，緩沖活塞最終都會(huì)在彈簧力的作用下回到中間位置，杠桿1左端Y點(diǎn)位置不變，不會(huì)影響引導(dǎo)閥針塞的位置，故也是無(wú)差靜態(tài)特性。調(diào)速

7、器中為什么要采用軟反饋（暫態(tài)反饋）？其工作參數(shù)Td、bt的物理含義是什么？采用軟反饋：由于軟反饋在調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程存在，就可以使主配壓閥提前回中，保證了動(dòng)態(tài)過(guò)程能夠穩(wěn)定；同時(shí)由于軟反饋調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后反饋量消失，不會(huì)造成靜態(tài)偏差，從而能夠?qū)崿F(xiàn)恒值調(diào)節(jié)或無(wú)差調(diào)節(jié)。調(diào)速器即可以保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程穩(wěn)定，又可以獲得無(wú)差靜態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)恒指調(diào)節(jié)的目的，滿(mǎn)足水輪機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求。 緩沖時(shí)間常數(shù)Td：緩沖活塞從階躍輸入撤出到恢復(fù)至36.8%初始偏移量為止所經(jīng)歷的時(shí)間；暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)（緩沖強(qiáng)度）bt：緩沖節(jié)流閥孔口全關(guān)（Td=）的情況下，接力器走完全行程，通過(guò)暫態(tài)轉(zhuǎn)差機(jī)構(gòu)所引起的針塞位移量，折算

8、為轉(zhuǎn)速變化的百分?jǐn)?shù)。為什么并列運(yùn)行機(jī)組不能采用無(wú)差靜特性，設(shè)置調(diào)差機(jī)構(gòu)的目的是什么？原因：采用無(wú)差靜特性時(shí)，系統(tǒng)頻率與各機(jī)組無(wú)差靜特性沒(méi)有一個(gè)明確的交點(diǎn)，增減任意一臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致機(jī)組間負(fù)荷出現(xiàn)“拉鋸現(xiàn)象”。目的：調(diào)差機(jī)構(gòu)的作用是獲得調(diào)節(jié)系統(tǒng)有差靜特性，以使機(jī)組并列運(yùn)行有一個(gè)明確的工作點(diǎn)，保證機(jī)組負(fù)荷分配明確，滿(mǎn)足機(jī)組并列運(yùn)行的要求。用轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)平移調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性，其作用是什么？單機(jī)運(yùn)行時(shí) 改變機(jī)組的轉(zhuǎn)速或頻率 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí) 改變機(jī)組開(kāi)度或出力71）、機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)不能采用無(wú)差靜特性，而需才用有差靜特性。由于系統(tǒng)頻率與各機(jī)組無(wú)差靜特性沒(méi)有一個(gè)明確的交點(diǎn)，若機(jī)組采用無(wú)差靜特性則將會(huì)導(dǎo)致機(jī)組間

9、負(fù)荷出現(xiàn)拉鋸現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)組之間負(fù)荷分布不明確，所以要有差靜特性從而滿(mǎn)足機(jī)組并列運(yùn)行的需要，使負(fù)荷連續(xù)合理分布。2）、調(diào)差機(jī)構(gòu)：調(diào)差機(jī)構(gòu)也稱(chēng)為永態(tài)轉(zhuǎn)差機(jī)構(gòu)，是指從主接力器到引導(dǎo)閥針塞之間的杠桿機(jī)構(gòu)，在調(diào)速器中起到硬反饋?zhàn)饔谩?）、調(diào)差率e來(lái)表征調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性。4）、永態(tài)轉(zhuǎn)差機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程：。永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)：接力器走完全行程，通過(guò)調(diào)差機(jī)構(gòu)引起的針塞位移量，折算為轉(zhuǎn)速變化的百分?jǐn)?shù)。5）、負(fù)荷分配：（1）已知系統(tǒng)中有m臺(tái)機(jī)組，各臺(tái)機(jī)組的額定出力為、調(diào)整率為、系統(tǒng)中總的負(fù)荷變化量，求各臺(tái)機(jī)組負(fù)荷變化量和系統(tǒng)頻率的變化量。 ，即，考慮=，于是。同理可得其他機(jī)組的負(fù)荷變化量，考慮到所有機(jī)組負(fù)荷的變化量之和等于

