[发明专利]基于时间域分析法的水轮机调节参数优化选择方法

摘要

本发明提供基于时间域分析法的水轮机调节参数优化选择方法，包括如下步骤：S1)根据水锤波反射时间，选择PI或者PID调节规律；S2)根据机组惯性时间常数和压力管水流加速时间常数，由斯坦因经验公式初选调节参数；S3)判断输水发电系统是否属于有闸门井干扰系统，并对调节参数进行初步调整；S4)采用调整后的调节参数进行小波动数值计算，画出转速响应曲线；S5)分析转速响应曲线的形态特征，根据指导原则，进行参数优化，直至得到较好的结果。本发明的优点为：考虑因素全面，优化过程具有指导性，调节参数选择准确。

主权项

1.基于时间域分析法的水轮机调节参数优化选择方法，其特征在于包括如下步骤：/nS1)根据水锤波反射时间，选择PI或者PID调节规律；/n水锤波反射时间Tr的计算公式为：/nTr＝2ΣL/a；/n式中，L为分段水管长度，a为分段水管中水锤波波速；/n压力管水流加速时间常数T_w的计算公式为：/nTw＝Lv/gHp；/n式中，L为管道长度，v为水流流速，g为重力加速度，Hp为机组的额定水头；/n当Tr>2.0s时，不管Tw是多少，选择PI调节；/n当1.0s<Tr<2.0s且Tw/Tr<0.6时，选择PI调节；/n当Tw<0.6s时，不管Tr是多少，选择PI调节；/n其余情况，选择PID调节；/nS2)根据机组惯性时间常数和压力管水流加速时间常数，由斯坦因经验公式初选调节参数；/n机组惯性时间常数Ta的计算公式为：/nTa＝GD²N²/(365Pr)；/n式中，GD²为机组转动惯量，N和Pr分别为机组额定转速和额定出力；/n对于一个PI型调速器，斯坦因经验公式为：/nb_t+b_p＝2.6T_w/T_a；/nT_d＝6T_w；/nT_n＝0；/n对于一个PID型调速器，斯坦因经验公式为：/nb_t+b_p＝1.5T_w/T_a；/nT_d＝3T_w；/nT_n＝0.5T_w；/nS3)判断输水发电系统是否属于有闸门井干扰系统，并对调节参数进行初步调整；/n若输水系统无闸门井，机组属于“无闸门井干扰的系统”；若输水系统有闸门井，计算出闸门井的水位自然波动频率，如果算出的角频ω高于0.7Rad/s，机组属于“无闸门井干扰的系统”，否则就属于“有闸门井干扰的系统”；/n闸门井的水位自然波动频率的计算公式为：/n /n式中，ω为闸门井的水位自然波动频率，g为重力加速度，A_T为隧洞断面积，L_T为隧洞洞长，As为闸门井断面积；/n对于“无闸门井干扰的系统”，调节参数调整的原则为：对斯坦因经验公式计算出的参数，如果电站水头高于200m，在公式计算出的b_t和T_d值上乘以一个1.4的修正系数，加速时间常数T_n不变；/n对于“有闸门井干扰的系统”，调节参数调整的原则为：对斯坦因经验公式计算出的参数，将b_t值乘一个修正系数2，T_d和T_n值乘上一个修正系数1.5，如果算出的T_n值大于2则将T_n值定为2；/nS4)采用调整后的调节参数进行小波动数值计算，画出转速响应曲线；/n所述数值计算可采用特征线法进行计算；/nS5)分析转速响应曲线的形态特征，根据指导原则，进行参数优化，直至得到较好的结果；/n所述参数优化b_t的调整原则为：如果转速波动次数偏多，但超调量不是特别大，应小幅增大b_t值；如果转速波动次数少但转速偏差值过大，回中慢，应小幅减小b_t值；/n所述参数优化T_d的调整原则为：如果超调量偏大，但波动次数不算太多，应小幅增大T_d值；如果转速第一次偏离波尚未完全回中就返回向偏离增大方向变化，应小幅减小T_d值。/n