1、關于水輪機調節(jié)的基本概念1第一張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2水輪機調節(jié)的基本概念1.水輪機調節(jié)系統(tǒng)2.水輪機調節(jié)的任務3.水輪機調節(jié)系統(tǒng)的特點4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng))5.水輪機微機調速器的原理圖6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖7.靜態(tài)特性8. 動態(tài)特性第二張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3 水輪機調節(jié)的基本概念1.水輪機調節(jié)系統(tǒng) 水輪機調節(jié)系統(tǒng)的結構如圖所示。其工作過程為：測量元件把機組轉速n（頻率f）、功率Pg、水頭H、流量Q等參量測量出來，與給定信號和反饋信號綜合后，經放大校正元件控制執(zhí)行機構，執(zhí)行機構操縱水輪機導水機構和槳葉機構，同時經反饋元件

2、送回反饋信號至信號綜合點。 基本概念第三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4 水輪機調節(jié)的基本概念 1.水輪機調節(jié)系統(tǒng) 水輪機控制系統(tǒng) hydraulic turbine control systems:用來檢測被控參量（轉速、功率、水位、流量等）與給定參量的偏差，并將它們按一定特性轉換成主接力器行程偏差的一些設備所組成的系統(tǒng)。 被控制系統(tǒng) controlled system:由水輪機控制系統(tǒng)控制的系統(tǒng)，它包括水輪機、引水和泄水系統(tǒng)、裝有電壓調節(jié)器的發(fā)電機及其所并入的電網。 水輪機調節(jié)系統(tǒng) hydraulic turbine regulating system:由水輪機控制系統(tǒng)和被

3、控制系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)。 隨動系統(tǒng) servo-system:自動跟蹤控制裝置輸出，并轉換、放大的位置反饋控制系統(tǒng)。 基本概念第四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5 水輪機調節(jié)的基本概念 1.水輪機調節(jié)系統(tǒng) 水輪發(fā)電機組轉動部分的運動方程為： 式中：J機組轉動部分的慣性矩（kgm2）； 機組轉動角速度（rad/s）；n機組轉動速度r/min）；Mt水輪機轉矩（Nm）； Mg發(fā)電機負荷阻力矩（負載轉矩）（Nm）。 上式清楚地表明，水輪發(fā)電機組是轉速對力矩的積分環(huán)節(jié)，機組轉速(頻率)保持恒值的條件是 ，即要求 ，否則就會導致機組轉速(頻率)相對于額定值持續(xù)升高或降低，從而出現(xiàn)轉速(頻

4、率)偏差；在以后的分析中可以看到，由于水輪發(fā)電機組具有水輪機轉矩對轉速的傳遞系數(shù)( ( )和發(fā)電機負載轉矩對轉速的傳遞系數(shù)的特性，使得水輪發(fā)電機組轉速對力矩是一個一階慣性 環(huán)節(jié)。 基本概念第五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月6 水輪機調節(jié)的基本概念 1.水輪機調節(jié)系統(tǒng)水輪機轉矩 式中：Q通過水輪機的流量（m3/s）；H水輪機凈水頭（m）； 水輪機效率； 水的密度g/m3）。 所以，在一定的機組工況下，只有調節(jié)流量Q和效率 ，才能調節(jié)水輪機轉矩，達到的目的。從最終效果來看，水輪機調節(jié)的任務是維持水輪發(fā)電機組轉速（頻率）在額定值附近的允許范圍內。然而，從實質上講，只有當水輪機調節(jié)器相

5、應地調節(jié)水輪機導水機構開度（從而調節(jié)水輪機流量Q）和水輪機輪葉的角度（從而調節(jié)水輪機效率），使，才能使機組在一個允許的穩(wěn)定轉速（頻率）下運行。從這個意義上講，水輪機調節(jié)的實質就是：根據偏離額定值的轉速（頻率）差信號，調節(jié)水輪機的導水機構和輪葉機構，維持水輪發(fā)電機組功率與負荷功率的平衡。 基本概念第六張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月7水輪機調節(jié)系統(tǒng)是一個閉環(huán)自動調節(jié)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng):眾所周知，如果系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的輸入 (控制)作用沒有影響，則這個系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)(Open loop system)。因此，對應于一個輸入(控制)量，便有一個相應固定的輸出量與之對應，系統(tǒng)的控制精度取決于

6、系統(tǒng)參數(shù)的校準；但是，當系統(tǒng)出現(xiàn)擾動或參數(shù)變化時，原來相應固定的輸出量就會變化了；所以，采用開環(huán)控制系統(tǒng)是不可能構成精確的控制系統(tǒng)的。閉環(huán)系統(tǒng):從圖可以看出，水輪機調節(jié)系統(tǒng)的輸出(機組(電網)頻率、機組功率等)對系統(tǒng)的控制作用(轉速(頻率)給定、機組功率給定、接力器開度給定等)有著直接的影響，一般稱其為反饋作用(Feedback effect)；所以，水輪機調節(jié)系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，水輪機控制系統(tǒng)(調速器)自身也是一個閉環(huán)系統(tǒng)。輸入信號與反饋信號之差稱之為誤差，誤差信號施加在控制器的輸入可以減少系統(tǒng)的誤差，并使系統(tǒng)的輸出量趨于給定值。所以，閉環(huán)系統(tǒng)就是利用反饋來減小系統(tǒng)的誤差。當然，對于一個閉環(huán)

