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水轮机调速系统应用与故障维修探究一、引言水轮机是一种将水动能转换为机械能的装置，通过利用水流的动能来推动叶轮转动，再将转动的动力转化为电能或其他形式的能量。
水轮机在发电厂、水利工程以及水库等场所被广泛应用，它的工作性能直接关系到整个水力发电系统的运行效率和稳定性。
而水轮机的调速系统以及故障维修则是保障水轮机正常运行的重要环节，本文将对水轮机调速系统的应用与故障维修进行探究。
二、水轮机调速系统应用1. 调速系统概述水轮机调速系统是为了满足水轮机在不同负荷条件下的工作要求而设计的，其主要功能是对散流式水轮机进行自动调速，保持发电机在额定转速下稳定运行。
调速系统还可以根据电力系统负荷的变化进行快速调节，保持系统的功率平衡。
水轮机调速系统主要由液压调速装置、控制器、传感器、执行机构等部件组成。
液压调速装置通过调节水轮机的导水门或叶片位置来改变水轮机的工作状态，控制器接收反馈信号并根据设定的调速信号来控制液压调速装置的工作，以实现自动调速。
3. 调速系统应用场景水轮机调速系统在水力发电厂、水利工程等领域得到广泛应用。
它可以根据水流量变化自动调整水轮机的工作状态，使得水轮机能够在不同的水流条件下都能保持稳定的功率输出。
调速系统还可以保护水轮机在突发负荷变化时不受损坏，保障水力发电系统的安全运行。
1. 故障分类水轮机调速系统可能会出现液压系统故障、控制器故障、传感器故障等。
液压系统故障可能导致水轮机导水门或叶片的位置不能正确调整，造成水轮机的功率输出波动或停机；控制器故障可能导致调速信号无法正确输出，造成水轮机运行状态不稳定；传感器故障可能导致控制器无法接收到准确的工作状态反馈信号，从而无法正确进行调速。
2. 故障维修方法（1）液压系统故障维修液压系统故障可能是由于液压油泄漏、密封件磨损、阀门堵塞等原因引起的。
在维修时，需要检查液压系统的各个部件是否存在异常，修复漏油部位、更换磨损的密封件、清洗阀门等措施。
（2）控制器故障维修控制器故障可能是由于电路板损坏、元器件老化、连接线路断开等原因引起的。
《水轮机控制系统基本技术条件》《水轮机控制系统基本技术条件》描述水轮机控制系统的关键技术要求和基本设计标准，本文将详细介绍水轮机控制系统的功能和要求，以及设计与实施的关键技术条件。
一、水轮机控制系统概述水轮机作为一种重要的水能利用设备，其控制系统扮演着至关重要的角色。
水轮机控制系统通过对水轮机的转速、叶片角度和进水阀门等参数的精准控制，使得水轮机能够稳定高效地工作，保证水电站的安全运行和电能输出。
水轮机控制系统的设计与实施具有极其重要的意义。
二、水轮机控制系统的基本功能和要求1. 转速控制功能水轮机的转速是其工作的关键参数之一，对于不同的水轮机类型和工况，转速的要求有所不同。
水轮机控制系统首先需要能够实现对水轮机转速的精准控制，保证水轮机在各种工况下都能够以最佳的转速运行。
2. 叶片角度控制功能水轮机的叶片角度对于水轮机的工作效率和稳定性有着重要的影响。
水轮机控制系统需要能够精确控制叶片角度，适应不同的进水量和水头变化，使得水轮机能够在不同工况下都能够以最佳的叶片角度工作。
3. 进水阀门控制功能进水阀门是调节水轮机进水量的重要设备，控制系统需要通过对进水阀门的精准控制，使得水轮机能够根据电网需求和水流条件实现调峰填谷和高效运行。
4. 安全保护功能水轮机控制系统需要具备完善的安全保护功能，包括对水轮机各项参数的实时监测和故障诊断，确保水轮机在突发故障发生时能够及时安全停机，避免损坏设备和人员安全。
5. 自动调节功能水轮机控制系统需要具备一定的自动调节功能，能够根据电网负荷和水流条件的变化，自动调整水轮机的工作参数，以实现最佳的电能输出和水能利用效率。
三、水轮机控制系统的关键技术条件1. 高精度传感器水轮机控制系统需要配备高精度的传感器，用于实时监测水轮机的转速、叶片角度、进水阀门开度等关键参数。
传感器的精度和稳定性直接影响着控制系统的性能和可靠性。
2. 高性能执行机构水轮机控制系统的执行机构需要具备高速、高精度和大扭矩的特点，能够快速响应控制指令，保证水轮机的稳定运行和快速调节。