10、系統(tǒng)中總的負(fù)荷變化量，有，得，將上式代入中得。（2）已知系統(tǒng)中有m臺(tái)機(jī)組，各臺(tái)機(jī)組額定出力調(diào)差率和第1臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)的平移量；求各臺(tái)機(jī)組負(fù)荷變化量和系統(tǒng)頻率的變化量。 ，即=，得，對(duì)于2-m臺(tái)機(jī)組，同理可得到，式中i=2m，考慮到此時(shí)系統(tǒng)總負(fù)荷沒(méi)有變化，第一臺(tái)機(jī)組負(fù)荷的增加量等于系統(tǒng)中其他機(jī)組負(fù)荷減少量之和，有，將代入上式，可求出系統(tǒng)中頻率的變化量為，將代入，可得第一臺(tái)機(jī)組負(fù)荷的變化量為，將代入，可得出其他各臺(tái)機(jī)組負(fù)荷的變化量為，式中i=2m。6）、轉(zhuǎn)速給定值輸入機(jī)構(gòu)稱(chēng)為轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)。機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)采用有差靜特性，勢(shì)必會(huì)造成頻率靜態(tài)偏差，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化較大時(shí)，頻率偏差可能超過(guò)規(guī)定的允許值，

11、此時(shí)需要人為的改變調(diào)頻機(jī)組轉(zhuǎn)速給定值，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值。7）、調(diào)速器在電力系統(tǒng)調(diào)頻中的作用調(diào)速器在電力系統(tǒng)調(diào)頻中主要針對(duì)數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘的變動(dòng)負(fù)荷。當(dāng)負(fù)荷變化引起電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)中各機(jī)組調(diào)速器根據(jù)頻率變化自動(dòng)調(diào)整機(jī)組的有功功率輸出并維持電網(wǎng)有功功率的平衡，使電力系統(tǒng)頻率保持基本穩(wěn)定，稱(chēng)為電力系統(tǒng)一次調(diào)頻。由于機(jī)組才用有差調(diào)節(jié)，負(fù)荷變化必然引起頻率偏差，較小負(fù)荷變化量引起的頻率偏差也較小，若不超過(guò)頻率波動(dòng)的允許范圍，頻率調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束，若負(fù)荷變化量較大且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，系統(tǒng)一次調(diào)頻后必然存在較大的頻率偏差，所以必須進(jìn)行電力系統(tǒng)二次調(diào)頻。二次調(diào)頻是在一次頻率調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，從整個(gè)電力系統(tǒng)的角度出

12、發(fā)，人為地統(tǒng)籌調(diào)度與協(xié)調(diào)相關(guān)因素，重新分配各機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷，使電網(wǎng)頻率始終保持在規(guī)定的工作范圍之內(nèi)。電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻是靠調(diào)速器自身完成的，而二次調(diào)頻和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷調(diào)度是調(diào)度中心通過(guò)調(diào)速器來(lái)完成。8）、調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)調(diào)速器靜態(tài)特性曲線(xiàn)理論上為一條曲線(xiàn)，由于誤差實(shí)際上導(dǎo)致靜態(tài)特性是一條區(qū)域。9）、電液轉(zhuǎn)化器（電液伺服閥）是將電氣部分輸出的綜合電氣信號(hào)，轉(zhuǎn)換成具有一定機(jī)械功率的位移信號(hào)，或具有一定流體功率的流量信號(hào)。 種類(lèi)：按電機(jī)轉(zhuǎn)換 按液壓放大結(jié)構(gòu) 按輸出形式第三章8.組成，硬件上的輸入和輸出1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成：生產(chǎn)過(guò)程、檢測(cè)元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則可分為硬件和軟件兩大部分，硬