7、控制(調節(jié))系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的穩(wěn)定性(Stability)始終是一個重要問題。除去穩(wěn)定問題之外，閉環(huán)控制(調節(jié))系統(tǒng)的動態(tài)過程及動態(tài)品質(性能)也是比開環(huán)系統(tǒng)復雜的多；因為，閉環(huán)控制(調節(jié))系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定時，還可能出現(xiàn)動態(tài)過程中超調或衰減振蕩(Damply oscillation)現(xiàn)象。 水輪機調節(jié)的基本概念 1.水輪機調節(jié)系統(tǒng)基本概念第七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月8水輪機調節(jié)系統(tǒng)是一個閉環(huán)自動調節(jié)系統(tǒng) 水輪機調節(jié)系統(tǒng)和水輪機控制系統(tǒng)在工作過程中，有兩種工作狀態(tài)：靜態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)）和動態(tài)（瞬變狀態(tài)）。 調節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)又稱為穩(wěn)定狀態(tài):穩(wěn)定狀態(tài) (steady state)是指機組在

8、恒定的負荷、給定信號和水頭下運行，水輪機控制系統(tǒng)和水輪機調節(jié)系統(tǒng)的所有變量都處于平衡狀態(tài)的運行狀態(tài)。 調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)又稱為瞬態(tài):當系統(tǒng)受到負荷、水頭等擾動作用，或給定信號變化時，系統(tǒng)將出現(xiàn)相應的運動，經過一段時間后，在新的條件下進入了新的穩(wěn)定狀態(tài)。從原穩(wěn)定狀態(tài)到新穩(wěn)定狀態(tài)的運動過程,就稱為水輪機調節(jié)系統(tǒng)和水輪機控制系統(tǒng)的動態(tài)。系統(tǒng)動態(tài)不穩(wěn)定時，則出現(xiàn)等幅振蕩或發(fā)散振蕩，系統(tǒng)不能正常工作、沒有穩(wěn)定狀態(tài)；所以，一個動態(tài)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，是對閉環(huán)動態(tài)系統(tǒng)的最基本要求。水輪機調節(jié)的基本概念 1.水輪機調節(jié)系統(tǒng)基本概念第八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月9水輪機調節(jié)系統(tǒng)是一個閉環(huán)自動調節(jié)系統(tǒng)閉

9、環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 在擾動作用下會偏離原來的平衡狀態(tài)(靜態(tài))而產生偏差，進入動態(tài)，所謂動態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就是指當上述擾動消失后或者擾動保持為常量時，動態(tài)系統(tǒng)由動態(tài)恢復到新的平衡狀態(tài)(靜態(tài))的性能。如果系統(tǒng)能夠恢復到平衡狀態(tài)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的；若系統(tǒng)偏差不能消除且愈來愈大、不能恢復到到平衡狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。顯然，穩(wěn)定性是一個閉環(huán)動態(tài)系統(tǒng)能夠正常工作的最基本要求。 水輪機調節(jié)的基本概念 1.水輪機調節(jié)系統(tǒng)基本概念水輪機調節(jié)系統(tǒng)是一個閉環(huán)自動調節(jié)系統(tǒng)，由水輪機控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)組成，它除了具有一般閉環(huán)控制系統(tǒng)的共性外，還有一些值得注意的特點. 第九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1

10、0 水輪機調節(jié)的基本概念2.水輪機調節(jié)的任務 在水輪機數(shù)字式(微機)電液調速器出現(xiàn)以前，水輪機調速器的主要作用是根據偏離機組頻率(轉速)額定值的偏差，調節(jié)水輪機導葉和輪葉機構，維持機組水力功率與電力功率平衡，使機組頻率(轉速)保持在額定頻率(轉速)附近的允許范圍之內。這時的水輪機調速器主要是一個機組頻率(轉速)調節(jié)器。 現(xiàn)代水電廠和電力系統(tǒng)，對水輪機調速器的性能及功能提出了新的和更嚴格的要求。 基本概念第十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月11 水輪機調節(jié)的基本概念 2.水輪機調節(jié)的任務 在數(shù)字式微機電液調速器發(fā)展、完善和廣泛應用的同時，水電廠自動發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)、電網能量管

11、理系統(tǒng)(EMS)也日趨成熟并進入實用化的階段；現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，區(qū)域電網容量迅速加大，區(qū)域電網間聯(lián)網并要求進行交換功率控制；大中型和多數(shù)小型水輪發(fā)電機組均并入大的區(qū)域電網運行。在這種運行方式下，電網的負荷頻率控制(LFC)是通過電網AGC系統(tǒng)和電廠AGC系統(tǒng)來控制水電機組的水輪機調速器及火電組的調速系統(tǒng)實現(xiàn)的。 當機組并入大電網運行時，水輪機調速器主要作為電網一次調頻/負荷控制器、電網二次調頻和電網負荷頻率控制的功率控制器使用?；靖拍畹谑粡垼琍PT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月12 水輪機調節(jié)的基本概念 2.水輪機調節(jié)的任務 因而，現(xiàn)代水輪機調速器承擔的任務已不能僅僅用“水輪機調節(jié)”來

12、描述了，它除了具有調節(jié)水輪發(fā)電機組頻率(轉速)的功能之外，還可以具有功率控制、水位控制、流量控制、電網一次調頻、二次調頻和區(qū)域電網間交換功率控制(TBC)等附加的控制功能。IEC關于水輪機調速器的技術規(guī)范導則(IEC61362(1998)和試驗(IEC60308(2005)中對水輪機調速器都是用“水輪機控制系統(tǒng)”來命名的；我國的水輪機調速器與油壓裝置的國家標準(技術條件和試驗)已經修訂，也將主題詞“水輪機調速器與油壓裝置”改為“水輪機控制系統(tǒng)”?；靖拍畹谑垼琍PT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月13 水輪機調節(jié)的基本概念2.水輪機調節(jié)的任務1). 水輪機調速器作為被控制的水輪發(fā)電機組

