水轮机安装调试
水轮机调节
1、水轮机调节的基本任务是什么？与其它调节系统相比，水轮机调节有哪些特点？ 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。这就是水轮机调节的基本任务。 水轮机调节的特点： (1)水轮发电机组是把水能变成电能的机械，而水能要受自然条件的限制，单位水体 小所带有的能量较小，与其他原动机相比，要发出相同的电功率就需要通过较大的流量，因 而水轮机及其导水机构也相应较大。 (2)水电站受自然条件的限制，常有较长的压力引水管道。 (3)有些水轮机具有双重调节机构。 (4)随着电力系统的扩大和自动化程度的提高，要求水轮机调速器具有越来越多的自动操作和自动控制功能。 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、什么是调速系统的转速死区？其对调节性能有何影响？ 转速死区：在调速系统的转速上升和下降静态特性曲线中，相同开度下的转速之差与额定转度之比。 对调节性能的影响：转速死区使调节系统频率调节质量降低，使机组负荷分配误差增大，对调节系统稳定性也不利。 5、什么是调节保证计算？ 在设计阶段就计算出甩负荷过渡过程中的最大转速上升值及最大压力上升值，以判断甩负荷过程中的压力和转速是否超过允许值，工程上把这种计算称为调节保证计算。 6、什么是直接水击、间接水击？什么是水击相长？ 直接水击：阀门（导叶）的关闭（开启）时间Ts ’
水轮机调节复习资料
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
水轮机调速系统
水轮机调速系统 1、水轮机自动调节系统主要由那几个基本部分组成？各主要元件的作 用是什么？ 答: 水水能电能 转速给定 自动调速器由测量元件、放大元件、执行元件和反馈（或稳定）元件构成。测量元件负责测量机组输出电能的频率，并与频率给定值比较，当测得的频率偏离给定值知，发出调节信号 放大元件负责把调节信号放大，然后通过执行元件去改变导水机构的开度，使频率恢复到给定值 反馈元件的作用是使调节系统的工作稳定 2、水轮机调速器的主要作用是什么？ 答：（1）根据发电机负荷的增、减，调节进入水轮机的流量，使水轮机的出力与外界的负荷相适应，让转速保持在额定值，从而保持频率（f=50Hz）
不变或在允许范围内变动 （2）自动或手动启动、停止机组和事故停机 （3）当机组并列运行时，自动地分配各机组之间的负荷 3、水轮机调速器分哪几种类型？调速器型号的含义是什么？ 答：按照测速元件的不同型式，可分为机械液压型调速器（简称机调）、电气液压型（简称电液）调速器和微机调速器 按调整流量的操作方式不同分为单调和双调两类。如混流式和轴流定桨式水轮机，只采用改变导叶开度的方法来调节流量的叫单调；而轴流转桨式水轮机采用改变导叶开度同时改变转轮叶片角度的方法来调节流量，此种方法叫双调；冲击式水轮机在改变喷针行程的同时，还采用协联动作改变折向器的方法调节流量，也叫双调 4、电液调速器由那几部分组成？其主要元件叫什么？ 答：由电气和机械液压两部分组成。其主要元件包括：永磁（也称测速）发电机、测频回路、信号综合放大回路，调节信号放大回路、电液转换器及机械液压放大装置。 此外还有位移传感器、缓冲回路、功率给定与硬反馈回路、功率给定与频率给定回路以及开度限制机构等 5、电液调速器中，永磁发电机、测频回路和电液转换器各起什么作用？答：永磁发电机是装在机组主轴上，用以反映机组频率（或转速）变化的测速发电机，它供给测频回路频率偏差信号，同时供给调速器中各电气回路的电源 测频回路就是利用电容元件C和电感元件L组成的谐振回路，相当机械调
水轮机调节作业及参考答案
作业一： 1.简述水轮机调节的基本任务、实现水轮机调节的方法和途径。 答：水轮机调节的基本任务：保证频率在规定范围内，根据电力系统负荷的变化不断调节水轮发电机的有功输出，维持转速在规定范围内。调节途径： 改变喷针开度，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。实现水轮机调节的途径就是改变水轮机导叶的开度。 2.水轮机调速器从不同的角度有不同的分类方法。调速器按元件结构的不同可分为哪几种？ 按执行机构的数目可分为哪几种？按调节规律、按工作容量、按反馈的位置又可分为哪几种？ 答：（1）按元件结构分为机械液压和电气液压，其中，电气液压又分为模拟电气液压和数字电气液压（2）按系统结构分为辅助接力器型、中间接力器型和调节型（3）按照控制策略分为PI（比例+积分）调节型，PID（比例+积分+微分）调节型和智能控制型（4）按执行机构数目分为单调节调速器和双调节调速器（5）按工作容量分为大型、中型、小型、特小型。 