水輪機(jī)調(diào)速器控制的分析

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

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);調(diào)速器;PID;模糊控制

中圖分類號(hào)：TK730.41 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0171-02

水輪機(jī)調(diào)速器是保證水電廠機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵控制設(shè)備，其對(duì)于整個(gè)機(jī)組在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性和安全性都有著重要作用。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一項(xiàng)綜合性學(xué)科，其涉及到電機(jī)學(xué)、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等多項(xiàng)內(nèi)容，控制起來難度較大，可見，加強(qiáng)對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器控制技術(shù)的研究意義重大。

1 "水輪機(jī)調(diào)速器的具體功能

水輪機(jī)有多個(gè)部分共同構(gòu)成，水輪機(jī)調(diào)速器是其中作為重要的一項(xiàng)結(jié)構(gòu)，其對(duì)于水輪機(jī)正常調(diào)節(jié)來說有著重要作用。為了保證水輪機(jī)在運(yùn)行過程中不會(huì)出現(xiàn)問題，確保水電站的穩(wěn)定性運(yùn)行，水輪機(jī)調(diào)速器應(yīng)當(dāng)具有并網(wǎng)和調(diào)節(jié)兩項(xiàng)功能，其中并網(wǎng)功能是自動(dòng)調(diào)節(jié)水輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一項(xiàng)重要條件。水輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，相應(yīng)的工作人員通過對(duì)電腦進(jìn)行應(yīng)用，將相應(yīng)的指令傳遞給水輪機(jī)，完成對(duì)水輪機(jī)運(yùn)行情況的調(diào)整，然后水輪機(jī)調(diào)速器自身具有并網(wǎng)功能，依據(jù)相應(yīng)指令，自動(dòng)調(diào)整水輪機(jī)的具體運(yùn)行狀態(tài)，確保水輪機(jī)在運(yùn)行過程中不會(huì)出現(xiàn)問題[1]。水輪機(jī)調(diào)速器在是應(yīng)用過程中給的一項(xiàng)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(jī)過程中，相應(yīng)的作業(yè)人員可以根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)調(diào)速器本身具有的調(diào)節(jié)功能進(jìn)行合理應(yīng)用，從而將水輪機(jī)的具體轉(zhuǎn)速、水流量、功率等各項(xiàng)內(nèi)容都調(diào)節(jié)到一個(gè)合理的數(shù)值上，確保水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和安全性，為水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性提供相應(yīng)的保障。

2 "控制水輪機(jī)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(xiàng)重要特點(diǎn)就是，若研究人員無法準(zhǔn)確的掌握系統(tǒng)以及控制對(duì)象，以及無法獲取系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的實(shí)際參數(shù)時(shí)，可以通過對(duì)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(qiáng)、延遲大、非線性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制面的環(huán)境十分復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)受到不同因素的干擾，在該過程中，系統(tǒng)中各項(xiàng)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(huì)發(fā)生變化，這都會(huì)增加控制難度，而通過對(duì)PID控制技術(shù)則可以解決以上各項(xiàng)問題[2]。

2.2 "自適應(yīng)控制

該項(xiàng)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(xiàng)高級(jí)形態(tài)。如果被控制對(duì)象或過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)發(fā)生了顯著改變，可以通過設(shè)計(jì)控制序列的方式，使控制系統(tǒng)可以更好的適應(yīng)信號(hào)變化，從而自動(dòng)完成對(duì)控制的合理校正，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能夠具有不錯(cuò)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(duì)系統(tǒng)辨識(shí)理論進(jìn)行應(yīng)用，構(gòu)建對(duì)象數(shù)學(xué)模型，依據(jù)辨識(shí)對(duì)象模型，對(duì)控控制器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)修改。

