水电站电液调速器运行参数整定值的试验选取

尽管微机调速器采用了自适应控制技术 ,是水轮机调速器的发展方向 ,但由于电站技术水平和价格承受能力等因素 ,现在中小型水电站仍在广泛使用电液调速器。合理的调速器校正装置参数对水轮机调节系统的稳定性和动态品质能否满足要求很关键 ,一般通过计算或试验可寻求到校正装置参数的合理整定值。对采用 PI调节规律的调速器的整定参数可直接用极点配置法或开环对数频率特性法手工计算 ;对采用PID调节规律的调速器的整定参数通常是用试验的方法选取 ,即根据经验事先选取若干组参数进行试验 ,在稳定性满足要求的基础上 ,取动态品质最优的一组…     

基于混合粒子群算法的水轮发电机组调速器PID参数优化

针对水轮发电机组调速器PID的参数优化问题,建立了水轮机调节系统仿真模型,引入混沌扰动理论的混合粒子群算法,实现了水轮机调速器PID参数整定优化。仿真表明,混合算法整定PID参数后的调节系统具有超调量小、稳定性好特点,能有效改善水轮机调节系统过渡过程的动态性能,同时算法收敛速度快、准确度高,有效地克服了标准粒子群算法易早熟等缺点,提高了算法的精确性。     

FUZZY自整定PID参数控制器在水轮机调速器中的应用

针对常规PID控制器在水轮机调速器不能在线进行参数自整定的问题,结合模糊控制技术,提出了PID参数模糊(FUZZY)自整定.仿真和分析表明该控制器具有良好的自适应调节能力,并能保证调节系统具有良好的动态品质.     

复杂管系水轮机调节系统非线性建模与分析

为了深入揭示水轮机调节系统的非线性本质,研究了非线性水轮机调节系统的建模及动力学问题.在引水系统为复杂管道情况下,考虑水轮机调节系统中传递系数随运行工况变化而呈现的非线性,引入水轮机非线性传递系数,建立了复杂引水管系时的水轮机调节系统非线性数学模型.使用直接代数判据进行理论分析,得到了系统Hopf分支临界点组成的曲线.理论分析表明：水轮机调节系统响应在曲线的一侧区域内是稳定的,在另一侧是不稳定的.通过数值模拟,分析了Hopf分叉点两侧水轮机调节系统稳定性的变化情况,验证了理论分析结果的正确性,得到了使水轮机调节系统处在稳定区域内的调速器PID参数的范围.通过分岔图、Poincare映射图、功率谱图、时域图、相轨迹图、频谱图等,综合分析了随水轮机调节系统参数变化时,系统非线性动力学行为特性.该分析方法与结果,可为水电站系统的安全稳定运行提供理论依据.     

基于改进遗传算法的水轮机PID调速器参数优化

水轮机调速器的参数整定对水轮发电机组安全、可靠地运行具有重要的作用，并直接影响着电力系统向用户供电的质量及可靠性。针对当前比较流行的PID调节，利用改进遗传算法对其中的参数KP、KI、KD，进行优化，并将改进遗传算法与标准遗传算法的计算结果进行比较，得出了改进遗传算法优于标准遗传算法的结论。     

基于无模型自适应与滑模控制相结合的水电机组优化控制

水电站作为优质的调峰调频电源,对保证电网安全稳定运行发挥着重要的作用,这对水电机组调节性能提出了更高要求。为提高水轮机调节系统的控制品质,在非线性水轮机模型的基础上,根据动态线性化理论以及Lipschitz条件,提出无模型自适应控制(MFAC)与离散滑模趋近律控制相结合的水电机组调节系统优化控制策略,并利用天牛须算法(BAS)结合误差积分准则函数,实现控制参数优化。仿真结果表明在不同工况下,相比于最优PID控制器,MFAC滑模控制器系统具有超调量小,上升时间短的优点,而BAS算法参数寻优效果优秀,计算耗费时间短,具有较好的应用前景。     

基于改进遗传算法的水轮机PD调

水轮机调速器的参数整定对水轮发电机组安全、可靠地运行具有重要的作用，并直接影响着电力系统向用户供电的质量及可靠性。针对当前比较流行的PID调节，利用改进遗传算法对其中的参数KP、KI、KD进行优化，并将改进遗传算法与标准遗传算法的计算结果进行比较，得出了改进遗传算法优于标准遗传算法的结论。     

水轮机微机调速器控制策略分析与研究

水轮机调速器分为机械液压型、电气液压型和微机调速器,前两种只能采用常规PI或PID控制策略,难以满足和提高大型水轮机组或孤立电网带负荷机组调节系统的控制品质和要求,因此变参数PID调节、自适应控制、模糊控制等复杂和更高级的控制策略只能依靠计算机来完成,由于水轮机调节系统是一个具有非线性、时变性的非最小相位系统,采用线性理论分析和设计的调速器无法得到满意的结果,因此对微机调速器的结构和控制策略进行对比分析,从中找出较合适的控制结构和策略。     

