水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

關(guān)于水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念1第1頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五2水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的原理圖6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖7.靜態(tài)特性8.動(dòng)態(tài)特性第2頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五3水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示。其工作過(guò)程為：測(cè)量元件把機(jī)組轉(zhuǎn)速n（頻率f）、功率Pg、水頭H、流量Q等參量測(cè)量出來(lái)，與給定信號(hào)和反饋信號(hào)綜合后，經(jīng)放大校正元件控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和槳葉機(jī)構(gòu)，同時(shí)經(jīng)反饋元件送回反饋信號(hào)至信號(hào)綜合點(diǎn)。

基本概念第3頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五4水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

水輪機(jī)控制系統(tǒng)

hydraulicturbinecontrolsystems:用來(lái)檢測(cè)被控參量（轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成主接力器行程偏差的一些設(shè)備所組成的系統(tǒng)。

被控制系統(tǒng)

controlledsystem:由水輪機(jī)控制系統(tǒng)控制的系統(tǒng)，它包括水輪機(jī)、引水和泄水系統(tǒng)、裝有電壓調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)及其所并入的電網(wǎng)。

水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

hydraulicturbineregulatingsystem:由水輪機(jī)控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)。

隨動(dòng)系統(tǒng)

servo-system:自動(dòng)跟蹤控制裝置輸出，并轉(zhuǎn)換、放大的位置反饋控制系統(tǒng)。

基本概念第4頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五5水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)方程為：

式中：J——機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性矩（kg·m2）；——機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)角速度（rad/s）；n——機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)速度r/min）；Mt——水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m）；Mg——發(fā)電機(jī)負(fù)荷阻力矩（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）（N·m）。上式清楚地表明，水輪發(fā)電機(jī)組是轉(zhuǎn)速對(duì)力矩的積分環(huán)節(jié)，機(jī)組轉(zhuǎn)速(頻率)保持恒值的條件是，即要求，否則就會(huì)導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速(頻率)相對(duì)于額定值持續(xù)升高或降低，從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速(頻率)偏差；在以后的分析中可以看到，由于水輪發(fā)電機(jī)組具有水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速的傳遞系數(shù)(())和發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速的傳遞系數(shù)的特性，使得水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速對(duì)力矩是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)。基本概念第5頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五6水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩

式中：Q——通過(guò)水輪機(jī)的流量（m3/s）；H——水輪機(jī)凈水頭（m）；η

——水輪機(jī)效率；

——水的密度g/m3）。所以，在一定的機(jī)組工況下，只有調(diào)節(jié)流量Q和效率，才能調(diào)節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩，達(dá)到的目的。從最終效果來(lái)看，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)是維持水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）在額定值附近的允許范圍內(nèi)。然而，從實(shí)質(zhì)上講，只有當(dāng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)器相應(yīng)地調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)開(kāi)度（從而調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量Q）和水輪機(jī)輪葉的角度（從而調(diào)節(jié)水輪機(jī)效率），使，才能使機(jī)組在一個(gè)允許的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（頻率）下運(yùn)行。從這個(gè)意義上講，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是：根據(jù)偏離額定值的轉(zhuǎn)速（頻率）差信號(hào)，調(diào)節(jié)水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和輪葉機(jī)構(gòu)，維持水輪發(fā)電機(jī)組功率與負(fù)荷功率的平衡?；靖拍畹?頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五7水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng):眾所周知，如果系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的輸入(控制)作用沒(méi)有影響，則這個(gè)系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)(Openloopsystem)。因此，對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入(控制)量，便有一個(gè)相應(yīng)固定的輸出量與之對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)的控制精度取決于系統(tǒng)參數(shù)的校準(zhǔn)；但是，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)或參數(shù)變化時(shí)，原來(lái)相應(yīng)固定的輸出量就會(huì)變化了；所以，采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是不可能構(gòu)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(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出(機(jī)組(電網(wǎng))頻率、機(jī)組功率等)對(duì)系統(tǒng)的控制作用(轉(zhuǎn)速(頻率)給定、機(jī)組功率給定、接力器開(kāi)度給定等)有著直接的影響，一般稱(chēng)其為反饋?zhàn)饔?Feedbackeffect)；所以，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，水輪機(jī)控制系統(tǒng)(調(diào)速器)自身也是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之差稱(chēng)之為誤差，誤差信號(hào)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(lái)減小系統(tǒng)的誤差。當(dāng)然，對(duì)于一個(gè)閉環(huán)控制(調(diào)節(jié))系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性(Stability)始終是一個(gè)重要問(wèn)題。除去穩(wěn)定問(wèn)題之外，閉環(huán)控制(調(diào)節(jié))系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程及動(dòng)態(tài)品質(zhì)(性能)也是比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜的多；因?yàn)?，閉環(huán)控制(調(diào)節(jié))系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí)，還可能出現(xiàn)動(dòng)態(tài)過(guò)程中超調(diào)或衰減振蕩(Damplyoscillation)現(xiàn)象。水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本概念第7頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五8水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水輪機(jī)控制系統(tǒng)在工作過(guò)程中，有兩種工作狀態(tài)：靜態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)）和動(dòng)態(tài)（瞬變狀態(tài)）。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)又稱(chēng)為穩(wěn)定狀態(tài):穩(wěn)定狀態(tài)(steadystate)是指機(jī)組在恒定的負(fù)荷、給定信號(hào)和水頭下運(yùn)行，水輪機(jī)控制系統(tǒng)和水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的所有變量都處于平衡狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)又稱(chēng)為瞬態(tài):當(dāng)系統(tǒng)受到負(fù)荷、水頭等擾動(dòng)作用，或給定信號(hào)變化時(shí)，系統(tǒng)將出現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在新的條件下進(jìn)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(yùn)動(dòng)過(guò)程,就稱(chēng)為水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水輪機(jī)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定時(shí)，則出現(xiàn)等幅振蕩或發(fā)散振蕩，系統(tǒng)不能正常工作、沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)；所以，一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，是對(duì)閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的最基本要求。水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本概念第8頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五9水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

在擾動(dòng)作用下會(huì)偏離原來(lái)的平衡狀態(tài)(靜態(tài))而產(chǎn)生偏差，進(jìn)入動(dòng)態(tài)，所謂動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就是指當(dāng)上述擾動(dòng)消失后或者擾動(dòng)保持為常量時(shí)，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)由動(dòng)態(tài)恢復(fù)到新的平衡狀態(tài)(靜態(tài))的性能。如果系統(tǒng)能夠恢復(fù)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(lái)愈大、不能恢復(fù)到到平衡狀態(tài)，則稱(chēng)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。顯然，穩(wěn)定性是一個(gè)閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)能夠正常工作的最基本要求。

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本概念水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由水輪機(jī)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(diǎn).

