水輪機調(diào)節(jié)

前言

本書是作者近50年來從事水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究、開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、教學(xué)和標準化工作的一個回顧與小結(jié)，特別是包含了近30年的理論研究和生產(chǎn)實踐成果。本書力求遵循并貫徹GB／T9652.1－2007《水輪機控制系統(tǒng)技術(shù)條件》、GB／T9652.2－2007《水輪機控制系統(tǒng)試驗規(guī)程》等國家標準。本書注意理論與實踐的密切結(jié)合，對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本理論、工作原理、動態(tài)仿真和實際應(yīng)用進行了全面的分析和研究；詳細地推導(dǎo)和論證了水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)、水輪機控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)的靜態(tài)及動態(tài)特性；針對水輪機微機調(diào)速器微機控制器的結(jié)構(gòu)體系、硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計和機械液壓系統(tǒng)的組成及原理進行了理論聯(lián)系實際的分析，提供了大量可供工程應(yīng)用的資料；詳細地介紹了基于MATLAB的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的仿真模型建立、空載工況動態(tài)仿真、甩負荷動態(tài)過程仿真、電網(wǎng)一次調(diào)頻動態(tài)仿真和單機帶負荷動態(tài)仿真的研究成果；簡要介紹了具有代表性的YT系列機械液壓調(diào)速器的技術(shù)要點。書中每章都給出了思考題。本書共分7章。第l章介紹了水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)、水輪機控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)的基本概念，水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；分析了水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)和特點，介紹了水輪機控制系統(tǒng)的發(fā)展及類型，簡述了機械液壓調(diào)速器、電氣液壓調(diào)速器和微機調(diào)速器的基本概念；研究了微機調(diào)速器的典型結(jié)構(gòu)圖和傳遞函數(shù)方塊圖，典型的微機調(diào)速器原理結(jié)構(gòu)圖；分析了水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。第2章分析了水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)、水輪機控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性，討論了永態(tài)差值系數(shù)6口和轉(zhuǎn)速死區(qū)ix的定義及物理意義，人工頻率死區(qū)和人工開度／功率死區(qū)的特性及作用；針對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三種基本調(diào)節(jié)模式（頻率調(diào)節(jié)、開度調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)），研究了PID調(diào)節(jié)的積分輸入變量表達式和頻率給定、開度給定和功率給定的物理意義及使用條件；分析了適用于雙調(diào)整水輪機的微機調(diào)速器的協(xié)聯(lián)特性；討論了水輪機調(diào)速器在電網(wǎng)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻中的作用和水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電網(wǎng)一次調(diào)頻靜特性。第3章分析了水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)、水輪機控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)的動態(tài)（瞬變狀態(tài)）、小波動狀態(tài)和大波動狀態(tài)的定義和物理概念；引用了GB／T 9652.1－2007《水輪機控制系統(tǒng)技術(shù)條件》對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水輪機控制系統(tǒng)的動態(tài)特性的主要要求和工程實際對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的主要要求；研究了水輪機控制系統(tǒng)、被控制系統(tǒng)和水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性，重點研究了微機調(diào)速器PID調(diào)節(jié)規(guī)律、PID調(diào)節(jié)的離散算法和PID參數(shù)選擇；研究了水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和相對穩(wěn)定性。第4章介紹了微機調(diào)節(jié)器中微機控制器的原理框圖及微機控制器的選型，分析了微機控制器的主要組成模塊的工作原理及特性；分析了水輪機微機調(diào)速器對頻率測量環(huán)節(jié)的要求、測周法頻率測量的基本原理、基于靜態(tài)頻差和動態(tài)頻差的頻率測量方法和齒盤測頻的基本原理；