3.调速器型式解释： （1）T-100 机械液压式单调节调速器工作容量为100N.M (2)TT－300机械液压式特小型单调节调速器工作容量为300N.M (3)YT-600机械液压式中小型单调节调速器工作容量为600N.M (4)WST-1000-4.0微积式特小型双调节调速器额定工作率为4，工作容量为1000N.M 作业二： 1.电液调速器由哪几个部分组成？测频回路的作用是什么？有哪几种型式的测频回 路？人工失灵区的意义何在？ 答：电液调速器由三部分组成：传感器，主调速器（505），TM-25LP执行机构。测频回路：利用电容元件C和电感元件L组成的谐振回路，相当机械调速器中飞摆的作用。送至信号综合回路达到控制水轮机、实现机组自动调节的目的。测频回路四种型式：A:永磁机----LC 测频回路，B：发电机残压----脉冲频率测量回路，C：齿盘磁头----脉冲频率测量回路，D：发电机残压----数字测频电路。 人工失灵区的意义：可以实现当系统频差在该段范围内该机组基本上不参加调节，从而起着固定负荷的作用，即人为地造成失灵区。以利于机组稳定的承担基本负荷，也有利于电力系统的运行。但当系统频率偏差较大，即超过该段范围时，则机组仍保持原来静特性的斜率，使机组有效的参加调解。 2.电液调速器中，连接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？ 答：电液转换器。作用：将电气部分输出的综合电气信号，转换成具有一定操作力和位移量的机械位移信号，或转换成为具有一定压力的流量信号。 作业三： 1.和模拟电调相比，微机调速器的优点何在？
水轮机调节基础知识
水轮机调节基础知识 1、反应电能质量指标：电压和频率。 2、水轮机调节：在电力系统中，为了使水轮发电机组的供电频率稳定在某一规定的范围内而进行的调节。 3、水轮机调节系统由调节对象和调速器组成。调节对象有引水系统、水轮机、发电机和电力系统。。 4、Kf 越大，或者δf 越小，或者转速死区越小，离心摆的灵敏度越高。 5、系统越稳定:TW 越小、TA 越大、en 越大、TD 越大、bp 越大 6、Tw 大则应增加bt 以减小水击。，Ta 小则应增加bt 以减小转速变化值。 7、水轮机调节的途径：改变导叶开度或喷针行程，方法是利用调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差调整水轮机导叶或喷针开度使水轮机动力距和发电机阻力距及时回复平衡从而使转速和频率保持在规定范围内。 8、水轮机调节的特点：自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性，速度性，准确性要求高。 9、调速系统的组成：被控对象，测量元件，液压放大元件，反馈控制元件。 10、引导阀的作用：把转动套的位移量的变化变转变为压力油的流量的变化，去控制辅助接力器活塞的运动。 11、硬反馈又称调差机构或永态转差机构，输出信号与输入信号成比例的反馈称为硬反馈或比例反馈。用于实现机组有差调节，以保证并网运行的机组合理地分配负荷。 12、软反馈又称缓冲装置或暂态转差机构或校正元件，只在调节过程中存在，调节过程结束后，反馈位移自动消失，这种反馈称为软反馈或暂态反馈。作用是提高调节系统的稳定性和改善调节系统的品质。 13、硬反馈的作用：实现机组有差调节保证并网运行的机组合理非配负荷。 14、硬反馈的组成：反馈椎体、反馈框架、螺母、螺杆、转轴、传动杆件。 15、软反馈的作用：提高调节系统的稳定性，改善调节系统的品质。 16、缓冲装置的组成：壳体，主动活塞组件，从动活塞组件，针塞组件，弹簧盒组件。 17、 18、调差机构的作用：用于改变机组静特性斜率，确定并列运行机组之间负荷的分配，防止负荷在并列运行机组之间来回窜动。 19、调差机构的组成：螺母，螺杆，反馈框架，转轴 20、转速调整机构的作用：当机组单机运行时用于改变机组转速，当机组并列于无穷大电网运行时用于改变机组所带的负荷。 21、转速调整机构的组成：手轮、螺杆、螺母。 22、调节系统的静特性：统节系统处于平衡状态时机组转速与发电机出力之间的关系。 23、调节规律的输出信号接力器位移y 与输入信号转速x 之间的关系称为调节规律。PI ：比 例积分型S K K S G I P PI /)(+=，PID 比例积分微分型s K s K K s G D I P PID ++=/)( 24、 bp 与调节系统的构造有关，与机组特性和运行水头无关。 ep 与两者都有关。 