第9頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五10水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)

在水輪機(jī)數(shù)字式(微機(jī))電液調(diào)速器出現(xiàn)以前，水輪機(jī)調(diào)速器的主要作用是根據(jù)偏離機(jī)組頻率(轉(zhuǎn)速)額定值的偏差，調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)葉和輪葉機(jī)構(gòu)，維持機(jī)組水力功率與電力功率平衡，使機(jī)組頻率(轉(zhuǎn)速)保持在額定頻率(轉(zhuǎn)速)附近的允許范圍之內(nèi)。這時(shí)的水輪機(jī)調(diào)速器主要是一個(gè)機(jī)組頻率(轉(zhuǎn)速)調(diào)節(jié)器。

現(xiàn)代水電廠和電力系統(tǒng)，對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的性能及功能提出了新的和更嚴(yán)格的要求。基本概念第10頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五11

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)

在數(shù)字式微機(jī)電液調(diào)速器發(fā)展、完善和廣泛應(yīng)用的同時(shí)，水電廠自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EMS)也日趨成熟并進(jìn)入實(shí)用化的階段；現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，區(qū)域電網(wǎng)容量迅速加大，區(qū)域電網(wǎng)間聯(lián)網(wǎng)并要求進(jìn)行交換功率控制；大中型和多數(shù)小型水輪發(fā)電機(jī)組均并入大的區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行。在這種運(yùn)行方式下，電網(wǎng)的負(fù)荷頻率控制(LFC)是通過(guò)電網(wǎng)AGC系統(tǒng)和電廠AGC系統(tǒng)來(lái)控制水電機(jī)組的水輪機(jī)調(diào)速器及火電組的調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，水輪機(jī)調(diào)速器主要作為電網(wǎng)一次調(diào)頻/負(fù)荷控制器、電網(wǎng)二次調(diào)頻和電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制的功率控制器使用?；靖拍畹?1頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五12水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)

因而，現(xiàn)代水輪機(jī)調(diào)速器承擔(dān)的任務(wù)已不能僅僅用“水輪機(jī)調(diào)節(jié)”來(lái)描述了，它除了具有調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組頻率(轉(zhuǎn)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(wǎng)一次調(diào)頻、二次調(diào)頻和區(qū)域電網(wǎng)間交換功率控制(TBC)等附加的控制功能。IEC關(guān)于水輪機(jī)調(diào)速器的技術(shù)規(guī)范導(dǎo)則(IEC61362(1998))和試驗(yàn)(IEC60308(2005))中對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器都是用“水輪機(jī)控制系統(tǒng)”來(lái)命名的；我國(guó)的水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(技術(shù)條件和試驗(yàn))已經(jīng)修訂，也將主題詞“水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置”改為“水輪機(jī)控制系統(tǒng)”?；靖拍畹?2頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五13

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)1).水輪機(jī)調(diào)速器作為被控制的水輪發(fā)電機(jī)組或其并入電網(wǎng)的

頻率調(diào)節(jié)器：

(1).在被控制的水輪發(fā)電機(jī)組空載工作狀態(tài)時(shí)作為機(jī)組頻率調(diào)節(jié)器在被控制的水輪發(fā)電機(jī)組空載工作狀態(tài)時(shí)，水輪機(jī)調(diào)速器起作機(jī)組的頻率調(diào)節(jié)器的作用，調(diào)節(jié)并維持機(jī)組頻率在額定頻率附近，跟蹤電網(wǎng)頻率，使被控機(jī)組能盡快同期、并入電網(wǎng)運(yùn)行；(2).在被控制的水輪發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，作為電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)器：①.被控制的水輪發(fā)電機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行，水輪機(jī)調(diào)速器根據(jù)電網(wǎng)規(guī)定完成電網(wǎng)一次調(diào)頻的任務(wù)；②.被控制的水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)帶負(fù)荷或在小電網(wǎng)中運(yùn)行，水輪機(jī)調(diào)速器的任務(wù)是調(diào)節(jié)被控機(jī)組或小電網(wǎng)的頻率在額定頻率附近，盡量減小負(fù)荷突變時(shí)的動(dòng)態(tài)頻率升高或降低，并加快不正常頻率向額定頻率恢復(fù)的速度；③.被控制的水輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，水輪機(jī)調(diào)速器調(diào)節(jié)被控制機(jī)組到空載狀態(tài)運(yùn)行；

基本概念第13頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五14

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)2).在被控制的水輪發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，水輪機(jī)調(diào)速器作為被控機(jī)組的功率調(diào)節(jié)器：在被控制的水輪發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，水輪機(jī)調(diào)速器接收并完成完成電網(wǎng)調(diào)度下達(dá)的機(jī)組給定功率的指令，調(diào)節(jié)水輪機(jī)組有功功率，滿足電網(wǎng)二次調(diào)頻的要求；3).水輪機(jī)調(diào)速器作為被控制機(jī)組的工況控制器在水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等的統(tǒng)一控制下，協(xié)調(diào)完成被控制機(jī)組的開(kāi)機(jī)、停機(jī)、增加或減小負(fù)荷、甩負(fù)荷，調(diào)相和緊急停機(jī)等工作狀態(tài)及過(guò)程的控制任務(wù)。

基本概念第14頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五151).水流慣性：水輪機(jī)過(guò)水管道存在著水流慣性，通常用水流慣性時(shí)間常數(shù)Tw來(lái)表述：水流慣性時(shí)間常數(shù)(Waterinertiatimeconstant)是在額定工況下的表征過(guò)水管道中水流慣性的特征時(shí)間。(1).水流慣性時(shí)間常數(shù)Tw的物理概念是：在額定水頭Hr作用下，過(guò)水管道內(nèi)的流量Q由0加大至額定流量Qr所需要的時(shí)間。(2).從自動(dòng)控制理論的觀點(diǎn)來(lái)看，過(guò)水管道水流慣性使得水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)成為一個(gè)非最小相位系統(tǒng)；(3).在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，當(dāng)水輪機(jī)導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)，調(diào)節(jié)目標(biāo)是減小水輪機(jī)力矩，但是由于引水系統(tǒng)水流減速、水流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能、水輪機(jī)工作壓力短時(shí)上升，而導(dǎo)致水輪機(jī)力矩有短時(shí)段的增大；反之，當(dāng)水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)啟時(shí)，調(diào)節(jié)目標(biāo)是增大水輪機(jī)力矩，但是由于引水系統(tǒng)水流加速而導(dǎo)致水輪機(jī)壓力有短時(shí)段的降低，導(dǎo)致水輪機(jī)力矩有短時(shí)段的減小。所以，當(dāng)水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生與控制目標(biāo)相反的逆向調(diào)節(jié)。隨著水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)啟或關(guān)閉速度的增大，動(dòng)態(tài)過(guò)程中的逆向調(diào)節(jié)增強(qiáng)，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和響應(yīng)特性會(huì)帶來(lái)十分不的影響。通常所說(shuō)的水錘效應(yīng)（或水擊效應(yīng)）就是對(duì)這種水流慣性的一種形象的表述。

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)基本概念第15頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五16水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)水流慣性時(shí)間常數(shù)Tw表達(dá)式為： 式中：A——每段過(guò)水管道的截面積（m2）；L——相應(yīng)每段過(guò)水管道的長(zhǎng)度（m）；v——相應(yīng)每段過(guò)水管道內(nèi)的流速（m/s）；g——重力加速度（m/s2）；Tw——水流慣性時(shí)間常數(shù)（s）。