一．名词解释1.水轮机调节:在自动调节装置（调速器）控制下的水轮发电机组，按照预定的功能、性能和程序完成电能生产的调节及控制过程。
2.水轮机调节系统：用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定参量的偏差，并将它们按照一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组成的系统。
3.水轮机调节系统的静特性：指调节系统处于稳定平衡状态时的机组转速与出力之间的变化关系。
4.机组惯性时间常数:是指机组在额定转速时的动量矩与额定转矩之比。
5水流惯性时间常数:是指在额定工况下，表征过水管道中水流惯性的特征时间常数。
6接力器的最短关闭时间:接力器以匀速由全开到全关位置所用时间。
7调节保证计算：在设计阶段就应计算出上述过渡过程中最大转速上升值及最大压力上升值.工程上把这种计算称为调节保证计算.8闭环开机：9调节时间：Tp是指从阶跃扰动发生时刻开始到调节系统进入新的平衡状态为止所经历的时间.二．思考题1.水轮机调节的方法：根据负荷变化引起的机组转速或者频率的偏差，利用调速器调整水轮机导叶或喷针的开度，使水轮机动力矩和发电机阻力矩及时恢复平衡，从而确保转速或者频率在规定的的范围内。
2.调差率e值与什么因素有关3.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）受河流自然条件的限制，其单位工作介质的能量较小。
2）由于工作介质不同，水流的运动惯性较汽流的较大，长引水管道的水电机组水流惯性尤为明显。
3）某些水轮机具有双重调节机构，增加了水轮机调速器的复杂性。
4）水电机组在电力系统中承担着调频、调峰和事故备用等任务，随着电力系统容量及结构复杂程度的不断增加，水电机组在电力系统中的作用更加明显。
4.利用开度限制机构的作用5.水轮机调速器的分类方式有哪几种:1)按元件结构分为机械液压和电气液压，其中，电气液压又分为模拟电气液压和数字电气液压2）按系统结构分为辅助接力器型、中间接力器型和调节型3）按照控制策略分为PI（比例+积分）调节型，PID（比例+积分+微分）调节型和智能控制型4）按执行机构数目分为单调节调速器和双调节调速器5）按工作容量分为大型、中型、小型、特小型。
水轮机控制系统水轮机控制系统运行状态评价及试验技术水轮机调速器经历了从机械液压调速器到电液调速器的发展历程，而电液调速器又经历了模拟电路电液调速器到微机电液调速器的历程。
在微机调速器出现之前，调速器(当时主要是机调、模拟电路调速器)的主要使命是，根据偏离额定值的机组频率偏差调节导水机构/转桨机构(喷针/折向器机构)，维持机组水力功率与电力功率的平衡，使转速维持在额定值附近的允许范围内，这时的水轮机调速器主要是一个转速调节器。
而微机调速器广泛应用的同时，水电厂监控系统、电网发电调度系统也已日趋成熟并进入实用化的推广应用阶段，区域电网形成且容量迅速增加，机组大多并入大的区域电网运行，控制这些机组的水轮机调速器则是通过水电厂监控系统受控于电网发电调度系统，调速器在大部分运行时间内实际已演变为它们的末端机组有功控制执行装置。
现代水轮机调速器承担的任务已不能仅仅用“水轮机调节”来描述，原来所说的水轮机控制系统的功能有了增加和扩展，由于水轮机调速器的控制功能已经有了很大变化，IEC61362-2005已将水轮机调速器更名为水轮机控制系统，我国的水轮机调速器与油压装置的国家标准(技术条件GB/T9652.1-2007和试验验收规程GB/T9652.2-2007)，也已把主题词“水轮机调速器与油压装置”改为“水轮机控制系统”。
下面对水轮机控制系统的运行状态评价主要从水轮机控制系统状态检修的试验项目和水轮机控制系统主要技术指标两个方面开展讨论，并将开展水机技术监督所需的水轮机控制系统的相关技术标准和规程目录提供给大家。
