水轮机调节复习资料
水轮机调节
1.油压装置安其布置方式可以分为分离式和组合式两种.2.调速器的油压装置是由:压力油罐、回油箱、中间油罐、螺杆油泵、补气阀、安全阀等组成。
3.齿盘测频回路具有输出频率信号电压的漂移量小,测频精度高的特点。
4.引入测频微分回路可以改善过渡过程的调节品质,提高速度性、缩短调节时间、减少超调量。
5.位电转换器就是将机械位移信号转换成电信号的位电转换元件。
6.电液转换器室友电气-位移转换和液压放大两部分组成。
7.微机调速器由两部分组成,即微机调节器和液压随动系统。
8.微机型调速器按照输入信号种类的不同,分为模拟量和开关量信号等。
9.电液随动系统由电液转换元件、液压控制元件和执行元件等组成。
10.PLC微机调速器的频率测量采用残压测频时,信号取自母线电压互感器(TV)或者发电机出口电压互感器;采用齿盘测频时,信号引自安装在水轮机大轴或发电机大轴上的齿盘脉冲转速探测器。
12.微机调速器在不同运行工况下采用不同的调节规律、控制结构、调节参数和调节模式。
13.微机型调速器的调节模式有频率调节模式、功率调节模式、开度调节模式。
14.频率调节模式是一种适用于机组空载运行、并入小电网或孤立电网运行和在大电网以调频方式运行的自动调节模式。
15.若机组并入电网运行,微机调速器一般采用开度调节模式或功率调节模式进行控制,其调节规律PI运算。
16.在模拟型电气液压调速器中,一般采用电液转换器将电气信号转换成机械液压信号。
17.微机调速器的电液伺服系统中所采用的电机转换装置有电液伺服阀、步进电机或伺服电机式电液转换器。
电液伺服阀、电液比例阀、伺服电机、步进电机、数字阀。
18.调速器整机静态特性实验母的:通过对调速器静特性曲线y=f(n)的测定,确定调速器的转速死区i,校验永态转差系数bp值,以鉴别调速器的制造和安x装质量。
19.调速器的动态实验主要指空载实验、突变负荷实验和甩负荷实验等。
20.空载扰动实验的目的:实在空载工况下以人为的方法向调节系统输入一个阶跃的转速扰动量,在此阶跃输入下,测出不同调节参数时的动态品质,从而确定空载运行时的最佳调节参数,并为带负荷运行确定参数参数提供初步依据。
水轮机调节复习题
水轮机调节复习题热能与动力工程专业第一章水轮机调节基本概念1、水轮机调节的任务、途径是什么?水轮机调节系统有哪两个部分组成?反映电能质量的主要指标有哪两个?2、刚性回转体绕固定轴转动的微分方程是怎样的?3、水轮机调节原理示意图的分析和说明。
4、水轮机调节有哪些特点?5、当代现有三种调速器(辅助接力器型、中间接力器型、电子调节型)的系统结构组成框图是怎样的?要求填写对应部件的中文名称和传递函数。
6、双重调节调速器的系统结构组成。
7、调速器的分类和发展情况如何?8、控制理论中的典型环节有哪些?其传递函数和阶跃响应曲线是怎样的?第二章水轮机调节系统工作原理1、水轮机调节系统的静态与动态品质指标有哪些?2、国家标准中对动态特性的规定有哪些?什么叫机组调差率、永态转差率?第三章机械液压型调速器1、机械液压型调速器自动调节机构有哪些部件组成?2、离心飞摆的作用和特性,以及其工作参数。
3、什么叫遮程?其对调速器有何影响?试分析。
4、液压放大机构的结构、组成、原理和特性。
5、什么是“D”型被控制油孔?其有何作用?6、什么是永态反馈、局部硬反馈?有什么作用?用什么参数表达其工作特性?永态转差系数的范围是多少?每台机组的转差系数该如何确定?7、什么是暂态反馈?用什么部件来实现?其微分方程如何?反映其工作原理用什么参数来描述?缓冲器从动活塞按照什么规律工作?其特性和性能指标是什么?什么叫做无差特性?接力器部件有何特性?什么是接力器时间常数?接力器关闭规律曲线的含义解释与分析。
其传递函数是怎样的?8、变速机构的组成和工作原理,单机运行、并网运行时分别起什么作用?对于调速器有差特性,变速机构原理的实质是什么?9、开度限制机构的组成、原理和作用。
什么是限开度运行?什么是限荷运行?如何操作来实现?10、手自动切换阀和紧急停机电磁阀的作用和原理是什么?在液压自动、液压手动状态运行时,其控制油路是如何流动的?接力器分别受什么元件控制?11、机组手动、自动开机的操作步骤。
水轮机调节
2.Mt＞Mg，水轮机的动力矩大于发电机的阻力矩，当发电机的负荷减小时会出现这种情况 ，此时dω/dt＞0，机组转速上升，在这种情况下，应对水轮机进行调节，减小流量Q，从 而减小Mt，以达到新的平衡状态。
谢谢
根据偏差的情况通过放大器向执行元件发出指令，执行元件根据指令改变导水机构的 开度，反馈元件则将导叶开度的变化情况反回给计算器，以检查开度变化是否符合要求， 如变化过头，则发出指令进行修正。
在图中，测量、计算、放大、执行和反馈元件总称为自动调速器。导水机构包括机组 在内，统称为调节对象。调速器和调节对象构成水轮机自动调节系统。
反馈元件
水轮机调节系统方框图 13
图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的输入。 从图中可以看出，由导水机构输人的水能经机组转换成电能输送给系统。
电能的频率f(亦即机组的转速n)信号输入调速器的测量元件，测量元件将频率f信号转化 成位移(或电压)信号输送给计算器(图中的⊕)并与给定的f值作比较，判定频率是否有偏差 和偏差的方向，
水轮机调节系统以频率 f (亦即机组转速)为被调节参数，根据实测 f 与给定值间的偏差 调节导水机构的开度，从而改变机组的出力和转速(频率)，但要使改变后的频率符合给定 值需要一个调节过程，这个过程又称为调节系统的过渡过程，在这个过程中，频率、开度 等参数随时间不断变化。
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到新的平衡状态(即稳定工 况)，与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的动特性。