內(nèi)容概要

　　《水輪機調(diào)節(jié)》對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本理論、工作原理、動態(tài)仿真和實際應(yīng)用進行了系統(tǒng)、全面的分析和研究，詳細地推導(dǎo)和論證了水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)、水輪機控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)的靜態(tài)及動態(tài)特性，針對水輪機微機調(diào)速器微機控制器的結(jié)構(gòu)體系、硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計和機械液壓系統(tǒng)的組成及原理，進行了理論聯(lián)系實際的分析，提供了大量可供工程應(yīng)用的資料，詳細地介紹了基于MATLAB的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的仿真模型建立、空載工況動態(tài)仿真、甩負荷動態(tài)過程仿真、電網(wǎng)一次調(diào)頻動態(tài)仿真和單機帶負荷動態(tài)仿真的研究成果，《水輪機調(diào)節(jié)》還簡要介紹了具有代表性的YT系列機械液壓調(diào)速器的技術(shù)要點?！　　端啓C調(diào)節(jié)》可作為水利水電工程等專業(yè)的本科生及研究生的教學(xué)用書，也可供從事水輪機調(diào)節(jié)技術(shù)的研究、開發(fā)、教學(xué)、設(shè)計、生產(chǎn)、運行和試驗工作的工程技術(shù)人員閱讀和參考。