13、件主要包括：微處理器、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、數(shù)字I/O接口通道、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口通道、人機(jī)接口設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)接口以及供電電源等。軟件主要包括：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。2、硬件的輸入和輸出：I/O通道又稱(chēng)過(guò)程輸入輸出設(shè)備。它包括模擬量輸入（AI）、模擬量輸出（AO）、開(kāi)關(guān)量輸入（DI）和開(kāi)關(guān)量輸出（DO）。9.對(duì)內(nèi)、外信號(hào)輸送途徑附加知識(shí)點(diǎn)硬件加原理硬件：主機(jī)系統(tǒng)，模擬量輸入通道與接口，模擬量輸出接口與通道，開(kāi)關(guān)量輸入及接口，開(kāi)關(guān)量輸出及接口，頻率信號(hào)測(cè)量回路，人機(jī)接口，通信接口，供電電源模塊等。原理：以單調(diào)整調(diào)速器為例：取機(jī)組頻率fg為被控參量，水輪機(jī)調(diào)速器測(cè)量機(jī)組的頻

14、率fg并與頻率給定值cf進(jìn)行比較得出頻率的偏差另一方面，導(dǎo)葉開(kāi)度計(jì)算值yc與導(dǎo)葉開(kāi)度給定值cy進(jìn)行比較，并經(jīng)過(guò)永態(tài)轉(zhuǎn)差值系數(shù)bp折算至控制規(guī)律前與頻率相對(duì)偏差進(jìn)行迭加形成實(shí)際的控制誤差e，微機(jī)調(diào)速器根據(jù)偏差信號(hào)的大小，按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律計(jì)算出控制量yc，經(jīng)D/A送到電液隨動(dòng)系統(tǒng)。隨動(dòng)系統(tǒng)將實(shí)際的導(dǎo)葉開(kāi)度y與yc進(jìn)行比較，當(dāng)ycy時(shí)，導(dǎo)葉接力器往開(kāi)啟側(cè)運(yùn)動(dòng)，開(kāi)大導(dǎo)葉，當(dāng)ycy時(shí)，導(dǎo)葉接力器往關(guān)閉側(cè)運(yùn)動(dòng)， 關(guān)小導(dǎo)葉，當(dāng)yc=y時(shí)，導(dǎo)葉接力器停止運(yùn)動(dòng)調(diào)整過(guò)程結(jié)束，機(jī)組處于一種新的平衡狀態(tài)運(yùn)行?！白鲌D題對(duì)內(nèi)外輸出信號(hào)：輸入的模擬信號(hào)：1：導(dǎo)葉接力器行程2：槳葉接力器行程3：水輪機(jī)水頭4：發(fā)電機(jī)輸出的電功

15、率輸出的模擬信號(hào)：導(dǎo)葉開(kāi)度控制信號(hào)，雙調(diào)整調(diào)速器還有槳葉角度控制信號(hào)為什么要分頻？為了提高測(cè)量精度分頻后變量的變化信號(hào)周期變?yōu)橐郧暗膬杀禤ID控制算法的改進(jìn)1積分分離PID控制算法2預(yù)限削弱積分PID控制算法3不完全微分PID控制算法4微分先行PID控制算法5帶死區(qū)的PID控制算法微機(jī)調(diào)速器常用的PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：1串聯(lián)PID控制2并聯(lián)PID控制（有3個(gè)模型）10.測(cè)頻的方法和原理頻率變送器法（模擬量測(cè)頻法）取自頻率信號(hào)源的電壓信號(hào)經(jīng)隔離后，再經(jīng)低通濾波，然后整形為方波，送入頻率/電壓（f/V）轉(zhuǎn)換電路，變?yōu)閷?duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，送至微機(jī)系統(tǒng)的A/D模塊進(jìn)行采樣，經(jīng)換算，即可得到機(jī)組頻率值。這種方

