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1、水轮机调节的基本任务是什么？与其它调节系统相比，水轮机调节有哪些特点？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基本任务。
水轮机调节的特点：(1)水轮发电机组是把水能变成电能的机械，而水能要受自然条件的限制，单位水体 小所带有的能量较小，与其他原动机相比，要发出相同的电功率就需要通过较大的流量，因 而水轮机及其导水机构也相应较大。
(2)水电站受自然条件的限制，常有较长的压力引水管道。
(3)有些水轮机具有双重调节机构。
(4)随着电力系统的扩大和自动化程度的提高，要求水轮机调速器具有越来越多的自动操作和自动控制功能。
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、什么是调速系统的转速死区？其对调节性能有何影响？ 转速死区：在调速系统的转速上升和下降静态特性曲线中，相同开度下的转速之差与额定转度之比。
对调节性能的影响：转速死区使调节系统频率调节质量降低，使机组负荷分配误差增大，对调节系统稳定性也不利。
5、什么是调节保证计算？在设计阶段就计算出甩负荷过渡过程中的最大转速上升值及最大压力上升值，以判断甩负荷过程中的压力和转速是否超过允许值，工程上把这种计算称为调节保证计算。
6、什么是直接水击、间接水击？什么是水击相长？直接水击：阀门（导叶）的关闭（开启）时间Ts ’<Tr ，则在水库传来的反射波还没到达时，阀门（导叶）已经关闭（开启）。
因此，在阀门（导叶）关闭（开启）时刻，只受到直接波的影响，这一现象，称为直接水击。
间接水击：阀门（导叶）的关闭（开启）时间Ts ’<Tr ，则阀门（导叶）关闭（开启）前，反射波已经达到。
因此，阀门处的压力取决于直接波和反射波，这一现象称为间接水击。
水击相长：由A 端产生的水击波到达B 端反射回A 端所经历的时间称为水击的相长。
aLT 2r =7、试写出T w 、T a 、T r 的公式，并分析各自的物理含义和在调节系统所起的作用。
第四章 水轮机调节一、水轮调节的任务系统符合发生变化时，对机组产生两方面的影响：1) 系统负荷变化→系统电压发生变化→发电机励磁装置动作→发电机的端电压恢复并保持在许可范围内。
2) 系统负荷变化→系统电流的频率f 发生变化，由于f 是磁极对数p 和转速n的函数→发电机调速器动作→发电机的转速恢复并保持在许可范围内。
水轮机调节的任务：1) 随外界负荷的变化，迅速改变机组的出力。
2) 保持机组转速和频率变化在规定范围内，最大偏差不超过±0.5Hz ，大电力系统不超过±0.2Hz 。
3) 启动、停机、增减负荷，对并入电网的机组进行成组调节(负荷分配)，以达到经济合理的运行。
二、水轮机调节原理水轮发电机组的运动方程式为：dtd JMM gt ϖ=-式中： M t ——水轮机主动力矩(水流推动叶片做功)M g ——发电机的阻力矩 J ——机组惯性矩； ω——角速度；由此方程可见：当M t - M g >0时，机组转速上升；当M t - M g >0时，机组转速下降； 当M t - M g =0时，机组转速保持不变。
所以当负荷变化时，应调节M t ，使M t =M g ，n =n e 又：ϖηληγϖQH M QH M t t =⇒=所以，要使ω=C，一般不能改变H和效率η，而是通过改变Q而达到改变主动力矩M t的目的。
调节流量的途径：反击式：通过改变导叶开度a0，ZZ：同时改变叶片转角。
冲击式：通过改变喷嘴开度。
水轮机调节的定义：随着电力系统负荷变化，水轮机相应地改变导叶开度(或针阀行程)，使机组转速恢复并保持为额定转速的过程，称为水轮机调节。