從自動(dòng)控制理論的觀點(diǎn)來(lái)看，過(guò)水管道水流慣性使得水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)成為一個(gè)非最小相位系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和響應(yīng)特性會(huì)帶來(lái)十分不利的影響。通常所說(shuō)的水錘效應(yīng)（或水擊效應(yīng)）就是對(duì)這種水流慣性的一種形象的表述。

水流慣性時(shí)間常數(shù)Tw的物理概念是：在額定水頭Hr作用下，過(guò)水管道內(nèi)的流量Q由0加大至額定流量Qr所需要的時(shí)間?；靖拍畹?6頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五172).機(jī)械慣性：機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)

(Unitinertiatimeconstant,unitaccelerationconstant)是機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)量矩與額定轉(zhuǎn)矩之比。式中：—額定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組的慣性矩（kg·m2）；Mr—機(jī)組額定轉(zhuǎn)矩（N·m）；GD2—機(jī)組飛輪力矩（kN·m2）；nr—機(jī)組額定轉(zhuǎn)速（r/min）；Pr—機(jī)組額定功率（kW）；Ta—機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)（s）。(1).機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Ta的物理概念是：在額定力矩Mr作用下，機(jī)組轉(zhuǎn)速n由0上升額定轉(zhuǎn)速nr所需要的時(shí)間；這使得對(duì)于一個(gè)階躍輸入信號(hào)，機(jī)組轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)過(guò)程有明顯的慣性特性，其轉(zhuǎn)速呈指數(shù)曲線規(guī)律變化；從手動(dòng)快速開(kāi)啟或關(guān)閉水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)一個(gè)開(kāi)度開(kāi)始，至機(jī)組轉(zhuǎn)速到達(dá)變化差值95%的時(shí)間為3Ta，至機(jī)組轉(zhuǎn)速到達(dá)變化差值98%的時(shí)間為4Ta。例如，Ta=10s，則轉(zhuǎn)速到達(dá)變化差值95%的時(shí)間t0.95≈30s，到達(dá)變化差值98%的時(shí)間t0.98≈40s。

(2).水輪發(fā)電機(jī)組的這種慣性特性，一方面使得動(dòng)態(tài)過(guò)程緩慢，另一方面又使得水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)系統(tǒng)容易產(chǎn)生振蕩和超調(diào)。(3).機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Ta也可以用下式表示：

式中：GD2——機(jī)組飛輪力矩T·m2；其余參數(shù)單位同上。(4).機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)負(fù)載也有慣性特性：負(fù)載慣性時(shí)間常數(shù)(Loadinertiatimeconstant)-由電網(wǎng)引起的動(dòng)量矩與額定轉(zhuǎn)矩之比。Tb，[s]。水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)基本概念第17頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五18水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Ta表達(dá)式為：

式中：——額定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組的慣性矩（kg·m2）；Mr——機(jī)組額定轉(zhuǎn)矩（N·m）；GD2——機(jī)組飛輪力矩kN·m2）；nr——機(jī)組額定轉(zhuǎn)速（r/min）；Pr——機(jī)組額定功率（kW）；Ta——機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)（s）。

機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Ta的物理概念是：在額定力矩Mr作用下，機(jī)組轉(zhuǎn)速n由0上升至額定轉(zhuǎn)速nr所需要的時(shí)間。也可以用下式表示:

式中：GD2——機(jī)組飛輪力矩T·m2）；其余參數(shù)單位同上.基本概念第18頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五19水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)

3).系統(tǒng)具有復(fù)雜的、非線性特性：水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、非線性控制系統(tǒng):

(1).水輪機(jī)型式多種多樣：混流式、軸流定槳式、軸流轉(zhuǎn)槳式、貫流式、沖擊式、水泵/水輪機(jī)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(duì)于同一個(gè)水輪發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，在不同運(yùn)行水頭和不同的水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度時(shí)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性也是不同的，體現(xiàn)出水輪機(jī)特性具有非線性的特征；(3).水輪發(fā)電機(jī)組有多種工作狀態(tài)：機(jī)組開(kāi)機(jī)、機(jī)組停機(jī)、同期并網(wǎng)前和從電網(wǎng)解列后的空載、孤立電網(wǎng)運(yùn)行、以轉(zhuǎn)速控制和功率控制并列于大電網(wǎng)運(yùn)行、水位和/或流量控制等，在不同的工況下，對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的要求也是相差很大的。第19頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五20水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)4).要求水輪機(jī)調(diào)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(jī)組和電網(wǎng)的安全運(yùn)行，要求水輪機(jī)調(diào)速器具有高可靠性，因此水輪機(jī)調(diào)速器必需在其工作電源消失，仍然能靠?jī)?chǔ)存的能源可靠地關(guān)閉水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu),以保證機(jī)組安全；此外，水輪機(jī)控制設(shè)備是通過(guò)接力器來(lái)操作水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和輪葉機(jī)構(gòu)的，這種調(diào)節(jié)需要很大的動(dòng)力，因此，絕大多數(shù)水輪機(jī)調(diào)速器必需采用機(jī)械液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且采用能儲(chǔ)存能源的壓力罐提供工作油源。第20頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五21手動(dòng)水輪機(jī)調(diào)節(jié) 在水輪機(jī)調(diào)節(jié)的初期，水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制是由操作人員手動(dòng)控制完成的。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期對(duì)被控制系統(tǒng)特性的認(rèn)識(shí)和手動(dòng)控制經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，隨著機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)、電氣技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等的出現(xiàn)及應(yīng)用，才逐步使水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)成為當(dāng)今的水輪機(jī)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；即使在現(xiàn)在，手動(dòng)控制仍然是水輪機(jī)調(diào)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(dòng)控制水輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速的基本方法，有利于形象地了解水輪機(jī)調(diào)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(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的作用。手動(dòng)控制的基本原則是：進(jìn)行手動(dòng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)時(shí)，最基本的參數(shù)是水輪發(fā)電機(jī)組的頻率(或轉(zhuǎn)速)，運(yùn)行人員必須監(jiān)視被控制的水輪發(fā)電機(jī)組的頻率或電網(wǎng)的頻率。當(dāng)頻率大于或小于50Hz時(shí)，則相應(yīng)地關(guān)閉或開(kāi)啟水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使頻率回復(fù)到50Hz左右的一個(gè)允許的范圍內(nèi)。由于被控機(jī)組具有水輪機(jī)過(guò)水管道的水流慣性和水輪發(fā)電機(jī)組的機(jī)械慣性，因此在手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)運(yùn)行人員必須掌握下列操作原則：水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)基本概念第21頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五22手動(dòng)水輪機(jī)調(diào)節(jié) 比例操作—輸出與輸入成比例，及時(shí)反映偏差，與時(shí)間無(wú)關(guān)；操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的幅度和速度應(yīng)近似比例于機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）對(duì)額定轉(zhuǎn)速（50Hz）的偏差。例如：機(jī)組頻率若為51Hz和54Hz，雖然它們均大于50Hz，但針對(duì)前者，關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的幅度可小一點(diǎn)、速度可慢一點(diǎn)；而對(duì)后者，則幅度要大一點(diǎn)、速度要快一點(diǎn)。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(shí)間有關(guān)；操作中不僅要密切觀察機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）偏離額定值的情況，而且要注意機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）向額定值回復(fù)的速度。例如：當(dāng)機(jī)組頻率由54Hz以較快的速度下降到51Hz時(shí)，雖然它仍然大于50Hz，但此時(shí)不應(yīng)繼續(xù)關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，而應(yīng)使導(dǎo)水機(jī)構(gòu)稍開(kāi)啟一點(diǎn)。只有這樣才有可能使機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）較快地回復(fù)到額定值附近。這種針對(duì)水流慣性和機(jī)組慣性而采取的超前操作原則被形象地稱(chēng)之為“提前剎車(chē)”。積分操作—輸出等于輸入的累加，與時(shí)間有關(guān)；只有輸入為零，輸出才保持常數(shù)；在手動(dòng)操作中，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）已接近額定值的情況時(shí)，操作者就應(yīng)該密切觀察機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）與額定轉(zhuǎn)速的偏差，緩慢地、微量地開(kāi)啟或關(guān)閉，直到機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）到達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)為止，這就是微量、精確調(diào)節(jié)。水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