基于分数阶模糊PID控制的水轮机调节系统研究

针对水轮机调节系统中传统PID控制规律存在适应性不足的问题,设计了一种新型的分数阶模糊PID控制器(FOFPID),该控制器在模糊PID控制器(FPID)的基础上将微分及积分阶次进行从整数阶到非整数阶的拓展,并利用改进Oustaloup滤波算法对该控制器中的分数阶微积分进行数字实现.提出了一种基于Rechenberg五分之一法则的动态适应量子粒子群算法(DAQPSO),对水轮机调节系统控制器参数进行优化.仿真试验表明:FOFPID控制器在水轮机调节系统扰动幅度及运行工况变化时具有较强的适应性,并在水轮机调节系统参数发生变化时具有更好的鲁棒性;与QPSO,RLQPSO及MLQPSO相比,DAQPSO算法具有较好的计算精度,能为水轮机调节系统控制器提供更优的参数候选方案.     

基于分数阶模糊PID控制的水轮机调节系统

针对水轮机调节系统中传统PID控制规律存在适应性不足的问题,设计了一种新型的分数阶模糊PID控制器(FOFPID),该控制器在模糊PID控制器(FPID)的基础上将微分及积分阶次进行从整数阶到非整数阶的拓展,并利用改进Oustaloup滤波算法对该控制器中的分数阶微积分进行数字实现.提出了一种基于Rechenberg五分之一法则的动态适应量子粒子群算法(DAQPSO),对水轮机调节系统控制器参数进行优化.仿真试验表明:FOFPID控制器在水轮机调节系统扰动幅度及运行工况变化时具有较强的适应性,并在水轮机调节系统参数发生变化时具有更好的鲁棒性;与QPSO,RLQPSO及MLQPSO相比,DAQPSO算法具有较好的计算精度,能为水轮机调节系统控制器提供更优的参数候选方案.     

能量回收液力透平的研究现状及展望

能量回收液力透平技术的发展与应用对节能减排有重要意义.液力透平在石油、化肥等行业应用广泛,但存在设计理论与方法不完善、运行不稳定等问题,因此亟须开展相关研究.介绍了能量回收液力透平的工程应用、透平结构形式、能量回收装置形式,提出液力透平主要有反转泵式、冲击式、导叶式和专用液力透平,能量回收装置形式分为直驱式和辅助式.综述了近年来国内外取得的相关研究成果,探讨了能量回收液力透平的选型计算、优化设计、转速稳定性控制、力特性及结构强度、透平速度滑移现象.对能量回收液力透平技术研究的未来发展进行了展望,明确提出未来的重点方向是:采用新的理论与方法研制适用于各种特殊工况的液力透平,提高透平的效率;正确配置能量回收设备及系统参数,保证液力透平转速稳定性;在运行工况偏离设计点时,选择合理的调节方式充分回收余压能.     

基于PSO算法的木薯收获机拔起速度控制系统参数优化

新型挖拔式木薯收获机拔起速度控制系统控制的重点在于使用PID算法进行闭环控制液压马达的输出。为此,针对传统的PID参数调整优化方法费时费力的问题,以广西大学研制的新型木薯收获机控制系统为对象,采用PSO算法,以液压系统的传递函数为目标,对PID算法进行参数优化,且进行了田间试验验证。结果表明:采用PSO算法,对控制系统参数进行优化可行,且便捷;当木薯收获机控制系统的参数Kp、Ki、Kd分别为0.644 1、2. 726 9、0. 036 2时,控制效果良好,性能稳定。     

卷盘式喷灌机水涡轮发展与研究现状

为解决国产水涡轮效率低的问题,回顾了国内外卷盘式喷灌机的发展及研究历程和早期对水涡轮的研究,综述了近5 a国内研究人员围绕国产JP50和JP75两种水涡轮所开展的外特性试验、CFD分析和改进措施等研究现状.概述了国外目前常见的冲击式和径流式两种水涡轮的结构类型,重点介绍了国内学者针对引进国外的一种进口为射流冲击式结构的水涡轮所开展的创新性研究,在试验和CFD模拟的基础上,发现这种结构水涡轮的内外特性比国产水涡轮有很大提高,并通过正交试验分析了各种参数对性能的影响,采用GA_-BP优化算法进行了进一步优化设计,获得了一种优化的水涡轮模型,CFD分析和试验都证明,优化水涡轮的内外性能全面超过了国外水涡轮.最后,总结了水涡轮研究存在的不足,提出了今后对水涡轮研究的改进建议.     