水轮机调节及水车自动控制讲义(修改)
第一章 调速系统基础知识1.水轮机调节的根本任务 水轮发电机组把水能转化为电能供用户使用。
用户除要求供电安全可靠外，还要求电能 的频率和电压保持在额定值附近的某范围内。
频率偏离额定值过大对用户不利，可能使用户的产品质量降低。
按规定：系统频率应保持在50HZ ，其偏差不得超过±0.5HZ ：对于大容量系统，频率的偏差不得超过±0.2HZ 。
此外，还应保持电钟指示与标准时间的偏差在任何时候不大于1分钟；对于大容量系统，不得大于30秒。
同时，电力系统的负荷是不断变化的，存在周期为几秒至几十分钟的负荷波动，这种不可预见的负荷波动幅值可达电力系统总容量的2~3%。
此外，一天之内系统负荷有早、晚两个高峰和中午、深夜两个低谷，这种负荷变化基本上是可预见的。
电力系统负荷的不断变化将导致系统频率的波动。
因此，必须根据负荷的变动不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组的转速（频率）在规定范围内。
这就是水轮机调节的根本任务。
2.实现水轮机调节的途径 通过什么方法与途径完成“水轮机调节”的基本任务呢？为简明起见，仅对一台水轮发电机组带负荷的情况进行讨论。
如图示是水轮发电机组示意图。
水轮发电机组示意图 水轮发电机转动部分是一个围绕固定轴线做旋转运动的刚体，它的运动可由下列方程描述：式中J ----机组惯性矩；ω---角速度，ω=p n/30（n 为机组转速）；t M ---水轮机动力矩； g M ---水轮机阻力矩。
水轮机动力矩由水流对水轮机叶片的作用力形成，它推动机组转动，其大小决定于：水头H ，导叶开度a （流量Q ），机组转速等。
由上式可见，实现水轮机调节的途径就是改变水轮机导叶的开度。
3.水轮机调节的特点 水轮机调节具有以下特点： 决定机组出力最基本的因素是水头和流量； 具有两套调节机构的水轮机，在对它们进行调节时，为了达到某种预期的目的，在两套机构之间设有相应的协联机构。
当导叶启闭时由水流的惯性所产生的水击作用通常是与导水机构的调节作用是相反的。
水轮机、调速系统复习题
水轮机、调速系统复习题一、简答题1.调速系统、水车室巡回检查的内容及注意事项2.水轮机调速器的作用3.调速器油系统的作用4.压油罐自动补气装置动作条件5.手动调整压油罐油压、油位的操作方法及注意事项6.1-2、3-6号机调速器的自动、手动运行，如何进行倒换操作及注意事项。
7.调速器自动开、停机的动作过程8.调速器手动开、停机的操作步骤9.调速器压力油罐排油注意事项10.调速器的双筒过滤器切换目的及注意事项11.水轮发电机组各部件组成、作用12.水轮发电机组水导轴承的作用13.检修人员进入内部作业时必须采取的安全措施14.快速门提起操作前必须确认的项目15.机组遇哪些情况下，必须落快速门，根据要求做防提措施16.快速门启闭机工作的四种状态17.快速闸门操作指令排队顺序18.尾水管进行排水操作前，必须确认的项目19.水机事故保护及其动作后果20.紧急事故停机按钮和事故停机按钮的使用规定，并说明各按钮的动作后果。
21、在导叶区域、调速环拐臂处作业时，应采取的安全措施22、机械故障处理要点23、机械事故处理要点24、技术供水系统包括那些用户25、简述技术供水的运行方式26、水轮机、调速器、油压系统、技术供水、轴承油位、油温等参数27、水库上下游水位参数、不同时间段的水库调度运行方式28、检修后，机组充水前，水轮机的检查项目有哪些。
29、简述充水试验的条件及目的。
30、机组过速试验如何做，应注意事项。
二、操作票1.调速器系统由运行转检修2.调速器系统由检修转运行3.提快速门至全开并做防落措施4.全关快速门并做防提措施5.顶盖排水系统转检修、运行操作6.水导外循环系统转检修、运行操作7.技术供水转检修、运行操作8、尾水放空阀启闭操作9、手动开机至空转10、手动操作空转至停机三、画图题1.油压装置泵油部分（包括感压阀、空载阀）2.技术供水图（不包括热交换器部分）四、事故处理1. 机组压油罐油压、油位下降的故障和事故处理2.机组压油罐油位降低的故障和事故处理3. 油压装置油温升高的故障处理4. 压油泵一直负载运行故障处理5. 压油泵一直空载运行故障处理6. 导叶剪断销剪断的故障处理7. 主轴密封水压异常的故障处理8. 水轮机顶盖水位升高的处理9. 机组测速装置故障处理10、机组过速处理11、机组振动、摆度超过规范值的故障处理12、导轴承的异常故障处理13、调速器在那些情况下需切手动运行14、双微机电液调速器故障处理。
水轮机调节复习题（前3章）
水轮机调节复习题（前3章）第一章水轮机调节基本概念1．1 用电户对供电质量的基本要求是什么？频率波动对用户有何影响？我国电力系统规定的频率波动的允许值是多少？1．2 发电机的频率和转速之间有什么关系？1．3水轮机调节的基本任务是什么?1．4 水轮机调节的途径和方法是什么?1．5 水轮机调节的特点有哪些?1．6什么是水轮机调节系统?用方框图表示水轮机调节系统的组成。
1．7 水轮机转速的大小主要由哪些因素决定？用什么方法改变转速是既经济又方便的？1．8 进入水轮机流量所产生的有效能量是如何转换的？1．9 什么叫做动力矩和阻力矩？1．10 写出水轮机的运动方程式，并说明其物理意义。
1．11水轮机为什么要增设改变流量的调速机构？1．12 什么叫“单调”和“双调”？各用于哪些类型的水轮机？1．13 说明“双调”在工作中改变流量的意义和方式。
1．14 调速器有哪些基本作用？1．15调速器主要从哪几个方面分类?每一类又可分为哪几种型式?1．16画结构图说明软反馈型、中间接力器型及PID型调速器的主要区别。