3.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)基本概念第22頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五23水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))

調(diào)速器

governor:由實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及相應(yīng)控制的機(jī)構(gòu)和指示儀表等組成的一個(gè)或幾個(gè)裝置的總稱(chēng)。

機(jī)械液壓調(diào)速器

mechanicalhydraulicgovernor:測(cè)速、穩(wěn)定及反饋信號(hào)用機(jī)械方法產(chǎn)生，經(jīng)機(jī)械綜合后通過(guò)液壓放大部分實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)接力器的調(diào)速器。

電(氣)液(壓)調(diào)速器

electric-hydraulicgovernor:檢測(cè)被控參量、穩(wěn)定及反饋信號(hào)用電氣方法產(chǎn)生，經(jīng)電氣綜合、放大后通過(guò)電氣轉(zhuǎn)換和液壓放大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)接力器的調(diào)速器。

微機(jī)調(diào)速器

micro-computerbasedgovernor:

以工業(yè)級(jí)微機(jī)為核心進(jìn)行測(cè)量、變換與處理的電液調(diào)速器。調(diào)速器第23頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五24水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))

有差調(diào)節(jié)

differenceregulation,deviationregulation:水輪機(jī)控制系統(tǒng)處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)下，永態(tài)差值系數(shù)bp>0的調(diào)節(jié)方式。

無(wú)差調(diào)節(jié)

no-differenceregulation,no-deviationregulation:水輪機(jī)控制系統(tǒng)處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)下，永態(tài)差值系數(shù)bp=0的調(diào)節(jié)方式。

隨動(dòng)系統(tǒng)

servo-system:自動(dòng)跟蹤控制裝置輸出，并轉(zhuǎn)換、放大的位置反饋控制系統(tǒng)?；靖拍畹?4頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五25水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))

雙調(diào)整調(diào)速器

doubleregulatinggovernor:實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)槳式[沖擊式]水輪機(jī)導(dǎo)葉[噴針]及轉(zhuǎn)輪葉片[折向器/偏流器]雙重調(diào)整的調(diào)速器。

通流式調(diào)速器

governorwithoutpressuretank,throughflowtypegovernor:由油泵直接向水輪機(jī)控制系統(tǒng)供油的調(diào)速器。

壓力罐式調(diào)速器

governorwithpressuretank:由壓力罐向水輪機(jī)控制系統(tǒng)供油的調(diào)速器。調(diào)速器第25頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五26水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))

操作器

positionoperator,gateoperator:不對(duì)機(jī)組施加自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，僅能實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)，并網(wǎng)后能使機(jī)組帶上預(yù)定負(fù)荷，以及接受事故信號(hào)后能使機(jī)組自動(dòng)停機(jī)的裝置。

電子負(fù)荷調(diào)節(jié)器

electronicloadcontroller:利用電子電路組成的能耗式調(diào)速器。

電動(dòng)機(jī)調(diào)速器

governorwithmotordrivengateoperator:用電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置來(lái)控制水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的調(diào)速器。

油壓裝置

oilpressuresupplyunit:能提供液壓能的裝置。調(diào)速器第26頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五27水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))

調(diào)速器轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉引導(dǎo)閥主配壓閥緩沖器永態(tài)差值機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉接力器測(cè)速裝置(飛擺)++––開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)局部反饋–輔助接力器．–大型單調(diào)整機(jī)械液壓調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖第27頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五28水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))

調(diào)速器大型單調(diào)整電氣液壓調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖頻率給定引導(dǎo)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(cè)量+++–電液轉(zhuǎn)換器PID和綜合放大開(kāi)度給定+測(cè)速信號(hào)源人工頻率死區(qū)人工開(kāi)度死區(qū)++位移轉(zhuǎn)換

+電氣調(diào)節(jié)器電液轉(zhuǎn)換機(jī)械液壓系統(tǒng)第28頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五29

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))

機(jī)械液壓/電氣液壓/數(shù)字式（微機(jī)）電液調(diào)速器緩沖式PID結(jié)構(gòu)電氣液壓調(diào)速器(PID)結(jié)構(gòu)圖調(diào)速器第29頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五30PID結(jié)構(gòu)：

微機(jī)調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))調(diào)速器第30頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五31水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))步進(jìn)電機(jī)（速度環(huán)）電液轉(zhuǎn)換器/機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)型

步進(jìn)電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)型調(diào)速器框圖調(diào)速器第31頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五32

步進(jìn)電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)型調(diào)速器方塊圖水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))調(diào)速器第32頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五33交流伺服電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)型：

交流伺服電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)型調(diào)速器框圖水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))調(diào)速器第33頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五34

交流伺服電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)型調(diào)速器方塊圖水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))調(diào)速器第34頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五35

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

4.水輪機(jī)調(diào)速器(水輪機(jī)控制系統(tǒng))微機(jī)調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)部分框圖調(diào)速器第35頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五36水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖

雙比例伺服閥系統(tǒng)原理框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第36頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五37水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖

交流伺服電機(jī)自復(fù)中系統(tǒng)原理框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第37頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五38水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖

步進(jìn)電機(jī)伺服缸系統(tǒng)原理框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第38頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五39水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖

比例伺服閥＋自復(fù)中系統(tǒng)原理框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第39頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五40水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖雙比例伺服閥(FC閥)＋機(jī)械手動(dòng)/自復(fù)中系統(tǒng)原理框圖第40頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五41水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖雙比例伺服閥＋機(jī)械手動(dòng)/自復(fù)中系統(tǒng)原理框圖第41頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五42

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖微機(jī)調(diào)節(jié)器電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置機(jī)械液壓系統(tǒng)水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的總體框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第42頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五43水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第43頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五44水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖步進(jìn)電機(jī)（速度環(huán)）電液轉(zhuǎn)換器/機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)型

步進(jìn)電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)型調(diào)速器框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第44頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五45

