水輪機調節考試要點

2022-12-05 16:48:04 字數 4655 閱讀 2241

第一章衡量電能質量優劣主要有頻率偏差和電壓偏差。

水力發電過程控制分:裝置層級控制、電站層級、電網層級。

調速器按元件結構分:機械液壓型和電氣液壓型。

電氣液壓型分模擬電氣液壓型和數字電氣液壓型

按系統結構分:輔助接力器型、中間接力器型和調節器型。

按控制策略的不同分:pi調節型、pid調節型和智慧型控制型。

按執行機構數目分:單/雙調節調速器

按工作容量分:大型、中型、小型、特小型

大型主要用配壓閥的直徑表示工作容量,其它以調速工表示。

發展:機調——電調——微機調速器

調速系統包括調速器和調節物件;調節物件包括水輪機及引水系統,發電機及其負荷。

第二章離心擺是測量元件作用是將轉速訊號轉換為相應的機械位移訊號。主要引數是離心擺不均衡度,它指離心擺的測速範圍。

放大元件作用是把測量元件輸出的機械位移量進行功率放大。分第一級和第二級液壓放大。

配壓閥分為通流式和斷流式。

配壓閥閥盤與閥套孔口正好處於對稱位置時,稱幾何中間位置。配壓閥閥芯在某位置滿足接力器平衡方程,稱此位置為工作中間位置。

減小配壓閥死區的措施:在配壓閥結構上採取減少區域性搭疊量的方法;減小導水機構的幹摩擦力。

調節系統工作特性無反饋作用:緩衝器節流孔全開;硬反饋作用:緩衝器節流孔全關;軟反饋作用:緩衝器節流孔處於某一合適開度。 單機執行不允許切除緩衝器。

無反饋作用時調節靜特性是一條水平線,稱為無差靜特性,表示無論機組帶多少負荷,穩定下來後的機組轉速相同。

1,軟反饋作用:緩衝器節流孔處於某一合適開度。 單機執行不允許切除緩衝器。

採用硬反饋時,調節系統會有很大的穩態誤差,而軟反饋調節過程結束後反饋量消失,不會造成靜態偏差,從而能實現恆值調節和無差調節,因此系統需要軟反饋,維持系統穩定。

2,採用軟反饋的調速器既可以保證調節系統動態過程穩定,又可獲得無差靜態特性。

§31,為什麼需要有差靜特性:並列機組間使負荷分配明確,若均為誤差調節,會形成負荷擺動。

2,調差機構作用:獲得調節系統有差靜特性。調差機構也稱作永態轉差機構,調差機構是指從接力器到引導閥針塞之間的槓桿機構,在調速器中起到硬反饋作用。

調節系統的有差靜特性用調差率ep表示:出力與轉速n之間的關係;調節器的有差靜特性用永態轉差係數表示:導葉開度與轉速n之間的關係。

一般調差率在0~8%(無差靜特性時為0)

調差機構槓桿傳遞係數bp物理意義:接力器走完全行程,通過調差機構引起的針塞位移量折算為轉速變化的百分數。調差機構的傳遞函式為比例環節。

3,並列執行的機組所承擔的變動負荷與其額定容量成正比,與調差係數成反比。在受到負荷衝擊時,大容量,小調差率的電網頻率基本保持不變,各台機組的出力也基本保持不變。

4,轉速調整機構**速給定值輸入機構稱為轉速調整機構)

1) 原理:(假設負荷不變,轉速和開度無關)詳見p39

2)轉速調整機構作用:單機時,可以改變機組轉速;並網時,可以改變機組所帶負荷。

5,國產機械調速器轉速調整機構行程(調差率)為-15%~10%。

電器型調速器和微機型調速器頻率給定範圍為45~55/hz(-10%~10%)。

§41,靜態效能指標,調差率ep,永態轉差係數bp,:太大:穩態誤差↑,太小:及元件負荷分配不明確,死區↓

調速器的負荷分配誤差與ep有關。

2,調差率ep不僅與永態轉差係數bp有關,還與機組執行工況和特性有關。

3,調速器的死區可理解為,當轉速在n1~n2之間變化時,主接力器開度保持不變(y=y『)

4,負荷分配誤差與轉速死區成正比,與調差率成反比。

5,由於搭載量的存在,使調速器存在轉速死區,它使調速器不靈敏,影響機組負荷分配。

§51,電調中的測頻迴路相當於機調中的離心擺。

2,電液轉換器(亦稱電液伺機閥)是將電氣部分輸出的綜合電氣訊號,轉換成具有一定機械功率的位移訊號,或具有一定流體功率的流量訊號。

電氣液壓型調速器絕大多數故障**於電液轉換器動作失靈,表現在電液轉換器電氣位移轉換部分的機械系統發卡和液壓放大部分節流孔堵塞。

第三章§1

計算機控制系統典型結構:操作指導控制系統;直接數字控制系統(調速器);監督計算機控制系統;分布式控制系統。

調速器屬於直接數字控制系統。

§21, 頻率測量迴路。

2,電源迴路提供了整個裝置所需要的穩壓電源,保證整個裝置的可靠供電。在水輪機微機調速器中,一般設數字電源(微機工作電源),模擬電源(模擬訊號調整電源),操作電源(為開關量輸入迴路和開關量輸出迴路提供電源)

§3一:頻率測量可分為頻率變送器法和直接數字測量兩類,數字測頻分為1計數法(適用於較高頻率訊號的測量)2計時法(適用於對低頻訊號的測量)3計時計數法(在相同頻率下增加了測量的週期,即增大了測量的計數值n,使測量精度得到了提高,比起那兩種均好。