1．17 控制系统常用的数学模型有哪几种？1．18什么叫做协联机构？根据图1.5说明其工作原理。
第二章水轮机调节系统工作原理2．1什么是测速元件和放大元件？它们的基本作用是什么？2．2为什么只有测速和放大元件的调速器在工作中不稳定？2．3说明只有硬反馈的水轮机调速器的动作原理和存在的问题。
2．4什么是反馈、硬反馈、软反馈?它们的作用是什么？2．5叙述没有反馈的水轮机调速系统动作原理。
2．6无反馈的水轮机调速系统存在什么问题?存在问题的原因是什么?2．7说明缓冲装置的动作原理。
2．8叙述具有硬、软反馈的水轮机调速系统动作原理。
2．9什么是调速器的静特性?静特性应符合哪些技术要求? 为什么的静特性不是一条直线？2．10转速调整机构有什么作用?转差表指示值表示什么意义?如何调整?2．11说明转速调整机构的组成和作用。
水轮机调节复习资料
1.水轮机转速调节的方法：当水轮机的主动力矩大于发电机的阻力矩时，机组转速就会升高，应减小水轮机的流量或开度;当水轮机的主动力矩大于发电机的阻力矩时，机组转速就会下降，应增大水轮机的流量或开度。
所以，根据机组转速变化来调整水轮机流量输入及主动力矩输出，以维持机组的转速或频率在规定的范围之内，这就是水轮机转速的调节方法。
2.放大原件方块图：3.调节系统工作特性的三种情况：（1）无反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔全开（Td=0），缓冲活塞上下油路完全畅通，不会形成油压差或油压力，缓冲杯动作不会影响缓冲活塞，及缓冲活塞位置始终保持不变，反馈量为零。
（2）用反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔全关（Td=00），缓冲活塞上下油路切断，缓冲活塞完全跟随缓冲杯动作，反馈量预祝接力器位移成正比。
（3）软反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔部分开启（Td等于有限值），缓冲被运动时会在缓冲活塞形成油压差，在油压力作用下缓冲活塞也发生运动。
当缓冲被动作停止后，缓冲活塞在弹簧力的作用下逐渐回到中间位置，反馈量小时为零。
节流孔口越大，Td越小，缓冲活塞回到中间过程越快；节流孔口越小，Td越大，缓冲活塞回到中间过程越慢。
4.调差机构工作原理：调差机构也称永态转差机构。
调差机构是指从主接力器到引导阀针塞之间的杠杆机构（拐臂2，拉杆2，杠杆2，两岸，杠杆1），在调速器中起到硬反馈作用，调节系统静态特性与前述硬反馈作用时形成过程相同。
常用调差率e p来表征调节系统静态特性。
5.表动负荷在并列运行机组间的分配：并列运行的机组所担任的变动负荷与其额定容量成正比，与其调差系统成反比。
在一定的系统容量前提下，要想系统频率受负荷冲击影响小，各台机组机组需要采用较小的调差系数。
大容量、小调差率的电网频率基本保持不变，各台机组的出力也基本保持不变6.调节系统动态特性：动态特性值调节系统受到扰动后，系统进入到动态中各变量随时间的变化规律。
常用动态指标：（1）调节时间Tp。
水轮机调节应知应会
水轮机调速器期末复习资料第一章水轮机调节的基本概念水轮机调节系统由被控制系统（调节对象）和被控制系统（调节器）所组成，对水电站而言，调节器就是调速器。
由于水电站是一个水、机、电综合系统，一方面机组与压力引水道有水力上的联系，另一方面又与电力系统有电气上的联系。
因而调节对象包括机组（水轮机和发电机）、引水道和电网。
国家电力部门规定，电网的额定频率为50Hz（赫兹），大电网（容量大于3000MW）允许的频率偏差为±0.2Hz，小电网（容量小于3000MW）允许的频率偏差为±0.5。
水轮机调节的任务就是解决如何能使机组转速（频率）保持在额定值附件的某个范围之内。
水轮机调节的实质就是：根据偏离额定值的转速（频率）偏差信号，调节水轮机的导水机构和轮叶机构，维持水轮发电机机组功率与负荷功率的平衡。
调节进入水轮机的流量，对于混流式水轮机，采用改变导叶开度的办法；对于转桨式水轮机，采用同时协联改变导叶开度和转轮叶片角度的办法；对冲击式水轮机，采用同时协联改变喷针行程和折向器开度的办法来实现。
水轮机调速器是水电站水轮发电机组重要的辅助设备之一，它除了控制机组的转速之外，还与电站二次回路或微机监控系统相配合，完成如下的工作：（1）进行机组的正常操作：机组的开停机、增减负荷以及发电、调相等各种工况的相互切换。
（2）保证机组的安全运行：在各种事故情况下，机组甩掉全部负荷后，调速系统应能保证机组迅速稳定在空载转速或根据指令信号，可靠地紧急停机。
（3）实现机组的经济运行：按要求自动分配机组间的负荷。
按调速器元件结构分类——可分为机械液压型和电气液压型两大类。
按调速器容量的大小分类——可分为大型调速器、中小型调速器和特小型调速器。
按调速器调节规律分类——可分为PI型和PID型调速器。
按调速器所用油压装置和接力器是否单独设置分类——可分为独立式和分离式调速器。
YT－6000；YDT－18000；WST－100型号的含义。
水轮机调节考试复习章节知识点分类、河海大学 沈祖义主编 第三版
第一章水轮机调节基本概念1、分析基本要求：稳定性、准确性、快速性2、水轮机调节任务\作用：调频、调功（根据电力系统负荷的变化不断调节水轮发电机的有功功率输出，维持机组转速（频率）在规定范围内）3、特点：（操作力大、影响因素大多、动作过程复杂、功能多、结构类型多）1调速器需设置多级液压放大元件，而液压放大元件的非线性及时间滞后有可能使水轮机调节系统调节品质恶化2，水击作用与导水机构的调节作用相反，将严重的影响水轮机调节系统的调节品质3对于双重调节机构，调速器中需要增加一套调节和执行机构，从而增加调速器的复杂性4要求调速器具有越来越多的自动操作和自动控制功能，使得水轮机调速器成为水电站中一个十分重要的综合自动装置，总之，水轮机调节系统相对来说不易稳定，结构复杂，要求具有较强的功能4、调节途径：改变导叶的开度（或喷针开度），使水轮机的动力矩和发电机阻力矩平衡，使转速和频率保持在规定范围。