调节实质：调节转速水轮机调节所用的调节装置称为水轮机调速器。
三、水轮机调节系统的组成水轮机自动调节系统：调速柜+油压设备+接力器。
其中中小型水轮机调速器将这三部分组合成一个整体，称为组合式，运行方便。
调速柜的作用：以转速偏差为依据，迅速自动地调节导叶开度，以达到改变出力恢复转速的目的。
水轮机调节的基本要求
水轮机是一种横向动力机械，常用于电力、水泥、石油化工、冶金、矿山、港口、纺织、烟草和其他企业的动力设备，具有较好的节能效果和可靠性。
它的调节要求也相当高。
水轮机的调节要求必须保证转速的精确控制，即水轮机的转速不能超过规定的最大转速或低于规定的最小转速，以保证机组正常运行，防止机组过载。
水轮机的调节要求必须考虑负荷特性，即水轮机必须对负荷变化作出及时有效的调节，以保证机组输出的功率恒定，达到节能的目的。
水轮机的调节要求还必须考虑安全性，即水轮机必须能够及时和准确地发现和处理机组中出现的各种故障，以避免发生灾难性事故。
水轮机的调节要求必须考虑智能性，即水轮机必须具备自动控制和监测能力，以便实现自动调节，使机组在最优运行状态下运行，达到节能的目的。
水轮机调节要求十分严格，必须考虑转速的精确控制、负荷特性、安全性和智能性，才能保证水轮机达到最优的节能效果。
1、反应电能质量指标：电压和频率。
2、水轮机调节：在电力系统中，为了使水轮发电机组的供电频率稳定在某一规定的范围内而进行的调节。
3、水轮机调节系统由调节对象和调速器组成。
调节对象有引水系统、水轮机、发电机和电力系统。
4、Kf 越大，或者δf 越小，或者转速死区越小，离心摆的灵敏度越高。
5、系统越稳定:TW 越小、TA 越大、en 越大、TD 越大、bp 越大6、Tw 大则应增加bt 以减小水击。
，Ta 小则应增加bt 以减小转速变化值。
7、水轮机调节的途径：改变导叶开度或喷针行程，方法是利用调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差调整水轮机导叶或喷针开度使水轮机动力距和发电机阻力距及时回复平衡从而使转速和频率保持在规定范围内。
8、水轮机调节的特点：自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性，速度性，准确性要求高。
9、调速系统的组成：被控对象，测量元件，液压放大元件，反馈控制元件。
10、引导阀的作用：把转动套的位移量的变化变转变为压力油的流量的变化，去控制辅助接力器活塞的运动。
11、硬反馈又称调差机构或永态转差机构，输出信号与输入信号成比例的反馈称为硬反馈或比例反馈。
用于实现机组有差调节，以保证并网运行的机组合理地分配负荷。
12、软反馈又称缓冲装置或暂态转差机构或校正元件，只在调节过程中存在，调节过程结束后，反馈位移自动消失，这种反馈称为软反馈或暂态反馈。
作用是提高调节系统的稳定性和改善调节系统的品质。
13、硬反馈的作用：实现机组有差调节保证并网运行的机组合理非配负荷。
14、硬反馈的组成：反馈椎体、反馈框架、螺母、螺杆、转轴、传动杆件。
15、软反馈的作用：提高调节系统的稳定性，改善调节系统的品质。
16、缓冲装置的组成：壳体，主动活塞组件，从动活塞组件，针塞组件，弹簧盒组件。
17、18、调差机构的作用：用于改变机组静特性斜率，确定并列运行机组之间负荷的分配，防止负荷在并列运行机组之间来回窜动。
水轮机调节的基本要求发电机是给电力系统提供足够可靠的“信赖”，功率调节范围宽，调节精度高以及其调节性能良好，因此调节是液力发电设备运行中重要的调节工作。
发电机液力调节有很多技术要求，有三种常用的调节方式，即水力泵、气流泵和电力机组。
其中，水轮机发电调节是运电量调控最重要的水轮机调速系统，涉及调节要求因而响应更加复杂多变。
