水輪機調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識

1、水輪機調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識水輪機調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識I i1= wI i1= w2、水輪機調(diào)節(jié)：在電力系統(tǒng)中，為了使水輪發(fā) 電機組的供電頻率穩(wěn)定在某一規(guī)定的范圍內(nèi)而 進行的調(diào)節(jié)。3、水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)由調(diào)節(jié)對象和調(diào)速器組成。調(diào)節(jié)對象有引水系統(tǒng)、水輪機、發(fā)電機和電力系 統(tǒng)。4、Kf越大，或者6 f越小，或者轉(zhuǎn)速死區(qū)越小， 離心擺的靈敏度越高。5、系統(tǒng)越穩(wěn)定:TW 越小、TA越大、en越大、 TD越大、bp越大6、Tw大則應增加bt以減小水擊。，Ta小則應 增加bt以減小轉(zhuǎn)速變化值。7、水輪機調(diào)節(jié)的途徑：改變導葉開度或噴針行 程，方法是利用調(diào)速器按負荷變化引起的機組轉(zhuǎn) 速或頻率的偏差調(diào)整水輪機導葉或噴針開度使 水輪機

2、動力距和發(fā)電機阻力距及時回復平衡從 而使轉(zhuǎn)速和頻率保持在規(guī)定范圍內(nèi)。8、水輪機調(diào)節(jié)的特點：自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一個復 雜非線性控制系統(tǒng)、有較長引水管道開啟或關(guān)閉 導葉時壓水管道產(chǎn)生水擊、隨電力系統(tǒng)容量的擴 大和自動化水平的提高對水輪機調(diào)速器的穩(wěn)定 性，速度性，準確性要求高。9、調(diào)速系統(tǒng)的組成：被控對象，測量元件，液 壓放大元件，反饋控制元件。10、引導閥的作用：把轉(zhuǎn)動套的位移量的變化變 轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫τ偷牧髁康淖兓?，去控制輔助接力器 活塞的運動。11、硬反饋又稱調(diào)差機構(gòu)或永態(tài)轉(zhuǎn)差機構(gòu)，輸出 信號與輸入信號成比例的反饋稱為硬反饋或比 例反饋。用于實現(xiàn)機組有差調(diào)節(jié)，以保證并網(wǎng)運 行的機組合理地分配負荷。12

3、、軟反饋又稱緩沖裝置或暫態(tài)轉(zhuǎn)差機構(gòu)或校 正元件，只在調(diào)節(jié)過程中存在，調(diào)節(jié)過程結(jié)束后， 反饋位移自動消失，這種反饋稱為軟反饋或暫態(tài) 反饋。作用是提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和改善調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的品質(zhì)。13、硬反饋的作用：實現(xiàn)機組有差調(diào)節(jié)保證并網(wǎng) 運行的機組合理非配負荷。14、硬反饋的組成：反饋椎體、反饋框架、螺母、 螺桿、轉(zhuǎn)軸、傳動桿件。15、軟反饋的作用：提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改 善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)。16、緩沖裝置的組成：殼體，主動活塞組件，從 動活塞組件，針塞組件，彈簧盒組件。17； 18、調(diào)差機構(gòu)的作用：用于改變機組靜特性斜 率，確定并列運行機組之間負荷的分配，防止負 荷在并列運行機組之間來回竄動。19

4、、調(diào)差機構(gòu)的組成：螺母，螺桿，反饋框架, 轉(zhuǎn)軸20、轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)的作用：當機組單機運行時用 于改變機組轉(zhuǎn)速，當機組并列于無窮大電網(wǎng)運行 時用于改變機組所帶的負荷。21、轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)的組成：手輪、螺桿、螺母。22、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性:統(tǒng)節(jié)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 時機組轉(zhuǎn)速與發(fā)電機出力之間的關(guān)系。23、調(diào)節(jié)規(guī)律的輸出信號接力器位移y與輸入 信號轉(zhuǎn)速x之間的關(guān)系稱為調(diào)節(jié)規(guī)律。PI：比例 積分型 ，PID比例積分微分型G (S) = K + K / SG (s)= K + K / s + K s24、bp與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)造有關(guān)，與機組特性和 運行水頭無關(guān)。ep與兩者都有關(guān)。25、調(diào)速器的典型環(huán)節(jié)：比例環(huán)節(jié)、積分