書籍目錄

第1章 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.1 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成1.1.1 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖1.1.2 被控制系統(tǒng)1.1.3 水輪機控制系統(tǒng)1.2 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)和特點1.2.1 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)1.2.2 水輪機調(diào)節(jié)的實質(zhì)1.2.3 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點1.2.4 手動水輪機調(diào)節(jié)1.3 水輪機控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程1.3.1 水輪機機械液壓調(diào)速器1.3.2 水輪機電氣液壓調(diào)速器1.3.3 水輪機微機調(diào)速器1.3.4 基于現(xiàn)場總線的全數(shù)字式微機調(diào)速器1.4 水輪機調(diào)節(jié)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.4.1 我國水輪機調(diào)節(jié)技術(shù)現(xiàn)狀1.4.2 我國水輪機調(diào)節(jié)技術(shù)發(fā)展趨勢思考題第2章 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性和控制功能2.1 水輪機微機調(diào)速器的靜態(tài)特性2.1.1 微機調(diào)速器靜態(tài)特性的主要技術(shù)參數(shù)2.1.2 微機調(diào)節(jié)器的主要輸入、輸出參量2.1.3 微機調(diào)速器的永態(tài)差值環(huán)節(jié)及人工開度和功率死區(qū)環(huán)節(jié)2.1.4 微機調(diào)速器的積分環(huán)節(jié)輸入量2.1.5 微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式2.1.6 單調(diào)整水輪機微機調(diào)速器的靜態(tài)特性分析2.1.7 雙調(diào)整水輪機微機調(diào)速器的協(xié)聯(lián)特性分析2.2 被控制系統(tǒng)靜態(tài)特性2.3 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性2.3.1 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性2.3.2 空載工況下調(diào)整頻率給定和開度給定的定性分析2.3.3 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)2.4 電網(wǎng)負荷頻率控制與水輪機調(diào)速器2.5 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制功能2.5.1 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換過程2.5.2 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行方式2.5.3 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的故障診斷2.5.4 沖擊式水輪機噴針的控制2.5.5 抽水蓄能水輪機的控制2.6 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)的回歸分析2.6.1 一元線性回歸分析方法2.6.2 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性試驗的一元線性回歸分析思考題第3章 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性3.1 被控制系統(tǒng)的動態(tài)特性3.1.1 被控制系統(tǒng)的參數(shù)3.1.2 水輪機的傳遞系數(shù)結(jié)構(gòu)圖3.1.3 引水系統(tǒng)的動態(tài)特性3.1.4 發(fā)電機及負荷動態(tài)特性3.1.5 剛性水錘下被控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖3.1.6 剛性水錘下調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性仿真曲線3.2 水輪機微機調(diào)速器的動態(tài)特性3.2.1 水輪機微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)規(guī)律3.2.2 加速度－緩沖型微機調(diào)速器的動態(tài)特性3.2.3 PID型微機調(diào)速器的動態(tài)特性3.2.4 速動時間常數(shù)3.2.5 PID調(diào)節(jié)的離散算法3.2.6 功率（開度）前向通道開環(huán)增量環(huán)節(jié)的作用3.3 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性3.3.1 機組空載轉(zhuǎn)速擺動特性3.3.2 甩100％額定負荷特性3.3.3 接力器不動時間3.4 水輪機調(diào)速器與電網(wǎng)一次調(diào)頻3.4.1 電網(wǎng)的調(diào)頻3.4.2 電網(wǎng)一次調(diào)頻工況機組功率增量Ap與電網(wǎng)頻率偏差△，之間的特性3.4.3 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻試驗3.5 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程和穩(wěn)定性分析3.5.1 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程3.5.2 緩沖型（PI）調(diào)速器的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)方程3.5.3 采用加速度－緩沖型微機調(diào)速器的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)方程3.5.4 采用PID型微機調(diào)速器的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)方程3.5.5 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和相對穩(wěn)定性3.6 