16、法在模擬式電液調(diào)速器中使用較多。數(shù)字測(cè)頻方法計(jì)數(shù)法（測(cè)頻法） 在設(shè)定時(shí)間內(nèi)測(cè)量被測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)。由頻率測(cè)量回路整形后的方波送往主門(mén)（閘門(mén)），選擇主門(mén)啟閉的作用時(shí)間t（稱(chēng)為閘門(mén)時(shí)間）。則在所選閘門(mén)時(shí)間t內(nèi)主門(mén)開(kāi)啟，被測(cè)信號(hào)通過(guò)主門(mén)進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。若計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)N，則f=N/t。直接對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率計(jì)數(shù)，故又稱(chēng)測(cè)頻法。誤差來(lái)源：計(jì)數(shù)誤差、閘門(mén)時(shí)間t的準(zhǔn)確度。計(jì)時(shí)法（測(cè)周法） 通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，測(cè)出兩個(gè)相鄰被測(cè)信號(hào)脈沖的時(shí)間間隔，即被測(cè)信號(hào)的周期進(jìn)行間接測(cè)頻。由頻率測(cè)量回路整形后的方波送往門(mén)控電路，經(jīng)門(mén)控雙穩(wěn)輸出（二分頻）作為主門(mén)啟閉的控制信號(hào)，使主門(mén)僅在被測(cè)信號(hào)周期T內(nèi)開(kāi)啟。同時(shí)，晶體

17、震蕩器的輸出經(jīng)倍頻或分頻得到一系列的時(shí)標(biāo)信號(hào)，作為基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)送往主門(mén)，在主門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)，時(shí)標(biāo)進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。若基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的頻度為f0,則時(shí)標(biāo)T0=1/f0，設(shè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為N，則被測(cè)信號(hào)的周期T為T(mén)=NT0=N/f0 被測(cè)信號(hào)頻率為f=1/T=1/NT0=f0/N是通過(guò)測(cè)量被測(cè)信號(hào)周期來(lái)測(cè)量被測(cè)信號(hào)頻率，故又稱(chēng)測(cè)周法。誤差來(lái)源：計(jì)數(shù)誤差、基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)誤差f0/f0計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)法 當(dāng)被測(cè)信號(hào)周期較短時(shí)，采用計(jì)時(shí)法誤差大?？刹捎枚嘀芷?測(cè)量方法以提高測(cè)量精度。由頻率測(cè)量回路整形后的方波送往主門(mén)B（閘門(mén)），選擇主門(mén)啟閉的作用時(shí)間t（稱(chēng)為閘門(mén)時(shí)間）。則在所選閘門(mén)時(shí)間t內(nèi)主門(mén)開(kāi)啟，被測(cè)信號(hào)通過(guò)主門(mén)

18、B進(jìn)入計(jì)數(shù)器B進(jìn)行計(jì)數(shù)，設(shè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為M，M被測(cè)信號(hào)的周期T的個(gè)數(shù)。在主門(mén)B開(kāi)啟時(shí)開(kāi)啟主門(mén)A，基準(zhǔn)時(shí)鐘時(shí)標(biāo)進(jìn)入計(jì)數(shù)器A進(jìn)行計(jì)數(shù)，若基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的頻度為f0，則時(shí)標(biāo)T0=1/f0,設(shè)計(jì)數(shù)器A計(jì)數(shù)值為N，則被測(cè)信號(hào)為周期T為 被測(cè)信號(hào)頻率為 f=1/T11.微機(jī)調(diào)速器的控制算法PID控制是生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用最廣泛、最成熟的一種控制方法。PID控制器是一種線(xiàn)性控制器，它根據(jù)給定值c(t)與被控參量x(t)（反饋量）構(gòu)成控制偏差e(t)=c(t)-x(t)，通過(guò)比例、積分、微分線(xiàn)性組合構(gòu)成控制量u(t)， ；PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：1) 比例環(huán)節(jié)，即時(shí)成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏

19、差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。2) 積分環(huán)節(jié)，主要用于消除靜態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。3) 微分環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)量與偏差的微分成正比，能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)（變化速率），并在偏差信號(hào)值變得太大之前引入一個(gè)早期修正信號(hào)，從而可加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。位置型離散PID控制算法對(duì)上式進(jìn)行離散化處理，取采樣周期為，以一系列的采樣時(shí)刻點(diǎn)代表連續(xù)時(shí)間，采用矩形積分，以和式代替積分，以差分代替微分，式可變?yōu)椋?；其輸出量u(k)為全量輸出，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的位置，對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器即接力器行程y增量型離散PID控制算法由式得，時(shí)刻的控制器輸出： ；得：上式稱(chēng)為增量PID控制算法，增量式