5、电力系统的频率稳定主要取决于：有功功率的平衡6、J dw/dt=Mt-Mg （J转动惯量、水轮机动力矩、发电机阻力矩）7、调速器分类：（1）按元件结构分为：机械液压和电气液压（模拟电气液压、数字电气液压）（2）按系统结构\反馈位置分为：辅助接力器型、中间接力器型、电子调节器型（3）按照控制策略\调节规律分为：PI（比例+积分）调节型、PID（比例+积分+微分）调节型、智能控制型（4）按执行机构数目分为：单调节调速器、双调节调速器（5）按工作容量分为：大型、中型、小型、特小型8、调速器型号：①②③④━⑤⑥━⑦1—大型无代号；中小型（与油压装置组合在一起）代号Y；特小型（通流式结构）代号T；2—机械液压无代号；电气液压代号D；微机调速器W；3—单调节无代号；双调节代号S；4—调速器基本代号T；5—调速器工作容量(N·m )；或主配压阀直径（mm）；6—改型标记，经改型的用A、B等标明；7—调速器额定工作油压，大于2.5MPa的才标注，单位MPa9、数学模型：微分方程、传递函数、动态结构图、方框（块）图、状态方程第二章水调系统工作原理1、单调节系统组成：离心飞摆（测速元件）、引导阀（对应的液压放大装置：放大元件）、辅助接力器、主配压阀、主接力器、缓冲器（反馈元件）、调差机构2、带动离心飞摆转动的两种电源：1、来自与主机同轴的永磁发电机2、来自发电机端电压互感器3、局部反馈、全局反馈（软反馈\暂态反馈、硬反馈\永态反馈）4、双调节系统关键部位：协联块5、双调节：两个调速机构6、ep调差率es最大功率调差率bp永态转差率bs最大行程永态转差率最大非线性度≤5% 转速死区ix 不准确度ia≤1.5%第三章机械液压型调速器1、转速死区ix（指在某一规定的转速范围内，飞摆无法测量出来的最大转速范围与额定转速之比的百分数）：当机组转速超过N1时调速器关闭导叶，而当机组转速低于N2时调速器才开启导叶，当转速在N1和N2之间时，调速器不动作，称为转速死区（作用：静态特性非线性度，动态系统的不准确度）2、转速调整机构作用：当机组单机运行时，改变机组转速；并网运行，改变机组出力3、调差机构作用：形成有差静特性4、调节系统具有有差静特性作用：保证并列运行时机组间分配负荷；如果没有，负荷分配不明确、负荷摆动5、配压阀：通流式、断流式6、接力器：按原理（双向作用、差动作用）按有无硬反馈（液压放大器、液压伺服装置）7、液压放大器：按反馈结构（杠杆反馈式、阀体反馈式）按油压控制方式（孔口式、节流式：节流阀）8、暂态反馈组成：油缓冲器、杠杆系统9、Td缓冲时间常数bt暂态转差系数10、油压装置型号：①━②━③①第一部分类型代号，YZ为分离式，HYZ为组合式②第二部分以分数形式表达压力油罐的容积和个数，分子的数字为压力油罐总容积（m3 ）。
水轮机调节 总复习(题目)
总复习题
1、衡量电能好坏的指标是？其中水轮机调节系统解决的是什么？
2、调速器的静态特性分哪两种？衡量其静态特性大小的指标是什么？此指标的范围通常为多少？
3、简述水轮机调节的必要性、基本任务、途径和方法。
4、写出水轮机发电机组的运动方程，并说明水轮机调节系统控制频率变化的基本原理。
5、调速器按调节机构数目可分为哪几种？按结构可分为哪几种？按调节规律、按容量又可分为哪几种？
=8%，当机组开度为50%时，供电频率f=50.2HZ，现要使供电频率6、某调速器b
P
f=50.4HZ，其机组开度应为多少？
7、YT型机械液压调速器的基本组成部分？各部分是什么样的环节？
8、YT型调速器缓冲器的结构和工作原理；缓冲器运动方程及缓冲时间常数Td 的含义。
9、离心摆的作用和特性是什么？
10、机械液压调速器中第一级液压放大和第二级液压放大各由哪些部分组成？液压放大装置是什么样的环节？
11、转速调整机构的作用是什么？开度限制机构的作用又是什么？
12、油压装置的作用是什么？有哪几种类型？
13、电气液压调速器中功率给定和频率给定回路的作用是什么？
14、电液调速器中，联结电气部分和机械液压部分的关键元件是什么？它的作用是什么？
15、电液调速器中，人工失灵区的意义何在？
16、PI辅接型、PI中接型和并联PID调速器的结构框图、传递函数及基本调节规律。
17、刚性和弹性水击作用下的压力引水系统的传递函数。
18、写出水轮机六(八)个传递系数，说明其定义。
19、绘制水轮机组段结构框图，并导出其传递函数。
20、写出发电机及负载的数学模型，并说明其为何种环节。
水轮机调节的基本知识(可用)
A'
E"
E
E'
机组出力E
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水轮机调节基本知识
当电网频率发生变化时，如频率从 f 下降到 f ' 时，则工作点 沿静特性由A移至A'，机组出力由E增加到E'
电网 频率f
f f' A A'
E
E'
机组出力E
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水轮机调节基本知识
机组静态转差率 bｐ 值愈大(即调速器的转差率 bｐ 值整定愈大，但 ep 不完全取决于 bｐ ，它还与水头，机组特性等有关)，则在电网频率发生 变化时，机组所承担的变动负荷愈小，如图 6 所示，反之则愈大，当 b ｐ 整定为零时(即 eP 也为零)，该机组即为单机调频机组，电网频率的 微小变化，将引起机组出力的大幅变化。
水轮机调节基本知识
1
水轮机调节基本知识
一、水轮机的调节系统组成
组成：调节器、调节对象、反馈测量
2
水轮机调节基本知识
1.
