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电机式伺服系统 电磁换向阀伺服系统（数字式伺服系统）
24．已知调速器框图求传递函数，画出阶跃响应曲线，注明调节参数和该曲线的关系。 我放弃了
25．已知水轮机的力矩方程、流量方程和引水系统方程，试画出方框图，并推导简化条件下的水轮机传递函数。 机组运动方程：Tadx?mt?mg0?egx ①； dt1[Mt(s)?Mg0(s)?egX(s)] ②； Tas取拉式变换整理后得：X(s)?水轮机力矩方程mt?eyy?exx?ehh 流量方程q?eqyy?eqxx?eqhh 进行拉式变换，可得：Mt(s)?eyY(s)?exX(s)?ehH(s) ③； Q(s)?eqyY(s)?eqxX(s)?eqhH(s) ④； 再由引水系统传递函数式：H(s)?Gh(s)Q(s) ⑤； 画
出
各
部
分
方
块
图
组
合
得
水
轮
机
整
体
方
块
图
：
水轮机传递函数：Gt(s)?⑥；
引水系统为刚性水击时，Gh(s)??Tws，传递函数变为：Gt(s)?eyeqyMt(s)1?eGh(s)eh?eqh） ?ey （e?eyY(s)1?eqhGh(s)1?eTws ⑦；
1?eqhTws额定工况时，有ey=1.0,eh=1.5,eqy=1.0,eqh=0.5，传递函数为：Gt(s)?1?Tws ⑧
1?0.5Tws26．试分析调速器参数、调节对象参数及运行工况对水轮机调节系统稳定性的影响。 参数：⑴．缓冲时间常数Td和暂态转差系数bt取值越大，系数稳定。Td较大，bt可较小，
反之亦然；
⑵．水流惯性时间常数Tw越大，所需bt和Td亦越大。水流惯性是恶化水轮机调节系
统稳定性的主要因素；
⑶．机械惯性时间常数Ta越大，利于系统稳定，可取较小bt；
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⑷．自调整系数en对调节系统稳定有利，bten越大，稳定域向左下角扩展；
⑸．水轮机传递系数（特别是e）对调节系统稳定域有显著影响；
工况：小负荷或空载工况时，水轮机本身有水流不稳定现象，从而可引起调节系统摆动。
机组并联在大电网时，即使切除本机调速器的校正装置，或者参数Td和bt整定的很小，调节系统仍然可能是稳定的。
27．在调节系统参数整定时，极点配置法和开环频率特性法采用的最佳准则是什么？ 极点配置法：由PI型调速器的水轮机调节系统开环传函知，相应闭环系统有四个极点。一
般情况下，有一个极点远离虚轴，对过渡过程形态影响很小。一对共轭负数极
点???j?和一个实数极点-p3。为使水轮机调节系统具有较好的阶跃响应过
渡过程和设计的简化，可取：p3=α；β=1.73α。
开环频率法：为获得满意的系统动态性能，应是系统的相位裕量Gm在30°~70°之间，增
益裕量Pm大于6dB。水轮机调速器的Gm在30°~45°，Pm在6~8dB时，选择合理Gm值，使水轮机调节系统阶跃响应振荡次数小于1，调节时间最短的过程可看作最佳过程。
28．水轮机调节系统有哪些运行工况？分析它对调节系统参数整定的影响。
单机带负荷工况：此工况下水轮机调节系统的稳定性较差。为保证稳定，需要整定较大的校
正环节参数，对于长压力引水管道或低水头电站，Tw值相当大，稳定性更差。
单机空载工况：水轮机传递系数小，引水系统水流惯性小，但有效负荷为零，机械惯性时间
和自调整系数完全取决于机组自身。单机空载被视为对稳定最不利的工况；
并列带负荷工况：当电力系统很大时，一台机组出力变动，系统的频率几乎不变，转速反馈
几乎不起作用，调节系统处于开环运行。即使把校正装置参数整定的很低，甚至切除，也不会发生不稳定现象。
29．什么是甩负荷？调节保证计算的任务是什么？