5、環(huán)節(jié)、 理想微分環(huán)節(jié)、實際微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)。26、按元件結(jié)構(gòu)不同分為：手動、電動、機械液 壓型、電氣液壓型、微機調(diào)速器；27、按容量分為：特小型、中小型、大型調(diào)速器； 28、按執(zhí)行機構(gòu)不同分為：單調(diào)節(jié)(混流，軸流 定漿式)、雙調(diào)節(jié)調(diào)速器(軸流轉(zhuǎn)漿，貫流轉(zhuǎn)漿， 沖擊式)；29、按調(diào)節(jié)規(guī)律：PI型，PID型30、按所有油壓裝置和主接力器設(shè)置情況分為： 整體式和分離式。31、離心擺工作原理:當離心擺在額定轉(zhuǎn)速時， 如果轉(zhuǎn)速增加則離心力增大，重塊外張使轉(zhuǎn)動套 升高；反之則轉(zhuǎn)動套下降，這樣，離心擺轉(zhuǎn)速的 變化就以轉(zhuǎn)動套位置的高低反映出來32、離心擺的作用：將機組轉(zhuǎn)速偏差信號按比例 裝換成裝套的位移信號

6、，傳遞給引導閥。33、離心擺靜特性：離心擺靜態(tài)方程式表示在穩(wěn) 定工況時，離心擺的轉(zhuǎn)速幾乎與轉(zhuǎn)動套行程之間 的對應關(guān)系。Ii，=I I |=3Ii，=I I |=35、離心擺的性能參數(shù)：離心擺放大系數(shù)Kf離 心擺單位不均衡度6七離心擺的轉(zhuǎn)速死區(qū)ixf。liiJi=jw36、液壓放大機構(gòu)：引導閥的作用就是接受離 心擺輸出的位移信號，改變中牌友孔輸出的油 壓，去控制輔助接力器活塞上腔的油壓變化，從 而控制輔助接力器動作；輔助接力器與主配壓 閥的作用就是通過上油腔的變化使活塞上下位 移，從而相應的控制主配壓閥活塞動作；主接 力器是第二級液壓放大機構(gòu)的執(zhí)行元件，所有調(diào) 節(jié)動作均由主接力器去完成，從而控制

7、倒也開 度，改變機組流量，完成機組轉(zhuǎn)速或符合調(diào)整的 任務。liiJi=jw37、輔助接力器的作用：通過上油腔油壓的變 化，使活塞上下位移，從而相應的控制主配壓閥 活塞動作。38、接力器反應時間常數(shù)Tr是反應接力器速度 特性的參數(shù)，它受結(jié)構(gòu)尺寸的影響。39、接力器最短關(guān)閉時間Tf以勻速由全開位置 關(guān)至全關(guān)所用的時間。40、油壓裝置的作用:供給調(diào)速器操作壓力油的 能源設(shè)備。41、油壓裝置的組成：壓力油灌、回油箱、中間 油管、螺桿油泵、補氣法、安全閥。42、安全閥的作用：保證壓力油管內(nèi)的油壓不超 過允許的最高壓力，防止油泵過載和確保壓力油 灌的安全43、止回閥的作用：防止油泵停轉(zhuǎn)時壓力油管內(nèi) 的油管

8、倒流。44、電器調(diào)速器與機調(diào)相比的優(yōu)點：有較高的精 確度和靈敏度，制造成本低，調(diào)節(jié)參數(shù)的調(diào)整和 運行方式切換方便，便于標準化系列化，實現(xiàn)單 元組合，利于調(diào)速器的生產(chǎn)制造質(zhì)量的提高，安 裝檢修調(diào)整方便。l=jw45、電力轉(zhuǎn)換器的作用：將綜合放大后的電器信 號轉(zhuǎn)換成有一定壓力的流量信號送入機械液壓 系統(tǒng)區(qū)控制導水機構(gòu)。l=jw46、電液調(diào)速器的組成：1.電氣部分：測評回路、 頻率給定回路、功率給定回路、硬反饋回路、軟 反饋回路、綜合放大回路。2.機械放大部分：電 液轉(zhuǎn)換器和位移轉(zhuǎn)換器，液壓放大機構(gòu)，操作控 制機構(gòu)。47、位移傳感器的作用：把接力器的位移方向和 大小按比例關(guān)系轉(zhuǎn)換成相應的直流電壓使軟