13、或其并入電網的 頻率調節(jié)器： (1). 在被控制的水輪發(fā)電機組空載工作狀態(tài)時作為機組頻率調節(jié)器 在被控制的水輪發(fā)電機組空載工作狀態(tài)時，水輪機調速器起作機組的頻率調節(jié)器的作用，調節(jié)并維持機組頻率在額定頻率附近，跟蹤電網頻率，使被控機組能盡快同期、并入電網運行； (2). 在被控制的水輪發(fā)電機組并入電網運行時，作為電網的頻率調節(jié)器： . 被控制的水輪發(fā)電機組并入大電網運行，水輪機調速器根據電網規(guī)定完成電網一次調頻的任務； . 被控制的水輪發(fā)電機組單機帶負荷或在小電網中運行，水輪機調速器的任務是調節(jié)被控機組或小電網的頻率在額定頻率附近，盡量減小負荷突變時的動態(tài)頻率升高或降低，并加快不正常頻率向額定頻

14、率恢復的速度； . 被控制的水輪發(fā)電機組甩負荷時，水輪機調速器調節(jié)被控制機組到空載狀態(tài)運行； 基本概念第十三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月14 水輪機調節(jié)的基本概念2.水輪機調節(jié)的任務2). 在被控制的水輪發(fā)電機組并入電網運行時，水輪機調速器作為被控機組的功率調節(jié)器： 在被控制的水輪發(fā)電機組并入電網運行時，水輪機調速器接收并完成完成電網調度下達的機組給定功率的指令，調節(jié)水輪機組有功功率，滿足電網二次調頻的要求；3). 水輪機調速器作為被控制機組的工況控制器 在水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)等的統(tǒng)一控制下，協(xié)調完成被控制機組的開機、停機、增加或減小負荷、甩負荷，調相和緊急停機等工作狀態(tài)及過

15、程的控制任務。 基本概念第十四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月15 1).水流慣性：水輪機過水管道存在著水流慣性，通常用水流慣性時間常數(shù)Tw來表述：水流慣性時間常數(shù) (Water inertia time constant)是在額定工況下的表征過水管道中水流慣性的特征時間。(1).水流慣性時間常數(shù)Tw的物理概念是：在額定水頭Hr作用下，過水管道內的流量Q由0加大至額定流量Qr所需要的時間。(2).從自動控制理論的觀點來看，過水管道水流慣性使得水輪機調節(jié)系統(tǒng)成為一個非最小相位系統(tǒng)；(3).在動態(tài)過程中，當水輪機導葉關閉時，調節(jié)目標是減小水輪機力矩，但是由于引水系統(tǒng)水流減速、水流動能

16、轉變?yōu)閯菽?、水輪機工作壓力短時上升，而導致水輪機力矩有短時段的增大；反之，當水輪機導葉開啟時，調節(jié)目標是增大水輪機力矩，但是由于引水系統(tǒng)水流加速而導致水輪機壓力有短時段的降低，導致水輪機力矩有短時段的減小。所以，當水輪機導葉開啟或關閉時，都會產生與控制目標相反的逆向調節(jié)。隨著水輪機導葉開啟或關閉速度的增大，動態(tài)過程中的逆向調節(jié)增強，對系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定和響應特性會帶來十分不的影響。通常所說的水錘效應（或水擊效應）就是對這種水流慣性的一種形象的表述。 水輪機調節(jié)的基本概念 3.水輪機調節(jié)系統(tǒng)的特點基本概念第十五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月16 水輪機調節(jié)的基本概念 3.水輪機調節(jié)系

17、統(tǒng)的特點水流慣性時間常數(shù)Tw表達式為： 式中：A每段過水管道的截面積（m2）；L相應每段 過水管道的長度（m）；v相應每段過水管道內的流速（m/s）；g重力加速度（m/s2）；Tw水流慣性時間常數(shù)（s）。 從自動控制理論的觀點來看，過水管道水流慣性使得水輪機調節(jié)系統(tǒng)成為一個非最小相位系統(tǒng)，對系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定和響應特性會帶來十分不利的影響。通常所說的水錘效應（或水擊效應）就是對這種水流慣性的一種形象的表述。 水流慣性時間常數(shù)Tw的物理概念是：在額定水頭Hr作用下，過水管道內的流量Q由0加大至額定流量Qr所需要的時間?；靖拍畹谑鶑垼琍PT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月17 2).機械慣性：

18、機組慣性時間常數(shù) (Unit inertia time constant, unit acceleration constant)是機組在額定轉速時的動量矩與額定轉矩之比。式中： 額定轉速時機組的慣性矩（kgm2）；Mr機組額定轉矩（Nm）；GD2機組飛輪力矩（kNm2）；nr機組額定轉速（r/min）；Pr機組額定功率（kW）；Ta機組慣性時間常數(shù)（s）。(1).機組慣性時間常數(shù)Ta的物理概念是：在額定力矩Mr作用下，機組轉速n由0上升額定轉速nr所需要的時間；這使得對于一個階躍輸入信號，機組轉速的動態(tài)過程有明顯的慣性特性，其轉速呈指數(shù)曲線規(guī)律變化；從手動快速開啟或關閉水輪機導水機構一個開度

19、開始，至機組轉速到達變化差值95%的時間為3 Ta，至機組轉速到達變化差值98%的時間為4 Ta。例如，Ta =10s，則轉速到達變化差值95%的時間t0.9530s，到達變化差值98%的時間t0.9840s。 (2).水輪發(fā)電機組的這種慣性特性，一方面使得動態(tài)過程緩慢，另一方面又使得水輪機調節(jié)系統(tǒng)系統(tǒng)容易產生振蕩和超調。(3).機組慣性時間常數(shù)Ta也可以用下式表示： 式中： GD2機組飛輪力矩Tm2；其余參數(shù)單位同上。(4).機組并入電網運行，發(fā)電機負載也有慣性特性：負載慣性時間常數(shù)(Load inertia time constant)-由電網引起的動量矩與額定轉矩之比。Tb，s。水輪機調