20、算法只與過(guò)去兩個(gè)時(shí)刻的偏差有關(guān)，計(jì)算工作量小。另外，數(shù)字控制器只輸出增量，計(jì)算機(jī)誤動(dòng)作時(shí)造成的影響較小，工作模式切換時(shí)的沖擊也較小，易于加入手動(dòng)控制。過(guò)程控制（開(kāi)機(jī)、停機(jī)、并網(wǎng)、解列）停機(jī)控制當(dāng)調(diào)速器接到停機(jī)令時(shí)，先判別機(jī)組與調(diào)速器的狀態(tài)，再執(zhí)行相應(yīng)操作。（1） 空載狀態(tài)時(shí)，接收到停機(jī)令，將開(kāi)度限制O1以一定速度關(guān)到0，此時(shí)，功率給定cp=0，開(kāi)度給定cy受開(kāi)度限制O1限制往下關(guān)為0，對(duì)于閉環(huán)開(kāi)機(jī)的調(diào)速器，頻率給定cf=0。（2） 調(diào)相狀態(tài)時(shí)，接受到停機(jī)令，先執(zhí)行調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電控制，將導(dǎo)葉開(kāi)度開(kāi)至當(dāng)前水頭對(duì)應(yīng)的空載開(kāi)度，并由開(kāi)環(huán)控制進(jìn)入PID閉環(huán)控制，等待發(fā)電機(jī)出口斷路器跳，此過(guò)程為調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電過(guò)程

21、。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口斷路器斷開(kāi)后，按空載停機(jī)過(guò)程處理。（3） 發(fā)電狀態(tài)時(shí)，接受到停機(jī)指令，將開(kāi)度限制O1以一定速度關(guān)到對(duì)應(yīng)空載的位置，開(kāi)度給定受開(kāi)度限制O1限制往下關(guān)，功率給定以一定速度關(guān)到0，等待發(fā)電機(jī)出口斷路器跳。此過(guò)程為發(fā)電轉(zhuǎn)空載過(guò)程，其過(guò)程的完成以發(fā)電機(jī)出口斷路器斷開(kāi)為標(biāo)志。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口斷路器斷開(kāi)后，按空載停機(jī)過(guò)程處理。并網(wǎng)控制機(jī)組開(kāi)機(jī)后，頻率升至大于45Hz時(shí)，進(jìn)入空載工況，進(jìn)行PID運(yùn)算，使機(jī)組轉(zhuǎn)速維持在空載額定范圍內(nèi)，等待并網(wǎng)?？蛰d運(yùn)行時(shí)，可以采用頻率給定調(diào)節(jié)模式，使機(jī)組頻率與給定值一致。為保證快速并網(wǎng)，也可采用電網(wǎng)頻率跟蹤模式，使機(jī)組頻率與電網(wǎng)頻率一致。為保證頻率的控制精度，在電網(wǎng)頻

22、率跟蹤模式下，一般將bp設(shè)為較小值或0。理論上，并網(wǎng)時(shí)要求機(jī)組頻率與系統(tǒng)頻率的差為0。但當(dāng)機(jī)組頻率與系統(tǒng)頻率差為0的時(shí)刻，兩者間的相位差可能不滿(mǎn)足并列的條件，即出現(xiàn)同頻不同相的現(xiàn)象。為此可采用相角控制，如下圖所示，在投入頻率跟蹤功能的同時(shí)，投入相角控制功能。微機(jī)調(diào)速器測(cè)量發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓的相位差，經(jīng)PI運(yùn)算后與頻率經(jīng)PID運(yùn)算后的值相加，作為控制信號(hào)機(jī)組電壓的頻率與相位。合理地整定PI控制器的參數(shù)，可使發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓的相位差在0度附近不停地來(lái)回?cái)[動(dòng)，為同期裝置并列提供合適的相位條件。為避免出現(xiàn)同頻不同相的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)微機(jī)調(diào)速器較多地采用了如下圖的方法，在進(jìn)行頻率跟蹤時(shí)，始終保持機(jī)組頻率