1水轮机控制系统状态检修试验项目1.1水轮机控制系统巡检及例行试验表1水轮机控制系统巡检项目巡检项目基准周期要求说明条款外观检查机械液压部分：1周电气装置：1周油压装置：1周外观无异常见1.1.1条表2水轮机控制系统例行试验项目例行试验项目基准周期要求说明条款油泵输油量测定2年符合设计要求，偏差不大，对比检修资料，变化不大见1.1.1条阀组调整1年符合DL/T 496《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》要求见1.1.3条压力信号器、油位信号器整定1年参照试验导则及设备技术参数，调整结果不能偏离试验规程规定见1.1.4条油压装置自动运行模拟试验1年油压装置电气控制回路及压油泵、自动补气装置动作正确，整定值偏差不大于名义工作值的2%见1.1.5条机械液压系统自动调节方式调整试验1年符合DL/T 496《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》要求接力器开关机时间调整1年参照机组调节保证计算要求及试验规程调整开关机时间，偏差不大见1.1.7条位移传感器的调整试验1年位移变送器在接力器全行程范围内无不正常工作的情况，位移传感器两端行程保留5%的余量，两端余量基本对称。
第三章 水轮机调节系统数学模型的建立为使水轮机调节系统具备优良的动态性能，需要运用自动控制理论对水轮机调节系统进行分析研究。
水轮机调节系统是由调速器和调节对象组成的闭环控制系统，两者相互作用、相互影响。
调节对象不仅包括水轮机和发电机，还包括水轮机的引水系统和发电机带的负荷。
为分析水轮机调节系统的动态特性，需建立各部分的数学模型。
3.1 水轮机调节系统基本概念3.1.1 水轮机调节系统任务水电厂是生产电能的场所，由于电能不能大量储存，必然要求电能的生产与消费同时进行，否则将引起电能品质指标的变化。
衡量电能质量的指标主要是频率和电压偏差。
频率偏差过大，会导致以电动机为动力的机床、纺织机械等运转不平稳，造成次品或废品，严重的会影响发电机组及电网自身的稳定运行，甚至造成电网解列或崩溃，因此，保持电力系统频率稳定相当重要。
电压过高会烧毁各种电气设备，电压过低会影响电动机的正常启动，所以，维持一定的电压水平是保证电网正常运行的前提。
为保证电能质量，电力部门对频率有着严格的要求。
我国电力部门规定频率应严格保持在50Hz ，其偏差不得超过±0.5Hz ，对于大容量系统频率偏差不得超过±0.2Hz 。
电力系统频率稳定主要取决于系统内有功功率的平衡，然而，电力系统的负荷是不断变化的，负荷的变化必然导致系统频率的变化。
水轮机调节系统的基本任务是不断调整水轮发电机组有功功率输出，以维持机组转速在规定范围内，满足发电机正常发电及电力系统安全运行的需要。
由于电力系统的负荷是不断变化的，必然导致系统频率发生变化。
水轮发电机一般是三相交流同步电机，由电机学知交流电频率和发电机转速间有以下关系60pnf =(3.1) 式中，f 为交流电频率，p 为发电机磁极对数，n 为发电机转速。
发电机磁极对数与结构有关，一般是不能改变的，可见，交流电频率与发电机转速成正比，与改变频率，只需改变发电机转速。
水轮机和发电机通过主轴连成一个整体，其转动部分可视为绕定轴转动的刚性系统，运动由下式描述t g d J M M dtω=- (3.2) 式中，J 为机组转动部分惯性力矩，ω为机组转动角速度，260nπω=，t M 为水轮机动力矩，g M 为发电机阻力矩。
基于模糊理论的水轮机调节系统研究【摘要】水力资源是清洁无污染的可再生能源,水力发电机组是将水力资源转换成电能的设备。
水轮机调节系统是水力发电机组的重要组成部分,主要完成对机组输出频率的调节,其调节性能的优劣直接关系到电网的电能质量。
水轮机调节系统是典型的时变、非最小相位、非线性的复杂系统。
目前,国内外仍较多采用传统的PID控制策略来完成对水轮机调节系统的控制,但是,对于这类复杂的系统,传统的PID控制策略由于采用固定参数来完成控制,难以保证在不同工况下都取得良好的控制效果。
本文提出了一种自整定模糊-PID控制器,该控制器可以根据不同的工况经过模糊推理来在线的整定PID控制器各个环节的参数,将模糊控制和PID控制各自的优势很好的发挥出来。
仿真结果表明:将该控制器应用于水轮机调节系统后,系统的动态性能比应用传统PID控制器得到了提高。
本文首先对水轮机调节系统的组成特点及其研究的现状和发展趋势等进行了简要介绍。
然后分析了水轮机调节系统的工作原理、组成结构,并对其各个组成模块的数学模型进行了推导分析,进而得到整个水轮机调节系统的数学模型。
