1、水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器培訓(xùn)課件培訓(xùn)課件一.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)速轉(zhuǎn)速n n（頻率（頻率f f）、功率）、功率PgPg、水頭、水頭H H、流量、流量Q Q等參量測(cè)量出來(lái)，與給定信號(hào)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)。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)。

2、引水和泄水 系 統(tǒng) 水輪機(jī)、 發(fā)電機(jī) 電網(wǎng)、負(fù)荷 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 放大校正元件 給定元件 反饋元件 被控制系統(tǒng) 水輪機(jī)控制系統(tǒng) （水輪機(jī)調(diào)速器） 測(cè)量元件 + 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念圖圖1：水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖水輪機(jī)控制系統(tǒng)水輪機(jī)控制系統(tǒng) hydraulic turbine control systems: hydraulic turbine control systems:用用來(lái)檢測(cè)被控參量（轉(zhuǎn)速、功率、水位、流量等）與給定參來(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

3、一些設(shè)備所組成的系統(tǒng)。的一些設(shè)備所組成的系統(tǒng)。被控制系統(tǒng)被控制系統(tǒng) controlled system: controlled system:由水輪機(jī)控制系統(tǒng)控制的由水輪機(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)。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)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng) hydraulic turbine regulating system: hydraulic turbine regulating system:由由水輪機(jī)控制系統(tǒng)水輪機(jī)控制系統(tǒng)和和被控制系統(tǒng)被控制系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)。

4、隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng) servo-system: servo-system:自動(dòng)跟蹤控制裝置輸出，并轉(zhuǎn)換、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)。放大的位置反饋控制系統(tǒng)。 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)方程為：水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)方程為： 式中：式中：JJ機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性矩（機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性矩（kgm2kgm2）；）； 機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)角機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)角速度（速度（rad/srad/s）；）；nn機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)速度機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)速度r/minr/min）；）；M Mt t水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩（水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩（NmNm）；）； M Mg g發(fā)電機(jī)負(fù)荷阻力矩（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）（發(fā)電機(jī)負(fù)荷阻力矩（負(fù)載轉(zhuǎn)矩

5、）（NmNm）。）。 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)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)速組轉(zhuǎn)速( (頻率頻率) )保持恒值的條件是保持恒值的條件是 ，即要求，即要求 ，否，否則就會(huì)導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速則就會(huì)導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速( (頻率頻率) )相對(duì)于額定值持續(xù)升高或降低，從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速相對(duì)于額定值持續(xù)升高或降低，從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速( (頻頻率率) )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)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)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)的和發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩

6、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)。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)。 gtddMMtJ30n0ddtgtMM texe一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩 式中：式中：QQ通過(guò)水輪機(jī)的流量（通過(guò)水輪機(jī)的流量（m m3 3/s/s）；）；HH水輪機(jī)凈水頭（水輪機(jī)凈水頭（m m）；）； 水輪機(jī)水輪機(jī)效率；效率； 水的密度水的密度g/mg/m3 3）。）。所以，在一定的機(jī)組工況下，只有調(diào)節(jié)流量所以，在一定的機(jī)組工況下，只有調(diào)節(jié)流量Q Q和效率和效率 ，才能調(diào)節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)，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

7、水輪發(fā)電機(jī)組轉(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)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 Q）和水輪機(jī)輪葉）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)率）下運(yùn)行。從這個(gè)意義上講，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的

8、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。率與負(fù)荷功率的平衡。 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念ttQHM l 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)是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)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)的輸入眾所周知，如果系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的輸入 ( (控制控制) )作用沒(méi)有影響，則這作用沒(méi)有影響，則這個(gè)個(gè)系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)(Open loop system)(Open loop system)。因此，對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入

9、。因此，對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入( (控制控制) )量，便有一個(gè)相應(yīng)固量，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)成精的。可能構(gòu)成精的。閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng): :從圖從圖1 1可以看出，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出可以看出，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出( (機(jī)組機(jī)組( (電網(wǎng)電網(wǎng)) )頻率、機(jī)組功率等頻率、機(jī)組功率等) )對(duì)對(duì)系統(tǒng)的控制作用系統(tǒng)的控制作

10、用( (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速( (頻率頻率) )給定、機(jī)組功率給定、接力器開(kāi)度給定等給定、機(jī)組功率給定、接力器開(kāi)度給定等) )有著直接的影響，有著直接的影響，一般稱其為系統(tǒng)一般稱其為系統(tǒng)( (調(diào)速在控制器的輸入可以減少系統(tǒng)的誤差，并使系統(tǒng)的輸出量趨于給調(diào)速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)調(diào)節(jié)節(jié)) )系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性(Stability)(Stability)始終是一個(gè)重要問(wèn)題。除去穩(wěn)定問(wèn)題之外，始終是一個(gè)

