水輪機調(diào)速器控制的分析

任衛(wèi)衛(wèi)

摘 ? ?要：隨著科技的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模擴大，出現(xiàn)了高水頭、大容量機組，這也對水輪機調(diào)速器的性能提出了更高的要求。在對水輪調(diào)速器進行應(yīng)用過程中，要對其控制進行合理分析，確?？刂频暮侠硇?，保證其運行過程中不會出現(xiàn)問題。

關(guān)鍵詞：水輪機;調(diào)速器;PID;模糊控制

中圖分類號：TK730.41 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0171-02

水輪機調(diào)速器是保證水電廠機組穩(wěn)定運行的一項關(guān)鍵控制設(shè)備，其對于整個機組在運行過程中的穩(wěn)定性和安全性都有著重要作用。水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一項綜合性學(xué)科，其涉及到電機學(xué)、控制系統(tǒng)、計算機控制技術(shù)等多項內(nèi)容，控制起來難度較大，可見，加強對水輪機調(diào)速器控制技術(shù)的研究意義重大。

1 ?水輪機調(diào)速器的具體功能

水輪機有多個部分共同構(gòu)成，水輪機調(diào)速器是其中作為重要的一項結(jié)構(gòu)，其對于水輪機正常調(diào)節(jié)來說有著重要作用。為了保證水輪機在運行過程中不會出現(xiàn)問題，確保水電站的穩(wěn)定性運行，水輪機調(diào)速器應(yīng)當(dāng)具有并網(wǎng)和調(diào)節(jié)兩項功能，其中并網(wǎng)功能是自動調(diào)節(jié)水輪機運行狀態(tài)的一項重要條件。水輪機正常運轉(zhuǎn)過程中，相應(yīng)的工作人員通過對電腦進行應(yīng)用，將相應(yīng)的指令傳遞給水輪機，完成對水輪機運行情況的調(diào)整，然后水輪機調(diào)速器自身具有并網(wǎng)功能，依據(jù)相應(yīng)指令，自動調(diào)整水輪機的具體運行狀態(tài)，確保水輪機在運行過程中不會出現(xiàn)問題[1]。水輪機調(diào)速器在是應(yīng)用過程中給的一項關(guān)鍵功能就是完成相應(yīng)的調(diào)節(jié)作業(yè)，在應(yīng)用水輪機過程中，相應(yīng)的作業(yè)人員可以根據(jù)實際需求，對調(diào)速器本身具有的調(diào)節(jié)功能進行合理應(yīng)用，從而將水輪機的具體轉(zhuǎn)速、水流量、功率等各項內(nèi)容都調(diào)節(jié)到一個合理的數(shù)值上，確保水輪機運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和安全性，為水電站運行的穩(wěn)定性和安全性提供相應(yīng)的保障。

2 ?控制水輪機調(diào)速器技術(shù)的應(yīng)用

2.1 ?PID控制技術(shù)

PID（Proportion-Integral-Derivative）控制技術(shù)在具體應(yīng)用過程中的一項重要特點就是，若研究人員無法準確的掌握系統(tǒng)以及控制對象，以及無法獲取系統(tǒng)在運行過程中的實際參數(shù)時，可以通過對PID控制技術(shù)應(yīng)用，使遇到的問題得到解決。具體工業(yè)操作過程中，工業(yè)控制系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中，通常情況下都是變形性強、延遲大、非線性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，對系統(tǒng)進行控制面的環(huán)境十分復(fù)雜，經(jīng)常會受到不同因素的干擾，在該過程中，系統(tǒng)中各項未知參數(shù)的變化都十分緩慢，甚至系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化，這都會增加控制難度，而通過對PID控制技術(shù)則可以解決以上各項問題[2]。

2.2 ?自適應(yīng)控制

該項控制技術(shù)是以傳統(tǒng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的一項高級形態(tài)。如果被控制對象或過程動力學(xué)參數(shù)發(fā)生了顯著改變，可以通過設(shè)計控制序列的方式，使控制系統(tǒng)可以更好的適應(yīng)信號變化，從而自動完成對控制的合理校正，從而保證系統(tǒng)在運行過程中能夠具有不錯的性能，滿足作業(yè)需求。自適應(yīng)控制方法通常存在以下兩種不同形式：

（1）通過對系統(tǒng)辨識理論進行應(yīng)用，構(gòu)建對象數(shù)學(xué)模型，依據(jù)辨識對象模型，對控控制器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)修改。

（2）設(shè)定一個參考模型過程，實現(xiàn)對系統(tǒng)響應(yīng)的合理優(yōu)化。

自適應(yīng)控制方法在具體應(yīng)用過程中過的一項主要缺點就是在具體作業(yè)過程中，需要進行大量計算，并且控制算法執(zhí)行起來需要的時間較長，因此，在實際應(yīng)用中，難以滿足實時性方面的要求，這也就導(dǎo)致該方法的應(yīng)用受到了限制。