20、節(jié)的基本概念 3.水輪機調節(jié)系統(tǒng)的特點基本概念第十七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月18 水輪機調節(jié)的基本概念 3.水輪機調節(jié)系統(tǒng)的特點機組慣性時間常數(shù)Ta表達式為： 式中： 額定轉速時機組的慣性矩（kgm2）；Mr機組額定轉矩（Nm）；GD2機組飛輪力矩kNm2）；nr機組額定轉速（r/min）；Pr機組額定功率（kW）；Ta機組慣性時間常數(shù)（s）。 機組慣性時間常數(shù)Ta的物理概念是：在額定力矩Mr作用下，機組轉速n由0上升至額定轉速nr所需要的時間。 也可以用下式表示: 式中： GD2機組飛輪力矩Tm2）；其余參數(shù)單位同上.基本概念第十八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于202

21、2年6月19水輪機調節(jié)的基本概念 3.水輪機調節(jié)系統(tǒng)的特點 3).系統(tǒng)具有復雜的、非線性特性：水輪機調節(jié)系統(tǒng)是一個復雜的、非線性控制系統(tǒng): (1). 水輪機型式多種多樣：混流式、軸流定槳式、軸流轉槳式、貫流式、沖擊式、水泵/水輪機式等，因而不同被控制系統(tǒng)之間的特性和控制功能要求是有很大差異的； (2). 對于同一個水輪發(fā)電機組來說，在不同運行水頭和不同的水輪機導葉開度時的靜態(tài)及動態(tài)特性也是不同的，體現(xiàn)出水輪機特性具有非線性的特征；(3). 水輪發(fā)電機組有多種工作狀態(tài)：機組開機、機組停機、同期并網前和從電網解列后的空載、孤立電網運行、以轉速控制和功率控制并列于大電網運行、水位和/或流量控制等，在

22、不同的工況下，對水輪機調速器的要求也是相差很大的。第十九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月20水輪機調節(jié)的基本概念 3.水輪機調節(jié)系統(tǒng)的特點4).要求水輪機調速器具有高可靠性和大的接力器操作力： 為了水輪發(fā)電機組和電網的安全運行，要求水輪機調速器具有高可靠性，因此水輪機調速器必需在其工作電源消失，仍然能靠儲存的能源可靠地關閉水輪機導水機構,以保證機組安全；此外，水輪機控制設備是通過接力器來操作水輪機導水機構和輪葉機構的，這種調節(jié)需要很大的動力，因此，絕大多數(shù)水輪機調速器必需采用機械液壓執(zhí)行機構，并且采用能儲存能源的壓力罐提供工作油源。第二十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年

23、6月21手動水輪機調節(jié) 在水輪機調節(jié)的初期，水輪發(fā)電機組的轉速控制是由操作人員手動控制完成的。經過長期對被控制系統(tǒng)特性的認識和手動控制經驗的總結，隨著機械技術、液壓技術、電氣技術、計算機技術、自動控制技術等的出現(xiàn)及應用，才逐步使水輪機調節(jié)系統(tǒng)成為當今的水輪機閉環(huán)自動調節(jié)系統(tǒng)；即使在現(xiàn)在，手動控制仍然是水輪機調節(jié)系統(tǒng)的一種必備的操作方式。所以了解水電站值班人員手動控制水輪機組的轉速的基本方法，有利于形象地了解水輪機調節(jié)系統(tǒng)的基本工作原理的，也有利于形象地了解比例-積分-微分(PID)調節(jié)規(guī)律對于水輪機調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的作用。 手動控制的基本原則是：進行手動水輪機調節(jié)時，最基本的參數(shù)是水輪發(fā)電機組

24、的頻率(或轉速)，運行人員必須監(jiān)視被控制的水輪發(fā)電機組的頻率或電網的頻率。當頻率大于或小于50Hz時，則相應地關閉或開啟水輪機導水機構，使頻率回復到50Hz左右的一個允許的范圍內。 由于被控機組具有水輪機過水管道的水流慣性和水輪發(fā)電機組的機械慣性，因此在手動調節(jié)時運行人員必須掌握下列操作原則：水輪機調節(jié)的基本概念 3.水輪機調節(jié)系統(tǒng)的特點基本概念第二十一張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月22手動水輪機調節(jié)比例操作輸出與輸入成比例，及時反映偏差，與時間無關；操作導水機構的幅度和速度應近似比例于機組轉速（頻率）對額定轉速（50Hz）的偏差。例如：機組頻率若為51Hz和54Hz，雖然它們

25、均大于50Hz，但針對前者，關閉導水機構的幅度可小一點、速度可慢一點；而對后者，則幅度要大一點、速度要快一點。超前操作輸出與輸入的變化速度成比例，反映偏差的變化率，與時間有關；操作中不僅要密切觀察機組轉速（頻率）偏離額定值的情況，而且要注意機組轉速（頻率）向額定值回復的速度。例如：當機組頻率由54Hz以較快的速度下降到51Hz時，雖然它仍然大于50Hz，但此時不應繼續(xù)關閉導水機構，而應使導水機構稍開啟一點。只有這樣才有可能使機組轉速（頻率）較快地回復到額定值附近。這種針對水流慣性和機組慣性而采取的超前操作原則被形象地稱之為“提前剎車”。積分操作輸出等于輸入的累加，與時間有關；只有輸入為零，輸出

26、才保持常數(shù)；在手動操作中，當機組轉速（頻率）已接近額定值的情況時，操作者就應該密切觀察機組轉速（頻率）與額定轉速的偏差，緩慢地、微量地開啟或關閉，直到機組轉速（頻率）到達額定轉速時為止，這就是微量、精確調節(jié)。 水輪機調節(jié)的基本概念 3.水輪機調節(jié)系統(tǒng)的特點基本概念第二十二張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月23 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng)) 調速器 governor:由實現(xiàn)水輪機調節(jié)及相應控制的機構和指示儀表等組成的一個或幾個裝置的總稱。 機械液壓調速器 mechanical hydraulic governor: 測速、穩(wěn)定及反饋信號用機械方法產生，經機