11、重要問(wèn)題。除去穩(wěn)定問(wèn)題之外，閉環(huán)控制閉環(huán)控制( (調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)) )系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程及動(dòng)態(tài)品質(zhì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程及動(dòng)態(tài)品質(zhì)( (性能性能) )也是比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜的多；因?yàn)?，也是比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜的多；因?yàn)?，閉環(huán)控制閉環(huán)控制( (調(diào)節(jié)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(Damply (Damply oscillation)oscillation)現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念l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)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

12、狀態(tài)）和動(dòng)態(tài)（瞬變狀態(tài)）。（瞬變狀態(tài)）。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)又稱為穩(wěn)定狀態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)又稱為穩(wěn)定狀態(tài): :穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài) (steady state) (steady state)是指機(jī)組在恒定的負(fù)荷、給定信號(hào)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)。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)又稱為瞬態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)又稱為瞬態(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，

13、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)程狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程, ,就稱為水輪機(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)等就稱為水輪機(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)；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。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。l閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性閉環(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)在擾動(dòng)

14、作用下會(huì)偏離原來(lái)的平衡狀態(tài)( (靜態(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，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，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)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)靜態(tài)) )的性的性能。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復(fù)到到平衡狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。顯

15、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。本要求。l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)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). . 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念2.2.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù) 在水輪機(jī)數(shù)字式在水輪機(jī)數(shù)字式( (微機(jī)微機(jī)) )電液調(diào)速器出現(xiàn)以前，水輪機(jī)調(diào)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)組頻率速器的主要作用是根據(jù)偏離機(jī)組頻率( (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速) )額定值的偏差，

16、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)組頻率平衡，使機(jī)組頻率( (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速) )保持在額定頻率保持在額定頻率( (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速) )附近的允許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)速轉(zhuǎn)速) )調(diào)節(jié)器。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。提出了新的和更嚴(yán)格的要求。 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)電控制在數(shù)字式微機(jī)電

17、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)(AGC)系統(tǒng)、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)系統(tǒng)、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EMS)(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)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)(LFC)是通過(guò)電網(wǎng)是通過(guò)電網(wǎng)AGCAGC系統(tǒng)和電廠系統(tǒng)和電廠A

18、GCAGC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)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。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)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。二次調(diào)頻和電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制的功率控制器使用。 因因而，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)水輪機(jī)調(diào)節(jié)”來(lái)描述了，它除來(lái)描述了，它除了具有調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組頻率了具有調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組頻率( (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速) )的功能之外，還可以具

19、有功率控制、水位控制、流的功能之外，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)(TBC)等附加的控制功能。等附加的控制功能。IECIEC關(guān)于水輪機(jī)調(diào)速器的技術(shù)規(guī)范導(dǎo)則關(guān)于水輪機(jī)調(diào)速器的技術(shù)規(guī)范導(dǎo)則(IEC61362(1998)(IEC61362(1998)和試驗(yàn)和試驗(yàn)(IEC60308(2005)(IEC60308(2005)中對(duì)中對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器都是用水輪機(jī)調(diào)速器都是用“水輪機(jī)控制系統(tǒng)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)

20、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)( (技術(shù)條件和試驗(yàn)技術(shù)條件和試驗(yàn)) )已經(jīng)修訂，也將主題詞已經(jīng)修訂，也將主題詞“水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置”改為改為“水輪機(jī)控制系統(tǒng)水輪機(jī)控制系統(tǒng)”。一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念1). 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：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). (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)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

21、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；機(jī)組能盡快同期、并入電網(wǎng)運(yùn)行； (2). (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：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： . . 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)；電網(wǎng)一次調(diào)頻的任務(wù)； . . 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)速器被控制的水輪

22、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)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)的的任務(wù)是調(diào)節(jié)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；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； . . 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；載狀態(tài)運(yùn)行； 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念2). 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

23、作為被控機(jī)組的功率調(diào)節(jié)器：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). 3). 水輪機(jī)調(diào)速器作為被控制機(jī)組的工況控制器水輪機(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)。一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念一.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)1).1).水流慣性水流慣性：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)水輪機(jī)過(guò)水管道存在著水