调节器
即调速器，由电气、机械液压两部分组成
2.
调节对象
由水轮机、引水系统、发电机及负载等组成
3.
反馈测量
包括机组转速测量和机组出力测量两部分
4.
给定
有功率给定和频率给定两种
5.
扰动
8
水轮机调节基本知识
五、水轮机调节系统的基本原理
M1 F P2 + + f R T P1 G
一次调频及及二次调频回路示意
C1
+
－
M3
E
C2
+ M2
－
W
9
水轮机调节基本知识
水轮机总复习1.
3.7.3 油压装置供气系统
• 油压装置供气用的空压机， 一般应设置两台。正常运行中 一台工作，一台备用。在油压装置安装或检修后充气时，两 台空压机可以同时工作。 • 某电站为一级压力供气的油压装置充气压缩空气系统，如图 所示。空压机为三台1KY~3KY ，采用3台排气压力为7MPa ，排气量为1.0m3 /min的空气压缩机，中压储气罐为2个， 每个3m3，额定压力为7MPa，经冷干机进行空气干燥后用 于压力油罐用气。空压机的起停由气管上的电接点压力表自 动控制，为了防止过热，在空压机排气管上装设温度信号器 WX，为了空载起动和自动排污，在油水分离器排污管上装 设电磁排污阐。油压装置型号为YZ8.0~6.3，额定工作压力为 6.3 MPa ，油压装置压力油罐内的气体体积大约为4m3.
第三章 压缩空气系统 3.1.1 压缩空气的用途
• 1、油压装置压力油罐充气； （1）30%—40%的油，60%—70%的压缩空气。（2 ）工作压力一般为2.5MPa，大型机组为4.0MPa。（ 3）便于布置，易漏油（对工艺水平要求高），有干 燥度要求。 • 2、配电装置中空气QF和气动隔离开关用气； （1）作为灭弧或操作能源。（2）空气QF用气的工 作压力为2.0-2.5MPa，气动隔离开关工作压力 0.7MPa。（3）有干燥度要求。
水轮机进水阀的型式
• 1. 蝴蝶阀 适用于水头200米以下的电站。 • 2. 球阀 适用于水头在200米以上，压力引水管直径小于2m的 水电站。 • 3. 闸阀 适用于水头400米以下，压力引水管直径小于1m卧式 机组的小水电站。
1. 进水阀一般不许在动水情况下开启，这样加大操作力矩，运行上也 不需要。（防飞逸除外） 2. 进水阀状态：全开、全关。 不许作部分开启来调节流量，以免造成过大的水力损失和影响水流稳 定，引起过大的振动。
水轮机调节复习笔记
水轮机调节复习笔记1.用电对象对电能的生产要求：保质保量，其中：质：满足频率和电压稳定性的要求， 量：保证供电的持续性，以及供需电能的平衡。
2.对于电能质量的两个指标的具体标准如下：频率：50HZ ，3000MW 及以上为±0.2HZ ，电网容量小于3000MW ，为±0.5HZ电压：35kv 及以上供电和对电能质量要求较高的额定电压的±5%,10kv 及以下高压和低压电力用户，为额定电压的±7%，低压照明为额定电压的+5%和-10%。
3.电网电压的稳定是由发电机的励磁调节来解决。
4.水轮机调节的任务：（为了及时地适应电网用户负荷的变化，保持电网频率的稳定，需要相应的对水轮发电机组的输出功率，进行调节。
）根据电网负荷变化所引起的水轮发电机组转速或发电频率变化的偏差，通过调速器自动调节导水机构实现对能量输入的调节，使得机组的输出功率与频率满足电力用户的要求。
我更喜欢这种描述：根据负荷变化不断调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组的转速在电网频率要求允许的范围内。
5.机组频率的计算：60pnf = p 为发电机极对数，n 为机组的转速6.水轮发电机的主动力矩ωηγQH M =,从该公式可以分析水轮机调节系统选择的调节参数为Q ，具体的原因可以自己想一想。
7.现代水轮发电机的调速器类型可以分为单一调节和双重调节，简称单调和双调。
其中单调指的是其仅仅调节导叶。
而双调指的是调节导叶开度或喷针行程（冲击式）的同时还调节其它机构，对于转桨式水轮机而言为桨叶的角度，对于冲击式而言为折向器（折向器的作用可以自己想一想）8.调速器的作用：作用：（1）自动调节水轮发电机组的转速，使其保持在额定转速允许的范围之内以满足电网频率的要求（2）能使机组自动或手动快速启动，整步并网、增减负荷、正常停机或紧急停机。
（3）当水轮发电机组并列运行时，能承担预定的负荷分配，使得机组能安全经济运行。
水轮机调节复习题(水动1041)
水轮机调节复习题1．根据机组运动方程，说明水轮机调节的任务。
2．由力矩特性说明水轮机调节的途径。
3．水轮机调节的特点？4．由水轮机调节系统框图说明系统组成及各部分信号传递关系。
5．何谓过渡过程，衡量其品质的标准？6．比较水轮机调节系统与调速器的静特性。
7．反馈及其作用？根据缓冲调速器的工作原理说明非周期过程的产生。
8．对于YT型调速器，其主配压阀因何而动、停、回中？9．通过原理说明调差及速调机构的作用？10．水轮机调速器的各种分类方法。
11．YT型调速器可调参数有哪些，各自的物理意义？12．配压阀实际中间位置产生的原因？13．接力器的速度特性？14．缓冲器的回复特性？变节流油孔如何形成？15．通过结构说明开限机构如何限制开度？如何利用它完成手动开、停机？16．设置启动装置的目的，其动作过程。