27、械綜合后通過液壓放大部分實現(xiàn)驅動水輪機接力器的調速器。 電(氣)液(壓)調速器 electric-hydraulic governor:檢測被控參量、穩(wěn)定及反饋信號用電氣方法產生，經電氣綜合、放大后通過電氣轉換和液壓放大系統(tǒng)實現(xiàn)驅動水輪機接力器的調速器。 微機調速器 micro-computer based governor: 以工業(yè)級微機為核心進行測量、變換與處理的電液調速器。調速器第二十三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月24 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng)) 有差調節(jié) difference regulation, deviation regulatio

28、n:水輪機控制系統(tǒng)處于自動調節(jié)狀態(tài)下，永態(tài)差值系數(shù)bp0的調節(jié)方式。 無差調節(jié) no-difference regulation, no-deviation regulation:水輪機控制系統(tǒng)處于自動調節(jié)狀態(tài)下，永態(tài)差值系數(shù)bp=0的調節(jié)方式。 隨動系統(tǒng) servo-system:自動跟蹤控制裝置輸出，并轉換、放大的位置反饋控制系統(tǒng)。基本概念第二十四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月25 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng)) 雙調整調速器 double regulating governor:實現(xiàn)轉槳式沖擊式水輪機導葉噴針及轉輪葉片折向器/偏流器雙重調整的調速

29、器。 通流式調速器 governor without pressure tank, through flow type governor:由油泵直接向水輪機控制系統(tǒng)供油的調速器。 壓力罐式調速器 governor with pressure tank:由壓力罐向水輪機控制系統(tǒng)供油的調速器。調速器第二十五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月26 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng)) 操作器 position operator, gate operator:不對機組施加自動調節(jié)作用，僅能實現(xiàn)機組啟動、停機，并網后能使機組帶上預定負荷，以及接受事故信號后能使機組自動停機

30、的裝置。 電子負荷調節(jié)器 electronic load controller:利用電子電路組成的能耗式調速器。 電動機調速器 governor with motor driven gate operator:用電動機經減速裝置來控制水輪機導水機構的調速器。 油壓裝置 oil pressure supply unit:能提供液壓能的裝置。調速器第二十六張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月27 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng)) 調速器轉速調整機構導葉引導閥主配壓閥緩沖器永態(tài)差值機構導葉接力器測速裝置(飛擺)+開度限制機構局部反饋輔助接力器大型單調整機械液壓調速器

31、結構圖第二十七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月28 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng)) 調速器大型單調整電氣液壓調速器結構圖頻率給定引導閥輔助接力器主配壓閥永態(tài)差值環(huán)節(jié)接力器頻率測量+電液轉換器PID和綜合放大開度給定+測速信號源人工頻率死區(qū)人工開度死區(qū)+位移轉換 +電氣調節(jié)器電液轉換機械液壓系統(tǒng)第二十八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月29 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng)) 機械液壓/電氣液壓/數(shù)字式（微機）電液調速器 緩沖式PID結構電氣液壓調速器(PID)結構圖調速器第二十九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年

32、6月30PID結構 ： 微機調速器結構圖 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng))調速器第三十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月31水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng))步進電機（速度環(huán)）電液轉換器/機械液壓隨動系統(tǒng)型 步進電機電液轉換器/機械液壓隨動系統(tǒng)型調速器框圖調速器第三十一張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月32 步進電機電液轉換器/機械液壓隨動系統(tǒng)型調速器方塊圖水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng))調速器第三十二張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月33交流伺服電機電液轉換器/電液執(zhí)行機構型： 交流伺服

33、電機電液轉換器/電液執(zhí)行機構型調速器框圖水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng))調速器第三十三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月34 交流伺服電機電液轉換器/電液執(zhí)行機構型調速器方塊圖水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng))調速器第三十四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月35 水輪機調節(jié)的基本概念 4.水輪機調速器(水輪機控制系統(tǒng))微機調速器自動調節(jié)部分框圖調速器第三十五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月36水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖 雙比例伺服閥系統(tǒng)原理框圖微機調速器的結構框圖第三十六張，PPT共一百

34、五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月37水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖 交流伺服電機自復中系統(tǒng)原理框圖微機調速器的結構框圖第三十七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月38水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖 步進電機伺服缸系統(tǒng)原理框圖微機調速器的結構框圖第三十八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月39水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖 比例伺服閥自復中系統(tǒng)原理框圖微機調速器的結構框圖第三十九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月40水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖微機調速器的結構框圖雙比例伺服閥(FC閥)

35、機械手動/自復中系統(tǒng)原理框圖第四十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月41水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖微機調速器的結構框圖雙比例伺服閥機械手動/自復中系統(tǒng)原理框圖第四十一張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月42 水輪機調節(jié)的基本概念 5.水輪機微機調速器的結構框圖 微機調節(jié)器 電/機轉換裝置 機械液壓系統(tǒng) 水輪機微機調速器的總體框圖微機調速器的結構框圖第四十二張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月43水輪機調節(jié)的基本概念 5.水輪機微機調速器的結構框圖微機調速器的結構框圖第四十三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月44水輪機調節(jié)的基本

36、概念 5.水輪機微機調速器的結構框圖步進電機（速度環(huán)）電液轉換器/機械液壓隨動系統(tǒng)型 步進電機電液轉換器/機械液壓隨動系統(tǒng)型調速器框圖微機調速器的結構框圖第四十四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月45 步進電機電液轉換器/機械液壓隨動系統(tǒng)型調速器方塊圖水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖微機調速器的結構框圖第四十五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月46交流伺服電機電液轉換器/電液執(zhí)行機構型： 交流伺服電機電液轉換器/電液執(zhí)行機構型調速器框圖水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖微機調速器的結構框圖第四十六張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022