25、调速器的典型环节：比例环节、积分环节、理想微分环节、实际微分环节、惯性环节。 26、按元件结构不同分为：手动、电动、机械液压型、电气液压型、微机调速器； 27、按容量分为：特小型、中小型、大型调速器； 28、按执行机构不同分为：单调节（混流，轴流定浆式）、双调节调速器（轴流转浆，贯流转浆，冲击式）； 29、按调节规律：PI 型，PID 型 30、按所有油压装置和主接力器设置情况分为：整体式和分离式。 31、离心摆工作原理:当离心摆在额定转速时，如果转速增加则离心力增大，重块外张使转动套升高；反之则转动套下降，这样，离心摆转速的变化就以转动套位置的高低反映出来 32、离心摆的作用：将机组转速偏差信号按比例装换成装套的位移信号，传递给引导阀。 33、离心摆静特性：离心摆静态方程式表示在稳定工况时，离心摆的转速几乎与转动套行程
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。21.突变负载实验的目的：是观测与分析调节系统在负荷突变时的动态特性，选择带负荷工况下的最佳调节参数值，确保调节系统既有良好的响应特性，又有较好的稳定性。 22.甩负荷实验目的是校验调速器动态特性的一个重要项目。其实验目的是：（1）在已选定的调节参数下，考核调节系统过渡过程的动态品质指标，鉴定调速器的工作性能和调节质量。 （2）检查机组甩负荷后的最大转速上升率和蜗壳压力上升值，验证调节保证计算的正确性，为机组的安全运行提供数据。 （3）最后整定导叶关闭时间和关闭规律 （4）测量调节系统静特性曲线 23.甩100%额定负荷实验的目的是：检验机组在选定的参数下调节过程的速动性和稳定性，检查能否满足调节保证计算的要求。 24.用户除了要求供电安全、可靠和经济外，还要求电能的频率、电压保持在额定值上、下的某一范围内。 25. 调节保证计算的任务是：根据水电站压力引水系统和水轮发电机组特性，选择合理的导叶调节时间和调节规律，进行最大水击压强变化值和最大转速上升值
水轮机调节
1、反应电能质量指标：电压和频率。 2、水轮机调节：在电力系统中，为了使水轮发电机组的供电频率稳定在某一规定的范围内而进行的调节。 3、水轮机调节系统由调节对象和调速器组成。调节对象有引水系统、水轮机、发电机和电力系统。。 4、Kf 越大，或者δf 越小，或者转速死区越小，离心摆的灵敏度越高。 5、系统越稳定:TW 越小、TA 越大、en 越大、TD 越大、bp 越大 6、Tw 大则应增加bt 以减小水击。，Ta 小则应增加bt 以减小转速变化值。 7、水轮机调节的途径：改变导叶开度或喷针行程，方法是利用调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差调整水轮机导叶或喷针开度使水轮机动力距和发电机阻力距及时回复平衡从而使转速和频率保持在规定范围内。 8、水轮机调节的特点：自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性，速度性，准确性要求高。 9、调速系统的组成：被控对象，测量元件，液压放大元件，反馈控制元件。 10、引导阀的作用：把转动套的位移量的变化变转变为压力油的流量的变化，去控制辅助接力器活塞的运动。 11、硬反馈又称调差机构或永态转差机构，输出信号与输入信号成比例的反馈称为硬反馈或比例反馈。用于实现机组有差调节，以保证并网运行的机组合理地分配负荷。 12、软反馈又称缓冲装置或暂态转差机构或校正元件，只在调节过程中存在，调节过程结束后，反馈位移自动消失，这种反馈称为软反馈或暂态反馈。作用是提高调节系统的稳定性和改善调节系统的品质。 13、硬反馈的作用：实现机组有差调节保证并网运行的机组合理非配负荷。 14、硬反馈的组成：反馈椎体、反馈框架、螺母、螺杆、转轴、传动杆件。 15、软反馈的作用：提高调节系统的稳定性，改善调节系统的品质。 16、缓冲装置的组成：壳体，主动活塞组件，从动活塞组件，针塞组件，弹簧盒组件。 17、 18、调差机构的作用：用于改变机组静特性斜率，确定并列运行机组之间负荷的分配，防止负荷在并列运行机组之间来回窜动。 19、调差机构的组成：螺母，螺杆，反馈框架，转轴 20、转速调整机构的作用：当机组单机运行时用于改变机组转速，当机组并列于无穷大电网运行时用于改变机组所带的负荷。 21、转速调整机构的组成：手轮、螺杆、螺母。 22、调节系统的静特性：统节系统处于平衡状态时机组转速与发电机出力之间的关系。 23、调节规律的输出信号接力器位移y 与输入信号转速x 之间的关系称为调节规律。