甩负荷：由于各种事故，机组突然与系统解列，把负荷甩掉的情况。 任务：选择合适的关闭时间，保证压力和转速上升值都小于允许值。 30．什么是刚性水击与弹性水击、直接水击与间接水击？ 刚性水击：假设水和管壁都是刚性的。 弹性水击：假设水和管壁均具有弹性。
直接水击：阀门(导叶)关闭（开启）时间小于一相长（Tr=2L/a）而受直接水击波影响，称此种水击为直接水击。
间接水击：阀门(导叶)关闭（开启）时间大于一相长（Tr=2L/a）而受直接水击波和反射波迭加共同影响，称此种水击为间接水击。
31．什么是升速时间？什么是力矩线性假设和出力线性假设？
升速时间Tn：机组甩负荷后自导叶接力器动作到机组转速达最大值所经历的时间。 力矩线性假设：假定甩负荷后，导叶开始动作到最大转速时刻之间的水轮机力矩随时间呈直
22Tc?TnfGD2n0线递减至零。该假定条件下的基本公式：?? ； Ta?；
3580P02Tn出力线性假设：假定甩负荷后，自导叶开始动作至最大转速之间，水轮机出力随时间呈直线
关系减至零。该假定条件下的基本公式：??32．改善大波动过渡过程的措施有哪些？各有什么特点？
2Tc?Tnf?1?1
Ta
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I.增加机组的GD：转速较低的水轮发电机的GD2足够，转速较高的小型水轮发电机的GD2
2
小，需增加补充GD2的飞轮。（GD为转动惯量）
II.设置调压室：缩短管路长度L或增大管径来减少Tw, Tw≤3s时可不设。
III.装设调压阀：Tw≤12s的中小型电站可以考虑用调压室代替调压阀。设置调压室能减少
压力上升值，但它会影响到调节系统小波动的稳定性。
IV.改变导叶关闭规律：也可达到降低水击压力和机组转速升高的目的。常在低水头电站用
导叶的二段关闭来降低最大水击压力的上升值，或用采用二段关闭规律来作为轴流式水轮机防抬机的措施之一。
V.装设爆破膜：爆破膜作为调压室的机械代替设备，在小型电站得到应用。爆破膜结构简
单，投资少，设置爆破膜能减小压力上升值，但它也会影响到调节系统小波动的稳定性。
33．如何来选取中小型调速器、大型调速器和油压装置的工作容量？说明调速器及油压装置型号中个符号的含义。
1中小型调速器：根据水轮机有关参数确定所需接力器容量来选择调速器。 工作容量：○
2大型调速器 ：以主配压阀直径为依据来选择。 ○
3油压装置：保证系统在正常工作和事故关闭时有足够的压油源： ○
2 Vo=(18~20)Vsg+(4:5)Vsr+(9~10)Vst+3VsV
（Vsg:导叶接力器容积Vsr:桨叶接力器容积Vst:调压阀接力器容积VsV:主阀接力器容积）
调速器型号：我国调速器产品型号有四部分代号组成—调速器基本特征和类型、容量、额
定油压、制造厂及产品特征。排列形式为①②③④/⑤—⑥—⑦—⑧。
①—不带有接力器和压力罐（无），带有接力器及压力罐（Y），通流式（T），电动式（D）； ②—机械液压型（无），微机电液型（W）； ③—用于单调整水轮机（无代号），用于冲击式水轮机（C），用于转桨式水轮机（Z）； ④—调速器基本代号（T），操作器（C），负荷调节器（F）； ⑤—电气柜（D），机械柜（J）；
⑥—调速器容量。带有接力器和压力罐的数字表示接力器容量，N·M；不带接力器和压力
罐的数字表示导叶主配压阀直径，mm； ⑦—额定油压，Pa；
⑧—由各制造厂自行规定，如产品按统一设计图样生产，可省略。
油压装置型号：
第一部分由字母组成：YZ为分离式，HYZ为组合式；
第二部分由数字分式和字母组成：分式分子表压力油罐总容积，分母表示两个以上压力
管数目，无分母表只有一个压力罐。字母表改型次序；
第三部分阿拉伯数字表油压装置的额定油压，无数字者表额定压力为2.5MPa
1、YT型调速器主配压阀单边遮程为0.2mm，正常工作油压下限22kg/cm2，接力器活塞直径170mm，活塞杆直径50mm，导水机构的干摩擦力为1000kg，辅助接力器至引导阀的局部反馈杠杆尺寸如图所示，试求主配压阀所造成的转速死区为多少（以转速变化的相对值表示。）？已知飞摆的放大系数K=0.3mm/%，即ZM*=30mm 。