2.3 ?模糊控制

模糊控制將人對過程控制以及相應(yīng)的操作經(jīng)驗作為基礎(chǔ)，不需要對被控制對象的數(shù)學(xué)模型進行詳細描述，在具體控制過程中，通過對模糊控制規(guī)則進行應(yīng)用，完成對控制器的構(gòu)建，通過對控制器的應(yīng)用，完成對系統(tǒng)運行情況的合理控制。具體作業(yè)流程如下：將人掌握知識存儲到控制規(guī)則中，在規(guī)則的支持下，對模糊化后的輸入量展開模糊推理，再通過模糊化完成對實際控制量的輸出[3]。在具體控制期間，為了確保速度能夠滿足需求，通常要將計算后的映射關(guān)系存入到模糊控制查詢表中，在具體操作中，只要對每組輸入矢量在表中的具體位置進行確定，便可以獲取到相應(yīng)的控制輸出量，從而完成相應(yīng)的控制工作。

2.4 ?神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

該控制方式是一種相對比較高級的控制形式，從微觀角度入手，對人腦的功能和結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)模擬，完成對控制系統(tǒng)的合理設(shè)計，這樣一方面可以使系統(tǒng)的魯棒性得到提高，另一方面也可以加簡化設(shè)計方法。對基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器進行應(yīng)用，實現(xiàn)對非線性系統(tǒng)的識別，并且可以完成相應(yīng)的控制工作，實際過程中并不需掌握系統(tǒng)精準結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)在運行過程中，可以自行組織、學(xué)習(xí)，在實際應(yīng)用過程中，還具有良好的計算能力。

3 ?調(diào)試水輪機調(diào)速器的合理方法

水輪機調(diào)速器是水輪機中的一項重要構(gòu)成部分，其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，這也會對水輪機的正常運行效果造成一定影響。要想確保水電站應(yīng)用的水輪機可以正常運轉(zhuǎn)，要保證水輪機調(diào)速的功能能夠得到充分發(fā)揮。因此，在對水輪機進行應(yīng)用過程中，要通過合理的方式調(diào)試水輪機，確保水輪機在運行過程中不會出現(xiàn)安全問題。在調(diào)試水輪機過程中，為了確保調(diào)試效果能夠達到期望的效果，相關(guān)工作人員要了解水輪機調(diào)速器的運行原理，掌握相應(yīng)的調(diào)試技術(shù)、流程、方法，并且要具有一定的調(diào)至水輪機調(diào)速器的經(jīng)驗，完成對水輪機調(diào)速器的合理調(diào)試，確保其在應(yīng)用過程中不會出現(xiàn)任何問題。

調(diào)試水輪機調(diào)速器過程中可以通過試驗和檢測兩個步驟完成。調(diào)試水輪機調(diào)速器時，工作人員要對水輪機展開靜態(tài)和動態(tài)兩種不同實驗，檢測水輪機調(diào)速器在實際運行過程中可能出現(xiàn)的各項問題的合理檢測，為水輪機調(diào)速器的正常應(yīng)用提供相應(yīng)的保障。通過靜態(tài)實驗對水輪機調(diào)速器進行檢測時，實驗要在水輪機未充水的情況下進行，進行該項實驗的目的是對水輪機調(diào)速器在運行過程中的具體轉(zhuǎn)速進行監(jiān)測，確定調(diào)速器是否存在問題，以免其在后期應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題。對水輪機進行動態(tài)實驗時，應(yīng)當(dāng)先沖水，再實驗，動態(tài)實驗的目的是對其性能和質(zhì)量情況進行測試，避免質(zhì)量存在問題，導(dǎo)致其在應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題，導(dǎo)致水輪機運行出現(xiàn)安全問題。調(diào)試水輪機調(diào)速器過程中，檢測是一項重要工作，通過相應(yīng)的檢測工作，可以使相關(guān)的工作人員對水輪機調(diào)速器以及水輪機的具體性能有一個全面了解，并且可以以此作為依據(jù)，完成對水輪機中各項構(gòu)件實際情況的合理檢測，保證順輪機在運行過程中不會出現(xiàn)任何安全問題[4]。檢測水輪機調(diào)速器的方式主要有以下兩種：①自動檢測。②手動檢測。不同的檢測方式在實際檢測過程中，最終獲取的效果也會存在一定差別。在實際檢測過程中，若發(fā)現(xiàn)水輪機調(diào)速器性能存在問題，應(yīng)當(dāng)通過維修，或更換問題配件的方式使水輪機調(diào)速器性能得以恢復(fù)，從而保證水輪機調(diào)速器的作用能夠得到充分發(fā)揮。

4 ?結(jié)束語

水輪機調(diào)速器承擔(dān)著調(diào)節(jié)水輪機具體運行狀態(tài)的責(zé)任。由此可見，為了保證順輪機在運行過程中不會出現(xiàn)問題，要加深控制水輪機調(diào)速器技術(shù)，以及調(diào)試水輪機調(diào)速器的合理方法的分析，確保水輪機穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]張官祥，常中原，蔣小輝，等.水輪機調(diào)速器通信故障診斷處理及防范措施[J].水電站機電技術(shù)，2018，41（08）：64～67.

[2]王 韌.水輪機調(diào)速器抽動故障及解決措施[J].科技資訊，2016，14（27）：49+65.

[3]李海洪.可逆式水泵水輪機調(diào)速器的控制特點分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（30）：76～77.

[4]覃繼良.水輪機微機調(diào)速器控制原理調(diào)試及故障處理分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（28）：149.

收稿日期：2018-12-4