17．设置桨叶控制装置的目的，其动作过程18．油压装置的组成及动作原理。
19．自动补气装置的组成及动作原理。
20．电调的组成及其特点。
21．电调的测频方式及其各自特点。
22．残压测频回路的组成及动作原理。
23．b t、T d的自动切换方式及原理。
24．人工失灵区回路设置目的及其原理。
25．协联函数发生器计入水头影响的方法有几种？26．成组调节及其分配原则，对参加成组调节机组的要求。
27．微机调速器的特点及功能分类。
28．微机调速器的两种基本类型及各自的特点（作图）。
29．微机调速器软件的基本配置。
30．水轮调节系统的组成及各部分的动态特性如何描述？31．PID调节规律是如何实现的？32．有几种PID控制算法，各有何特点？33．对PI调速器而言其调节参数有哪些？PID调速器调节参数有哪些？34．何谓调节保证计算？措施有哪些？。
四川大学热动《水轮机调节》期末复习思考题(整理)
其中： 根据上述各环节的传递函数，可画出如图 6—5 示的方框图。
6
整理后：
通常辅助接力器时间常数 Tyl 较 Ty 和 Td 小得多，大约为 0.1～0.011 s，若令
Ty1=0，则上式可简化为
Gr
(s)
TyTd
s2
[Ty
Td s 1 (bt bp
)Td
]s
bp
2) 中间接力器型调速器方框图（相对值）
由相似三角型关系： ac bc
n0 n0' P1' P1
AC BC
nmax nmin P1r
ep1nr1 P1r
则： n0
n0'
ep1nr1 P1r
P1
，同理： n0
n0'
e p 2 nr 2 P2r
P2
epnnrn Pnr
Pn
n
于是： P1 P2 Pn
P1r P2r
Pnr
ep1 ep2
e pn
1 n
Pi Pir
n0 n0' nr
1 epi
Pi
P n Pir
Pir epi
1 epi
即：当机组台数、容量及调差率一定时，各台机组承担的负荷与其额定出力成正
比，与调差率成反比。
3
11、指出以下调速器型号的具体含义: DST-250C-4.0、WST-80-4.0。
DST-250C-4.0：大型电气液压型双调节调速器，主配压阀直径 250mm,第三次改 型后产品，额定油压为 4.0MPa WST-80-4.0:大型微机液压型双调节调速器，主配压阀直径 80mm，额定油压为 4.0MPa 12、试推导出混流式水轮机的动态方程，并说明六个传递系数的含义。 混流式水轮机的稳态特性，它可以表示为
水轮机自动调节复习资料-图文
水轮机自动调节复习资料-图文1．频率波动过大有什么后果？电力系统对频率指标有哪些规定？频率偏差过大：将会导致以电动机为动力的机床、纺织机械等运转不稳定，造成次品或废品发生。
更重要的是频率偏差过大也会影响发电机组及电网自身的稳定运行，甚至造成电网解列或崩溃。
电力系统规定：我国电力系统标称频率50HZ，正常频率偏差允许0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值可放宽至0.5HZ。
2．什么是调节系统和随动系统？调节系统：由调节对象和调节器两部分组成，是一种闭环或反馈控制系统，按照给定值与被调节量信号偏差工作的，其给定值或者保持常量，或者随时间缓慢变化。
随动系统：（伺服系统）是另一类闭环或反馈系统，其负荷变化往往不是主要输入量（扰动）。
与调节系统不同，随动系统的给定值带有随机性，经常处于变化过程中，系统的输出量以一定精度跟随给定值变化。
3．试画出自动调节方框图，说明水轮机调节系统的工作过程。
机组的转速信号（被调节参数）送至测量元件，测量元件把频率信号转换为唯一的电压信号后与给定信号比较，确定频率偏差及偏差的方向，根据偏差情况按一定调节规律发出调节命令。
命令被放大并送至执行元件去推动导水机构，反馈元件又把导叶开度变化的信息返回加法器，同时也形成一定的调节规律。
调节规律可以再前向通道中形成，也可以再反馈通道中形成。
4．与其它调节系统相比，水轮机调节系统的有哪些特点？1单位水体包含做功能量较小，○引用流量很大，笨重的导水机构，在调速器中需设多级液压2水流惯性产生的水击作用，调速器中要设置较强作用的反馈元件，以延缓导叶放大元件○3双重调节机构增加了调速器结构的复杂性○4在系统中担任调峰动作速度，保证系统稳定性○调频和事故备用任务，调速器应具有较高的控制性能和自动化水平。
5．水轮机调速器按元件结构及系统结构是如何分类的？按元件结构分：a机械液压型调速器（元件均是机械的）b电气液压型调速器（元件均是模拟电气的）c微机液压型调速器（元件均是数字的）按系统结构分：a辅助接力器型调速器（跨越反馈）b中间接力器型调速器（逐级反馈）c调节器型调速器（随动系统）6．什么是配压阀工作中间位置和死区？画出接力器速度特性曲线，接力器反应时间是如何定义的？并写出表达式。
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1.配压阀结构型式：通流式和断流式。
2.根据连接范围不同，总线分为片级总线，系统总线，外总线。
3.总线信号线分为数据线，地址线，控制线，电源线和地线，备用线4.水轮机调速器分类按元件结构不同分为机械液压型电气液压型。