在对模糊控制和PID控制进行了详细的研究和分析的基础上,设计了一种适用于水轮机调节系统的自整定模... 更多还原【Abstract】 Hydropower resources is clean and pollution-free renewable energy, hydroelectric unit is the sit which can convert hydropower resources to electricity. The hydraulicturbine generating system is an important part of the hydroelectric unit,which mainly complete the regulation of the unit’s output frequency, the regulation performance quality directly related to the grid power quality. The hydraulic turbine generating system is a very complex system with time-varying,non-minimum phase and nonlinea... 更多还原【关键词】水轮机调节系统；模糊控制；PID控制；模糊-PID控制；自整定模糊-PID控制；【Key words】Hydraulic turbine governing system；Fuzzy control；PID control；Fuzzy-PID control；Self-tuning fuzzy-PID control；【索购全文】Q联系Q：138113721 Q联系Q: 139938848付费即发摘要4-5Abstract 5第一章绪论8-131.1 选题目的及意义8-91.2 水轮机调节系统的组成及特点91.3 水轮机调速器发展历程9-101.4 水轮机调节系统控制策略及其发展现状10-111.5 本文的主要工作11-13第二章水轮机调节系统的数学模型13-242.1 水轮机调节系统概述13-142.2 电液伺服系统数学模型14-162.3 水轮机及压力引水系统数学模型16-202.3.1 压力引水系统的数学模型16-172.3.2 水轮机的数学模型17-202.4 发电机及负载数学模型20-222.5 水轮机调节系统的数学模型22-232.6 本章小结23-24第三章改进型模糊控制器24-383.1 模糊控制概述243.2 模糊理论基础24-313.2.1 模糊理论概述24-253.2.2 模糊数学基础知识25-313.3 模糊控制的基本原理31-353.3.1 模糊控制系统的基本结构31-323.3.2 模糊化32-333.3.3 知识库333.3.4 模糊推理33-343.3.5 解模糊化34-353.4 改进型模糊控制器设计35-373.5 本章小结37-38第四章模糊-PID 复合控制38-454.1 PID 控制38-414.1.1 比例环节39-404.1.2 积分环节404.1.3 微分环节40-414.2 模糊控制与PID 控制的复合方式41-434.2.1 模糊与PID 并联型复合控制41-424.2.2 模糊与PID 串联型复合控制42-434.3 自整定模糊-PID 控制器43-444.4 本章小结44-45第五章水轮机调节系统的仿真分析45-585.1 水轮机调节系统模糊-PID 控制方案45-465.2 水轮机调节系统模糊-PID 控制器设计46-525.2.1 模糊控制器结构46-475.2.2 模糊控制器语言变量及隶属函数设计47-495.2.3 模糊控制规则设计49-525.3 系统的仿真分析52-575.3.1 仿真模型52-545.3.2 仿真结果分析54-575.4 本章小结57-58第六章总结与展望58-60参考文献。
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。
第一章 调速系统基础知识1.水轮机调节的根本任务水轮发电机组把水能转化为电能供用户使用。
用户除要求供电安全可靠外，还要求电能 的频率和电压保持在额定值附近的某范围内。