步進(jìn)電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)型調(diào)速器方塊圖水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第45頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五46交流伺服電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)型：

交流伺服電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)型調(diào)速器框圖水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第46頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五47

交流伺服電機(jī)電液轉(zhuǎn)換器/電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)型調(diào)速器方塊圖水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖第47頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五48水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

5.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的原理圖水輪機(jī)單調(diào)整大型數(shù)字式電液調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)典型框圖

結(jié)構(gòu)框圖第48頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五49水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖水輪機(jī)中、小型數(shù)字式電液調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)典型框圖

結(jié)構(gòu)框圖第49頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五50水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖交流伺服電機(jī)自復(fù)中機(jī)械液壓系統(tǒng)圖第50頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五51水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖比例閥式機(jī)械液壓系統(tǒng)圖結(jié)構(gòu)框圖第51頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五52水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖

雙比例閥式機(jī)械液壓系統(tǒng)圖第52頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五53水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖

GE公司主配壓閥自復(fù)中機(jī)械液壓系統(tǒng)框圖第53頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五54水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖GE公司主配壓閥自復(fù)中機(jī)械液壓系統(tǒng)圖第54頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五55水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖GE公司主配壓閥自復(fù)中機(jī)械液壓系統(tǒng)圖系統(tǒng)構(gòu)成1.切換閥選擇比例伺服閥A和B其中之一的控制油經(jīng)手開(kāi)機(jī)閥、緊急/事故停機(jī)液動(dòng)閥(受手動(dòng)或/和電動(dòng)緊急停機(jī)閥的輸出油路控制)接入FC閥的控制油腔(大面積腔);2.機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置控制機(jī)械過(guò)速液控閥,其輸出控制油經(jīng)過(guò)手動(dòng)或/和電動(dòng)緊急停機(jī)閥、手動(dòng)關(guān)機(jī)及斷電自復(fù)中閥控制復(fù)中機(jī)構(gòu)(復(fù)中油缸);

手動(dòng)或/和電動(dòng)緊急停機(jī)閥的輸出控制油還同時(shí)控制緊急/事故停機(jī)液動(dòng)閥;3.在FC閥右端外部裝設(shè)的復(fù)中機(jī)構(gòu)(復(fù)中油缸),其作用是使FC閥活塞向開(kāi)機(jī)方向運(yùn)動(dòng),但是,向開(kāi)機(jī)方向運(yùn)動(dòng)的極端位置是使FC閥活塞位于其中間平衡位置(可以微調(diào));

復(fù)中機(jī)構(gòu)(復(fù)中油缸)由手動(dòng)關(guān)機(jī)及斷電自復(fù)中閥控制;4.機(jī)械液壓系統(tǒng)圖中表示的是調(diào)速器自動(dòng)正常運(yùn)行工況;第55頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五56水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖

GE公司主配壓閥自復(fù)中機(jī)械液壓系統(tǒng)圖自動(dòng)正常運(yùn)行工況1.調(diào)速器在自動(dòng)正常運(yùn)行工況運(yùn)行:1).機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置未動(dòng)作,機(jī)械過(guò)速液控閥控制油接通排油,機(jī)械過(guò)速液控閥輸出控制油為壓力油;2).手動(dòng)或/和電動(dòng)緊急停機(jī)閥在正常工作位置,其輸出控制油為壓力油;3).手動(dòng)關(guān)機(jī)及斷電自復(fù)中閥在帶電狀態(tài),復(fù)中機(jī)構(gòu)(復(fù)中油缸)接通排油,復(fù)中油缸在圖中最右端位置,不影響自動(dòng)正常調(diào)節(jié);4).手動(dòng)開(kāi)機(jī)閥在自動(dòng)工作狀態(tài),緊急/事故停機(jī)液動(dòng)閥控制油為壓力油,手動(dòng)開(kāi)機(jī)閥和緊急/事故停機(jī)液動(dòng)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(diào)速器在自動(dòng)正常運(yùn)行工況,機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置或手動(dòng)或/和電動(dòng)緊急停機(jī)閥動(dòng)作:均使手動(dòng)或/和電動(dòng)緊急停機(jī)閥輸出控制油(即緊急/事故停機(jī)液動(dòng)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(jī)液動(dòng)閥使FC閥控制油腔(大面積腔)接通排油,FC閥向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)、接力器緊急關(guān)閉;第56頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五57水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖

GE公司主配壓閥自復(fù)中機(jī)械液壓系統(tǒng)圖調(diào)速器在自動(dòng)工況正常運(yùn)行,工作比例伺服閥A或B斷電→復(fù)中和機(jī)械液壓手動(dòng)運(yùn)行;1.復(fù)中工況:比例伺服閥A或B處于中間位置,無(wú)輸出控制油,FC閥不由比例伺服閥A或B控制;手動(dòng)關(guān)機(jī)及斷電自復(fù)中閥在失電狀態(tài),復(fù)中機(jī)構(gòu)(復(fù)中油缸)接通壓力油,FC閥活塞在復(fù)中油缸作用下復(fù)中到中間平衡位置,接力器保持原有位置不動(dòng),調(diào)速器位于復(fù)中和機(jī)械液壓手動(dòng)工作狀態(tài);2.機(jī)械液壓手動(dòng)操作工況:1).接力器開(kāi)啟:操作手動(dòng)開(kāi)機(jī)閥,其輸出控制油為壓力油,使FC閥控制油腔(大面積腔)也為壓力油,FC閥活塞向開(kāi)啟方向,接力器開(kāi)啟;2).接力器關(guān)閉:操作手動(dòng)關(guān)機(jī)及斷電自復(fù)中閥,其輸出控制油為排油,復(fù)中機(jī)構(gòu)(復(fù)中油缸)接通排油,FC閥活塞向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng),接力器關(guān)閉;3).機(jī)械液壓手動(dòng)操作工況時(shí),機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置或手動(dòng)或/和電動(dòng)緊急停機(jī)閥動(dòng)作:均使手動(dòng)或/和電動(dòng)緊急停機(jī)閥輸出控制油(即緊急/事故停機(jī)液動(dòng)閥控制油)接通排油,復(fù)中機(jī)構(gòu)(復(fù)中油缸)接通排油,復(fù)中功能退出;緊急/事故停機(jī)液動(dòng)閥使FC閥控制油腔(大面積腔)接通排油,FC閥向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)、接力器緊急關(guān)閉.第57頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五58水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖交流伺服電機(jī)自復(fù)中機(jī)械液壓系統(tǒng)圖(雙調(diào)節(jié))結(jié)構(gòu)框圖第58頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五59水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖沖擊式機(jī)組調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)單元圖結(jié)構(gòu)框圖第59頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五60水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

6.水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖中小型數(shù)字閥調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)單元圖結(jié)構(gòu)框圖第60頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五61永態(tài)差值環(huán)節(jié)和人工死區(qū)：二種調(diào)節(jié)模式：

人工開(kāi)度/功率死區(qū)環(huán)節(jié)特性調(diào)節(jié)模式間的轉(zhuǎn)換關(guān)系水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第61頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五62