23、比電網(wǎng)頻率高一個(gè)f（0.1Hz左右），這樣發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓的相位差就在0360間以相同的方向不停變化，為恒定導(dǎo)前時(shí)間的同期裝置提供了最佳的合閘選擇時(shí)機(jī)。在空載狀態(tài)下，若發(fā)電機(jī)出口斷路器合上，則將開(kāi)度限制開(kāi)至當(dāng)前水頭對(duì)應(yīng)的最大值并轉(zhuǎn)入發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，bp置為正常值，PID參數(shù)置為發(fā)電控制參數(shù)，并接收功率給定或開(kāi)度給定命令接帶負(fù)荷。解列控制兩種：一種是正常停機(jī)解列，其過(guò)程見(jiàn)停機(jī)過(guò)程；另一種是斷路器跳開(kāi)的甩負(fù)荷過(guò)程。斷路器跳開(kāi)時(shí)，若調(diào)速器判斷開(kāi)度限制小于空載開(kāi)度，為正常停機(jī)過(guò)程。若大于，則為甩負(fù)荷過(guò)程，此時(shí)，調(diào)速器以一定速度將開(kāi)度限制關(guān)至空載，開(kāi)度給定受開(kāi)度限制的限制同時(shí)關(guān)至空載值，功率給定則以一

24、定的速度關(guān)至0，并轉(zhuǎn)入空載運(yùn)行狀態(tài)，bp置空載值，PID參數(shù)置為空載控制參數(shù)。在甩負(fù)荷過(guò)程中，若有停機(jī)令，則轉(zhuǎn)為停機(jī)控制。第四章13.油壓裝置組成閥各有什么作用？1) 安全閥：安全閥大部分安裝在油泵輸出油管上，個(gè)別的裝載壓力罐上。當(dāng)油壓高于工作油某值時(shí)，安全閥便自動(dòng)開(kāi)啟，將壓力油排回集油箱，以保護(hù)油泵，油管和壓力罐。2) 油逆止閥：油逆止閥和安全閥比較，結(jié)構(gòu)原理基本相同，只是工作彈簧整定壓力不同。逆止閥彈簧壓力只是將閥塞退回原位壓緊就夠了推回原位堵住油口，便防止了高壓油倒流。3) 空氣逆止閥：裝載壓力罐上，用于壓力罐補(bǔ)氣后自動(dòng)關(guān)閉，防止跑氣。空氣逆止閥比油逆止閥要求的嚴(yán)密性更高，以避免壓縮空氣

25、泄漏。4) 旁通閥：又稱(chēng)卸荷閥，只要用于油泵連續(xù)運(yùn)行方式，斷續(xù)排回多余的壓力油，差動(dòng)活塞在關(guān)閉位置，油泵輸出壓力油送往壓力罐。5) 閥組：閥組是今年在大，中型油壓裝置中采用較多的一種控制閥。它是減壓閥，逆止閥和安全閥所組成的多功能閥組，它的基本作用是實(shí)現(xiàn)油泵無(wú)載啟動(dòng)；避免高油壓損壞設(shè)備；防止壓力罐內(nèi)油的倒流。主配壓閥：是調(diào)速器電液隨動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)的功率級(jí)液壓放大器，它將電機(jī)轉(zhuǎn)換裝置機(jī)械位移或液壓控制信號(hào)放大成相應(yīng)方向的，與其成比例的，滿(mǎn)足接力器流量壓球的液壓信號(hào)，控制接力器的開(kāi)啟或關(guān)閉。第五章14.剛性水擊模型：剛性水擊模型假設(shè)水和管壁沒(méi)有彈性，都是剛性的。一般認(rèn)為在調(diào)節(jié)系統(tǒng)小波動(dòng)情

26、況下，壓力管道長(zhǎng)度小于600800m時(shí)，采用剛性水擊模型的誤差滿(mǎn)足工程要求。引水系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 式中為水流慣性時(shí)間常數(shù)，可理解為以額定水頭加速管道中水流到額定流量所需要的時(shí)間。彈性水擊模型：彈性水擊模型理論認(rèn)為水和管壁均具有彈性。第六章15.1.緩沖時(shí)間常數(shù) 和暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)取值較大時(shí)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定。且在取值較大時(shí)，可取最小值，反之亦然。即使在較大時(shí)，也不能小于極限值。在一般情況下，適當(dāng)選取和可以使水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定。2水流慣性時(shí)間常數(shù)值越大，需選取的和值亦越大：可見(jiàn)，水流慣性是惡化水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素。3. 機(jī)械慣性時(shí)間常數(shù)值大，有利于調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性，此時(shí)可取較小的值。4.