37、年6月47 交流伺服電機電液轉換器/電液執(zhí)行機構型調速器方塊圖水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的結構框圖微機調速器的結構框圖第四十七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月48水輪機調節(jié)的基本概念5.水輪機微機調速器的原理圖水輪機單調整大型數(shù)字式電液調速器機械液壓系統(tǒng)典型框圖 結構框圖第四十八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月49水輪機調節(jié)的基本概念6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖水輪機中、小型數(shù)字式電液調速器機械液壓系統(tǒng)典型框圖 結構框圖第四十九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月50水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖交流伺服電機自

38、復中機械液壓 系統(tǒng)圖第五十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月51水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖比例閥式機械液壓系統(tǒng)圖結構框圖第五十一張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月52水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖 雙比例閥式機械液壓系統(tǒng)圖第五十二張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月53水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖 GE公司主配壓閥自復中機械液壓系統(tǒng)框圖第五十三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月54水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖GE公司主配壓閥自復中機械液壓

39、系統(tǒng)圖第五十四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月55水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖GE公司主配壓閥自復中機械液壓系統(tǒng)圖系統(tǒng)構成1.切換閥選擇比例伺服閥A和B其中之一的控制油經手開機閥、緊急/事故停機液動閥(受手動或/和電動緊急停機閥的輸出油路控制)接入FC閥的控制油腔(大面積腔);2.機械過速保護裝置控制機械過速液控閥,其輸出控制油經過手動或/和電動緊急停機閥、手動關機及斷電自復中閥控制復中機構(復中油缸); 手動或/和電動緊急停機閥的輸出控制油還同時控制緊急/事故停機液動閥;3.在FC閥右端外部裝設的復中機構(復中油缸),其作用是使FC閥活塞向開機方向運

40、動,但是, 向開機方向運動的極端位置是使FC閥活塞位于其中間平衡位置(可以微調); 復中機構(復中油缸)由手動關機及斷電自復中閥控制;4.機械液壓系統(tǒng)圖中表示的是調速器自動正常運行工況;第五十五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月56水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖 GE公司主配壓閥自復中機械液壓系統(tǒng)圖自動正常運行工況1.調速器在自動正常運行工況運行:1). 機械過速保護裝置未動作, 機械過速液控閥控制油接通排油, 機械過速液控閥輸出控制油為壓力油;2). 手動或/和電動緊急停機閥在正常工作位置,其輸出控制油為壓力油;3). 手動關機及斷電自復中閥在帶電狀態(tài),

41、 復中機構(復中油缸)接通排油, 復中油缸在圖中最右端位置,不影響自動正常調節(jié);4). 手動開機閥在自動工作狀態(tài), 緊急/事故停機液動閥控制油為壓力油, 手動開機閥和緊急/事故停機液動閥僅提供了比例伺服閥A或B至控制油腔(大面積腔)的一條通路;5). FC閥由比例伺服閥A或B控制; 2. 調速器在自動正常運行工況, 機械過速保護裝置或手動或/和電動緊急停機閥動作: 均使手動或/和電動緊急停機閥輸出控制油(即緊急/事故停機液動閥控制油)接通排油, FC閥不由比例伺服閥A或B控制, 緊急/事故停機液動閥使FC閥控制油腔(大面積腔)接通排油,FC閥向關閉方向運動、接力器緊急關閉;第五十六張，PPT共

42、一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月57水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖 GE公司主配壓閥自復中機械液壓系統(tǒng)圖調速器在自動工況正常運行,工作比例伺服閥A或B斷電復中和機械液壓手動運行; 1.復中工況: 比例伺服閥A或B處于中間位置,無輸出控制油,FC閥不由比例伺服閥A或B控制;手動關機及斷電自復中閥在失電狀態(tài), 復中機構(復中油缸)接通壓力油, FC閥活塞在復中油缸作用下復中到中間平衡位置,接力器保持原有位置不動,調速器位于復中和機械液壓手動工作狀態(tài);2. 機械液壓手動操作工況: 1).接力器開啟: 操作手動開機閥,其輸出控制油為壓力油,使FC閥控制油腔(大面積腔)也為壓

43、力油, FC閥活塞向開啟方向, 接力器開啟; 2).接力器關閉: 操作手動關機及斷電自復中閥,其輸出控制油為排油, 復中機構(復中油缸)接通排油, FC閥活塞向關閉方向運動, 接力器關閉; 3). 機械液壓手動操作工況時,機械過速保護裝置或手動或/和電動緊急停機閥動作: 均使手動或/和電動緊急停機閥輸出控制油(即緊急/事故停機液動閥控制油)接通排油, 復中機構(復中油缸)接通排油,復中功能退出; 緊急/事故停機液動閥使FC閥控制油腔(大面積腔)接通排油,FC閥向關閉方向運動、接力器緊急關閉.第五十七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月58水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械

44、液壓系統(tǒng)圖交流伺服電機自復中機械液壓系統(tǒng)圖(雙調節(jié))結構框圖第五十八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月59水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖沖擊式機組調速器機械液壓系統(tǒng)單元圖結構框圖第五十九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月60水輪機調節(jié)的基本概念 6.水輪機微機調速器機械液壓系統(tǒng)圖中小型數(shù)字閥調速器機械液壓系統(tǒng)單元圖結構框圖第六十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月61永態(tài)差值環(huán)節(jié)和人工死區(qū)：二種調節(jié)模式： 人工開度/功率死區(qū)環(huán)節(jié)特性 調節(jié)模式間的轉換關系水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第六十一張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于