水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的基本調(diào)節(jié)模式水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第62頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五63水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的基本調(diào)節(jié)模式頻率調(diào)節(jié)模式：機(jī)組空載或在孤立電網(wǎng)中運(yùn)行；功率調(diào)節(jié)摸式：機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行；開(kāi)度調(diào)節(jié)模式：機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行，功率傳感器故障或未裝功率傳感器；機(jī)組空載：頻率調(diào)節(jié)模式；機(jī)組并入大電網(wǎng)：功率調(diào)節(jié)摸式或開(kāi)度調(diào)節(jié)模式；機(jī)組在小電網(wǎng)（帶孤立負(fù)荷）：頻率調(diào)節(jié)模式；靜態(tài)特性第63頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五64水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T9652.12007GB/T9652.22007靜態(tài)特性靜態(tài)特性：

水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性

水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性靜態(tài)特性第64頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五65永態(tài)差值系數(shù)：

永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bP應(yīng)能在自零至最大值范圍內(nèi)整定，最大值不小于8％。對(duì)小型機(jī)械液壓調(diào)速器，零刻度實(shí)測(cè)值不應(yīng)為負(fù)值，其值不大于0.1％。

靜速死區(qū)：

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第65頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五66隨動(dòng)系統(tǒng)不準(zhǔn)確度：

隨動(dòng)系統(tǒng)不準(zhǔn)確度ia水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第66頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五67水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性調(diào)速器進(jìn)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(dá)式為:穩(wěn)態(tài)狀態(tài)的充分與必要條件第67頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五68水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性

頻率給定；電網(wǎng)頻率；機(jī)組頻率；開(kāi)度給定；穩(wěn)態(tài)狀態(tài)-積分輸入為零，其表達(dá)式為(接力器開(kāi)度):

微機(jī)調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特性

靜態(tài)特性第68頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五69水輪機(jī)調(diào)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(dǎo)葉接力器行程永態(tài)差值系數(shù)，用于“頻率調(diào)節(jié)”和“開(kāi)度調(diào)節(jié)”模式；ep是指機(jī)組功率的永態(tài)差值系數(shù)；部分調(diào)速器往往只引入bp的概念，即在“功率調(diào)節(jié)”模式下，也采用永態(tài)差值系數(shù)bp。

靜態(tài)特性第69頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五70水輪機(jī)調(diào)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(dá)式為（機(jī)組功率）:

—功率永態(tài)差值系數(shù)

—機(jī)組功率給定

—機(jī)組功率靜態(tài)特性第70頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五71水輪機(jī)調(diào)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(kāi)度給定yc頻率fg接力器開(kāi)度y機(jī)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71頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五72水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性接力器開(kāi)度給定是機(jī)組頻率等于頻率給定時(shí)的接力器開(kāi)度；當(dāng)機(jī)組頻率基本不變時(shí)（機(jī)組并入大電網(wǎng)），應(yīng)該調(diào)節(jié)開(kāi)度給定來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷；頻率給定是接力器開(kāi)度等于接力器開(kāi)度給定時(shí)的機(jī)組頻率；當(dāng)機(jī)組在孤立電網(wǎng)工況工作，bp應(yīng)取為（0.5％～1.0％），機(jī)組功率由負(fù)荷決定，此時(shí)調(diào)節(jié)開(kāi)度給定沒(méi)有明顯作用。靜態(tài)特性第72頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五73

對(duì)靜態(tài)特性的影響

調(diào)整頻率給定和開(kāi)度給定后的微機(jī)調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第73頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五74水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性靜態(tài)特性第74頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五75

的關(guān)系：微機(jī)調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特性（bp=0）水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性人工死區(qū)(失靈區(qū))第75頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五76水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性人工死區(qū)(失靈區(qū))單元

artificialdeadbandmodule

在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，能人為地在規(guī)定的被控參量范圍內(nèi)使調(diào)速器不起調(diào)節(jié)作用的單元。人工死區(qū)(失靈區(qū))第76頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五77水輪機(jī)調(diào)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(xué)表達(dá)式為：

人工死區(qū)(失靈區(qū))第77頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五78水輪機(jī)調(diào)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(dāng)于頻率值為0～0.5Hz在頻率轉(zhuǎn)換系數(shù)Kf=25000時(shí)所對(duì)應(yīng)的范圍，即Ef=0～250

Ef可由程序按調(diào)速器的運(yùn)行工況和調(diào)節(jié)模式自動(dòng)地被設(shè)定：機(jī)組在“空載”工況運(yùn)行時(shí)，設(shè)定Ef=0；機(jī)組在并入電網(wǎng)方式下運(yùn)行，且調(diào)速器在“頻率調(diào)節(jié)”模式下時(shí)，設(shè)定Ef=0；調(diào)速器在“開(kāi)度調(diào)節(jié)”和“功率調(diào)節(jié)”模式下時(shí)，設(shè)定Ef=0.033Hz。人工死區(qū)(失靈區(qū))第78頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五79水輪機(jī)調(diào)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(dāng)于頻率值為0～0.5Hz在頻率轉(zhuǎn)換系數(shù)Kf=25000時(shí)所對(duì)應(yīng)的范圍，即Ef=0～250Ef可由程序按調(diào)速器的運(yùn)行工況和調(diào)節(jié)模式自動(dòng)地被設(shè)定：機(jī)組在“空載”工況運(yùn)行時(shí)，設(shè)定Ef=0；機(jī)組在并入電網(wǎng)方式下運(yùn)行，且調(diào)速器在“頻率調(diào)節(jié)”模式下時(shí)，設(shè)定Ef=0；調(diào)速器在“開(kāi)度調(diào)節(jié)”和“功率調(diào)節(jié)”模式下時(shí)，設(shè)定Ef=0.033Hz。人工死區(qū)(失靈區(qū))第79頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五80水輪機(jī)調(diào)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(xué)表達(dá)式為：

人工開(kāi)度(功率)失靈區(qū)環(huán)節(jié)的特性人工死區(qū)(失靈區(qū))第80頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五81人工頻率失靈區(qū)：和人工開(kāi)度/功率失靈區(qū)

(a)fg、Ef以赫茲表示的特性(b)ef以相對(duì)值表示的特性

Ef起作用時(shí)微機(jī)調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特性水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性人工死區(qū)(失靈區(qū))第81頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五82人工頻率失靈區(qū)和人工開(kāi)度/功率失靈區(qū)

Ey起作用時(shí)微機(jī)調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特性水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性人工死區(qū)(失靈區(qū))第82頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五83水輪機(jī)調(diào)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(kāi)度/功率失靈區(qū)Ef0、Ey0微機(jī)調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性特征點(diǎn)坐標(biāo)OBCDEAFf（縱）fcfc+Effc+Effc–Effc–EffAfFy（橫）ycyc–Eyyc+Eyyc+Eyyc–Ey01.0人工死區(qū)(失靈區(qū))第83頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五84水輪機(jī)調(diào)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(kāi)度/功率失靈區(qū)

Ef0、Ey0微機(jī)調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性特征點(diǎn)坐標(biāo)OBCDEAFf（縱）fcfc+Effc+Effc–Effc–EffAfFy（橫）ycyc–Eyyc+Eyyc+Eyyc–Ey01.0人工死區(qū)(失靈區(qū))第84頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五85水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--