27、 自調(diào)整系數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定是有利的，增大，穩(wěn)定域向左下角擴(kuò)展，在為零時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，需要整定較大的和值，才能使系統(tǒng)穩(wěn)定。第七章16.調(diào)節(jié)保證計(jì)算：計(jì)算甩負(fù)荷后的過(guò)渡過(guò)程中的最大轉(zhuǎn)速上升值及最大壓力上升值。水擊：當(dāng)突然關(guān)閉閥門(mén)和水輪機(jī)導(dǎo)葉時(shí)，管道內(nèi)流速急劇變化，由于水流的慣性在壓力管道內(nèi)引起壓力上升或降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水擊。水擊的相：由A端發(fā)出的波到達(dá)B端后再由B端反射回到A端后所需的時(shí)間稱(chēng)為水擊的相，相長(zhǎng)為tr=2L/a。直接水擊：當(dāng)閥門(mén)（導(dǎo)葉）的關(guān)閉（開(kāi)啟）時(shí)間Tstr，閥門(mén)A處的壓力取決于直接波和反射波的疊加，這種水擊稱(chēng)為間接水擊。如果迭加后的壓力升高最大值發(fā)生在第一相末，稱(chēng)為第一

28、相水擊，發(fā)生在末相，稱(chēng)為末相水擊。19. 導(dǎo)葉接力器關(guān)閉曲線(xiàn)導(dǎo)葉接力器的行程變化情況取決于接力器的結(jié)構(gòu)，工作特性及設(shè)計(jì)意圖，它可能有各種形式。當(dāng)事故跳閘，機(jī)組甩掉復(fù)核時(shí)，調(diào)速器在Tq之前補(bǔ)丁，Tq為調(diào)速器不動(dòng)時(shí)間。接力器關(guān)閉過(guò)程到a點(diǎn)在開(kāi)始，并逐漸加速，到c點(diǎn)達(dá)最大速度，然后以等速度一直關(guān)到d點(diǎn)。d點(diǎn)后由于接力器末端有緩沖裝置。其速度逐漸減慢，直到e點(diǎn)走完全行程，導(dǎo)葉全開(kāi)。由此，接力器實(shí)際關(guān)閉曲線(xiàn)acde兩端是非線(xiàn)性的，其中直線(xiàn)cd，對(duì)壓力升高和轉(zhuǎn)速升高的最大值起決定作用。通常把cd直線(xiàn)段向兩側(cè)延長(zhǎng)成bg線(xiàn)，此段相應(yīng)時(shí)間Ts稱(chēng)為直線(xiàn)關(guān)閉時(shí)間，一般在水擊計(jì)算時(shí)就用Ts。而總關(guān)閉時(shí)間為T(mén)s=Tc+Ts+Tk，Tc=Tq+Te稱(chēng)為調(diào)節(jié)遲滯時(shí)間。其中Tq與調(diào)速器特性與甩去負(fù)荷的大小有關(guān)，一般為0.050.2s；Te為接力器開(kāi)始動(dòng)作至最大速度的時(shí)間，主要與配壓閥及接力器的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)；Tk為考慮接力器緩沖作用的時(shí)間，Ts 一般為510s，對(duì)大容量機(jī)組可至15s，有特殊要求還可延長(zhǎng)。20. 改善大波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的措施 1.增加機(jī)組的GD2 2.設(shè)置調(diào)壓室 3.裝設(shè)調(diào)壓閥 4.改變導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律 5.裝設(shè)爆破膜第九章21.水輪機(jī)控制系統(tǒng)試驗(yàn)按要求或階段劃分為四類(lèi)：出廠(chǎng)試驗(yàn)、電站試驗(yàn)、型式試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)。在水電廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的調(diào)整試驗(yàn)按試驗(yàn)階段的不同又可分為整機(jī)調(diào)整試