水轮机调节基础知识

1、水轮机调节基础知识水轮机调节基础知识I i1= wI i1= w2、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6 f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

2、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

3、、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

4、、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 ，PID比例积分微分型G (S) = K + K / SG (s)= K + K / s + K s24、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

5、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

6、，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。Ii，=I I |=3Ii，=I I |=35、离心摆的性能参数：离心摆放大系数Kf离 心摆单位不均衡度6七离心摆的转速死区ixf。liiJi=jw36、液压放大机构：引导阀的作用就是接受离 心摆输出的位移信号，改变中牌友孔输出的油 压，去控制辅助接力器活塞上腔的油压变化，从 而控制辅助接力器动作；辅助接力器与主配压 阀的作用就是通过上油腔的变化使活塞上下位 移，从而相应的控制主配压阀活塞动作；主接 力器是第二级液压放大机构的执行元件，所有调 节动作均由主接力器去完成，从而控制

7、倒也开 度，改变机组流量，完成机组转速或符合调整的 任务。liiJi=jw37、辅助接力器的作用：通过上油腔油压的变 化，使活塞上下位移，从而相应的控制主配压阀 活塞动作。38、接力器反应时间常数Tr是反应接力器速度 特性的参数，它受结构尺寸的影响。39、接力器最短关闭时间Tf以匀速由全开位置 关至全关所用的时间。40、油压装置的作用:供给调速器操作压力油的 能源设备。41、油压装置的组成：压力油灌、回油箱、中间 油管、螺杆油泵、补气法、安全阀。42、安全阀的作用：保证压力油管内的油压不超 过允许的最高压力，防止油泵过载和确保压力油 灌的安全43、止回阀的作用：防止油泵停转时压力油管内 的油管

8、倒流。44、电器调速器与机调相比的优点：有较高的精 确度和灵敏度，制造成本低，调节参数的调整和 运行方式切换方便，便于标准化系列化，实现单 元组合，利于调速器的生产制造质量的提高，安 装检修调整方便。l=jw45、电力转换器的作用：将综合放大后的电器信 号转换成有一定压力的流量信号送入机械液压 系统区控制导水机构。l=jw46、电液调速器的组成：1.电气部分：测评回路、 频率给定回路、功率给定回路、硬反馈回路、软 反馈回路、综合放大回路。2.机械放大部分：电 液转换器和位移转换器，液压放大机构，操作控 制机构。47、位移传感器的作用：把接力器的位移方向和 大小按比例关系转换成相应的直流电压使软

9、硬 反馈回路工作。48、测评回路的类型：永磁机-LC测评回路，发电机残压脉冲频率测量回路，齿盘、磁头脉冲 频率测量回路，发电机残压脉冲频率数字测评回 路。49、测评回路的组成：频率信号整形电路、控制脉冲发生器电路、取样控制电路、函数发生器电 路、记忆放大电路、比例微分电路。量回50、脉冲频率测量回路包括滤波整形功率放大,量回50、脉冲频率测量回路包括滤波整形功率放大,脉冲频率电压转换，频率给定 51、调差回路的作用：实现有差调节，使各机组 按各自的调差率承担变动负荷。52、微机调速器的三种调节模式：频率调节模 式、开度调节模式、功率调节模式。53、电液转换器的作用：将电气信号转换成有一 为控制

10、套式、喷嘴式、滑阀式。定操作力和位移量的机械位移信号，按结构分分i=j定操作力和位移量的机械位移信号，按结构分分i=j54、调节对象包括：引水系统、水轮机、发电机、 电力系统。55、水轮机的动态特性：在调节过程中水轮机动 力距、流量随导叶开度作用水头和转速而变化的 特性。56、六个参数：ey、水轮机动力距对接力器行程 的传递函数，ex、水轮机动力距对机组转速的传 递函数又称为水轮机自调节系数，eh，水轮机动 力距对水头的传递函数eqy水轮机流量对导叶 开度的传递函数 eqx水轮机流量对转速的传 递函数 eqh水轮机流量对水头的传递函数。57、Ej发电机负荷自调节系数en水轮发电机组自调节系数5