協(xié)聯(lián)特性：

轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，槳葉隨動(dòng)系統(tǒng)的不準(zhǔn)確度ia不大于0.8％。實(shí)測(cè)協(xié)聯(lián)曲線與理論協(xié)聯(lián)關(guān)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(jī)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)品質(zhì)應(yīng)達(dá)到：測(cè)至噴針接力器的轉(zhuǎn)速死區(qū)應(yīng)符合表２規(guī)定；在穩(wěn)態(tài)工況下，對(duì)多噴嘴沖擊式水輪機(jī)的任何兩噴針之間的位置偏差，在整個(gè)范圍內(nèi)均不大于1%；每個(gè)噴針位置對(duì)所有噴針位置平均值的偏差不大于0.5%。對(duì)每個(gè)導(dǎo)葉單獨(dú)控制的水輪機(jī)，任何兩個(gè)導(dǎo)葉接力器的位置偏差不大于1％；每個(gè)導(dǎo)葉接力器位置對(duì)所有導(dǎo)葉接力器位置平均值的偏差不大于0.5％。協(xié)聯(lián)特性第85頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五86水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--

協(xié)聯(lián)特性：雙調(diào)整調(diào)速器

doubleregulatinggovernor:實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)槳式[沖擊式]水輪機(jī)導(dǎo)葉[噴針]及轉(zhuǎn)輪葉片[折向器/偏流器]雙重調(diào)整的調(diào)速器。協(xié)聯(lián)裝置

combinationdevice:水輪機(jī)控制系統(tǒng)中用來(lái)保證轉(zhuǎn)輪葉片與導(dǎo)葉或折向器與噴針之間協(xié)聯(lián)關(guān)系的機(jī)構(gòu)、電氣單元或程序模塊。協(xié)聯(lián)特性第86頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五87水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--

協(xié)聯(lián)特性：

雙調(diào)整水輪機(jī)包括軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)、貫流式水輪機(jī)和沖擊式水輪機(jī)。它們?cè)谡{(diào)節(jié)其水力矩Mt時(shí)，有兩個(gè)相互有協(xié)聯(lián)關(guān)系的機(jī)構(gòu)受到水輪機(jī)調(diào)速器的控制。軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)和貫流式水輪機(jī)具有如下機(jī)構(gòu)：①導(dǎo)葉機(jī)構(gòu)；②槳葉機(jī)構(gòu)。沖擊式水輪機(jī)具有如下機(jī)構(gòu)：①?lài)娽槞C(jī)構(gòu)；②折向器機(jī)構(gòu)。協(xié)聯(lián)特性第87頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五88水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--

協(xié)聯(lián)特性：

對(duì)于設(shè)有槳葉調(diào)整機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，當(dāng)輪葉角度一定時(shí)，水輪機(jī)效率曲線的高效率區(qū)較窄；轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的槳葉角度可調(diào)。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(duì)應(yīng)的導(dǎo)葉開(kāi)度，即導(dǎo)葉開(kāi)度與槳葉角度之間有一個(gè)協(xié)調(diào)關(guān)系；在不同水頭下，導(dǎo)葉開(kāi)度與槳葉角度之間存在著不同的協(xié)調(diào)關(guān)系。反映不同水頭下導(dǎo)葉開(kāi)度與槳葉角度之間協(xié)調(diào)關(guān)系的組合，稱(chēng)為導(dǎo)葉與槳葉的協(xié)聯(lián)關(guān)系。對(duì)雙調(diào)整調(diào)速器來(lái)說(shuō)，在導(dǎo)葉開(kāi)度調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，還必須考慮導(dǎo)葉開(kāi)度、槳葉角度和水頭之間的協(xié)聯(lián)關(guān)系，對(duì)槳葉角度進(jìn)行協(xié)聯(lián)調(diào)節(jié)，以使水輪機(jī)工作于效率較高的區(qū)域。協(xié)聯(lián)特性第88頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五89

隨動(dòng)系統(tǒng)不準(zhǔn)確度ia水輪機(jī)調(diào)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89頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五90協(xié)聯(lián)特性：

微機(jī)調(diào)節(jié)器采用的水輪機(jī)協(xié)聯(lián)曲線水輪機(jī)調(diào)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90頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五91水輪機(jī)調(diào)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(jī)組水輪機(jī)協(xié)聯(lián)曲線圖。橫坐標(biāo)為導(dǎo)葉接力器行程（或開(kāi)度），Yga：0～1.0（也可以采用整數(shù)型，例如Yga：0～25000）?？v坐標(biāo)為輪葉接力器行程（或開(kāi)度），Yru：0～1.0（也可以采用整數(shù)型，例如Yru：0～25000）。圖中的參變量為水頭（圖中，H：(13.2～35.4)m）。協(xié)聯(lián)特性第91頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五92

插值節(jié)點(diǎn)表水輪機(jī)調(diào)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

ygaHygaH0.430.5330.590.640.690.740.800.850.901．0H=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=21.5m00.10.170.250.340.460.630.80.971.0H=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(dǎo)葉接力器“行程”Yga節(jié)點(diǎn)，其用于微機(jī)內(nèi)運(yùn)算的最大值YgaM=1.0（相對(duì)值）；

縱排為水頭H(單位為m)節(jié)點(diǎn)值；

表中的值為Yga-H的節(jié)點(diǎn)值——輪葉接力器“行程”Yru，其微機(jī)內(nèi)運(yùn)算的最大值yruM=1.0（相對(duì)值）。第92頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五93水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--

協(xié)聯(lián)特性：協(xié)聯(lián)插值算法和公式。

根據(jù)PID調(diào)節(jié)計(jì)算所得的導(dǎo)葉接力器“行程”Yga，可在表中找出它所屬的區(qū)域，使：Yga1≤Yga≤Yga2

根據(jù)運(yùn)行水頭值，在表中可找出它所屬的區(qū)域，使：Hj≤H≤Hj+1

據(jù)Yga1、Yga2、Hj和Hj+14個(gè)節(jié)點(diǎn)可找出對(duì)應(yīng)的4個(gè)槳葉接力器“行程”值：Yru(11)、Yru(12)（水頭Hj下，Yga1和Yga2對(duì)應(yīng)的Yru節(jié)點(diǎn)值）和Yru(21)、Yru(22)（水頭Hj+1下，Yga1和Yga2對(duì)應(yīng)的Yru節(jié)點(diǎn)值）。協(xié)聯(lián)特性第93頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五94水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--

協(xié)聯(lián)特性：

對(duì)微機(jī)調(diào)節(jié)器導(dǎo)葉接力器“行程”插值，求出：

對(duì)水頭插值，求出：

協(xié)聯(lián)特性第94頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五95水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--控制功能1).水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的工作狀態(tài)根據(jù)水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)與控制情況，可將水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的工作分成幾個(gè)狀態(tài)——停機(jī)等待（TJDD）、開(kāi)機(jī)（KJ）、空載（KZ）、負(fù)載（FZ）、調(diào)相（TX）、甩負(fù)荷（SFH）和停機(jī)（TJ）。工作狀態(tài)第95頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五96