9、硬 反饋回路工作。48、測評回路的類型：永磁機-LC測評回路，發(fā)電機殘壓脈沖頻率測量回路，齒盤、磁頭脈沖 頻率測量回路，發(fā)電機殘壓脈沖頻率數(shù)字測評回 路。49、測評回路的組成：頻率信號整形電路、控制脈沖發(fā)生器電路、取樣控制電路、函數(shù)發(fā)生器電 路、記憶放大電路、比例微分電路。量回50、脈沖頻率測量回路包括濾波整形功率放大,量回50、脈沖頻率測量回路包括濾波整形功率放大,脈沖頻率電壓轉(zhuǎn)換，頻率給定 51、調(diào)差回路的作用：實現(xiàn)有差調(diào)節(jié)，使各機組 按各自的調(diào)差率承擔變動負荷。52、微機調(diào)速器的三種調(diào)節(jié)模式：頻率調(diào)節(jié)模 式、開度調(diào)節(jié)模式、功率調(diào)節(jié)模式。53、電液轉(zhuǎn)換器的作用：將電氣信號轉(zhuǎn)換成有一 為控制

10、套式、噴嘴式、滑閥式。定操作力和位移量的機械位移信號，按結(jié)構(gòu)分分i=j定操作力和位移量的機械位移信號，按結(jié)構(gòu)分分i=j54、調(diào)節(jié)對象包括：引水系統(tǒng)、水輪機、發(fā)電機、 電力系統(tǒng)。55、水輪機的動態(tài)特性：在調(diào)節(jié)過程中水輪機動 力距、流量隨導葉開度作用水頭和轉(zhuǎn)速而變化的 特性。56、六個參數(shù)：ey、水輪機動力距對接力器行程 的傳遞函數(shù)，ex、水輪機動力距對機組轉(zhuǎn)速的傳 遞函數(shù)又稱為水輪機自調(diào)節(jié)系數(shù)，eh，水輪機動 力距對水頭的傳遞函數(shù)eqy水輪機流量對導葉 開度的傳遞函數(shù) eqx水輪機流量對轉(zhuǎn)速的傳 遞函數(shù) eqh水輪機流量對水頭的傳遞函數(shù)。57、Ej發(fā)電機負荷自調(diào)節(jié)系數(shù)en水輪發(fā)電機組自調(diào)節(jié)系數(shù)5

11、8、六個系數(shù)對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要影響：57、Ej發(fā)電機負荷自調(diào)節(jié)系數(shù)en水輪發(fā)電機組自調(diào)節(jié)系數(shù)58、六個系數(shù)對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要影響：ey是大于零的是表示動力距相對值mt隨著相對開度的 增加而增大，ex表示當接力器行程和作用水頭不變時，動力距相對量mt隨著 轉(zhuǎn)速的增加而減小，eh越大引起的動力距波動 值越大，eqy大于零小于1表示水輪機流量隨接 力器行程增加而增加，eqx絕對值很小可忽略不 計，eqh 一般大于零，即水輪機流量隨水頭增加 而增加。59、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)過程：非周期衰減過程、衰 減震蕩過程、等副震蕩過程、擴散震蕩過程60、 Ta機組慣性時間參數(shù) Tw引水系統(tǒng)水流 慣性時間常數(shù)，Tw越大，水

12、流慣性越大，調(diào)節(jié)=i=i=i=i=il=Jl=Ji=j系統(tǒng)穩(wěn)定性就越差。61、緩沖時間常數(shù)Td越大，調(diào)速器的速動性越 差，但穩(wěn)定性越好。軟反饋衰減越慢，接力器關(guān) 機速度越慢，局部反饋系數(shù)a增大，使主配壓閥 開啟的窗口開度減小，有利于穩(wěn)定，有利于減小 ，大轉(zhuǎn)速偏差，永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp越大，調(diào)節(jié)越 穩(wěn)定，但范圍有限。62、Td越小，從動活塞回復越快，調(diào)速器的速 動性越高；反之， 63、64、水擊波的傳播過程：零到L/C，升壓逆波L/C到2L/C,降壓順波2L/C到3L/C,降壓逆 波3L/C到4L/C,升壓順波。65、反應電能質(zhì)量指標：電壓和頻率。66、水輪機調(diào)節(jié)的任務：根據(jù)電力系統(tǒng)負荷的變 化不斷

13、的調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機組有功功率的輸出，并 維持機組轉(zhuǎn)速在規(guī)定的范圍內(nèi)。67、轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)原理:轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)能人為的增加或減少調(diào)差機構(gòu)的起始作用點，使引導閥針=i增加或減少調(diào)差機構(gòu)的起始作用點，使引導閥針=i塞產(chǎn)生一個預先的附加位移，接力器活塞的位移 并不能改變轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)的螺母和絲桿之間的 相對位移。轉(zhuǎn)速的改變值取決于轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)螺母上下位移量的大小。i=j母上下位移量的大小。i=j68、水輪機調(diào)節(jié)的特點：自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一個復 雜非線性控制系統(tǒng)、有較長引水管道開啟或關(guān)閉 導葉時壓水管道產(chǎn)生水擊、隨電力系統(tǒng)容量的擴 大和自動化水平的提高對水輪機調(diào)速器的穩(wěn)定 性，速度性，準確性要求高。69、第一級放大