24、流慣性，通常用水流慣性時(shí)間常數(shù)T Tw w來(lái)表述：來(lái)表述：水流慣性時(shí)間常數(shù)水流慣性時(shí)間常數(shù) (Water inertia time constant) (Water inertia time constant)是在額定工況下的表征過(guò)水管道中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。水流慣性的特征時(shí)間。(1).(1).水流慣性時(shí)間常數(shù)水流慣性時(shí)間常數(shù)T Tw w的物理概念是：在額定水頭的物理概念是：在額定水頭H Hr r作用下，過(guò)水管道內(nèi)的流量作用下，過(guò)水管道內(nèi)的流量Q Q由由0 0加加大至額定流量大至額定流量Q Qr r所需要的時(shí)間。所需要的時(shí)間。(2).(2).從自動(dòng)控制理論的觀點(diǎn)來(lái)

25、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)；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).(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，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)壓當(dāng)水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)啟時(shí)

26、，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)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)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)）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

27、象的表述。就是對(duì)這種水流慣性的一種形象的表述。 l vT wgh= 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念水流慣性時(shí)間常數(shù)水流慣性時(shí)間常數(shù)T Tw w表達(dá)式為：表達(dá)式為： 式中：式中：AA每段過(guò)水管道的截面積（每段過(guò)水管道的截面積（m m2 2）；）；LL相應(yīng)每段相應(yīng)每段 過(guò)水管道的過(guò)水管道的長(zhǎng)度（長(zhǎng)度（m m）；）；vv相應(yīng)每段過(guò)水管道內(nèi)的流速（相應(yīng)每段過(guò)水管道內(nèi)的流速（m/sm/s）；）；gg重力加速度（重力加速度（m/sm/s2 2）；）；T Tw w水流慣性時(shí)間常數(shù)（水流慣性時(shí)間常數(shù)（s 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)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

28、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)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。流慣性的一種形象的表述。 水流慣性時(shí)間常數(shù)水流慣性時(shí)間常數(shù)T Tw w的物理概念是：在額定水頭的物理概念是：在額定水頭H Hr r作用下，過(guò)水作用下，過(guò)水管道內(nèi)的流量管道內(nèi)的流量Q Q由由0 0加大至額定流量加大至額定流量Q Qr r所需要的時(shí)間。所需要的時(shí)間。gHLvALgHQTrrw一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念2).2).

29、機(jī)械慣性：機(jī)械慣性： 機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù) (Unit inertia time constant, unit (Unit inertia time constant, unit acceleration constant)acceleration constant)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。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：式中： 額定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組的慣性矩（額定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組的慣性矩（kgmkgm2 2）；）；M Mr r機(jī)組額定轉(zhuǎn)矩（機(jī)組額定轉(zhuǎn)矩（NmNm）；）；GDGD2 2機(jī)組飛輪力矩（機(jī)組飛輪力矩（kNmkNm2 2）；）；n nr r機(jī)組額定轉(zhuǎn)速

30、（機(jī)組額定轉(zhuǎn)速（r/minr/min）；）；P Pr r機(jī)組額定功率（機(jī)組額定功率（kWkW）；）；T Ta a機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)（機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)（s s）。）。(1).(1).機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)T Ta a的物理概念是：在額定力矩的物理概念是：在額定力矩M Mr r作用下，機(jī)組轉(zhuǎn)速作用下，機(jī)組轉(zhuǎn)速n n由由0 0上升額定轉(zhuǎn)速上升額定轉(zhuǎn)速n nr r所需所需要的時(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)

31、始，至機(jī)組轉(zhuǎn)速到達(dá)變指數(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)變化差值化差值95%95%的時(shí)間為的時(shí)間為3 T3 Ta a，至機(jī)組轉(zhuǎn)速到達(dá)變化差值，至機(jī)組轉(zhuǎn)速到達(dá)變化差值98%98%的時(shí)間為的時(shí)間為4T4Ta a；例如，；例如，T Ta a =10s =10s，則轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)速到達(dá)變化差值到達(dá)變化差值95%95%的時(shí)間的時(shí)間t t0.950.9530s30s，到達(dá)變化差值，到達(dá)變化差值98%98%的時(shí)間的時(shí)間t t0.980.9840s40s。(2).(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)系水輪發(fā)電機(jī)組的這種