水轮机的调节要求一般包括如下内容：1. 发电机的运行范围要宽：水轮机发电调节一般要求能实现从最大出力调节到最小出力，出力范围一般为95%-105%，高级调节要求可达90%-110%。
2. 调节精度高：液力发电机的调节精度是一个重要的技术指标，比如现代液调机组的调整精度由1%或0.5%调节至0.1%，调节范围从原来的手动调节，到现在的PLC调节，使液力发电机的调节精度不断提高，来满足发电机最优发电要求。
3. 调节速度快：液力发电机调节要求调节速度快，要适应各种变化的负荷，在发电过程当中实现调节速度，根据机组的调节曲线的设定，要求调节速度快，可调节时间1min 以内，以保证机组的平稳、可靠运行。
4. 功率调节平稳：发电机调节要求功率调整平稳，不宜瞬间大特别又频繁的调节，以保证机组的安全运行，提高机组的利用效率，节省机组运行成本。
5. 稳定性要强：发电机的调节要求稳定性较高，尤其是在不断变化的环境下，要保证机组调节的准确性、稳定性和条件参数的完备性，良好的调节才能保证机组的安全运行。
总的来说，水轮机调节的基本要求就是要协调负荷变动和发电量的变化，以保证机组的安全运行。
发电机液力调节要求运行范围宽，调节精度高，调节速度快，功率调节平稳，稳定性要强等。
发电调节是发电机运行中的关键技术指标，因此，发电厂要综合考虑有关的技术指标，选定最合适的调节设备及系统以满足发电厂运行的要求和效率。
1.水轮机转速调节的方法：当水轮机的主动力矩大于发电机的阻力矩时，机组转速就会升高，应减小水轮机的流量或开度;当水轮机的主动力矩大于发电机的阻力矩时，机组转速就会下降，应增大水轮机的流量或开度。
所以，根据机组转速变化来调整水轮机流量输入及主动力矩输出，以维持机组的转速或频率在规定的范围之内，这就是水轮机转速的调节方法。
2.放大原件方块图：3.调节系统工作特性的三种情况：（1）无反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔全开（Td=0），缓冲活塞上下油路完全畅通，不会形成油压差或油压力，缓冲杯动作不会影响缓冲活塞，及缓冲活塞位置始终保持不变，反馈量为零。
（2）用反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔全关（Td=00），缓冲活塞上下油路切断，缓冲活塞完全跟随缓冲杯动作，反馈量预祝接力器位移成正比。
（3）软反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔部分开启（Td等于有限值），缓冲被运动时会在缓冲活塞形成油压差，在油压力作用下缓冲活塞也发生运动。
当缓冲被动作停止后，缓冲活塞在弹簧力的作用下逐渐回到中间位置，反馈量小时为零。
节流孔口越大，Td越小，缓冲活塞回到中间过程越快；节流孔口越小，Td越大，缓冲活塞回到中间过程越慢。
4.调差机构工作原理：调差机构也称永态转差机构。
调差机构是指从主接力器到引导阀针塞之间的杠杆机构（拐臂2，拉杆2，杠杆2，两岸，杠杆1），在调速器中起到硬反馈作用，调节系统静态特性与前述硬反馈作用时形成过程相同。
常用调差率e p来表征调节系统静态特性。
5.表动负荷在并列运行机组间的分配：并列运行的机组所担任的变动负荷与其额定容量成正比，与其调差系统成反比。
在一定的系统容量前提下，要想系统频率受负荷冲击影响小，各台机组机组需要采用较小的调差系数。
大容量、小调差率的电网频率基本保持不变，各台机组的出力也基本保持不变6.调节系统动态特性：动态特性值调节系统受到扰动后，系统进入到动态中各变量随时间的变化规律。
常用动态指标：（1）调节时间Tp。
1.油压装置安其布置方式可以分为分离式和组合式两种.