PI ：比 例积分型S K K S G I P PI /)(+=，PID 比例积分微分型s K s K K s G D I P PID ++=/)( 24、 bp 与调节系统的构造有关，与机组特性和运行水头无关。 ep 与两者都有关。 25、调速器的典型环节：比例环节、积分环节、理想微分环节、实际微分环节、惯性环节。 26、按元件结构不同分为：手动、电动、机械液压型、电气液压型、微机调速器； 27、按容量分为：特小型、中小型、大型调速器； 28、按执行机构不同分为：单调节（混流，轴流定浆式）、双调节调速器（轴流转浆，贯流转浆，冲击式）； 29、按调节规律：PI 型，PID 型 30、按所有油压装置和主接力器设置情况分为：整体式和分离式。 31、离心摆工作原理:当离心摆在额定转速时，如果转速增加则离心力增大，重块外张使转动套升高；反之则转动套下降，这样，离心摆转速的变化就以转动套位置的高低反映出来 32、离心摆的作用：将机组转速偏差信号按比例装换成装套的位移信号，传递给引导阀。 33、离心摆静特性：离心摆静态方程式表示在稳定工况时，离心摆的转速几乎与转动套行程之间的对应关系。 34、离心摆的输出量转动套位移与输入量转速偏差时成比例的。
水轮机调速系统定期试验
调速系统定期试验管理制度 1．1范围本标准规定了天桥水力发电厂水轮机调速器（以下简称调速器）检修后及日常维护中需要进行的试验项目。 1．2本规程适用于天桥水力发电厂机械检修维护人员、生产管理人员对调速器试验的管理。 2 规范性引用文件 2.1 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB9652－88 《水轮机调速器与压油装置技术条件》 GB/T 9652.2--1997 《水轮机调速器与油压装置试验验收规程》 DL/T 496—2001 《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》 DL/T 563—2004 《水轮机电液调节系统及装置技术规程》 DL/T 792—2001 《水轮机调速器及油压装置运行规程》 HGS-H21-250-6.3 《调速器液压系统说明书》 YZ-16/2-6.3 《油压装置说明书》 3 设备规范及技术参数
4 水轮机调速器系统大修后试验 4.1 检修周期 大修每4年一次 4.1 试验项目 4.1.1 压油装置试验 4.1.1.压油装置试运行试验 4.1.1.1 试验目的：检查压油泵在空载和各种压力下的振动及运行情况以及检修质量;检查压油罐、压力油管道、接力器等油压装置密封情况。 4.1.1.2 试验步骤：点动油泵控制开关，检查油泵旋转方向是否正确。在罐内无压的情况下向压力油罐送油到正常油位后向压力油罐充气，升压至0.5MPa，打开主供油阀，检查油管路所有连接法兰是否漏油。然后按油泵试验的输出压力向压力油罐充气至正常压力。在整个充气过程中，从上到下各部位都应有人检查，各处应无漏油，否则应停止充气。 4.1.1.3 试验方法：油泵装配后，应进行空载运行一小时,检查油泵运行是否正常。运行正常才可进行油泵在0.5MPa、1MPa、2.0MPa各油压下的试验，分别进行10分钟，在试验过程中油泵应连续运转，用油泵卸载阀的手动调节螺钉来控制试验压力，经上述试验运行情况良好后，再在各机组额定压力下运行1小时，在整个试验中，控制油温不超过50℃。 4.1.1.4 油压装置的密封试验：压力油罐的油位和油压均保持在正常工作范围内，关闭所有阀门，8h后油压下降不得大于额定油压的4%。 4.1.1.5 安全阀定值调整 将压油罐油压充压至安全阀动作油压，调整组合阀上安全阀螺栓调到动作定值。
水轮机调节系统机组孤立电网运行特性仿真1
水轮机调节系统机组孤立电网运行特性仿真 魏守平 一．水轮机调节系统机组孤立电网运行特性 1 水轮机调节系统孤立电网运行 水轮发电机组有多种工作状态：机组开机、机组停机、同期并网前和从电网解列后的空载、小电网或孤立电网运行、以频率 (转速)调节和功率调节并列于大电网运行、水位和/或流量控制等。被控机组在小（孤立）电网运行称为孤立电网运行（ Isolated Grid Operation），孤立电网运行是指电网中只有一台机组或本台机组容量占电网容量比重相当大的运行方式。 孤立电网运行工况，对于绝大多数大中型机组，这是一种事故性的和暂时的工况，当被控机组与大电网事故解列时，水轮机微机调速器会根据电网频差超差自动转为频率调节模式－工作于频率调节器方式(频率死区E f=0)。由于被控机组容量占小电网总容量的比例、小电网突变负荷大小和小电网负荷特性等因素的影响，使得这种情况下的调速器的工作条件十分复杂，只能尽量维持电网频率在一定范围内。