32、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)。統(tǒng)容易產(chǎn)生振蕩和超調(diào)。(3).(3).機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)T Ta a也可以用下式表示：也可以用下式表示： 式中：式中： GD GD2 2機(jī)組飛輪力矩機(jī)組飛輪力矩TmTm2 2；其余參數(shù)單位同上。；其余參數(shù)單位同上。(4).(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)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)(Load inertiatime (Load inertiatime constant)-constant)-由電網(wǎng)引起的動(dòng)量矩與額定轉(zhuǎn)矩之比。由電網(wǎng)引

33、起的動(dòng)量矩與額定轉(zhuǎn)矩之比。T Tb b，ss。223580rrG DnT ap=r22rarr365JGDnTMP機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)T Ta a表達(dá)式為：表達(dá)式為： 式中：式中： 額定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組的慣性矩（額定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組的慣性矩（kgmkgm2 2）；）；M Mr r機(jī)組額定轉(zhuǎn)矩機(jī)組額定轉(zhuǎn)矩（NmNm）；）；GDGD2 2機(jī)組飛輪力矩機(jī)組飛輪力矩kNmkNm2 2）；）；n nr r機(jī)組額定轉(zhuǎn)速（機(jī)組額定轉(zhuǎn)速（r/minr/min）；）；P Pr r機(jī)組額定功率（機(jī)組額定功率（kWkW）；）；T Ta a機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)（機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)（s s）。）。 機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)機(jī)組慣性時(shí)

34、間常數(shù)T Ta a的物理概念是：在額定力矩的物理概念是：在額定力矩M Mr r作用下，機(jī)組轉(zhuǎn)速作用下，機(jī)組轉(zhuǎn)速n n由由0 0上升至額定轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速n nr r所需要的時(shí)間。所需要的時(shí)間。 也可以用下式表示也可以用下式表示: : 式中：式中： GD GD2 2機(jī)組飛輪力矩機(jī)組飛輪力矩TmTm2 2）；其余參數(shù)單位同上）；其余參數(shù)單位同上. .一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念r2r2ra3580rPnGDMJTr22rarr365JGDnTMP一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念3).3).系統(tǒng)具有復(fù)雜的、非線性特性：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)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)

35、雜的、非線性控制系統(tǒng): : (1). (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、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；求是有很大差異的； (2). (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

36、線性的特征；征；(3). (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)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。是相差很大的。一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念4).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：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

37、和電網(wǎng)的安全運(yùn)行，要求水輪機(jī)調(diào)速器為了水輪發(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，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)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)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

38、采用能儲(chǔ)存能源的壓力罐提供工作油源。且采用能儲(chǔ)存能源的壓力罐提供工作油源。l手動(dòng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)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)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)、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

39、然是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的為當(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，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- -積分積分- -微分微分(PID)(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。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)組的手動(dòng)控制

40、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)組的頻率頻率( (或轉(zhuǎn)速或轉(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，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)頻率大于或小于率大于或小于50Hz50Hz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50Hz50Hz左右左右的一個(gè)允許的范圍內(nèi)。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

41、操作原則：手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)運(yùn)行人員必須掌握下列操作原則：一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念比例操作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（度應(yīng)近似比例于機(jī)組轉(zhuǎn)速（頻率）對(duì)額定轉(zhuǎn)速（50Hz50Hz）的偏差。例如：機(jī)組頻率若）的偏差。例如：機(jī)組頻率若為為51Hz51Hz和和54Hz54Hz，雖然它們均大于，雖然它們均大于50Hz50Hz，但針對(duì)前者，關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的幅度可小一點(diǎn)、，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)。

42、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）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)組頻率由向額定值回復(fù)的速度。例如：當(dāng)機(jī)組頻率由54Hz54Hz以較快的速度下降到以較快的速度下降到51Hz51Hz時(shí)，雖然時(shí)，雖然它仍然大于它仍然大于50Hz50Hz，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

43、，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之為和機(jī)組慣性而采取的超前操作原則被形象地稱之為“提前剎車(chē)提前剎車(chē)”。積分操作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)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

44、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)。（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)。 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念一.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)速器調(diào)速器 governor: 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。指示儀表等組成的一個(gè)或幾個(gè)裝置的總稱。 機(jī)械液壓調(diào)速器機(jī)械液壓調(diào)速器 mechanical hydraulic

45、governor: mechanical hydraulic governor: 測(cè)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。放大部分實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)接力器的調(diào)速器。 電電( (氣氣) )液液( (壓壓) )調(diào)速器調(diào)速器 electric-hydraulic governor: electric-hydraulic governor:檢檢測(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、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