二:在水輪機微機調速器中,採用的測頻方法主要有兩種:一種是採用專用計數器晶元進行頻率測量,另一種是利用微機計算器內部的計數器進行頻率測量。

三,基準頻率訊號為1mhz計數器為16位,最大計數值為65535,則訊號的最低頻率為fmin=1000000/65535=15.26hz,由圖3.28畫出3.29

§4一:微機調速器的控制演算法1位置型離散pid控制演算法(缺點1某一時刻的輸出與過去狀態有關,計算工作量大2積分環節易飽和引起超調,隨差超調量的增加運算速度變慢3因調機器輸出的是執行機構應達到的位置,計算機電源消失時會使執行機構誤動作,這是最大的缺點)2增量型離散pid控制演算法(優點;增量型演算法控制器只與過去兩個時刻的偏差有關,計算工作量小,另外數字控制器只輸出增量,計算機誤動作時造成的影響較小,工作模式切換視角衝擊也較小,易於加以手動控制,缺點是積分截斷誤差大,由靜態誤差溢位的影響大)

二:三:微機調速器常用的pid控制系統結構有;併聯pid型。和串聯pid型。併聯分三種模型。

1,比例環節,即使成比例地反映控制系統的偏差訊號e(t)偏差一旦產生,控制器立即產生控制作用,以減小偏差。比例增益越小,調節速度越慢,比例增益越大,控制量越大,調節過程加快,但過大的k|p會產生超調,甚至引起系統振盪

2,積分環節,主要用於消除靜態誤差,提高系統的調節精度,ki越大積分作用越強,消除靜態的速度加快;反之,ki越小,積分作用越弱,靜態消除的速度越慢。但過大的ki可能引起過調導致系統在平衡點附近反覆振盪。

3,微分環節,調節量與微分的偏差成正比,能反映偏差訊號的變化趨勢,並在偏差訊號值變的太大之前引入乙個早期修正訊號,從而可加快系統的響應速度,減小調節時間。kd越大,抑制超調的能力越強,但過大的kd可能使系統產生自己震動

§5一:水輪機微機調速器的工作狀態有停機狀態、空載狀態、發電狀態、調相狀態(停機狀態,機組轉速為0,導葉開度0,開度給定0.空載狀態,發電機出口斷路器斷開,開度限制為空載開度限制值,導葉開度為空載開度,功率給定0,頻率給定50hz。

發電狀態,開度限制為最大值,頻率給定50hz。調相狀態,發電機出口斷路器合上,導葉關至0,發電機變為電動機執行,對於雙調,槳葉處於最小角度。二:

微機調速器調節模式,三種,頻率調節(改變開度給定cy),開度調節(改變開度給定cy),功率調節(改變功率給定cp)。調速器的開機控制,開環和閉環)。各個模式主要特點和調節過程框圖46.

67.48.。

三:微機調速器的開度控制可分為開環控制、閉環控制。兩種控制的開機過程示意圖。

四:並網時要避免出現同頻不同相的問題,採取的措施有1在投入頻率跟蹤功能的同時投入相角控制功能2在進行頻率跟蹤時,始終保持機組頻率比電網頻率高乙個⊿f(0.1hz左右)

第四章§1

一:輪機微機調節器與電氣模擬液壓調速器均採用了調節器+電液隨動系統的結構模式

二:水輪機調速器伺服系統的關鍵部件為點電/液(機)轉換元件和液壓放大元件

三:液壓放大裝置起到放大訊號幅值和功率的作用,它的輸入訊號是配壓閥體的位移,輸出訊號是接力器活塞的位移。

§2一:電液轉換器是調速器中聯接電氣部分和機械液壓部分的關鍵環節,它的作用是將電氣部分輸出的綜合電氣訊號,轉換成具有一定操作力和位移訊號的機械位移訊號或轉換成具有一定壓力的流量訊號。它存在的主要問題是什麼?

(據說前面已經總結過)

§31,比例伺服閥是一種高精度三位四通電液比例閥。三位指中間位置,向左偏離中間位置和向右偏離中間位置。四通指a、b、p、t四個油路。

p通壓力油,t通回油。a、b為至主配壓閥的控制油路。

工作原理:當無控制訊號輸入時,閥芯在彈簧作用下處於中間位置,比例閥沒有控制油流輸出。當左端比例電磁鐵內有控制訊號輸入時,閥芯向右移動,閥芯右移時壓縮右側彈簧,直到電磁力與彈簧力相平衡為止,此時b接通壓力油,a接通回油,從而推動接力器移動。

閥芯的位移量與輸入比例電磁鐵的電訊號成比例。從而改變輸出流量的大小。

作用:在電液比例伺服系統中,比例伺服閥是電液轉換裝置,是一種電氣控制的引導閥,其功能是把微機調節器輸出的電氣控制訊號轉換為與其成比例的流量輸出訊號,用於控制帶輔助接力器(液壓控制型)的主配壓閥。

§41.電機式伺服系統是指由直流伺服電機或交流伺服電機構成的電機伺服裝置,實現將電氣訊號成比例地轉換成機械位移訊號,然後控制機械液壓隨動系統。

2.電機式伺服系統由於採用了電機伺服裝置作為電氣——位移轉換元件,從而使系統結構簡單,不耗油,其本身對油質沒有要求,同時電機伺服裝置,具有良好的累加功能,即使系統萬一失電,仍能保持原工況執行,並可直接手動控制,從而大大提高了系統工作的可靠性。

3.根據伺服電機的型別不同可分為步進電機、直流電機和交流電機三大類。

4.步進電機液壓伺服裝置工作原理:步進電機角位移——控制螺桿的上下位移——a腔油壓變化——主配壓閥油壓變化

§52, 1.座閥式電磁換向閥是一種二位三通型方向控制閥。二位:沒有中間位置。只有出去到頭、進去到頭兩個位置。三通:a p t 換向閥只輸出乙個控制油壓a。

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