如果突变负荷超过小电网总容量的(10~20)％，由于接力器开启时间T q和关闭时间T f的存在，则大的动态频率下降或上升是不可避免的。 对于孤立电网运行工况，调速器应工作于频率调节模式的PID调节。PID参数的整定则更为复杂了，必需在现场根据机组容量、突变负荷的容量、负荷性质等加以试验整定。PID 参数的选择原则是:在保证孤立电网运行动态稳定的前提下，尽量选取较大的比例增益K p(较小的暂态转差系数b t)和较大的积分增益K I(较小的暂态转差系数b t和较小的缓冲时间常数T d，使得电网频率动态变化峰值小、向额定频率恢复时间短。GB/T 9652.2—2007“水轮机控制系统试验规程”规定：“水头在额定值的±10％范围内，机组带孤立的、约为90％额定功率的电阻负荷的条件下，突然改变不大于5％额定功率的负载，用自动记录仪记录频率变化过程。频率变化的衰减度（与起始偏差符号相同的第二个转速偏差峰值与起始偏差峰值之比）应不大于25％。”这在实际中是很难实施的。 孤立负载的转速控制一般被定义为对额定频率的最大偏差，是由孤立负载的功率变化引起的。在通常情况下，经常发生的负荷变化的等级在设计过程和仿真研究中就能被鉴定出来，仿真研究的目的是确定不同数值的发电机惯性、水流惯性、接力器开启时间T q和关闭时间T f对频率变化影响，以及验证频率偏差是否保持在所要求的限制范围内。 对接力器运动过程中起到速率限制的接力器开启时间T g和接力器关闭时间T f、对接力器运动过程中起到极端位置限制的接力器完全开启位置(y=1.0)和接力器完全关闭位置(y=0)等，是接力器运动过程中的主要非线性因素。如果按照水轮机调节系统运行和试验中的动态过程中，接力器运动是否进入了上述接力器的非线性区域，来划分水轮机调节系统动态过程特征，我们可以将水轮机调节系统运行和试验中的动态过程划分为大波动(大扰动)和小波动(小扰动)动态过程。水轮机调节系统的孤立电网运行特性是具有大波动特征的动态过程。 2 对孤立电网运行的水轮机调节系统动态特性的技术要求 1). GB/T 9652.2-2007 《水轮机控制系统试验规程》有关机组带孤立负荷(机组孤立 电网运行)试验的规定： “6.22孤立负荷试验 水头在额定值的±10％范围内，机组带孤立的、约为90％额定功率的电阻负荷的条件10
水轮机调节名词解释
一．名词解释 1.水轮机调节:在自动调节装置（调速器）控制下的水轮发电机组，按照预定的功能、性能 和程序完成电能生产的调节及控制过程。 2.水轮机调节系统：用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定参量的偏差， 并将它们按照一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组成的系统。 3.水轮机调节系统的静特性：指调节系统处于稳定平衡状态时的机组转速与出力之间的变 化关系。 4.机组惯性时间常数:是指机组在额定转速时的动量矩与额定转矩之比。 5水流惯性时间常数:是指在额定工况下，表征过水管道中水流惯性的特征时间常数。 6接力器的最短关闭时间:接力器以匀速由全开到全关位置所用时间。 7调节保证计算：在设计阶段就应计算出上述过渡过程中最大转速上升值及最大压力上升值.工程上把这种计算称为调节保证计算. 8闭环开机： 9调节时间：Tp是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. 二．思考题 1.水轮机调节的方法：根据负荷变化引起的机组转速或者频率的偏差，利用调速器调整水 轮机导叶或喷针的开度，使水轮机动力矩和发电机阻力矩及时恢复平衡，从而确保转速或者频率在规定的的范围内。 2.调差率e值与什么因素有关 3.水轮机调节系统与其他原动机调节系统相比，有什么特点：1）受河流自然条件的限制， 其单位工作介质的能量较小。2）由于工作介质不同，水流的运动惯性较汽流的较大，长引水管道的水电机组水流惯性尤为明显。3）某些水轮机具有双重调节机构，增加了水轮机调速器的复杂性。4）水电机组在电力系统中承担着调频、调峰和事故备用等任务，随着电力系统容量及结构复杂程度的不断增加，水电机组在电力系统中的作用更加明显。 4.利用开度限制机构的作用 5.水轮机调速器的分类方式有哪几种:1)按元件结构分为机械液压和电气液压，其中，电气 液压又分为模拟电气液压和数字电气液压2）按系统结构分为辅助接力器型、中间接力器型和调节型3）按照控制策略分为PI（比例+积分）调节型，PID（比例+积分+微分）调节型和智能控制型4）按执行机构数目分为单调节调速器和双调节调速器5）按工作容量分为大型、中型、小型、特小型。 6.什么是危机调速器所采用的数字测频方法计数法 7.调差机构的主要作用 8.机组并网运行时，若b=0，电液调速器如何调整负荷 9.目前水轮机调速器按其结构框图的特点可分为哪几种 10.水轮机微机调速器有哪几种工作状态停机状态空载状态发电状态调相状态 11.水轮机微机调速器和模拟电液调速器系统结构的主要区别 12.在根据水轮发电机组的运动方程推到甩负荷过渡过程中最大转速上升的估算公式时，采 用了哪几种假定 13.微机调速器的调节模式有哪几种1）频率调节模式（转速调节模式）（FM）2）开度调节