2.调速器的油压装置是由:压力油罐、回油箱、中间油罐、螺杆油泵、补气阀、
安全阀等组成。
3.齿盘测频回路具有输出频率信号电压的漂移量小，测频精度高的特点。
4.引入测频微分回路可以改善过渡过程的调节品质，提高速度性、缩短调节时
间、减少超调量。
5.位电转换器就是将机械位移信号转换成电信号的位电转换元件。
6.电液转换器室友电气-位移转换和液压放大两部分组成。
7.微机调速器由两部分组成，即微机调节器和液压随动系统。
8.微机型调速器按照输入信号种类的不同，分为模拟量和开关量信号等。
9.电液随动系统由电液转换元件、液压控制元件和执行元件等组成。
10.PLC微机调速器的频率测量采用残压测频时，信号取自母线电压互感器（TV）
或者发电机出口电压互感器；采用齿盘测频时，信号引自安装在水轮机大轴或发电机大轴上的齿盘脉冲转速探测器。
12.微机调速器在不同运行工况下采用不同的调节规律、控制结构、调节参数和调节模式。
13.微机型调速器的调节模式有频率调节模式、功率调节模式、开度调节模式。
14.频率调节模式是一种适用于机组空载运行、并入小电网或孤立电网运行和在大电网以调频方式运行的自动调节模式。
15.若机组并入电网运行，微机调速器一般采用开度调节模式或功率调节模式进行控制，其调节规律PI运算。
16.在模拟型电气液压调速器中，一般采用电液转换器将电气信号转换成机械液压信号。
17.微机调速器的电液伺服系统中所采用的电机转换装置有电液伺服阀、步进电机或伺服电机式电液转换器。
电液伺服阀、电液比例阀、伺服电机、步进电机、数字阀。
18.调速器整机静态特性实验母的：通过对调速器静特性曲线y=f（n）的测定，确定调速器的转速死区i
，校验永态转差系数bp值，以鉴别调速器的制造和安
x
装质量。
19.调速器的动态实验主要指空载实验、突变负荷实验和甩负荷实验等。
20.空载扰动实验的目的：实在空载工况下以人为的方法向调节系统输入一个阶跃的转速扰动量，在此阶跃输入下，测出不同调节参数时的动态品质，从而确定空载运行时的最佳调节参数，并为带负荷运行确定参数参数提供初步依据。
21.突变负载实验的目的：是观测与分析调节系统在负荷突变时的动态特性，选择带负荷工况下的最佳调节参数值，确保调节系统既有良好的响应特性，又有较好的稳定性。
22.甩负荷实验目的是校验调速器动态特性的一个重要项目。
其实验目的是：（1）在已选定的调节参数下，考核调节系统过渡过程的动态品质指标，鉴定调速器的工作性能和调节质量。
（2）检查机组甩负荷后的最大转速上升率和蜗壳压力上升值，验证调节保证计算的正确性，为机组的安全运行提供数据。
（3）最后整定导叶关闭时间和关闭规律
（4）测量调节系统静特性曲线
23.甩100%额定负荷实验的目的是：检验机组在选定的参数下调节过程的速动性和稳定性，检查能否满足调节保证计算的要求。
24.用户除了要求供电安全、可靠和经济外，还要求电能的频率、电压保持在额定值上、下的某一范围内。
25. 调节保证计算的任务是：根据水电站压力引水系统和水轮发电机组特性，选择合理的导叶调节时间和调节规律，进行最大水击压强变化值和最大转速上升值
计算，使水击压强变化和转速上升都在允许范围内。
26. 水轮机调节的任务:根据电力系统负荷的变化不断的调节水轮发电机组的有功功率输出,并维持机组转速在规定的范围内。
27转速调整机构的作用：当机组单运行时，用于改变机组转速，当机组并列于无穷大电网运行时，用于改变机组所带的负荷。
简答
1.水轮机调节系统与其他原动机调节系统相比有什么特点？
（1）水轮机调速器设置较大的液压操作机构。
2.因开发方式的不同，一些水轮机需要采用双重调节。
3.受自然条件的限制，有些水电站具有较长的引水管道。
4.随着电力系统容量的扩大和自动化水平的不断提高，对水轮机调速器的稳定性、速动性、准确性提出了越来越高的要求，调速器的操作功能、自动控制功能不断完善，已经成为水电站综合自动化必不可少的自动装置。
1.与电气液压调速器相比，微机调速器具有哪些特点？
1.采用了性能优越、可靠性高的计算机硬件，运用了先进的调节规律，是调速器具有更加优良的静态和动态特性。