频率偏离额定值过大对用户不利，可能使用户的产品质量降低。
按规定：系统频率应保持在50HZ，其偏差不得超过±0.5HZ：对于大容量系统，频率的偏差不得超过±0.2HZ。
此外，还应保持电钟指示与标准时间的偏差在任何时候不大于1分钟；对于大容量系统，不得大于30秒。
同时，电力系统的负荷是不断变化的，存在周期为几秒至几十分钟的负荷波动，这种不可预见的负荷波动幅值可达电力系统总容量的2~3%。
此外，一天之内系统负荷有早、晚两个高峰和中午、深夜两个低谷，这种负荷变化基本上是可预见的。
电力系统负荷的不断变化将导致系统频率的波动。
因此，必须根据负荷的变动不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组的转速（频率）在规定范围内。
这就是水轮机调节的根本任务。
2.实现水轮机调节的途径通过什么方法与途径完成“水轮机调节”的基本任务呢？为简明起见，仅对一台水轮发电机组带负荷的情况进行讨论。
如图示是水轮发电机组示意图。
水轮发电机组示意图水轮发电机转动部分是一个围绕固定轴线做旋转运动的刚体，它的运动可由下列方程描述：式中J ----机组惯性矩；ω---角速度，ω=πn/30（n为机组转速）； t M ---水轮机动力矩；t g d ωJ=M -M dtg M ---水轮机阻力矩。
水轮机动力矩由水流对水轮机叶片的作用力形成，它推动机组转动，其大小决定于：水头H，导叶开度a （流量Q），机组转速等。
由上式可见，实现水轮机调节的途径就是改变水轮机导叶的开度。
3.水轮机调节的特点¾ 水轮机调节具有以下特点：¾ 决定机组出力最基本的因素是水头和流量；¾ 具有两套调节机构的水轮机，在对它们进行调节时，为了达到某种预期的目的，在两套机构之间设有相应的协联机构。
¾ 当导叶启闭时由水流的惯性所产生的水击作用通常是与导水机构的调节作用是相反的。
4. 水轮机调节常见的几个术语和概念为了便于理解，在这里我先给大家讲一下水轮机调节常见的几个术语和概念。
4.1常见的几个术语① 调节对象：被控制设备的统称，在水轮机自动调节中，它包括水轮发电机组、引水系统和电网。
② 调速器：用于调节和控制水轮发电机转速的设备。
其中自动调节转速的部分称为“自动调速系统”，而在分析水轮机自动调节系统中，人们习惯称之为调速器。
③ 水轮机自动调节系统：由调节对象和调速器的自动调速系统所构成的自动调节系统。
④ 被调节参数：力图控制在指定范围的参数。
对水轮机自动调节系统而言是机组转速n 即角速度ω。
⑤ 给定值：指定的某参数或其变化范围。
⑥ 扰动：所有使被调节参数偏离给定值的因素均称为扰动。
在研究水轮机自动调节的动态特性中，常采用阶跃扰动，即扰动一旦作用于该系统便保持为某一常量。
⑦ 环节：构成系统的最基本单元。
4.2水轮机自动调节系统的动特性水轮机自动调节系统受到一定的扰动后，在调节过程中，机组转速（频率）随时间的变t Mω=γQH ηt γQH ηM =ω0Q =f(a )化过程称为动特性。
动特性包括以下两方面的内容。
① 稳定性：系统受阶跃扰动作用后，不论扰动是否撤消，经过调节后，只要机组转速的波动幅度进入所规定值，也不论最后的转速大小，均称之为“稳定”。
② 过渡过程品质：对水轮机自动调节除了应保证稳定性外，还要求有良好的过渡品质。
过渡品质有以下三项指标。
⑴ 调节时间Tp由动（转速给定值突变）开始，到不超过机组转速摆动规定值为止的调节时间。
⑵ 超调量式中： max n +为第一个转速波峰值与新给定转速之差；0n +为转速给定变化幅值。
⑶ 振荡次数Z通常称调节时间内出现的正、负波峰个数的一半为振荡次数。
一个好的过渡品质总是表现出调节时间短、超调量小、振荡次数少的特征。
4.3水轮机调节系统的静特性水轮机自动调节系统的静特性通常是指在稳定平衡状态下，被调节参数——机组转速与出力之间的关系，可表达为： N=f(N)式中：n为机组转速，N为机组出力。
对转速不随机组出力而变的静特性称为无差静特性；对转速随机组出力而变的静特性称为有差静特性。
在有差静特性中机组的转速随出力的增加而减小并与出力近似成线性关系。
有差静特性max 0100%n n σ=×++无差静特性⑴调节系统（机组）的调差率；式中：p e 为水轮机调节系统（机组）的调差率；r n 为机组额定转速；max n 机组出力为零时（空载开度）的转速；min n 机组出力为额定值时的转速。