（2）設(shè)定一個(gè)參考模型過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xiàng)主要缺點(diǎn)就是在具體作業(yè)過程中，需要進(jìn)行大量計(jì)算，并且控制算法執(zhí)行起來需要的時(shí)間較長(zhǎng)，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，難以滿足實(shí)時(shí)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(duì)過程控制以及相應(yīng)的操作經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，不需要對(duì)被控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳細(xì)描述，在具體控制過程中，通過對(duì)模糊控制規(guī)則進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)控制器的構(gòu)建，通過對(duì)控制器的應(yīng)用，完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的合理控制。具體作業(yè)流程如下：將人掌握知識(shí)存儲(chǔ)到控制規(guī)則中，在規(guī)則的支持下，對(duì)模糊化后的輸入量展開模糊推理，再通過模糊化完成對(duì)實(shí)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(jì)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(duì)每組輸入矢量在表中的具體位置進(jìn)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(duì)比較高級(jí)的控制形式，從微觀角度入手，對(duì)人腦的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)模擬，完成對(duì)控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，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(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法。對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性系統(tǒng)的識(shí)別，并且可以完成相應(yīng)的控制工作，實(shí)際過程中并不需掌握系統(tǒng)精準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可以自行組織、學(xué)習(xí)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，還具有良好的計(jì)算能力。

3 "調(diào)試水輪機(jī)調(diào)速器的合理方法

水輪機(jī)調(diào)速器是水輪機(jī)中的一項(xiàng)重要構(gòu)成部分，其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，這也會(huì)對(duì)水輪機(jī)的正常運(yùn)行效果造成一定影響。要想確保水電站應(yīng)用的水輪機(jī)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要保證水輪機(jī)調(diào)速的功能能夠得到充分發(fā)揮。因此，在對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行應(yīng)用過程中，要通過合理的方式調(diào)試水輪機(jī)，確保水輪機(jī)在運(yùn)行過程中不會(huì)出現(xiàn)安全問題。在調(diào)試水輪機(jī)過程中，為了確保調(diào)試效果能夠達(dá)到期望的效果，相關(guān)工作人員要了解水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)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(jī)調(diào)速器的經(jīng)驗(yàn)，完成對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的合理調(diào)試，確保其在應(yīng)用過程中不會(huì)出現(xiàn)任何問題。

調(diào)試水輪機(jī)調(diào)速器過程中可以通過試驗(yàn)和檢測(cè)兩個(gè)步驟完成。調(diào)試水輪機(jī)調(diào)速器時(shí)，工作人員要對(duì)水輪機(jī)展開靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種不同實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)水輪機(jī)調(diào)速器在實(shí)際運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的各項(xiàng)問題的合理檢測(cè)，為水輪機(jī)調(diào)速器的正常應(yīng)用提供相應(yīng)的保障。通過靜態(tài)實(shí)驗(yàn)對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，實(shí)驗(yàn)要在水輪機(jī)未充水的情況下進(jìn)行，進(jìn)行該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目的是對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行過程中的具體轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(duì)水輪機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先沖水，再實(shí)驗(yàn)，動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的目的是對(duì)其性能和質(zhì)量情況進(jìn)行測(cè)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(jī)運(yùn)行出現(xiàn)安全問題。調(diào)試水輪機(jī)調(diào)速器過程中，檢測(cè)是一項(xiàng)重要工作，通過相應(yīng)的檢測(cè)工作，可以使相關(guān)的工作人員對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器以及水輪機(jī)的具體性能有一個(gè)全面了解，并且可以以此作為依據(jù)，完成對(duì)水輪機(jī)中各項(xiàng)構(gòu)件實(shí)際情況的合理檢測(cè)，保證順輪機(jī)在運(yùn)行過程中不會(huì)出現(xiàn)任何安全問題[4]。檢測(cè)水輪機(jī)調(diào)速器的方式主要有以下兩種：①自動(dòng)檢測(cè)。②手動(dòng)檢測(cè)。不同的檢測(cè)方式在實(shí)際檢測(cè)過程中，最終獲取的效果也會(huì)存在一定差別。在實(shí)際檢測(cè)過程中，若發(fā)現(xiàn)水輪機(jī)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(jī)調(diào)速器性能得以恢復(fù)，從而保證水輪機(jī)調(diào)速器的作用能夠得到充分發(fā)揮。

4 "結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-12-4