45、2022年6月62 水輪機微機調速器的基本調節(jié)模式水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第六十二張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月63水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性水輪機微機調速器的基本調節(jié)模式頻率調節(jié)模式：機組空載或在孤立電網中運行；功率調節(jié)摸式：機組并入大電網運行；開度調節(jié)模式：機組并入大電網運行，功率傳感器故障或未裝功 率傳感器；機組空載：頻率調節(jié)模式；機組并入大電網：功率調節(jié)摸式或開度調節(jié)模式；機組在小電網（帶孤立負荷）：頻率調節(jié)模式；靜態(tài)特性第六十三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月64水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性技術標準GB/T9652.1 200

46、7 GB/T9652.2 2007靜態(tài)特性靜態(tài)特性： 水輪機調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性 水輪機調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性靜態(tài)特性第六十四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月65永態(tài)差值系數(shù)： 永態(tài)轉差系數(shù)bP應能在自零至最大值范圍內整定，最大值不小于8。對小型機械液壓調速器，零刻度實測值不應為負值，其值不大于0.1。 靜速死區(qū)： 水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第六十五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月66隨動系統(tǒng)不準確度 ： 隨動系統(tǒng)不準確度ia水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第六十六張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月67水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性調速器

47、進入穩(wěn)態(tài)狀態(tài)的充分與必要條件是積分的輸入為零，積分輸入表達式為:穩(wěn)態(tài)狀態(tài)的充分與必要條件第六十七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月68水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性 頻率給定； 電網頻率； 機組頻率； 開度給定；穩(wěn)態(tài)狀態(tài)-積分輸入為零，其表達式為(接力器開度): 微機調節(jié)器的靜態(tài)特性 靜態(tài)特性第六十八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月69水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性永態(tài)差值系數(shù)bp/ep bp是指導葉接力器行程永態(tài)差值系數(shù)，用于“頻率調節(jié)”和“開度調節(jié)”模式；ep是指機組功率的永態(tài)差值系數(shù)；部分調速器往往只引入bp的概念，即在“功率調節(jié)”模式下，也采用永態(tài)差值

48、系數(shù)bp。 靜態(tài)特性第六十九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月70水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性穩(wěn)態(tài)狀態(tài)-積分輸入為零，其表達式為（機組功率）: 功率永態(tài)差值系數(shù) 機組功率給定 機組功率靜態(tài)特性第七十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月71水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性主要參數(shù)和變量頻率給定fc功率給定Pc開度給定yc頻率fg接力器開度y機組功率Pg永態(tài)差值系數(shù)bp功率差值系數(shù)ep靜態(tài)特性第七十一張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月72水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性接力器開度給定 是機組頻率 等于頻率給定 時的接力器開度 ；當機組頻率基本不變時（

49、機組并入大電網），應該調節(jié)開度給定來調節(jié)機組負荷； 頻率給定 是接力器開度 等于接力器開度給定 時的 機組頻率 ；當機組在孤立電網工況工作，bp應取為（0.51.0），機組功率由負荷決定，此時調節(jié)開度給定沒有明顯作用。靜態(tài)特性第七十二張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月73 對靜態(tài)特性的影響 調整頻率給定和開度給定后的微機調節(jié)器靜態(tài)特性 水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第七十三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月74水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第七十四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月75 的關系：微機調節(jié)器的靜態(tài)特性（bp=0）水輪機調節(jié)的

50、基本概念7.靜態(tài)特性人工死區(qū)(失靈區(qū))第七十五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月76水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性人工死區(qū)(失靈區(qū))單元 artificial dead band module 在自動運行狀態(tài)下，能人為地在規(guī)定的被控參量范圍內使調速器不起調節(jié)作用的單元。人工死區(qū)(失靈區(qū))第七十六張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月77水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性人工頻率死區(qū)環(huán)節(jié)的特性，其數(shù)學表達式為： 人工死區(qū)(失靈區(qū))第七十七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月78水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性人工頻率死區(qū)取值Ef的一般取值范圍相當于頻率值為00.5

51、Hz在頻率轉換系數(shù)Kf=25000時所對應的范圍，即 Ef=0250 Ef可由程序按調速器的運行工況和調節(jié)模式自動地被設定：機組在“空載”工況運行時，設定Ef=0；機組在并入電網方式下運行，且調速器在“頻率調節(jié)”模式下時，設定Ef=0；調速器在“開度調節(jié)”和“功率調節(jié)”模式下時，設定Ef=0.033Hz。人工死區(qū)(失靈區(qū))第七十八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月79水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性 人工頻率死區(qū)取值 Ef的一般取值范圍相當于頻率值為00.5Hz在頻率轉換系數(shù)Kf=25000時所對應的范圍，即 Ef=0250 Ef可由程序按調速器的運行工況和調節(jié)模式自動地被設定：機

52、組在“空載”工況運行時，設定Ef=0；機組在并入電網方式下運行，且調速器在“頻率調節(jié)”模式下時，設定Ef=0；調速器在“開度調節(jié)”和“功率調節(jié)”模式下時，設定Ef=0.033Hz。人工死區(qū)(失靈區(qū))第七十九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月80水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性人工頻率失靈區(qū)環(huán)節(jié)的特性，其數(shù)學表達式為： 人工開度(功率)失靈區(qū)環(huán)節(jié)的特性人工死區(qū)(失靈區(qū))第八十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月81人工頻率失靈區(qū)： 和人工開度/功率失靈區(qū) (a) fg、Ef以赫茲表示的特性 (b) ef以相對值表示的特性 Ef起作用時微機調節(jié)器的靜態(tài)特性水輪機調節(jié)的基本概念

53、7.靜態(tài)特性人工死區(qū)(失靈區(qū))第八十一張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月82人工頻率失靈區(qū)和人工開度/功率失靈區(qū) Ey起作用時微機調節(jié)器的靜態(tài)特性水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性人工死區(qū)(失靈區(qū))第八十二張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月83水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性人工頻率失靈區(qū)和人工開度/功率失靈區(qū)Ef0、Ey0微機調節(jié)器靜態(tài)特性特征點坐標OBCDEAFf（縱）fcfc+ Effc+ Effc Effc EffAfFy（橫）ycycEyyc+Eyyc+EyycEy01.0人工死區(qū)(失靈區(qū))第八十三張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月84水輪機調節(jié)的基