水轮机调节大纲
第一章 1.水轮机调节的任务 根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，以维持机组转速（频率）在规定范围内，或按某一预定的规律变化． 2.为什么要对水轮机进行调节？通过什么途径进行调节？ 电网负荷一直在变化，负荷的变化导致频率的变化，要维持频率在一定范围内，必须对机组进行调整。利用调速器调整机组转速。 3.水轮机调节的特点 1．水轮机调速器必须具备有足够大的调节功 2．液压元件的调节滞后易产生过调节，不利于调节系统的稳定 3．水击的反调效应恶化调节系统品质,限制了接力器的开关操作速度 4．有些水轮机调速器还具有双重调节机构，从而增加了调速器结构的复杂性 5．具有越来越多的自动操作和自动控制功能 4.什么是水轮机调节系统，什么是水轮机控制系统，二者有什么区别？ 水轮机调节系统是由水轮机控制系统和被控制系统组成的闭环控制系统； 水轮机控制系统是用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定参量的偏差，并将它们按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组成的系统．一般指由水轮机调速器与油压装置所构成的系统。 5.什么是水轮机调速器，调速器的典型系统结构有哪些？ 由实现水轮机调节及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称． 调速器通常由测量、综合、放大、执行和反馈等元件组成。 6.调速器有哪几种分类方法？具体是怎么分的？ 1. 按工作容量分： 特小型调速器，小型调速器，中型调速器，大、巨型调速器 2. 按供油方式分： 1）通流式调速器 2）压力油罐式调速器，压力油罐式调速器又分为组合式和分离式 3. 按调节机构数目分： 单调节调速器，双重调节调速器 4.按元件结构不同分： 机械液压型和电气液压型，电气液压型又分为模拟型电气液压调速器和微机型电气液压调速
水轮机调速系统优化维护探析
水轮机调速系统优化维护探析 水轮机在我国工业生产中发挥着重要的作用。水轮机调速系统是其内在的重要组成部分，如果出现问题会直接影响到水轮机的整体运行，所以对其优化和维护工作是很重要的。基于此，文章首先分析了水轮机调速系统的应用，然后阐述了水轮机调速系统优化维护模块的设计及其基本功能，最后就其维护措施进行了探讨，希望通过文章的分析，能够使其得到更好的发展，为社会的发展贡献力量。 标签：水轮机；调速系统；优化维护 1 水轮机调速系统的应用 1.1 水轮机调速系统的发展应用 改革开放以来我国的科学技术得到了显著提升，在各项事业中都有所发展，特别是生产制造业。水轮机调速系统的运行质量是否能够达到标准将在很大程度上决定机组的性能，使经济效益受到波动。水轮机调速系统在应用的过程中也有一个过程，那就是从简单到复杂，从低效到高效。在科学技术的不断发展下，水轮机调速系统必将向着更为高科技、智能化的方向推进。 1.2 水轮机调速系统的工作原理 压力罐里充入一定的高压气体，然后将压力油抽入压力罐体，一般情况下使用的是齿轮泵或螺杆泵。常规油压调速器要充空气，高油压调速器充氮气。压力的作用是气体被压缩，进而产生压强，并作用在油面上，形成压力油，这是能量积累的过程。在电气控制信号的驱动下，电液转换装置转换为机械位移，并通过压力油的做功使液压放大从而产生较大的力，接力器在力的作用下开度变大，使得导叶开度和浆叶角度发生改变，调节导水机构的流量，达到控制各个机构的目的。 2 水轮机调速系统优化维护模块的设计 2.1 基本结构 要做好水轮机调速系统优化维护模块的设计工作要对企业的运行情况有一个比较深入的了解，也就是一切从实际出发，如果只是想要更新换代，那是不可取的，也比较盲目。要充分的利用现有资源，根据实际情况来科学的添加装置，比较提倡使用计算机网络技术，这样能够有效的整合系统。在计算机技术的支持下，信息资源得到了共享，也在无形中减少了浪费，降低了成本，使整个系统的稳定性和安全性得到了极大的提升。 2.2 硬件组成