46、力器的放大后通過(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。調(diào)速器。 微機(jī)調(diào)速器微機(jī)調(diào)速器 micro-computer based governor: micro-computer based governor: 以工業(yè)級(jí)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。微機(jī)為核心進(jìn)行測(cè)量、變換與處理的電液調(diào)速器。 有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié) difference regulation, deviation difference regulation, deviation regulation:regulation: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)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)

47、差值系數(shù)差值系數(shù)b bp p00的調(diào)節(jié)方式。的調(diào)節(jié)方式。 無(wú)差調(diào)節(jié)無(wú)差調(diào)節(jié) no-difference regulation, no- no-difference regulation, no-deviation regulation:deviation regulation:水輪機(jī)控制系統(tǒng)處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀水輪機(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)態(tài)下，永態(tài)差值系數(shù)b bp p=0=0的調(diào)節(jié)方式。的調(diào)節(jié)方式。 隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng) servo-system: servo-system:自動(dòng)跟蹤控制裝置輸出，并自動(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)。轉(zhuǎn)換、放大的位置反饋控制系統(tǒng)。一.

48、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念 雙調(diào)整調(diào)速器雙調(diào)整調(diào)速器 double regulating governor: double regulating governor:實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)槳式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)槳式 沖擊式?jīng)_擊式 水輪機(jī)導(dǎo)葉水輪機(jī)導(dǎo)葉 噴針噴針 及轉(zhuǎn)輪葉片及轉(zhuǎn)輪葉片 折向器折向器/ /偏流器偏流器 雙重雙重調(diào)整的調(diào)速器。調(diào)整的調(diào)速器。 通流式調(diào)速器通流式調(diào)速器 governor without pressure tank, through governor without pressure tank, through flow type governor:flow type governo

49、r:由油泵直接向水輪機(jī)控制系統(tǒng)供油的調(diào)速由油泵直接向水輪機(jī)控制系統(tǒng)供油的調(diào)速器。器。 壓力罐式調(diào)速器壓力罐式調(diào)速器 governor with pressure tank: governor with pressure tank:由壓力罐由壓力罐向水輪機(jī)控制系統(tǒng)供油的調(diào)速器。向水輪機(jī)控制系統(tǒng)供油的調(diào)速器。 操作器操作器 position operator, gate operator: position operator, gate operator:不對(duì)機(jī)組施加不對(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

50、及接受事故信號(hào)后能使機(jī)組自動(dòng)停機(jī)的裝帶上預(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。置。 電子負(fù)荷調(diào)節(jié)器電子負(fù)荷調(diào)節(jié)器 electronic load controller: electronic load controller:利用電子電利用電子電路組成的能耗式調(diào)速器。路組成的能耗式調(diào)速器。 電動(dòng)機(jī)調(diào)速器電動(dòng)機(jī)調(diào)速器 governor with motor driven gate governor with motor driven gate operator:operator: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。器。 油壓裝置

51、油壓裝置 oil pressure supply unit: oil pressure supply unit:能提供液壓能的裝置。能提供液壓能的裝置。一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念 fn 電網(wǎng) 頻率 Kf fc 頻率 給定 + Fn Fc Pg 機(jī)組 功率 yc 開(kāi)度 給定 Ky Pc 功率 給定 Pg Yc Pc F Ef F KP KDS 1+T1vS G KI G S G I bp/ep Ey/P + L A1 D/A DRI PWM BUS Yc/Pc Y/P1 Y/P Y/P1 + + 比例(P) 微分(D) 積分(I) YP YD YI + + + YPID 電

52、氣 開(kāi)限 綜合 放大 輸出環(huán)節(jié) 永態(tài)差 值環(huán)節(jié) 人工開(kāi) 度/功率 死區(qū) 人工頻率死區(qū) 功率測(cè)量 開(kāi)環(huán)增量 P=f(y) (u/N)ga yga、yru y1 h Pg 接力器行程 中間接力器行程 水頭 機(jī)組功率 Pg 人工設(shè)定水頭 Kf Kpg Kpg + A/D DI BUS 輸入環(huán)節(jié) fg1 殘壓 機(jī)頻 Kf fg2 齒盤(pán) 機(jī)頻 Fg1 Fg2 Kf 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念幾種常見(jiàn)的控制系統(tǒng)：幾種常見(jiàn)的控制系統(tǒng)：雙比例伺服閥系統(tǒng)雙比例伺服閥系統(tǒng)交流伺服電機(jī)自復(fù)中系統(tǒng)交流伺服電機(jī)自復(fù)中系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)伺服缸系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)伺服缸系統(tǒng)比例伺服閥自復(fù)中系統(tǒng)比例伺服閥自復(fù)中系統(tǒng)雙比例伺服閥雙比例伺服閥(

