发布时间 : 星期一 文章机组甩负荷过程分析更新完毕开始阅读9e0df62358fb770bf78a554f
果中可以看出，最大的转速上升值0.40、最大压力上升值0.36保持不变，最小值也保持不变，各特征点值发生的时间与Tw的大小成比例，或者说如果以t/Tw为横坐标，三条曲线将重合为一条曲线。在电站设计中，当水流惯性时间常数Tw确定后，根据水击压力上升允许值可计算出导叶直线关闭时间T′s。当T′s选定后，根据转速上升允许值可计算出机组惯性时间常数Ta，并按推荐公式求出调节参数。水流惯性时间常数Tw不但集中体现了调节对象特性，而且最佳调节参数也取决水流惯性时间常数Tw，所以，Tw决定了水轮机调节系统的动态过程形态和调节时间的长短。
在图4(b)中分别取Tw=1.0s、1.5s、2.0s，保持Ta=50s不变，相应的取Ta=5·Tw，T′s=4·Tw,bt=3·Tw/Ta,Td=2·Tw,Tn=1·Tw。从结果中可以看出，压力上升最大值0.36保持不变，但此时转速上升最大值及出现的时刻不相同，这说明在保持水击压力不变(Tw/T′s等于定值)前提下，转速上升最大值随Tw/Ta的增大而增大，而其相对升速时间τn=tn/T′s随之减小。这相当于水头接近、机组型号相同，而引水管道不同的情况。对于小容量机组而言，在选型设计中往往套用一些已建成类似电站的机组，但一般应使新建电站的Tw/Ta不超过老电站Tw/Ta为原则，而对大容量机组来说，其结果将导致电站投资的增大。
图4 调节对象参数变化时的甩负荷过程仿真曲线
由以上分析中可见，影响机组甩负荷过渡过程因素存在有一定的相互联系，图4(a)条件符合大部分电站情况。
2.4 线性与非线性水轮机模型对仿真结果的影响 图5仿真曲线是采用非线性水轮机模型［6］HL160的力矩特性M′1=f1(a,n′1)与流量特性Q′1m=f2(a,n′1)，和线性水轮机模型得到的。此时，引水系统采用单元引水弹性水击模型。可以看出，线性与非线性水轮机模型得到的甩负荷过程仿真曲线存在一定的差异，主要表现在以下两方面：
①二者转速峰值发生的时间不同。这是因为在线性水轮机模型中的力矩特性在整个甩负荷过程中不变，转速峰值发生在水轮机力矩等于零时刻，即mt=ey·(y-yk)+ex·X+eh·h=0。而非线性水轮机模型中的力矩特性在甩负荷过程中是变化的，转速峰值也发生在水轮机力矩等于零时刻，即M′1=f1(a,n′1)=0。其转速峰值比线性模型超前，对应的开度大于空载开度，与实际情况比较接近。
②二者压力变化曲线不同。同理，线性模型中的流量特性在甩负荷过程中是不变的，而非线性模型中的流量特性则是变化的，从而造成压力变化曲线不同。特别是在导叶处于全关位置时，非线性模型中的压力曲线出现了振荡。这是由于在非线性模型中，当导叶开度为零时，水轮机流量等于零，引水管道中压
力将产生振荡，振荡周期与弹性水击模型中的水击相长tr=2L/a成比例。而线性模型中的流量特性q=eqy·(y-yk)+eqx·X+eqh·h在导叶开度为零时，流量q并不一定为零，并且还随转速x、水头h变化，相当于导叶开度不为零的情况，水轮机转轮在整个引水管道中起阻尼作用，吸收管道内的能量，因而不会产生压力振荡。
图5 线性与非线性水轮机模型的甩负荷过程仿真曲线
水轮机在甩负荷过程中，一般要经历水轮机工程、制动工况及反水泵工况。目前仅有极少数水轮机有全特性曲线，而综合特性曲线仅反映水轮机工况。采用水轮机特性预估的方法可以计算出水轮机的力矩特性和流量特性，但其结果仅在高效率区与实验特性曲线相近，高效率区之外存在缺陷。水轮机的高效率区特性具有一定的变化规律，不同水轮机的非线性模型在高效率区之外则存在较大差异，不易掌握其规律性，在研究调速器控制性能时，希望排除其他不确定因素。从图5可以看出，在调速器控制方式、调节参数等条件相同的条件下，非线性水轮机模型在高效率工况(水轮机工况)与线性水轮机模型仿真曲线变化趋势基本一致。因此，用线性水轮机模型来研究机组甩负荷过程中的调速器控制性能所得到的结果具有代表性。
3 结语
综合以上分析得出以下结论，
①甩负荷过程应划分为大波动和小波动两个阶段分别对待，大波动过程仅取决于调节对象特性，而与调速器的控制特性关系不大，因此甩负荷过程中转速上升时间(tM)和转速下降时间(tD)与调速器的控制特性关系不大。小波动过程除了与调节对象有关外，与调速器的控制特性密切相关，因而转速调整时间(tR)和超调量(1-nmin/nr)与调速器的控制特性密切相关；
②调节参数对甩负荷过程影响较大，在推荐的最佳调节参数条件下，甩负荷过渡过程较好。但由于在常规控制方式情况下不能解决导叶开启时刻与开启速度之间的矛盾，因此很难达到较为满意的结果；
③开度给定从调差环节和软反馈同时输入的甩负荷过程受调节参数的变化影响较小。由于电站现场试验次数有限，很难整定出最佳参数，该控制方式对参数变化具有很好的适应性。
④采用按开度改变软反馈系数控制方式，结合常规调节参数整定，很好地解决了由大波动过程到小波动过程的平稳过渡，由于其算法简单易实现，在实际电站的应用中取得了良好的效果。
⑤用线性水轮机模型代替非线性水轮机模型研究甩负荷过程中的调速器控制性能所得到的结果具有代表性。