水轮机调节复习资料

更新时间：2023-11-04 00:49:01 阅读量：综合文库文档下载

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一填空题：

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

调节的任务。特点：1调速器需设置多级液压放大元件，而液压放大元件的非线性及时间滞后有可能使水轮机调节系统调节品质恶化，2，水击作用与导水机构的调节作用相反，将严重的影响水轮机调节系统的调节品质，3对于双重调节机构，调速器中需要增加一套调节和执行机构，从而增加调速器的复杂性，4要求调速器具有越来越多的自动操作和自动控制功能，使得水轮机调速器成为水电站中一个十分重要的综合自动装置，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．试分析双微机调速器中主机与备用机之间的切换原理（故障切换原理）

1.当微机正常工作时，每个采样周期均向定时单稳电路a发送一触发脉冲。当微机出现故障时，则停止向定时单稳a发送脉冲。定时单稳电路的输出Q在稳态时为低电平，在接收到触发脉冲后，变为高电平，经延时时间(由外接电容C和电阻R整定)?后恢复低电平。2.若微机工作正常，每个采样周期T1(T1< ?)向单稳a发一脉冲，因此单稳a的Q非总是处于暂态低电平，该持续的低电平输出送至单稳b，单稳占的输出Q总是处于暂态低电平。3一旦检测到错误或程序跑飞，主机停止向单稳a发脉冲，单稳a的输出Q非经t时间后回到暂态高电平，此时，Q非给单稳b输入一正边沿脉冲，单稳b的输出Q由于触发而变为暂态高电平，经延时时间t'后恢复为暂态低电平，而单稳b的输出Q经反向后接至CPU的RESET脚，这一过程即给CPU一复位脉冲，迫使主机重新启动，从头开始执行程序，同时切至另一机运行，如果两机均故障，两机均脱离运行。4.单稳a的输出Q同时驱动三极管及继电器，由图5—16可知，当A机正常时，A机单稳a的输出Q为高电平，三极管导通，若B机继电器JB的常闭接点闭合，则A机继电器人就导通，其常开接点JA闭合，A机输出通过本机常开接点接通至后面的电液随动系统。如果A机不正常，A机单稳a的输出Q变为低电平，三极管截止，A机继电器JA失磁，其常闭接点闭合，此时若B机正常，则切至B机运行，若B机也不正常，两机均脱离运行。5.当刚上电时，由于两机继电器互相闭锁，则互相竞争作为主机，那就看那个继电器先励磁，则那台机就作为主机运行，另一台则作为备用机。 3. 水轮机有哪些运行的工况，各自的特点

1. 单机带负荷工况：空载时能稳定，但单机带负荷时，即使把参数整定到最大，也不能使系统稳定。

2. 空载工况：比单机带负荷稳定性要好，问题是转轮内水流流态较差，脉动压力大，功率摆动，使得准同期困难。 3. 并列带负荷工况：稳定性较好，需要减小参数增加速动性。

4. 指出以下调速器型号的具体含义：（此题根据书上的内容进行总结） 1234-56-7: 1大型（无代号）通流式T，中小型油压装置Y; 2：机械液压型（无）电气液压型D；3：单挑（无）双调S; 4：调速器基本代号T; 5：调速器容量，大型的表示主配压阀直径单位mm，中小型的数字表示接力器容量单位9.8N?m； 6：改型标记A,B,C,D.; 7：额定油压在2.5MPa或以下无数字，以上为油压数值。、

1. 5. 测频，测相原理当DJ与Dw同步时，U、D两端均输出高电平；当DJ超前Dw时，从U端输出与相位差成正比的负

脉冲；当DJ滞后Dw时，从D端输出与相位差成正比的负脉冲。将U、D输出接至反相器，有相位差时，就得到正脉冲；将反相后的信号，—路直接输入计数器，—路与时钟f相与后输入计数器，用与测频同样的方法测得相位差。 CPU根据读取的计数值N，由下式算出相位差值。

补充：

5. 水轮机调节动态和静态品质指标：

静态品质：1，转速死区，2静态特性的非线性度，3对双调节系统还有随动系统的不准确度。

动态品质：1调节时间Tp：从阶跃扰动发生时刻到调节系统进入新的平衡状态为止所经历的时间，2最大偏差：他是第一波峰值3超调量：第一负波值与最大偏差的百分比，4震荡次数X：以调节时间内出现的震荡波峰次数的一半表示，5衰减度：第二个波峰与第一个波峰的差值的相对值。 6. 离心摆的工作原理和参数

原理：离心摆旋转时，重块产生离心力，使钢带向外张开，因钢带上端被固定，使下支持块上移；在下支持块上还作用有驱使其下移的离心摆回复力E，离心摆的工作状态就是由离心力与弹簧力这一矛盾决定的，当负荷增加时，机组转速下降，离心力减小，下支持块向下移动，离心摆发出开打导水叶的指令，负荷减小时相反。

工作参数：1不均衡度，它是随静态平衡工况点变动的一个参数，表征离心摆的测速范围，2放大系数K：转速偏差1%时下支持块的位移偏差，3单位不均衡度，是K的倒数，4转速死区：指在某一规定的范围内飞摆无法检测出的最大转速范围与可定转速的百分比，等于摩擦力与回复力之比。

11.改善大波动过渡过程的措施：1从减少机组转速升高的角度，增加机组的GD2 ,2.从减小水击压力升高角度，设置调压室。3对建调压室有困难的中小型电站可装设调压阀，4改变导叶关闭规律。