调差率p e 用百分数表达，并规定机组出力由小至大而机组转速由大到小时符号为正。
机组调差率p e 表达了机组出力由零增加到额定值时机组转速变化的相对值。
⑵永态转差系数式中：r n 为飞摆的额定转速；max n 调速系统稳定在全关位置时所对应的飞摆转速；min n 调速系统稳定在全开位置时所对应的飞摆转速。
可见永态转差系数p b 表达了调速系统在硬反馈的作用下，接力器稳定在全关和全开位置时飞摆的相对转速之差。
4.4 转速死区接力器位移不变化而机组转速发生变化的这一范围称为调节系统的转速死区。
转速的存在导致调节系统动作不灵敏，不仅会影响到调节系统的动态品质，还会加大机组之负荷分配误差。
100%max minp rn n e n −=×100%max min p r n n b n −=×12100%x rn n i n −=×4.5 人工失灵区在微机调速器中，为了改善调速系统的稳定性，人为加入的频率变化而出力不变的区域称为人工失灵区。
5. 调速系统中的几个典型环节① 比例环节（Proportional）输出量每一瞬间都与输入量成正比的环节称为比例环节。
其数学模型表达式如下：比例环节的阶跃响应② 积分环节（Integral）输出量与输入量的积分成正比的环节称为积分环节。
配压阀与接力器组成的液压放大元件是最常见的积分环节。
其数学模型如下：积分环节的阶跃响应③微分环节（Differential）输出量与输入量的变化率（随时间）成正比，这样的环节称为微分环节。
自动调节系统常利用微分环节的特点，即微分环节的输出量可以反映输入量的变化速度来实2111ix k x dt x dt T ==∫∫21x kx =现提前调节，而且选用不同的Td值，能够实现不同程度的提前调节作用，以克服调节对象在扰动后反应的迟延。
其数学模型如下：微分环节的阶跃响应6 水轮机调速器的概念及分类 6.1 水轮机调速器的概念水轮机调节是通过水轮机调节系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。
水轮机调节系统是由调节控制器、液压随动系统和调节对象组成的闭环控制系统（如图1-1）。
通常把调节控制器和液压随动系统统称为水轮机调速器，水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡，并根据操作控制命令完成各种自动化操作，是水电站的重要基础控制设备。
自1901 年水轮机调速器问世以来，水轮机调速器先后经历了三代的发展：¾ 水压放大、油压放大式的机械液压调速器（20 世纪初-20 世纪50 年代） ¾ 模拟电路加液压随动系统构成的电液调速器（20 世纪50 年代-20 世纪80 年代） ¾ 微机调节器配以相应的机械液压系统构成的微机调速器（20 世纪80 年代至今）。
由于机械液压调速器、电液调速器存在调节精度低、故障率高等缺点，已经基本被市场所淘汰。
随着微机应用技术的飞速发展，以微机构成的微机调速器具有调节精度高、可靠性高等优势，微机调速器已经成为当今水轮机调速器的主流。
将微机技术应用于水轮机调速器构成微机调速器，先后采用单板机、单片机、工业控制机（IPC）和可编程控制器（PLC）作为硬件平台。
可编程控制器（PLC）以其高可靠性、高抗112dt tdx dx x k T d d ==干扰能力、比单板机单片机更好的性能和比工业控制机（IPC）更低的价格成为当前水轮机调速器主机硬件平台的首选。
6.2 调速器分类水轮机调速器的分类方法较多，例如按调节规律可分为PI和PID调速器等。
在满足使用要求的前提下，应尽量减少调速器品种规格，逐步标准化，便于制造，便于应用。
我国水轮机调速器国家型谱按调速功的大小分为小型调速器、中型调速器、大型调速器等。
思考题：1. 水轮机调节的根本任务是什么？2.实现水轮机调节的途径是什么？3.水轮机调节有什么特点？4.什么是调速器？5.什么是水轮机自动调节系统的动特性？6.衡量过渡品质的三个指标是什么？7.什么是水轮机自动调节系统的静特性？8.什么是机组调差率p e？9.什么是永态转差系数bp?10.什么是人工失灵区？。