水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--控制功能1).水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的工作狀態(tài)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換：微機(jī)調(diào)速器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖工作狀態(tài)第96頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五97水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--控制功能

2).運(yùn)行方式：自動(dòng)/手動(dòng)(1).微機(jī)調(diào)速器的自動(dòng)運(yùn)行方式在自動(dòng)運(yùn)行方式下，水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)、被控機(jī)組負(fù)荷的增加/減少、調(diào)節(jié)模式的選擇及切換、運(yùn)行人員對(duì)調(diào)速器的監(jiān)視和操作等，都是由微機(jī)調(diào)節(jié)器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)或完成的。在調(diào)速器總體結(jié)構(gòu)中，其機(jī)械液壓系統(tǒng)，不論是前面討論的“電液隨動(dòng)系統(tǒng)”，還是“電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)”，都是根據(jù)微機(jī)調(diào)節(jié)器程序運(yùn)算結(jié)果，通過(guò)電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，最終實(shí)現(xiàn)主接力器行程Yga對(duì)微機(jī)調(diào)節(jié)器中YPID的成比例跟隨的。在一般情況下，機(jī)械液壓開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)（如果它有這個(gè)機(jī)構(gòu)的話）應(yīng)置于全開(kāi)或允許的最大開(kāi)度位置。由機(jī)械液壓開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的機(jī)械液壓手動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)此時(shí)應(yīng)處于“浮空”和不起作用的狀態(tài)。運(yùn)行方式第97頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五98水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--控制功能

2).運(yùn)行方式：自動(dòng)/手動(dòng)(2).微機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓手動(dòng)運(yùn)行方式在這種手動(dòng)運(yùn)行方式下，微機(jī)調(diào)節(jié)器已不再對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)起閉環(huán)調(diào)節(jié)和控制作用了。調(diào)速器完全依靠機(jī)械液壓手動(dòng)機(jī)構(gòu)（一般是通過(guò)機(jī)械液壓開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的控制?，F(xiàn)在生產(chǎn)的PLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器大多具備微機(jī)調(diào)節(jié)器對(duì)調(diào)速器的手動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行跟蹤的能力。這個(gè)跟蹤功能的特點(diǎn)如下：①實(shí)時(shí)讀入導(dǎo)葉接力器實(shí)際行程所對(duì)應(yīng)的yf值，并使PID運(yùn)算中的開(kāi)度給定yc=yf，從而使結(jié)構(gòu)框圖的積分輸入項(xiàng)為零值。②根據(jù)yc=yf，對(duì)PID調(diào)節(jié)程序中的有關(guān)量賦以合適的值，此時(shí)YPID值與實(shí)際的yf值相當(dāng)。

運(yùn)行方式第98頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五99水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--控制功能

2).運(yùn)行方式：自動(dòng)/手動(dòng)(2).微機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓手動(dòng)運(yùn)行方式根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)微機(jī)調(diào)速器由手動(dòng)運(yùn)行方式切換至自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，微機(jī)調(diào)速器就可以可靠地實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)、平滑切換。當(dāng)然，在切至自動(dòng)運(yùn)行方式后，應(yīng)將機(jī)械液壓開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)開(kāi)啟至最大開(kāi)度。有的微機(jī)調(diào)節(jié)器具備的上電跟蹤功能，也是基于上述原理設(shè)計(jì)的：當(dāng)重新接通微機(jī)調(diào)節(jié)器電源時(shí)，微機(jī)調(diào)節(jié)器在一段時(shí)間內(nèi)（例如，1s）不對(duì)電液隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制；在這段時(shí)間內(nèi)，它讀入接力器實(shí)際行程值，并做上述手動(dòng)跟蹤時(shí)類(lèi)似的處理；到達(dá)所設(shè)置的時(shí)間后，微機(jī)調(diào)節(jié)器投入工作。運(yùn)行方式第99頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五100水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.靜態(tài)特性--控制功能

3).故障診斷：

從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始，PLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器就具備下列故障診斷功能:①機(jī)組頻率、電網(wǎng)頻率的故障診斷和抗干擾措施；②導(dǎo)葉和槳葉主接力器反饋裝置故障（例如，反饋電位器斷線等）的檢測(cè)與處理；③機(jī)組功率變送器、電站水頭變送器故障診斷及處理。運(yùn)行方式第100頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五101水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

7.動(dòng)態(tài)特性

PID傳遞函數(shù)表達(dá)式PID特性第101頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五102水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

8.動(dòng)態(tài)特性

PID傳遞函數(shù)表達(dá)式KP=f(bt)換算關(guān)系曲線調(diào)速器動(dòng)態(tài)特性第102頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五103水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

8.動(dòng)態(tài)特性

PID傳遞函數(shù)表達(dá)式KI=f(bt，Td)換算關(guān)系曲線

調(diào)速器動(dòng)態(tài)特性第103頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五104水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

8.動(dòng)態(tài)特性

PID傳遞函數(shù)表達(dá)式KD=f(bt，Tn)換算關(guān)系曲線

調(diào)速器動(dòng)態(tài)特性第104頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五105PI響應(yīng)特性：

PI調(diào)節(jié)器的階躍輸入響應(yīng)特性水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

8.動(dòng)態(tài)特性

PID特性第105頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五106

PID響應(yīng)特性

PID調(diào)節(jié)器的階躍輸入響應(yīng)特性PID調(diào)節(jié)器的階躍輸入響應(yīng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

8.動(dòng)態(tài)特性PID特性第106頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五107動(dòng)態(tài)特性調(diào)速器PID特性：階躍輸入響應(yīng)特性：

PID調(diào)節(jié)器的階躍輸入響應(yīng)特性水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

8.動(dòng)態(tài)特性PID特性第107頁(yè)，共157頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)40分，星期五108水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念

8.動(dòng)態(tài)特性(1)速動(dòng)時(shí)間常數(shù)Tx

速動(dòng)時(shí)間常數(shù)(Promptitudetimeconstant)Tx(s)—對(duì)于一個(gè)永態(tài)差值系數(shù)為零的水輪機(jī)控制系統(tǒng)(bp=0)，主接力器速度dy/dt與給定的被控參量相對(duì)偏差x關(guān)系曲線斜率的負(fù)倒數(shù)。(對(duì)于緩沖型水輪機(jī)控制系統(tǒng)，速動(dòng)時(shí)間常數(shù)Tx在數(shù)值上近似于暫態(tài)差值系數(shù)bt與緩沖時(shí)間常數(shù)Td的乘積。)實(shí)際上，Tx是調(diào)速器積分特性的描述。如圖所示，圖中EB段直線是積分作用的結(jié)果。記積分分量為YI(t)，則有：當(dāng)接力器在階躍頻率相對(duì)變化Δx作用下，由YI(0)=0到Y(jié)(t1.0)=1.0，即由全關(guān)至全開(kāi)的時(shí)間為t1.0時(shí)，則有：由上式得：有：若取Δx=1.0（即相當(dāng)于階