水轮机调速系统分析与建模
水轮机调速系统分析与建模 袁方2012202080056 武汉大学动力与机械学院 1 水轮机调节系统各个模块组成 水轮机调速系统主要由压力引水系统、调速器电气部分、液压随动系统、水轮机、发电机、电网组成。如图1所示。 图1 水轮机调速系统 它是一个集水、机、电为一体的综合控制系统。 1)调速器电气部分：主要实现系统的控制规律和控制算法，针对不同的过程有不 同的控制策略。主要体现在不同的控制规律和不同的控制参数上，控制参数主 要包含比例系数(K p)、积分系数(K i)、微分系数(K d)、永态转差系数(b p)。 2)液压随动系统：实现电气信号向机械液压信号的转变和放大。主要包括电气— 液压信号转换装置、液压放大、(导叶操作)机械手臂和位置反馈等，如图2所示。 3)水轮机：将水能转换为机械能。 4)发电机：将机械能转换为电能。 5)电网：主要是提供其他用电部门需要的能量。 2 液压随动系统分析与建模 机械液压系统的作用是把电气信号转换并放大成具有一定操作力的机械位移信号，具有功率放大系数大、负载力大等特点。它主要由电气－液压信号转换装置、液压放大、（导叶操作）机械手臂和位置反馈等部分组成。
图2 液压随动系统原理框图 电液伺服阀是将电气信号转换成具有一定操作能力的机械液压信号，它是液压随动系统的关键部件。电液伺服阀是一个带有死区、饱和、间隙的一阶惯性环节。电液转换器的时间常数，一般情况下很小，可以忽略不计，故可以看成一个比例环节。 主配压阀直接控制导叶接力器，是一个一阶惯性环节，包含一个死区环节。 主接力器作为驱动机构，它将调速器输出的控制信号直接作用在水轮机的导叶上，控制导叶的开与关，是一个积分环节。 2.1 电液伺服阀 电液伺服阀将电气信号转换为阀芯的位移信号，进而转化为有一定压力的流量信号。在建模时对系统进行适当地简化。主要包含比例环节、死区、饱和、间隙等环节。输入为PID控制器输出的控制信号，输出为有一定压力的流量信号。 电液伺服阀建模如图： 图3 电液伺服阀模型 2.2 主配压阀 主配压阀将阀芯的位移信号转换为过流孔的流量信号，有一定的压力，主要包含比例环节、死区、饱和、间隙等环节。输入信号简化为电液转换器的输出开口的大小，即阀芯的位移信号。输出为有一定压力的流量信号，用于驱动主接力器。
水轮机调节控制系统
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=πn/30（n为机组转速）； t M ---水轮机动力矩； t g d ω J =M -M dt
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。 4. 水轮机调节常见的几个术语和概念 为了便于理解，在这里我先给大家讲一下水轮机调节常见的几个术语和概念。 4.1常见的几个术语 ① 调节对象：被控制设备的统称，在水轮机自动调节中，它包括水轮发电机组、引水系统和电网。 ② 调速器：用于调节和控制水轮发电机转速的设备。其中自动调节转速的部分称为“自动调速系统”，而在分析水轮机自动调节系统中，人们习惯称之为调速器。 ③ 水轮机自动调节系统：由调节对象和调速器的自动调速系统所构成的自动调节系统。 ④ 被调节参数：力图控制在指定范围的参数。对水轮机自动调节系统而言是机组转速n 即角速度ω。 ⑤ 给定值：指定的某参数或其变化范围。 ⑥ 扰动：所有使被调节参数偏离给定值的因素均称为扰动。在研究水轮机自动调节的动态特性中，常采用阶跃扰动，即扰动一旦作用于该系统便保持为某一常量。 ⑦ 环节：构成系统的最基本单元。 4.2水轮机自动调节系统的动特性 水轮机自动调节系统受到一定的扰动后，在调节过程中，机组转速（频率）随时间的变 t M ω=γQH ηt γQH η M = ω 0Q =f(a )
基于PLC的水轮机调速系统设计
电信学院毕业设计任务书 题目基于PLC的水轮机调速系统设计 学生姓名班级学号 题目类型工程设计指导教师系主任 一、毕业设计的技术背景和设计依据： 水轮发电机组把水能转变成电能供用户使用，用户除要求供电安全可靠外，还要求电能的频率保持在额定值附近某一范围内。按规定，电力系统的频率应保持在50Hz，其偏差不得超过±0.2 Hz。而电力系统的负荷是在不断变化的，这必然导致系统频率的变化。因此，水轮机调速器必须根据负荷的变化不断地调节导水机构的开度来改变水轮发电机组的有功功率输出，以使水轮发电机组的转速维持在某一预定值，或按某一预定的规律变化。在机组并网以前，调速系统还要完成同期装置的任务，即跟踪网频，随时准备并网。并网以后主要完成调速器的任务。目前，水电站趋向于采用PLC控制来完成调节任务。 