按调节规律不同分为PI 和PID ;按反馈位置分为辅助接力器和中间接力器和电子调节器型；按施行结构的数目分为单调节和双调节；按工作容量可分为大，中，小型。
5.调节设备一般包括调速柜，接力器，油压装置，6.压油槽根据工作的情况，油的容积可分为保证正常压力所需的容积，工作容积，事故关闭容积，贮备容积。
补充：1.PID控制算法有哪些：按算法不同分为位置型和增量型。
2. 负荷的类型：根据性质不同分1功率与频率没有直接关系的负载，2成正比的负载，3成平方关系的负载，4成三次方关系的负载，5成更高次方关系的负载；3. 油压装置的组成：压力油罐，回油箱，带电动机的油泵，补气装置。
4.负载功率与电压关系：1与电压关系甚微的负载，2与电压平方成反比变化的负载，3成正比的负载。
5.接力器按工作原理分：双向作用和差动作用。
6.水轮机调节系统运行工况：1，单机带负荷工况，2空载工况，3并列带负荷工况。
二名词解释：1.。
.转速死区：当机组转速超过N1时调速器关闭导叶，而当机组转速低于N2时调速器才开启导叶，当转速在N1和N2之间时，调速器不动作，称为转速死区。
2. 总线：计算机系统内部各独立模块之间传递各种信息的渠道，它将功能相对独立的模块有机地连接起来，完成模块之间的信息传递和通信。
3.。
调节保证计算：在设计阶段就应计算出上述过度过程中最大转速上升值和最大压力上升值，工程上把计算称为调节保证计算。
4. 水击相长：由A端阀门导叶处发出的波到达B端水库后再由B端反射回到A端所需的时间称为水击的相，相长为来回的时间。
5. 直接水击：阀门(导叶)的关闭（开启）时间Ts≤2L/a ,在水库传来的反射波尚未到达时，发生的水击为直接水击。
补充：：1间接水击：：阀门(导叶)的关闭（开启）时间Ts>2L/a ,发生的水击为直接水击。
2双调节：两个调速机构。
3协能关系:在双重调节的水轮机调节系统中，为了使系统稳定，高效，对可以调节的部分进行调节时符合的一定关系。
作用:增加水轮机的高效率区的宽度，以适应负荷的变化。
4遮程：套筒孔口高度hs与阀盘高度hv之差的一半。
5频率调节：调速器受给定频率FG控制，直至机组频率等于给定频率6频率跟踪：将网频作为调速器的频率给定值，直至机组频率与频率给定值一样。
7指令信号：机组并网后希望能迅速增加其出力，这是通过调整调速器的功率给定来实现的，功率给定信号就是指令信号，其时间就是指令信号时间。
8升速时间Tn：甩负荷后机组转速自导叶开始动作到最大转速所经历的时间。
9水轮机调节系统动态特性：10水轮机调节系统的参数整定：11.稳定域：简述题:2.试述水轮机调节的基本任务和其特点、基本任务：根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的有功功率输出。
并维持机组转速频率在规定的范围内。
这就是水轮机特点：1调速器需设置多级液压放大元件，而液压放大元件的非线性及时间滞后有可能使水轮机调节系统调节品质恶化，2，水击作用与导水机构的调节作用相反，将严重的影响水轮机调节系统的调节品质，3对于双重调节机构，调速器中需要增加一套调节和执行机构，从而增加调速器的复杂性，4要求调速器具有越来越多的自动操作和自动控制功能，使得水轮机调速器成为水电站中一个十分重要的综合自动装置，总之，水轮机调节系统相对来说不易稳定，结构复杂，要求具有较强的功能。
2．试分析双微机调速器中主机与备用机之间的切换原理（故障切换原理）1.当微机正常工作时，每个采样周期均向定时单稳电路a发送一触发脉冲。
当微机出现故障时，则停止向定时单稳a发送脉冲。
定时单稳电路的输出Q在稳态时为低电平，在接收到触发脉冲后，变为高电平，经延时时间(由外接电容C和电阻R整定)τ后恢复低电平。
2.若微机工作正常，每个采样周期T1(T1< τ)向单稳a发一脉冲，因此单稳a的Q非总是处于暂态低电平，该持续的低电平输出送至单稳b，单稳占的输出Q总是处于暂态低电平。
3一旦检测到错误或程序跑飞，主机停止向单稳a发脉冲，单稳a的输出Q非经t时间后回到暂态高电平，此时，Q非给单稳b输入一正边沿脉冲，单稳b的输出Q由于触发而变为暂态高电平，经延时时间t'后恢复为暂态低电平，而单稳b的输出Q经反向后接至CPU的RESET 脚，这一过程即给CPU一复位脉冲，迫使主机重新启动，从头开始执行程序，同时切至另一机运行，如果两机均故障，两机均脱离运行。
4.单稳a的输出Q同时驱动三极管及继电器，由图5—16可知，当A机正常时，A机单稳a的输出Q为高电平，三极管导通，若B机继电器JB的常闭接点闭合，则A机继电器人就导通，其常开接点JA闭合，A机输出通过本机常开接点接通至后面的电液随动系统。
如果A机不正常，A机单稳a的输出Q变为低电平，三极管截止，A机继电器JA 失磁，其常闭接点闭合，此时若B机正常，则切至B机运行，若B机也不正常，两机均脱离运行。
5.当刚上电时，由于两机继电器互相闭锁，则互相竞争作为主机，那就看那个继电器先励磁，则那台机就作为主机运行，另一台则作为备用机。
3.水轮机有哪些运行的工况，各自的特点1.单机带负荷工况：空载时能稳定，但单机带负荷时，即使把参数整定到最大，也不能使系统稳定。