引导阀 针塞 10217
支点（暂态反馈及永态反馈）14153辅助接力器9
解：Po=22Kg/cm=2.2MPa A=?D1-?D2=?[0.172-0.052]=829.38cm 所以 配压阀死区为?S?s11-s12?22222T??0.0219mm p0A?ZL?kl?YB 令?YB=1 则?ZL=kL?'1417??0.443 53102?Zl?kl?S?0.443?0.0219?0.00971mm
所以配压阀死区对应转动套死区
? 转速死区：???Zl/ZM?'*0.00971?3.234?10-4 302、YT-600型调速器的软反馈机构信号传递系统尺寸如下图所示，试求可调支点在b=15mm时的暂态转差系数bt。已知飞摆的放大系数K=0.3mm/%，即ZM*=30mm。
引导阀 针塞 支点10217（局部反馈） 支点80158（永态反馈） b140110 缓冲器 45d=40d=501 2 反馈锥体 注：图中尺寸单位为mmYM=170解
130解：k1：主接力器到缓冲杯之间的杠杆传递系数 由图中知
k1?(130?63)/215140???0.0084
17045110 k2：缓冲杯活塞到引导阀针塞之间的杠杆传递系数
k2?158102?17??0.775
158?80102*d1225ZM缓冲杯之间的传递系数：k??2? =30mm Ymax?170mm
d216bt?k1k?k2Ymax0.084?0.775?1.5625?170??0.576 ?30ZM3、电力系统中现有4台机组并列运行。1号机额定出力Pr1=10000kW、调差率ep1=3.8%；
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2号机额定出力Pr2=10000kW、调差率ep2=4.0%； 3号机额定出力Pr3=25000kW、调差率
ep3=2.2%； 4号机额定出力Pr4=10000kW、调差率ep4=3.6%。 初始稳定工况系统频率f0=50Hz，各机组承担的负荷为P10=8000kW、 P20=8000kW、 P30=15000kW、 P40=10000kW。若系统负荷增加△P∑=10000kW，此时各台机组所带的负荷为多少？系统周波为多少？ 若利用3号机调频使系统周波恢复至50Hz，那么3号机的速调机构改变量为多少（以转速变化的相对值表示）？ 解：单机负荷变化规律：?pi?pri?PS10000?f0 ?f0?mfr??50?0.26Hz
prjepifr1927299?1epj（
pri10000100002500010000=????1927299Kw ?PS??P?=10000KW) ?e0.0380.040.0220.0361pimpriepi?PS 知 各机组负荷变化：?pi?mprj?e1pj?p1?1365.4KW ?p2?1297.2KW ?p3?5896.1KW ?p4?1441.3KW
各机组所带负荷：p1??p1?p10?8000?1365.4?9365.4KW p2??p2?p20?8000?1297.2?9297.2KW p3??p3?p30?15000?5896.1?20896.1KW p4??p4?p40?10000?1441.3?11441.3KW 系统周波f0?f0-?f0?50-0.26?49.74HZ
'''''?f3??f0?e1mprjpjpr3ep31.93?106?0.022?0.26??0.44HZ
2.5?104?f30.44??0.883% fr50所以3号机组调速机构该变量：?f0?
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