12.缓冲器的性能指标：1,暂态转差系数bt：在假定缓冲器补气衰减作用，即在节流孔封闭的情况下，主接力器活塞行走的全程，通过传递杠杆及缓冲器给予引导阀针塞反馈量的相对值，2缓冲时间参数Td：缓冲装置将来自主接力器位移的反

馈信号按指数曲线衰减的时间常数。

13.计算机仿真与数学仿真的关系：计算机仿真：用动态模型来模拟原型系统进行实验研究的技术称为仿真技术。数学仿真：把原型系统的运行规律用数学形式表达出来，通常是一组微分方程。然后用模拟计算机或数字计算机来求解这些方程，称为计算机仿真。

14.调速器的内环稳定：调速器本身的闭环称为内环，内环稳定是保证水轮机调节系统能够正常工作的必要条件，1调速器

的开环增益不能太大，否则内环不稳定，2,K0和k’0的增加受内环稳定条件的限制，3整定较大的bt值，容易引起内环不稳定，4内环稳定性受各环节的时间常数的影响，时间常数大队稳定性不利。 8. 静态特性起什么作用

9.暂态反馈的工作原理，动态方程，两个重要的参数 10.稳定余量的求解原理推导题：

1按刚体理论推导等截面的均质管道水击压力上升公式推导： ?????Q L?0()L???0L?0?0LQ0Q0?H?H? 用相对量表示： ???g?tH0gH0?tgH0?tgH0S?t

L?0LQ0?H?Qq?????T?orT?ww令： HQ0?0gH0gSH00

d?dq则： ???Tw或???Twdtdt

2转速上升计算的公式推导机组运动方程为 Jd??M?M?Mdt

(1) 假定甩负荷后，导叶开始动作到最大转速时刻之间的水轮机力矩随时间呈直线减至零。将其代入上式积分，就可求出该假定条件下的基本公式。 ?1TTcM01T从机组的运动方程式可得： d??Mdtd??(Mdt?TM)???????Mdt?c0maxmax0??JJ?0J0J

TTMTMTM

Mdt?n0??max?n0?c002JJ2

P0GD2?n M0?J???22T?TGDn0???n?4gcn max30max??0Ta????2Ta3580P0?0n0

但实际上力矩随时间变化过程线并不是直线，这里有水击的影响及水轮机特性的影响等，所以引进一修正系数：

2Tc?Tnf??

2Ta

(2) 假定甩负荷后，自导叶开始动作至最大转速之间，水轮机出力随时间呈直线关系减至零。将其代入上式，可求出该假定条件下的基本公式。 2?1T 因为 P=M?，则： P?max?021TTP?d??dt??d??(0Pdt?TCP0)??Pdt?C00 JJ222JJT?P(T?2T)TnP0TP2TPmax22n0c0 ?0n2c?1Pdt??????2max00?0J?02JJ

GD2n0GD2?n ?maxTn?2TcTa?J?????1?max??0???max3580P04g30 ?0Ta

??max?max??0?max?????1??Tn?2Tc?1?1

?0?0?0Ta

但实际上出力随时间变化过程线不是直线，这是由于水击及水轮机特性等的影响，所以在上式中乘一个修正系数f，

tgmaxn0?n?n?max0?n?n?nTnf?2Tc

则:

3．推导水轮机的动态方程，并说明六个传递系数的含义。混流式水轮机的稳态特性，它可以表示为

对上列两式取相对值 MMMQQQ

?t?t?t???Qr?aQr?nQr?H ?Mt?Mr?a?Mr?n?Mr?H?Q???aamaxnnrHHraamaxnnrHHrQr Mr??????amaxnrHramaxnrHr

令： ?Mt?Q?n?H?Y?amt?q?x?h?y?? MrQrnrHrYmaxamax

QQQ MMM????t?t?t QrQrQrMrMrMreqy?eqx?eqh?ey?ex?eh?anH anH?????? amaxnrHramaxnrHr式中；ey为水轮机力矩对导叶开度传递系数；ex为水轮机力矩对转速传递系数；eh为水轮机力矩对水头传递系数；eqy为水轮机流量对导叶开度传递系数；eqx为水轮机流量对转速传递系数；eqh为水轮机流量对水头传递系数。因此，水轮机动态特性可表示为 m?ey?ex?ehtyxh

q?eqyy?eqxx?eqhh

4.推导辅助接力器型调速器的传递函数，并分析当阶跃信号加入时的瞬态响应。

由图可得调速器前向传递函数：

其中增益

所以增益K＝1。因此

前向通道各环节的增益没有显式地进入调速器前向传递函数，但因为TY=(F?Ymax)/.(Kv ?Sb)而所以各环节的增益均通过Sb而隐式地进入调速器传递函数。

通常辅助接力器时间常数Tyl较Ty和Td小得多，

Tds?1

Gr(s)?大约为0.1～0.011 s，若令Ty1?0，则上式可简化为 TyTds2?[Ty?(bt?bp)Td]s?bp中间接力器型调速器推导：

中间接力器型调速器实际可分为调节器和随动系统两部分，据图6—6调节器部分传递函数可写为

Tds?1 对机械液压随动系统，主配压阀位移基值Sb应取为Y1max·K1，K1为中间 Gr1(s)?2Ty1Tds?[Ty1?(bt?bp)Td]s?bp 接力器行程至主配压阀行程的传递系数。主接力器行程基值取为Ymax，但根据随动系统概念，应有Y1max=Ymax·K2，K2

为反馈传递系数。