14、元件：引導閥和輔助接力器。第 一級放大反饋機構(gòu)：局部反饋機構(gòu)。第二級放大 元件：主配壓閥和主接力器。第二級放大跨越反 饋機構(gòu)：硬反饋和軟反饋機構(gòu)。70、調(diào)速系統(tǒng)的組成：被控對象，測量元件，液 壓放大元件，反饋控制元件。71、調(diào)速器的型號1 2-3-4-5 6:1Y 表示 帶油壓裝置，T表示通流式，2T表示調(diào)速 器，ST表示雙調(diào)速器，CJT表示沖擊式調(diào)速器，DT表示集成電路模擬型調(diào)速器，WT表示微機 型調(diào)速器，3大型調(diào)速器表示主配壓閥直徑 (mm )小型調(diào)速器表示接力器容量(N*m)o72、轉(zhuǎn)速死區(qū)與的關(guān)系；轉(zhuǎn)速死區(qū)：當離心擺轉(zhuǎn) 速變化很小時，無法克服零件之間的摩擦力，轉(zhuǎn) 動套不能移動，這時就會

15、出現(xiàn)轉(zhuǎn)速死區(qū)，以同一 行程所對應的兩個轉(zhuǎn)速差的相對值表示，轉(zhuǎn)速死 區(qū)越大，靈敏度越差。73、配壓閥死區(qū);配壓閥閥芯在n=W %=什人之間變化時接力器靜止不動，這一變化 范圍。sii-s就稱為配壓閥死區(qū)1274、液壓放大機構(gòu)：由引導閥輔助接力器、主配 壓閥、主接力器75、微機調(diào)速器的三種調(diào)節(jié)模式：頻率調(diào)節(jié)模 式、開度調(diào)節(jié)模式、功率調(diào)節(jié)模式76、調(diào)節(jié)保證計算的任務選擇合適的直線關(guān)閉 時間Ts,使8 W8允許、E W E允許。77、永態(tài)轉(zhuǎn)差率：用相對量表示的調(diào)速系統(tǒng)靜特 性某一規(guī)定運行點觸斜率的復數(shù)。78、暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)：緩沖裝置不起緩沖作用時由 軟反饋機構(gòu)造成的有差靜特性斜率的負值Bt越 大，調(diào)節(jié)系

16、統(tǒng)越穩(wěn)定。并能減小調(diào)節(jié)過程的轉(zhuǎn)速 最大偏差值和震蕩次數(shù)，但到達一定程度后，穩(wěn) 定性不再增加。79、微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式：頻率調(diào)節(jié)模式(FM )、開度調(diào)節(jié)模式(YM )、功率調(diào)節(jié)模式（PM）o80、頻率調(diào)節(jié)模式是一種適用于機組空在運行， 并入小電網(wǎng)或孤立電網(wǎng)運行和在大電網(wǎng)以調(diào)頻 方式運行的自動調(diào)節(jié)模式.81、調(diào)保計算；水電站設(shè)計時要計算調(diào)節(jié)過程中 的最大水擊壓強變化值和最大轉(zhuǎn)速上升值，并據(jù) 此選擇合理地導葉調(diào)節(jié)時間和調(diào)節(jié)規(guī)律，使水擊 壓強變化和轉(zhuǎn)速上升都在允許范圍內(nèi)，這在工程 上稱為調(diào)節(jié)保證計算82、調(diào)節(jié)保證計算的任務：根據(jù)水電站壓力引水 系統(tǒng)和水輪發(fā)電機組特性選擇合理的導葉調(diào)節(jié) 時間和調(diào)節(jié)規(guī)律

17、，進行最大水機壓強變化值和最 大轉(zhuǎn)速上升值計算使水機壓強變化和轉(zhuǎn)速上升 都在允許的范圍內(nèi)。83、調(diào)節(jié)保證計算的目的：在壓力和轉(zhuǎn)速上升值 運行的范圍內(nèi)選擇合理的導葉調(diào)節(jié)時間和調(diào)節(jié) 規(guī)律。=184、改善調(diào)節(jié)保證參數(shù)的措施：改變導葉關(guān)閉規(guī) 律（先快后慢）、設(shè)置調(diào)壓室、裝設(shè)調(diào)壓閥；增大 機組GD2、增加假負荷（如水阻器以改變轉(zhuǎn)速）=1（1）YT型：自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，控制機構(gòu)，油 壓設(shè)備，保護裝置，監(jiān)視儀表及其他組成。=i86、（ 1）電液調(diào)速器有電氣和機械液壓兩部分 組成。電氣部分以一些電氣回路取代機械調(diào)速器 的離心擺、緩沖器和硬反饋機構(gòu)，形成調(diào)速器的 調(diào)節(jié)規(guī)律，電液調(diào)速器增加了電液轉(zhuǎn)換器，其作=i用是將