二、毕业设计的任务 1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献 2、熟悉水轮机调速器的工作原理 3、系统硬件电路设计 4、PLC选型和硬件设计 5、PLC单片机软件设计 6、撰写设计说明书，绘制图纸 7、指定内容的外文资料翻译 三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标 主要内容、功能： 1、频率自动测量与调节； 2、相角自动测量与控制； 3、自动调整与分配负荷； 4、开停机操作和紧急停机操作； 5、显示运行参数； 6、自动跟踪网频； 7、具有自动、手动操作方式； 8、具有PID调节规律； 9、提供4—20mA导叶开度模拟量信号至后台机，实时监测导叶开度； 主要技术指标： 静态特性： 转速死区≤0.04% 静特性曲线的非线性度<1% 参数范围： 测频范围 10—100HZ（0.5V—100V） 频率给定范围 45—55HZ 功率给定范围 0—100% 电气开限给定范围 0—100%
水轮机调节系统空载扰动特性仿真1
水轮机调节系统空载扰动特性仿真 魏守平 一．水轮机调节系统空载扰动特性的仿真结果 GB/T 9651.1-2007《水轮机控制系统试验规程》规定： “7.21.2自动方式空载工况下，对调速系统施加阶跃频率扰动(一般采用阶跃变化微机调速器控制器的频率给定数值)，记录机组转速、接力器行程等的过渡过程，选取转速摆动值和超调量较小、波动次数少、稳定快的一组调节参数，提供空载运行使用。在该组调节参数下，用自动记录仪记录机组 3 min（为观察到有大致固定周期的摆动，可延长至5min）的转速摆动情况，量取有大致固定周期的转速摆动幅值；重复三次，取其平均值。” 1. 仿真策略 在进行水轮机调节系统空载扰动特性的每一次仿真中，我们的仿真策略是“1个(组)仿真目标参数的3个(组)数值仿真”，也就是说，在每次仿真中，采用选择的1个(组)仿真目标参数的3个(组)数值进行，将这3个仿真的动态过程的仿真变量波形和全部仿真参数在1个仿真图形中表示。 众所周知，对应1个(组)仿真目标参数的仿真，只能得到一个孤立的动态过程；对应2个(组)仿真目标参数的仿真，可以得到互为比较的2个动态过程；而对应3个(组)仿真目标参数的3个动态过程，则为进行参数变化对动态过程影响分析，提供了更为形象直观的结果。 在本次的水轮机调节系统空载扰动特性的仿真结果中，显示了机组频率f和接力器行程y的动态波形和所有的仿真参数。动态波形的纵坐标显示了机组频率f和接力器行程y 等2个变量，机组频率f是以赫芝(Hz)为单位，接力器行程y是以相对值显示；动态波形的横坐标是时间坐标t，单位是秒s。为了便于比较、分析和研究某1个(组)参数的取值对水轮机调节系统动态特性的作用，在其他的水轮机调节系统参数相同的条件下，选定1个或1组(数个)仿真目标参数，并选择各自3个不同的数值进行仿真，同时得到与之对应的3个仿真结果。第1个(组)变量对应的仿真曲线是红色点画线，第2个(组)变量对应的仿真曲线是黑色实线，第3个(组)变量对应的仿真曲线是蓝色虚线。在仿真波形图中的仿真参数显示区，标示了仿真采用的水轮机调节系统全部参数，在参数显示区的下部用红色、黑色和蓝色标示了3个(组)仿真目标参数，它们分别与红色、黑色和蓝色的仿真动态仿真波形对应。 记空载扰动前的频率为f1、空载扰动后的频率为f2，则扰动频率偏差的绝对值为Δf=∣f2-f1∣，定义空载扰动频率调节稳定时间为：从空载频率扰动时间时起，到机组空频率进入以扰动后频率f2中心的稳定区域（f2±∣f2-f1∣*5%）的时间t E。我们在仿真波形中以频率f2为中心，标出了以(f2+∣f2-f1∣*5%)和(f2-∣f2-f1∣*5%)为纵坐标的、平行于坐标横轴的空载扰动后的稳定区域边界。在仿真动态过程波形中，还标出了接力器行程空载扰动后的稳定值y2，请注意y2与扰动频率值(f2-f1)(相对值)及自调节系数e n之间的关系。 在以下的仿真中，仿真是对于机组频率向上扰动工况进行的，也可以进行向下扰动工况的仿真，仿真结果会自动绘出空载频率扰动后的稳定区域边界。例如，当空载扰动频率为Δf==4.0Hz时，扰动前的机组稳定频率为f1=48.0Hz，扰动后的机组稳定频率为f2=52.0Hz，在仿真结果的波形图中，标出了平行于坐标横轴的机组频率f=52.2Hz的黑色实线和平行于坐标横轴的机组频率f=51.8Hz的黑色实线；当空载扰动频率为Δf=2.0Hz时，扰动前的机组稳定频率为f1=49.0Hz，扰动后的机组稳定频率为f2=51.0Hz，在仿真结果的波形图中，