11、8、六个系数对调节系统的主要影响：57、Ej发电机负荷自调节系数en水轮发电机组自调节系数58、六个系数对调节系统的主要影响：ey是大于零的是表示动力距相对值mt随着相对开度的 增加而增大，ex表示当接力器行程和作用水头不变时，动力距相对量mt随着 转速的增加而减小，eh越大引起的动力距波动 值越大，eqy大于零小于1表示水轮机流量随接 力器行程增加而增加，eqx绝对值很小可忽略不 计，eqh 一般大于零，即水轮机流量随水头增加 而增加。59、调节系统的动态过程：非周期衰减过程、衰 减震荡过程、等副震荡过程、扩散震荡过程60、 Ta机组惯性时间参数 Tw引水系统水流 惯性时间常数，Tw越大，水

12、流惯性越大，调节=i=i=i=i=il=Jl=Ji=j系统稳定性就越差。61、缓冲时间常数Td越大，调速器的速动性越 差，但稳定性越好。软反馈衰减越慢，接力器关 机速度越慢，局部反馈系数a增大，使主配压阀 开启的窗口开度减小，有利于稳定，有利于减小 ，大转速偏差，永态转差系数bp越大，调节越 稳定，但范围有限。62、Td越小，从动活塞回复越快，调速器的速 动性越高；反之， 63、64、水击波的传播过程：零到L/C，升压逆波L/C到2L/C,降压顺波2L/C到3L/C,降压逆 波3L/C到4L/C,升压顺波。65、反应电能质量指标：电压和频率。66、水轮机调节的任务：根据电力系统负荷的变 化不断

13、的调节水轮发电机组有功功率的输出，并 维持机组转速在规定的范围内。67、转速调整机构原理:转速调整机构能人为的增加或减少调差机构的起始作用点，使引导阀针=i增加或减少调差机构的起始作用点，使引导阀针=i塞产生一个预先的附加位移，接力器活塞的位移 并不能改变转速调整机构的螺母和丝杆之间的 相对位移。转速的改变值取决于转速调整机构螺母上下位移量的大小。i=j母上下位移量的大小。i=j68、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。69、第一级放大

14、元件：引导阀和辅助接力器。第 一级放大反馈机构：局部反馈机构。第二级放大 元件：主配压阀和主接力器。第二级放大跨越反 馈机构：硬反馈和软反馈机构。70、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。71、调速器的型号1 2-3-4-5 6:1Y 表示 带油压装置，T表示通流式，2T表示调速 器，ST表示双调速器，CJT表示冲击式调速器，DT表示集成电路模拟型调速器，WT表示微机 型调速器，3大型调速器表示主配压阀直径 (mm )小型调速器表示接力器容量(N*m)o72、转速死区与的关系；转速死区：当离心摆转 速变化很小时，无法克服零件之间的摩擦力，转 动套不能移动，这时就会

15、出现转速死区，以同一 行程所对应的两个转速差的相对值表示，转速死 区越大，灵敏度越差。73、配压阀死区;配压阀阀芯在n=W %=什人之间变化时接力器静止不动，这一变化 范围。sii-s就称为配压阀死区1274、液压放大机构：由引导阀辅助接力器、主配 压阀、主接力器75、微机调速器的三种调节模式：频率调节模 式、开度调节模式、功率调节模式76、调节保证计算的任务选择合适的直线关闭 时间Ts,使8 W8允许、E W E允许。77、永态转差率：用相对量表示的调速系统静特 性某一规定运行点触斜率的复数。78、暂态转差系数：缓冲装置不起缓冲作用时由 软反馈机构造成的有差静特性斜率的负值Bt越 大，调节系

