1、水輪機調節基礎知識水輪機調節基礎知識I i1= wI i1= w2、水輪機調節：在電力系統中，為了使水輪發 電機組的供電頻率穩定在某一規定的范圍內而 進行的調節。3、水輪機調節系統由調節對象和調速器組成。調節對象有引水系統、水輪機、發電機和電力系 統。4、Kf越大，或者6 f越小，或者轉速死區越小， 離心擺的靈敏度越高。5、系統越穩定: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以減小轉速變化值。7、水輪機調節的途徑：改變導葉開度或噴針行 程，方法是利用調速器按負荷變化引起的機組轉 速或頻率的偏差調整水輪機導葉或噴針開度使 水輪機

2、動力距和發電機阻力距及時回復平衡從 而使轉速和頻率保持在規定范圍內。8、水輪機調節的特點：自動調節系統、一個復 雜非線性控制系統、有較長引水管道開啟或關閉 導葉時壓水管道產生水擊、隨電力系統容量的擴 大和自動化水平的提高對水輪機調速器的穩定 性，速度性，準確性要求高。9、調速系統的組成：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：把轉動套的位移量的變化變 轉變為壓力油的流量的變化，去控制輔助接力器 活塞的運動。11、硬反饋又稱調差機構或永態轉差機構，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。用于實現機組有差調節，以保證并網運 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轉差機構或校 正元件，只在調節過程中存在，調節過程結束后， 反饋位移自動消失，這種反饋稱為軟反饋或暫態 反饋。作用是提高調節系統的穩定性和改善調節 系統的品質。13、硬反饋的作用：實現機組有差調節保證并網 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、轉軸、傳動桿件。15、軟反饋的作用：提高調節系統的穩定性，改 善調節系統的品質。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、調差機構的作用：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、、調差機構的組成：螺母，螺桿，反饋框架, 轉軸20、轉速調整機構的作用：當機組單機運行時用 于改變機組轉速，當機組并列于無窮大電網運行 時用于改變機組所帶的負荷。21、轉速調整機構的組成：手輪、螺桿、螺母。22、調節系統的靜特性:統節系統處于平衡狀態 時機組轉速與發電機出力之間的關系。23、調節規律的輸出信號接力器位移y與輸入 信號轉速x之間的關系稱為調節規律。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與調節系統的構造有關，與機組特性和 運行水頭無關。ep與兩者都有關。25、調速器的典型環節：比例環節、積分

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

6、，傳遞給引導閥。33、離心擺靜特性：離心擺靜態方程式表示在穩 定工況時，離心擺的轉速幾乎與轉動套行程之間 的對應關系。Ii，=I I |=3Ii，=I I |=35、離心擺的性能參數：離心擺放大系數Kf離 心擺單位不均衡度6七離心擺的轉速死區ixf。liiJi=jw36、液壓放大機構：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的執行元件，所有調 節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，完成機組轉速或符合調整的 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Tr是反應接力器速度 特性的參數，它受結構尺寸的影響。39、接力器最短關閉時間Tf以勻速由全開位置 關至全關所用的時間。40、油壓裝置的作用:供給調速器操作壓力油的 能源設備。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：防止油泵停轉時壓力油管內 的油管

8、倒流。44、電器調速器與機調相比的優點：有較高的精 確度和靈敏度，制造成本低，調節參數的調整和 運行方式切換方便，便于標準化系列化，實現單 元組合，利于調速器的生產制造質量的提高，安 裝檢修調整方便。l=jw45、電力轉換器的作用：將綜合放大后的電器信 號轉換成有一定壓力的流量信號送入機械液壓 系統區控制導水機構。l=jw46、電液調速器的組成：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 液轉換器和位移轉換器，液壓放大機構，操作控 制機構。47、位移傳感器的作用：把接力器的位移方向和 大小按比例關系轉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，發電機殘壓脈沖頻率數字測評回 路。49、測評回路的組成：頻率信號整形電路、控制脈沖發生器電路、取樣控制電路、函數發生器電 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,脈沖頻率電壓轉換，頻率給定 51、調差回路的作用：實現有差調節，使各機組 按各自的調差率承擔變動負荷。52、微機調速器的三種調節模式：頻率調節模 式、開度調節模式、功率調節模式。53、電液轉換器的作用：將電氣信號轉換成有一 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，按結構分分i=j定操作力和位移量的機械位移信號，按結構分分i=j54、調節對象包括：引水系統、水輪機、發電機、 電力系統。55、水輪機的動態特性：在調節過程中水輪機動 力距、流量隨導葉開度作用水頭和轉速而變化的 特性。56、六個參數：ey、水輪機動力距對接力器行程 的傳遞函數，ex、水輪機動力距對機組轉速的傳 遞函數又稱為水輪機自調節系數，eh，水輪機動 力距對水頭的傳遞函數eqy水輪機流量對導葉 開度的傳遞函數 eqx水輪機流量對轉速的傳 遞函數 eqh水輪機流量對水頭的傳遞函數。57、Ej發電機負荷自調節系數en水輪發電機組自調節系數5

11、8、六個系數對調節系統的主要影響：57、Ej發電機負荷自調節系數en水輪發電機組自調節系數58、六個系數對調節系統的主要影響：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、調節系統的動態過程：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 Tw引水系統水流 慣性時間常數，Tw越大，水

12、流慣性越大，調節=i=i=i=i=il=Jl=Ji=j系統穩定性就越差。61、緩沖時間常數Td越大，調速器的速動性越 差，但穩定性越好。軟反饋衰減越慢，接力器關 機速度越慢，局部反饋系數a增大，使主配壓閥 開啟的窗口開度減小，有利于穩定，有利于減小 ，大轉速偏差，永態轉差系數bp越大，調節越 穩定，但范圍有限。62、Td越小，從動活塞回復越快，調速器的速 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、反應電能質量指標：電壓和頻率。66、水輪機調節的任務：根據電力系統負荷的變 化不斷