53、FC閥閥)機(jī)械手動(dòng)機(jī)械手動(dòng)/自復(fù)中系統(tǒng)自復(fù)中系統(tǒng)雙比例伺服閥機(jī)械手動(dòng)雙比例伺服閥機(jī)械手動(dòng)/自復(fù)中系統(tǒng)自復(fù)中系統(tǒng)一.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)速器的總體框圖水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的總體框圖一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念水輪機(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 微機(jī)調(diào)節(jié)器電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置機(jī)械開(kāi)限/手動(dòng)裝置緊急停機(jī)電磁閥手動(dòng)緊急停機(jī)閥主配壓閥事故配壓閥導(dǎo)葉分段關(guān)閉裝置接力器機(jī)組頻率油壓裝置一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念6.控制功能1).1).水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的工作狀態(tài)水輪機(jī)微機(jī)

54、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)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)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)速器的工作分成幾個(gè)狀態(tài)停機(jī)等待停機(jī)等待（TJDDTJDD）、開(kāi)機(jī)（）、開(kāi)機(jī)（KJKJ）、空載（）、空載（KZKZ）、負(fù)）、負(fù)載（載（FZFZ）、調(diào)相（）、調(diào)相（TXTX）、甩負(fù)荷（）、甩負(fù)荷（SFHSFH）和停機(jī)（和停機(jī)（TJTJ）。）。 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念1).1).水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的工作狀態(tài)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：工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換：微機(jī)調(diào)速器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖微機(jī)調(diào)速器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基

55、本概念 2). 2).運(yùn)行方式：運(yùn)行方式： 自動(dòng)自動(dòng)/ /手動(dòng)手動(dòng) (1). (1). 微機(jī)調(diào)速器的自動(dòng)運(yùn)行方式微機(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)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)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。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“電液電液隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)

56、”，還是，還是“電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)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)，都是根據(jù)微機(jī)調(diào)節(jié)器程序運(yùn)算結(jié)果，通過(guò)電果，通過(guò)電/ /機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，最終實(shí)現(xiàn)主接力器行程機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，最終實(shí)現(xiàn)主接力器行程YgaYga對(duì)微機(jī)調(diào)節(jié)器中對(duì)微機(jī)調(diào)節(jié)器中Y YPIDPID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“浮空浮空”和不和

57、不起作用的狀態(tài)。起作用的狀態(tài)。一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念 2). 2).運(yùn)行方式：運(yùn)行方式： 自動(dòng)自動(dòng)/ /手動(dòng)手動(dòng) (2). (2). 微機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓手動(dòng)運(yùn)行方式微機(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。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。 現(xiàn)在生產(chǎn)的現(xiàn)在生產(chǎn)的PLCPLC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

58、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：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： 實(shí)時(shí)讀入導(dǎo)葉接力器實(shí)際行程所對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)讀入導(dǎo)葉接力器實(shí)際行程所對(duì)應(yīng)的yfyf值，并使值，并使PIDPID運(yùn)算中運(yùn)算中的開(kāi)度給定的開(kāi)度給定yc= yfyc= yf，從而使結(jié)構(gòu)框圖的積分輸入項(xiàng)為零值。，從而使結(jié)構(gòu)框圖的積分輸入項(xiàng)為零值。 根據(jù)根據(jù)yc= yfyc= yf，對(duì)，對(duì)PIDPID調(diào)節(jié)程序中的有關(guān)量賦以合適的值，此時(shí)調(diào)節(jié)程序中的有關(guān)量賦以合適的值，此時(shí)YPIDYPID值與實(shí)際的值與實(shí)際的yfyf值相當(dāng)。值相當(dāng)。 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念 2). 2)

59、.運(yùn)行方式：運(yùn)行方式： 自動(dòng)自動(dòng)/ /手動(dòng)手動(dòng) (2). (2). 微機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓手動(dòng)運(yùn)行方式微機(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。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

60、微機(jī)調(diào)節(jié)器電源時(shí)，微機(jī)調(diào)節(jié)器在一理設(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，段時(shí)間內(nèi)（例如，1s1s）不對(duì)電液隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制；在這段）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)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。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。 一.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念 3). 3).故障診斷：故障診斷： 從從2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代初開(kāi)始，年代初開(kāi)始，PLCPLC水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器就具備下列故障診斷功能器就具備下列故障診斷功能: :