水轮机自动调节复习资料

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HZ

2.0

±，当系统容量较小时，偏差值可放宽至HZ

5.0

±。

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放大元件○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，以延缓导叶动作速度，保证系统稳定性○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。

几何中间位置：配压阀阀盘与阀套孔口正好处于对称位置时，称此为配压阀的几

何中间位置

工作中间位置：配压阀阀芯在S

1位置时满足接力器平衡方程（(p

I

-p

II

)A=R），称

此时S

1

为配压阀的工作中间位置（能够保证接力器静止不动的主配压阀阀芯位置）

配压阀死区：配压阀阀芯在S

11=λ

A

p

T

R

W

+

到

12

S=λ

A

p

T

R

W

-

之间变化时接力器静止

不动，这一变化范围S

11-

12

s就称为配压阀死区。

接力器反应时间T

y ： T

y

=

dt

dy

∂

1

接力器反应时间为接力器速度特性曲

线某点斜率的倒数。

7．调速器中为什么要采用软反馈（暂态反馈）？其工作参数T d、b t的物理含义是什么？

采用软反馈：由于软反馈在调节系统动态过程存在，就可以使主配压阀提前回中，保证了动态过程能够稳定；同时由于软反馈调节过程结束后反馈量消失，不会造成静态偏差，从而能够实现恒值调节或无差调节。

调速器即可以保证调节系统动态过程稳定，又可以获得无差静态特性，实现恒指调节的目的，满足水轮机转速自动调节系统的基本任务和要求。

缓冲时间常数T

d

：缓冲活塞从阶跃输入撤出到恢复至36.8%初始偏移量为止所经

历的时间；暂态转差系数（缓冲强度）b

t ：缓冲节流阀孔口全关（T

d

=∞）的情况

下，接力器走完全行程，通过暂态转差机构所引起的针塞位移量，折算为转速变化的百分数。

8.为什么并列运行机组不能采用无差静特性，设置调差机构的目的是什么？

原因：采用无差静特性时，系统频率与各机组无差静特性没有一个明确的交点，增减任意一台机组的负荷会导致机组间负荷出现“拉锯现象”。

目的：调差机构的作用是获得调节系统有差静特性，以使机组并列运行有一个明确的工作点，保证机组负荷分配明确，满足机组并列运行的要求。

9.用转速调整机构平移调节系统静态特性，其作用是什么？

○1单机运行时改变机组的转速或频率○2并网运行时改变机组开度或

出力

10.什么是电力系统的一次调频和二次调频？调速器有何作用？

一次调频：电网中各机组调速器根据频率变化自动调整机组的有功功率输出并维持电网的有功功率平衡，使电力系统的频率保持基本稳定。

二次调频：在一次调频基础上重新分配各机组承担的负荷，使电网频率保持在规定范围内。

调速器的作用：接受来自电网调度中心的负荷指令，通过一次调频和二次调频来平移调频机组的静态特性，调节水轮机组有功功率输出，维持机组转速基本恒定，或转速波动保持在规定范围内。

11.画图说明水轮机调节系统的动态指标（调节时间）、静态指标（转速死区）定义。人工死区，空载开度。

动态特性定义：调节系统受到扰动后，平衡状态被打破，系统中各变量随时间的变化规律。

静态特性定义：调节系统处于稳定平衡状态时，机组转速与出力之间的变化关系。

动态指标：○1调节时间T P：指从阶跃扰动发生时刻开始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

max

n

∆：第一个波峰值与理论稳态值之差○3超调量δ：对于负荷扰动情况，用第一个波谷值与第一个波峰值之比百分数○4震荡次数X：用调节时间范围内出现的波峰与波谷次数的一半表示。

静态指标：转速死区i

x

：调速器整机静态特性曲线理论上为一条曲线，由于误差实际上导致静态特性是一条区域（带子），带子（区域）宽度定义为转速死区。

人工（频率）死区：随实际工况变动的可调节参数。机组并入大电网后，在死区范围内调速器接受人为给定开度值控制机组开度。机组不参与频率调节，以保证负荷不发生变化。

空载开度：维持机组在不带负荷下以额定转速运转的导叶开度。

12．试叙述做调速器整机静态特性试验的过程。（略）

⑴．保证调速器压油罐压力和油位在正常高位，油压装置控制柜在手动打油位置；

⑵．调速器上电后工作在停机状态，检查调速器各部分工作情况，确保各部分正常工作。

⑶．设置试验参数：永态转差系数b

p ＝6%，切除人工转速死区（△f

x

=0.00 Hz），

K D 为最小值（K

D

=0），K

I

为最大值（K

I

=10），K

P

为中间值（K

P

=10）。频率给定为额

定值（F

G =50.00 Hz ），开度给定为（Y

G

=50.0%），主接力器行程应为50.0%附近。

⑷．升高信号频率使接力器全关，选取合适的接力器位置参考点，用钢板尺测量