13、的調節水輪發電機組有功功率的輸出，并 維持機組轉速在規定的范圍內。67、轉速調整機構原理:轉速調整機構能人為的增加或減少調差機構的起始作用點，使引導閥針=i增加或減少調差機構的起始作用點，使引導閥針=i塞產生一個預先的附加位移，接力器活塞的位移 并不能改變轉速調整機構的螺母和絲桿之間的 相對位移。轉速的改變值取決于轉速調整機構螺母上下位移量的大小。i=j母上下位移量的大小。i=j68、水輪機調節的特點：自動調節系統、一個復 雜非線性控制系統、有較長引水管道開啟或關閉 導葉時壓水管道產生水擊、隨電力系統容量的擴 大和自動化水平的提高對水輪機調速器的穩定 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：局部反饋機構。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：硬反饋和軟反饋機構。70、調速系統的組成：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表示調速 器，ST表示雙調速器，CJT表示沖擊式調速器，DT表示集成電路模擬型調速器，WT表示微機 型調速器，3大型調速器表示主配壓閥直徑 (mm )小型調速器表示接力器容量(N*m)o72、轉速死區與的關系；轉速死區：當離心擺轉 速變化很小時，無法克服零件之間的摩擦力，轉 動套不能移動，這時就會

15、出現轉速死區，以同一 行程所對應的兩個轉速差的相對值表示，轉速死 區越大，靈敏度越差。73、配壓閥死區;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1274、液壓放大機構：由引導閥輔助接力器、主配 壓閥、主接力器75、微機調速器的三種調節模式：頻率調節模 式、開度調節模式、功率調節模式76、調節保證計算的任務選擇合適的直線關閉 時間Ts,使8 W8允許、E W E允許。77、永態轉差率：用相對量表示的調速系統靜特 性某一規定運行點觸斜率的復數。78、暫態轉差系數：緩沖裝置不起緩沖作用時由 軟反饋機構造成的有差靜特性斜率的負值Bt越 大，調節系

16、統越穩定。并能減小調節過程的轉速 最大偏差值和震蕩次數，但到達一定程度后，穩 定性不再增加。79、微機調速器的調節模式：頻率調節模式(FM )、開度調節模式(YM )、功率調節模式（PM）o80、頻率調節模式是一種適用于機組空在運行， 并入小電網或孤立電網運行和在大電網以調頻 方式運行的自動調節模式.81、調保計算；水電站設計時要計算調節過程中 的最大水擊壓強變化值和最大轉速上升值，并據 此選擇合理地導葉調節時間和調節規律，使水擊 壓強變化和轉速上升都在允許范圍內，這在工程 上稱為調節保證計算82、調節保證計算的任務：根據水電站壓力引水 系統和水輪發電機組特性選擇合理的導葉調節 時間和調節規律

17、，進行最大水機壓強變化值和最 大轉速上升值計算使水機壓強變化和轉速上升 都在允許的范圍內。83、調節保證計算的目的：在壓力和轉速上升值 運行的范圍內選擇合理的導葉調節時間和調節 規律。=184、改善調節保證參數的措施：改變導葉關閉規 律（先快后慢）、設置調壓室、裝設調壓閥；增大 機組GD2、增加假負荷（如水阻器以改變轉速）=1（1）YT型：自動調節機構，控制機構，油 壓設備，保護裝置，監視儀表及其他組成。=i86、（ 1）電液調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速器 的離心擺、緩沖器和硬反饋機構，形成調速器的 調節規律，電液調速器增加了電液轉換器，其作=i用是將

18、綜合放大后的電氣信號轉換成有一定壓 力的流量信號送入機械液壓系統，去控制倒水機 構。liiJ87、（2）.電氣部分：測頻回路：測轉速并轉 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，用來改變調速器的整定頻率，調整機組的 轉速和負荷。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電 機的所謂一LC測頻回路；輸入信號取自發電 機電壓互感器的所謂發電機殘壓-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；輸入信號取自發電 機電壓互感器的所謂發電機殘壓-脈沖頻率數字 測頻回路。要求：線性度要好，工作穩定性好， 抗干擾能力強，時間常數小，電路簡單，測頻比 例適中。i=ji=jwliiJ89、.校正回路：為了提高調節系統的穩定性， 改善過度過程品質，獲得所需的調節規律，在反 饋通道上引入軟反饋元件，以便對水輪機調節系 統進行校正。分為并聯校正，串聯校正。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；實際開度=限制開度，只能關， 不能關。93、位電轉換器就是將機械位移信號轉換成電 信號轉換元件，使兩個信號能按一定的函數關系 準確的進行轉換。94、YDT型電液調速器的液壓放大機構，包括 中間接力器、主配壓閥，主接力器以及傳動桿等，i=jl=jw95、電液轉換器是電液調速器中連接電氣部分 和機械液壓部分的一個關鍵元件。它的作用是將 電氣部分輸出的綜合電氣信號轉換成具有一定 操作力和位移量的機械位移信號，或轉換為具有 一定壓力的流量信號。按工作原理可分為動圈式 和動鐵式，按其結構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，環噴式i=jl=jw97、98、微機調速器：(1).微機調速器有微機調速 器和液壓隨動系統組成，水輪發電機組是被控制 對象，被控制參數為頻率f或轉速n。(2)微機調速器的特點：采用了性能優liiJ越、可靠性高的計算機硬件，具有優良的靜態和 動態特性采用新型的電液轉換元件，提高了抗 油質污染能力，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，調節性 能好，控制功能強的特點電液隨動系統取