2.空载工况：比单机带负荷稳定性要好，问题是转轮内水流流态较差，脉动压力大，功率摆动，使得准同期困难。
3.并列带负荷工况：稳定性较好，需要减小参数增加速动性。
4.指出以下调速器型号的具体含义：（此题根据书上的内容进行总结）1234-56-7: 1大型（无代号）通流式T，中小型油压装置Y; 2：机械液压型（无）电气液压型D；3：单挑（无）双调S; 4：调速器基本代号T; 5：调速器容量，大型的表示主配压阀直径单位mm，中小型的数字表示接力器容量单位9.8N•m；6：改型标记A,B,C,D.; 7：额定油压在2.5MPa或以下无数字，以上为油压数值。
、1. 5. 测频，测相原理当DJ与Dw同步时，U、D两端均输出高电平；当DJ超前Dw时，从U端输出与相位差成正比的负脉冲；当DJ滞后Dw时，从D端输出与相位差成正比的负脉冲。
将U、D输出接至反相器，有相位差时，就得到正脉冲；将反相后的信号，—路直接输入计数器，—路与时钟f相与后输入计数器，用与测频同样的方法测得相位差。
CPU根据读取的计数值N，由下式算出相位差值。
补充：5.水轮机调节动态和静态品质指标：静态品质：1，转速死区，2静态特性的非线性度，3对双调节系统还有随动系统的不准确度。
动态品质：1调节时间Tp：从阶跃扰动发生时刻到调节系统进入新的平衡状态为止所经历的时间，2最大偏差：他是第一波峰值3超调量：第一负波值与最大偏差的百分比，4震荡次数X：以调节时间内出现的震荡波峰次数的一半表示，5衰减度：第二个波峰与第一个波峰的差值的相对值。
6.离心摆的工作原理和参数原理：离心摆旋转时，重块产生离心力，使钢带向外张开，因钢带上端被固定，使下支持块上移；在下支持块上还作用有驱使其下移的离心摆回复力E，离心摆的工作状态就是由离心力与弹簧力这一矛盾决定的，当负荷增加时，机组转速下降，离心力减小，下支持块向下移动，离心摆发出开打导水叶的指令，负荷减小时相反。
工作参数：1不均衡度，它是随静态平衡工况点变动的一个参数，表征离心摆的测速范围，2放大系数K：转速偏差1%时下支持块的位移偏差，3单位不均衡度，是K的倒数，4转速死区：指在某一规定的范围内飞摆无法检测出的最大转速范围与可定转速的百分比，等于摩擦力与回复力之比。
11.改善大波动过渡过程的措施：1从减少机组转速升高的角度，增加机组的GD2 ,2.从减小水击压力升高角度，设置调压室。
3对建调压室有困难的中小型电站可装设调压阀，4改变导叶关闭规律。
12.缓冲器的性能指标：1,暂态转差系数bt：在假定缓冲器补气衰减作用，即在节流孔封闭的情况下，主接力器活塞行走的全程，通过传递杠杆及缓冲器给予引导阀针塞反馈量的相对值，2缓冲时间参数Td：缓冲装置将来自主接力器位移的反馈信号按指数曲线衰减的时间常数。
13.计算机仿真与数学仿真的关系：计算机仿真：用动态模型来模拟原型系统进行实验研究的技术称为仿真技术。
数学仿真：把原型系统的运行规律用数学形式表达出来，通常是一组微分方程。
然后用模拟计算机或数字计算机来求解这些方程，称为计算机仿真。
14.调速器的内环稳定：调速器本身的闭环称为内环，内环稳定是保证水轮机调节系统能够正常工作的必要条件，1调速器的开环增益不能太大，否则内环不稳定，2,K0和k’0的增加受内环稳定条件的限制，3整定较大的bt*值，容易引起内环不稳定，4内环稳定性受各环节的时间常数的影响，时间常数大队稳定性不利。
8. 静态特性起什么作用9.暂态反馈的工作原理，动态方程，两个重要的参数10.稳定余量的求解原理推导题：12机组运动方程为(1) 假定甩负荷后，导叶开始动作到最大转速时刻之间的水轮机力矩随时间呈直线减至零。
将其代入上式积分，就可(2) 假定甩负荷后，自导叶开始动作至最大转速之间，水轮机出力随时间呈直线关系减至零。
将其代入上式，可求因为 P=Mω所以在上式中乘一个修正系数f，则:3．推导水轮机的动态方程，并说明六个传递系数的含义。
混流式水轮机的稳态特性，它可以表示为eh为水轮机力矩对水头传递系数；eqyeqh为水轮机流量对水头传递系数。
因此，水轮机动态特性可表示为4.推导辅助接力器型调速器的传递函数，并分析当阶跃信号加入时的瞬态响应。
由图可得调速器前向传递函数：其中增益所以增益K＝1。
因此前向通道各环节的增益没有显式地进入调速器前向传递函数，但因为TY=(F⨯Ymax)/.(Kv ⨯Sb)而所以各环节的增益均通过Sb而隐式地进入调速器传递函数。
通常辅助接力器时间常数Tyl较Ty和Td小得多，大约为0.1～0.011 s，若令Ty1≅0，则上式可简化为中间接力器型调速器推导：6—6调节器部分传递函数可写为对机械液压随动系统，主配压阀位移基值Sb应取为Y1max·K1，K1为中间接力器行程至主配压阀行程的传递系数。
主接力器行程基值取为Ymax，但根据随动系统概念，应有Y1max=Ymax·K2，K2为反馈传递系数。
因此，其前向传递函数 反馈方程为 随动系统传递函数Ty 和Td 为小，若令Ty1≅0，则有6.推导并联PID 型调速器的传递函数。
测频部分传递函数Gf(s)＝1。
比例回路的方程为取其输入量基值为Ub ，而输出量基值为UAb ，故比例环节的传递函数为同样，积分回路的传递函数应为微分回路的传递函数为硬反馈的传递函数为 综合放大回路的传递函数为其他环节传递函数同前。