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID參數(shù)的整定和適應(yīng)式變參數(shù)調(diào)節(jié)3.6.1 空載工況b1、Td、Tn的推薦初始參數(shù)3.6.2 空載工況Kp、KI、KD的推薦初始參數(shù)3.6.3 其他工況下推薦的PID參數(shù)3.6.4 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的適應(yīng)式變參數(shù)調(diào)節(jié)思考題第4章 微機調(diào)節(jié)器4.1 微機調(diào)節(jié)器概述4.1.1 微機調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)4.1.2 選擇微機控制器的原則4.1.3 微機調(diào)節(jié)器的頻率測量4.1.4 微機調(diào)節(jié)器的單機／雙機配置4.1.5 人機交互界面4.1.6 通信接口4.1.7 用戶軟件4.1.8 主要控制器簡介4.2 微機控制器的單元和模塊4.2.1 典型的微機控制器4.2.2 數(shù)字量輸入模塊4.2.3 數(shù)字量輸出模塊4.2.4 模擬量I／O模塊4.2.5 功能模塊4.3 水輪機微機調(diào)速器的頻率測量4.3.1 頻率測量的基本原理4.3.2 基于微機控制器高速計數(shù)模塊的頻率測量4.3.3 基于靜態(tài)頻差和動態(tài)頻差的微機控制器頻率測量4.3.4 齒盤測頻4.4 微機調(diào)節(jié)器的雙機交叉冗余容錯原理4.4.1 獨立的雙微機控制器冗余控制結(jié)構(gòu)4.4.2 雙微機控制器交叉冗余控制結(jié)構(gòu)4.5 微機調(diào)節(jié)器的程序編制4.5.1 微機調(diào)速器的程序總體框圖4.5.2 調(diào)節(jié)模式和工作狀態(tài)程序框圖4.5.3 微機調(diào)速器的PID調(diào)節(jié)程序4.5.4 編制微機調(diào)速器程序注意事項思考題第5章 微機調(diào)速器機械液壓系統(tǒng)5.1 微機調(diào)速器機械液壓系統(tǒng)原理5.1.1 微機調(diào)速器的機械液壓系統(tǒng)5.1.2 大型微機調(diào)速器的機械液壓系統(tǒng)原理5.1.3 中、小型微機調(diào)速器的機械液壓系統(tǒng)原理5.2 微機調(diào)速器的電液轉(zhuǎn)換器5.2.1 電機驅(qū)動機械位移輸出型電液轉(zhuǎn)換器5.2.2 方向及流量輸出型電液轉(zhuǎn)換器5.2.3 數(shù)字閥5.3 微機調(diào)速器的主配壓閥5.3.1 主配壓閥的主要技術(shù)要求5.3.2 液壓控制型主配壓閥5.3.3 機械位移控制型主配壓閥5.3.4 主配壓閥容量估算及選擇5.4 微機調(diào)速器的機械開度限制機構(gòu)5.5 微機調(diào)速器的緊急停機閥5.6 微機調(diào)速器的導(dǎo)葉分段關(guān)閉裝置5.7 微機調(diào)速器的事故配壓閥5.8 微機調(diào)速器典型機械液壓系統(tǒng)5.9 水輪機調(diào)速器的油壓裝置思考題第6章 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模及仿真6.1 基于MATLAB的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的仿真模型6.1.1 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的MATLAB基本仿真模塊6.1.2 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的仿真模型6.1.3 M-File程序?qū)嵗?.2 空載頻率波動和空載擾動過程仿真6.2.1 空載頻率波動過程仿真6.2.2 空載擾動過程仿真6.3 機組甩100％額定負荷過程仿真6.3.1 PID參數(shù)對甩100％額定負荷動態(tài)過程影響的仿真6.3.2 機組及引水系統(tǒng)參數(shù)對甩100％額定負荷動態(tài)過程影響的仿真6.4 接力器不動時間的仿真6.5 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻仿真6.5.1 一次調(diào)頻仿真原理6.5.2 積分增益KI取值對于電網(wǎng)一次調(diào)頻的動態(tài)過程影響的仿真6.5.3 比例增益KP取值對于電網(wǎng)一次調(diào)頻的動態(tài)過程影響的仿真6.5.4 接力器最短開機和關(guān)機時間Tf取值對于電網(wǎng)一次調(diào)頻的動態(tài)過程影響的仿真6.5.5 機組和電網(wǎng)慣性時間常數(shù)Ta取值對于電網(wǎng)一次調(diào)頻的動態(tài)過程影響的仿真6.6 孤立電網(wǎng)運行特性仿真思考題附錄 YT系列機械液壓調(diào)速器F.1 YT系列機械液壓調(diào)速器的結(jié)構(gòu)F.2 YT系列機械液壓調(diào)速器的組成F.3 YT系列機械液壓調(diào)速器的主要特點和組成部分F.4 調(diào)速器各機構(gòu)動作原理說明F.5 YT系列機械液壓調(diào)速器的靜態(tài)和動態(tài)特性思考題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：調(diào)速器的結(jié)構(gòu)為6個噴針和6個折向器的結(jié)構(gòu)，每個噴針和折向器構(gòu)成一個控制單元?？偩o急停機閥是調(diào)速器的緊急停機裝置，在圖5—29所示位置，它向6個控制單元送出緊急停機油壓信號，使6個控制單元的噴針隔離液動閥和折向器隔離液動閥處于緊急停機位置，分別切斷6個控制單元的噴針比例伺服閥和折向器開關(guān)電磁閥，并使6個控制單元的噴針停機液動閥和折向器停機液動閥動作，分別控制6個控制單元的噴針接力器和折向器接力器緊急關(guān)閉。噴針接力器是雙控制油腔型的，在正常自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，各單元比例伺服閥直接控制各自的噴針接力器的開啟和關(guān)閉；折向器接力器結(jié)構(gòu)是單工作油缸／彈簧結(jié)構(gòu)，在各單元折向器開關(guān)電磁閥控制下各自的折向器接力器處于全開啟（不擋水）位置。當(dāng)機組甩負荷時，機組轉(zhuǎn)速上升，噴針接力器在微機調(diào)節(jié)器的控制下按整定的關(guān)閉速度關(guān)閉，在滿足設(shè)計條件（機組轉(zhuǎn)速大于設(shè)定值）時，折向器開關(guān)電磁閥動作，使折向器接力器快速關(guān)閉到全關(guān)（擋水位置）。單元停機電磁閥可以實現(xiàn)一個噴針和折向器單元的緊急停機，當(dāng)單元停機電磁閥動作時，它使本單元噴針停機液動閥和折向器停機液動閥動作，使本單元噴針接力器和折向器接力器緊急關(guān)閉。

編輯推薦

《水輪機調(diào)節(jié)》是由華中科技大學(xué)出版社出版發(fā)行的。

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