18、綜合放大后的電氣信號轉(zhuǎn)換成有一定壓 力的流量信號送入機械液壓系統(tǒng)，去控制倒水機 構(gòu)。liiJ87、（2）.電氣部分：測頻回路：測轉(zhuǎn)速并轉(zhuǎn) 換為電信號；頻率給定回路：提供一個人為控 制的直流電壓，與測頻回路輸出的直流電壓信號 疊加，用來改變調(diào)速器的整定頻率，調(diào)整機組的 轉(zhuǎn)速和負荷。功率給定回路和硬反饋回路軟 反饋回路，軟反饋回路和測頻微分回路統(tǒng)稱為校 正回路。綜合放大回路：以位移變化的形式通 過杠桿進行綜合疊加。liiJi=ji=jw88、測頻回路：輸入信號取自永磁發(fā)電 機的所謂一LC測頻回路；輸入信號取自發(fā)電 機電壓互感器的所謂發(fā)電機殘壓-脈沖頻率測量 回路；輸入信號取自磁性傳感器的所謂齒盤、

19、 磁頭-脈沖頻率測量回路；輸入信號取自發(fā)電 機電壓互感器的所謂發(fā)電機殘壓-脈沖頻率數(shù)字 測頻回路。要求：線性度要好，工作穩(wěn)定性好， 抗干擾能力強，時間常數(shù)小，電路簡單，測頻比 例適中。i=ji=jwliiJ89、.校正回路：為了提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 改善過度過程品質(zhì)，獲得所需的調(diào)節(jié)規(guī)律，在反 饋通道上引入軟反饋元件，以便對水輪機調(diào)節(jié)系 統(tǒng)進行校正。分為并聯(lián)校正，串聯(lián)校正。liiJ90、軟反饋回路由RC微分回路和它前后具有 比例特性的電位器等組成，輸入電壓U a均與主接力器的行程Y成比例。91、信號綜合放大回路：信號綜合回路，互補對 稱式功率放大電路和限幅電路組成。綜合方式： 交流信號的綜合，

20、直流信號的綜合，直流信號的 并聯(lián)綜合。92、電氣開度限制回路：實際開度小于限制開 度，可開可關(guān)；實際開度=限制開度，只能關(guān)， 不能關(guān)。93、位電轉(zhuǎn)換器就是將機械位移信號轉(zhuǎn)換成電 信號轉(zhuǎn)換元件，使兩個信號能按一定的函數(shù)關(guān)系 準確的進行轉(zhuǎn)換。94、YDT型電液調(diào)速器的液壓放大機構(gòu)，包括 中間接力器、主配壓閥，主接力器以及傳動桿等，i=jl=jw95、電液轉(zhuǎn)換器是電液調(diào)速器中連接電氣部分 和機械液壓部分的一個關(guān)鍵元件。它的作用是將 電氣部分輸出的綜合電氣信號轉(zhuǎn)換成具有一定 操作力和位移量的機械位移信號，或轉(zhuǎn)換為具有 一定壓力的流量信號。按工作原理可分為動圈式 和動鐵式，按其結(jié)構(gòu)特點可分為控制套式，噴嘴 擋板式和滑閥式 96、電液伺服閥：滑閥式，環(huán)噴式i=jl=jw97、98、微機調(diào)速器：(1).微機調(diào)速器有微機調(diào)速 器和液壓隨動系統(tǒng)組成，水輪發(fā)電機組是被控制 對象，被控制參數(shù)為頻率f或轉(zhuǎn)速n。(2)微機調(diào)速器的特點：采用了性能優(yōu)liiJ越、可靠性高的計算機硬件，具有優(yōu)良的靜態(tài)和 動態(tài)特性采用新型的電液轉(zhuǎn)換元件，提高了抗 油質(zhì)污染能力，機組運行的可靠性得到很大的提 高控制功能日益完善，具有靈活性大，調(diào)節(jié)性 能好，控制功能強的特點電液隨動系統(tǒng)取