2.采用了新型的电液转换元件，解决了电液转换器因油污而发卡的问题，提高了抗油质污染的能力，机组运行的可靠性得到了很大提高。
3.控制功能日益完善，具有灵活性大、控制功能强等特点。
除了常规的频率跟踪、功率跟踪、无扰动手动自动切换功能外，还有按水位设定启动开度、空载开度功能，容错控制功能、故障诊断功能等。
4.电液随动系统取消机械杠杆机构，消除了死行程，定位精度高、响应速度快、结构紧凑简单和维护方便。
5.易于实现与厂站级计算机的通信接口和远方控制，为提高水电厂综合自动化水平奠定了基础。
2.频率调节模式的特点是：
1.人工频率死区（E
=0）、人工开度死区（Ey=0）和人工功率死区（Ep=0）等
f
环节均被切除。
2.采用PID调节规律，即微分作用参数Tn≠0或者Kd≠0
3.调差反馈信号取自PID调节输出，并构成静态特性
4.在频率调节模式下，微机调节器的功率给定Pg实时跟踪机组实际功率Pj，其本身不参加闭环调节。
3.开度调节模式的主要特点
1.开度调节模式主要适用于机组并网运行和带基荷的工况
2.人工失灵区，即频率死区（Ef≠0）、开度死区（Ey≠0）和功率死区（Ep≠0）均投入。
3.采用PI调节规律，即微分作用参数Tn=0或Kd=0
4.调差反馈信号取自PID调节输出，并构成静态特性
5.微机调节器通过给定开度Yg改变机组负荷，在这种模式下，功率给定Pg 不参与闭环自动调节，而是实际跟踪机组实际功率Pj，实现从开度调节模式到功率调节模式的无扰动切换。
4.功率模式的主要特点
1.功率调节模式是机组并入大电网带基荷所优先采用的一种运行模式。
2.人工失灵区，即频率死区、开度死区和功率死区均投入。
3.采用PI调节规律，即微分作用参数Tn=0或Kd=0
4.调差反馈信号取自机组功率Pj，并构成调速器静态特性。
5.在这种模式下，微机调节器给定开度Yg，实时跟踪实际导叶开度，实现从功率调节模式到开度调节模式的无扰动切换。
5.微机调速器的测频方式有哪几种？水轮机调节系统采用那种并叙述其原理？
频率测量一般有两种方法，一种是直接测量法（测频法），一种是间接测量法（测周法）水轮发电机组的额定频率为50Hz，属于低频信号，一般采用测量周期法。
侧周法是输入信号的周期作为门时△t=T，在信号周期T期间将计数器时钟端打开计数，计数脉冲信号选择很高的频率f0（=1MHz），若计数值为Nt，则信
号频率为N
T =f
△t=f
T F=1/T=f
/N
T
6.调节对象特性对调节过程的影响。
1.水流惯性时间常数Tw的影响：Tw是使调节过程动态品质恶化的主要因素，Tw越大，转速偏差加大、波动次数增多，调节时间加长，甚至超出稳定区域。
其原因是引水系统的水击造成水轮机动力矩变化滞后，当Tw较大时，应加大调速器各反馈参数。
当Tw很大时，有可能使调节系统无法稳定下来。
2.机组惯性实践常数Ta的影响：此数值增加将使机组惯性加大，增加调节系统的稳定性和延缓转速的变化，但Ta过大也可能使调节过程加长，总之，Ta加大对改善动态品质是有显著好处的。
3.机组自调节系数en的影响：en越大，越有助于稳定和改善动态调节品质。
9. 调速器参数对调节过程的影响？
1. 暂态转差系数bt的影响：bt值的大小表示软反馈的强弱，对于不同调节对象的调器而言均具有最佳的bt值。
一般情况下Tw大时，应增加bt以减小水击作用，Ta小时，应增加bt，以减小转速变化。
2. 缓冲时间常数Td：Td值表示缓冲器从动活塞回复时间的长短，Td越大，软反馈衰减越慢，接力器关机速度越慢。
Td越大，震荡次数减小，可提高调节过程的稳定性，但Td值过大，则使调节器速度减慢，调节时间增长。
因而，对一定调节对象的调速器有一最佳Td值。
3. 局部反馈系数a:局部反馈系数a增大，使主配压阀开启的窗口开度减小，接力器动作速度变慢，将有利于稳定，也有利于减小最大转速偏差。
4. 永态转差系数bp:调速器的永态反馈系数属于负反馈，因而增大bp可增加调节的稳定性，但由于bp的可调范围有限，故bp对系统的动态品质影响并不显著。