54、本概念7.靜態(tài)特性人工頻率失靈區(qū)和人工開度/功率失靈區(qū) Ef0、Ey0微機調節(jié)器靜態(tài)特性特征點坐標OBCDEAFf（縱）fcfc+ Effc+ Effc Effc EffAfFy（橫）ycycEyyc+Eyyc+EyycEy01.0人工死區(qū)(失靈區(qū))第八十四張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月85水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性- 協(xié)聯(lián)特性： 轉槳式水輪機調速系統(tǒng)，槳葉隨動系統(tǒng)的不準確度ia不大于0.8 。實測協(xié)聯(lián)曲線與理論協(xié)聯(lián)關系曲線的偏差不大于槳葉接力器全行程的1 沖擊式水輪機調速系統(tǒng)靜態(tài)品質應達到： 測至噴針接力器的轉速死區(qū)應符合表規(guī)定； 在穩(wěn)態(tài)工況下，對多噴嘴沖擊式水輪機的

55、任何兩噴針之間的位置偏差，在整個范圍內均不大于1%；每個噴針位置對所有噴針位置平均值的偏差不大于0.5%。對每個導葉單獨控制的水輪機，任何兩個導葉接力器的位置偏差不大于1；每個導葉接力器位置對所有導葉接力器位置平均值的偏差不大于0.5 。協(xié)聯(lián)特性第八十五張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月86水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性- 協(xié)聯(lián)特性：雙調整調速器 double regulating governor:實現(xiàn)轉槳式 沖擊式水輪機導葉噴針及轉輪葉片折向器/偏流器雙重調整的調速器。協(xié)聯(lián)裝置 combination device:水輪機控制系統(tǒng)中用來保證轉輪葉片與導葉或折向器與噴針之間協(xié)

56、聯(lián)關系的機構、電氣單元或程序模塊。協(xié)聯(lián)特性第八十六張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月87水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性- 協(xié)聯(lián)特性： 雙調整水輪機包括軸流轉槳式水輪機、貫流式水輪機和沖擊式水輪機。它們在調節(jié)其水力矩Mt時，有兩個相互有協(xié)聯(lián)關系的機構受到水輪機調速器的控制。 軸流轉槳式水輪機和貫流式水輪機具有如下機構： 導葉機構； 槳葉機構。 沖擊式水輪機具有如下機構： 噴針機構； 折向器機構。協(xié)聯(lián)特性第八十七張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月88水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性- 協(xié)聯(lián)特性： 對于設有槳葉調整機構的轉槳式水輪機，當輪葉角度一定時，水輪機效率曲線的高

57、效率區(qū)較窄；轉槳式水輪機的槳葉角度可調。每種槳葉角度都有與之相配合的、較窄的效率曲線高效率區(qū)；而且每種輪葉角度的高效率區(qū)，都有對應的導葉開度，即導葉開度與槳葉角度之間有一個協(xié)調關系；在不同水頭下，導葉開度與槳葉角度之間存在著不同的協(xié)調關系。反映不同水頭下導葉開度與槳葉角度之間協(xié)調關系的組合，稱為導葉與槳葉的協(xié)聯(lián)關系。 對雙調整調速器來說，在導葉開度調節(jié)的基礎上，還必須考慮導葉開度、槳葉角度和水頭之間的協(xié)聯(lián)關系，對槳葉角度進行協(xié)聯(lián)調節(jié)，以使水輪機工作于效率較高的區(qū)域。協(xié)聯(lián)特性第八十八張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月89 隨動系統(tǒng)不準確度ia水輪機調節(jié)的基本概念7.靜態(tài)特性- 協(xié)聯(lián)特

58、性：協(xié)聯(lián)特性第八十九張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月90協(xié)聯(lián)特性： 微機調節(jié)器采用的水輪機協(xié)聯(lián)曲線水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性- 協(xié)聯(lián)特性：協(xié)聯(lián)特性第九十張，PPT共一百五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月91水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性- 協(xié)聯(lián)特性： 下圖為廣西大化電廠機組水輪機協(xié)聯(lián)曲線圖。橫坐標為導葉接力器行程（或開度），Yga：01.0（也可以采用整數(shù)型，例如Yga：025000）?？v坐標為輪葉接力器行程（或開度），Yru：01.0（也可以采用整數(shù)型，例如Yru：025000）。圖中的參變量為水頭（圖中，H：(13.235.4)m）。協(xié)聯(lián)特性第九十一張，PPT共一百五

59、十七頁，創(chuàng)作于2022年6月92 插值節(jié)點表水輪機調節(jié)的基本概念 7.靜態(tài)特性- 協(xié)聯(lián)特性：協(xié)聯(lián)特性 ygaH ygaH 0.430.5330.590.640.690.740.800.850.9010H=13.2m000.040.080.140.200.270.360.470.72H=16.0m00.020.080.140.200.280.370.480.631.0H=18.0m00.050.110.180.250.330.440.590.771.0H=20.0m00.070.140.220.30.40.550.70.91.0H=21.5m00.10.170.250.340.460.630.8

60、0.971.0H=23.0m00.110.20.290.400.520.720.881.01.0H=26.0m00.160.250.360.490.670.840.991.01.0H=28.0m00.170.280.400.530.720.891.01.01.0H=29.1m00.180.300.440.610.760.951.01.01.0H=35.4m00.220.340.480.710.911.01.01.01.0表中： 橫排為導葉接力器“行程”Yga節(jié)點，其用于微機內運算的最大值YgaM=1.0（相對值）； 縱排為水頭H(單位為m)節(jié)點值； 表中的值為Yga-H的節(jié)點值輪葉接力器“行程