16、统越稳定。并能减小调节过程的转速 最大偏差值和震荡次数，但到达一定程度后，稳 定性不再增加。79、微机调速器的调节模式：频率调节模式(FM )、开度调节模式(YM )、功率调节模式（PM）o80、频率调节模式是一种适用于机组空在运行， 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.81、调保计算；水电站设计时要计算调节过程中 的最大水击压强变化值和最大转速上升值，并据 此选择合理地导叶调节时间和调节规律，使水击 压强变化和转速上升都在允许范围内，这在工程 上称为调节保证计算82、调节保证计算的任务：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

17、，进行最大水机压强变化值和最 大转速上升值计算使水机压强变化和转速上升 都在允许的范围内。83、调节保证计算的目的：在压力和转速上升值 运行的范围内选择合理的导叶调节时间和调节 规律。=184、改善调节保证参数的措施：改变导叶关闭规 律（先快后慢）、设置调压室、装设调压阀；增大 机组GD2、增加假负荷（如水阻器以改变转速）=1（1）YT型：自动调节机构，控制机构，油 压设备，保护装置，监视仪表及其他组成。=i86、（ 1）电液调速器有电气和机械液压两部分 组成。电气部分以一些电气回路取代机械调速器 的离心摆、缓冲器和硬反馈机构，形成调速器的 调节规律，电液调速器增加了电液转换器，其作=i用是将

18、综合放大后的电气信号转换成有一定压 力的流量信号送入机械液压系统，去控制倒水机 构。liiJ87、（2）.电气部分：测频回路：测转速并转 换为电信号；频率给定回路：提供一个人为控 制的直流电压，与测频回路输出的直流电压信号 叠加，用来改变调速器的整定频率，调整机组的 转速和负荷。功率给定回路和硬反馈回路软 反馈回路，软反馈回路和测频微分回路统称为校 正回路。综合放大回路：以位移变化的形式通 过杠杆进行综合叠加。liiJi=ji=jw88、测频回路：输入信号取自永磁发电 机的所谓一LC测频回路；输入信号取自发电 机电压互感器的所谓发电机残压-脉冲频率测量 回路；输入信号取自磁性传感器的所谓齿盘、

19、 磁头-脉冲频率测量回路；输入信号取自发电 机电压互感器的所谓发电机残压-脉冲频率数字 测频回路。要求：线性度要好，工作稳定性好， 抗干扰能力强，时间常数小，电路简单，测频比 例适中。i=ji=jwliiJ89、.校正回路：为了提高调节系统的稳定性， 改善过度过程品质，获得所需的调节规律，在反 馈通道上引入软反馈元件，以便对水轮机调节系 统进行校正。分为并联校正，串联校正。liiJ90、软反馈回路由RC微分回路和它前后具有 比例特性的电位器等组成，输入电压U a均与主接力器的行程Y成比例。91、信号综合放大回路：信号综合回路，互补对 称式功率放大电路和限幅电路组成。综合方式： 交流信号的综合，

20、直流信号的综合，直流信号的 并联综合。92、电气开度限制回路：实际开度小于限制开 度，可开可关；实际开度=限制开度，只能关， 不能关。93、位电转换器就是将机械位移信号转换成电 信号转换元件，使两个信号能按一定的函数关系 准确的进行转换。94、YDT型电液调速器的液压放大机构，包括 中间接力器、主配压阀，主接力器以及传动杆等，i=jl=jw95、电液转换器是电液调速器中连接电气部分 和机械液压部分的一个关键元件。它的作用是将 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，或转换为具有 一定压力的流量信号。按工作原理可分为动圈式 和动铁式，按其结构特点可分为控制套式，喷嘴 挡板式和滑阀式 96、电液伺服阀：滑阀式，环喷式i=jl=jw97、98、微机调速器：(1).微机调速器有微机调速 器和液压随动系统组成，水轮发电机组是被控制 对象，被控制参数为频率f或转速n。(2)微机调速器的特点：采用了性能优liiJ越、可靠性高的计算机硬件，具有优良的静态和 动态特性采用新型的电液转换元件，提高了抗 油质污染能力，机组运行的可靠性得到很大的提 高控制功能日益完善，具有灵活性大，调节性 能好，控制功能强的特点电液随动系统取