基于遗传算法的自适应水轮机调节系统

为了进一步改善水轮机调速器的鲁棒性，有利于我国的水电行业向着“无人值班”的管理模式健康发展，提出了基于遗传算法的自适应水轮机调节系统的硬件结构和软件结构，并针对应用实例进行了仿真计算。由于基于遗传算法的自适应水轮机调节系统能够根据调节对象的变化，辨识并优化控制器参数，因而使得调节器具有智能化的特点，符合调速器的发展方向。     

前弯型叶片液力透平的数值计算

为研究具有前弯型叶片液力透平的性能,设计了3种不同比转数具有前弯型叶片液力透平.采用全流场和结构化网格技术对液力透平内部流动进行数值计算,分析了具有前弯型叶片液力透平在不同流量下的外特性、压力场和速度场,得到了液力透平叶轮和尾水管内部流场随流量变化规律.研究结果表明:透平内部压力场从蜗壳进口经叶轮到尾水管出口压力逐渐减小,随流量的增大,液力透平的进出口压差逐渐增大;在前弯型叶片工作面存在旋涡区域,旋涡位置和区域大小随着流量的变化而变化;在尾水管横截面上存在随流量而变化的圆周速度分量;叶轮内部的水力损失是前弯型叶片液力透平内部的主要的水力损失,在3种液力透平中都占总水力损失的60%以上,并随比转数增大而逐渐增大.因此,前弯型叶片液力透平的优化设计应主要集中在叶轮研究.     

基于SOA的水轮机调速系统PID参数优化

针对现有优化方法复杂、易陷入局部最优等问题,为水轮机调速系统提出了一种基于人群搜索算法的比例-积分-微分控制参数优化方法.为验证该算法的可行性,建立了水轮机调速系统非线性模型,选取水轮发电机组转速偏差的积分时间绝对误差指标作为目标函数进行优化.为验证优化结果的有效性,将人群搜索算法的控制效果与参考文献中粒子群算法的控制效果进行了对比分析.仿真结果表明,在5%频率扰动下,人群搜索算法自第29次迭代起已收敛,经其优化的系统能在8秒内趋于稳定,此时系统的超调量为1.6%;在10%负荷扰动下,人群搜索算法自第25次迭代起已收敛,其优化效果与粒子群算法优化效果基本相同,两者均在10秒内让系统趋于稳定,但人群搜索算法优化的积分时间绝对误差指标比粒子群算法优化的积分时间绝对误差指标小,表明人群搜索算法具有更好的搜索功能,在一定程度上改善了孤网运行条件下机组的动态性能.     

低比速混流式水轮机小开度叶道涡流动分析

混流式水轮机在偏离最优工况下运行时,转轮叶道内会出现旋转涡流,影响水轮机的高效稳定运行。为研究低比速混流式水轮机在小开度工况下叶道涡的流动特性,基于Navier-Stokes方程及Sparlart-Almaras一方程湍流模型,对运行在小开度不同转速工况下的某低比速混流式水轮机,进行三维全流道定常流动数值模拟。计算结果表明:在小开度工况下,两种转速条件存在着分布位置不同、形状大小不一的叶道涡;随着转速的增加,旋涡结构趋于不稳定,内部流场的流态变得非常紊乱,水轮机能量转化效率降低,叶道涡的流动特性与转轮转速密切相关。     

轴流转桨式水轮机协联关闭规律选择及优化分析

合理的水轮机关闭规律对控制水电站水力过渡过程调保参数非常关键,由于桨叶-导叶双调节的存在,轴流转桨式水轮机的关闭规律的选择和优化较为复杂。基于对轴流转桨式机组协联飞逸曲线的特性分析,提出了一种新型导叶桨叶协联关闭规律:机组发生甩负荷时,导叶一段直线或折线关闭,桨叶一段直线开启,结合数值仿真计算分析,验证了该关闭规律能够显著降低蜗壳末端最大压力,而机组转速最大上升率略有升高。为了进一步优化所得协联关闭规律,建立了以蜗壳末端最大压力和机组转速最大上升率为控制指标的导叶关闭规律非线性优化模型,基于确定的桨叶开启动作方式,采用模拟退火智能算法优化导叶两段折线关闭规律,得到了能够满足调节保证计算要求的水轮机导叶桨叶协联关闭规律,且各指标的安全裕量分配较为合理。相关结论可为轴流转桨式水轮机的关闭规律选取和优化提供参考。     

卷盘式喷灌机用斜击式和切击式水涡轮外特性试验与对比分析

【目的】了解斜击式和切击式卷盘式喷灌机水涡轮的外特性。【方法】构建了水涡轮外特性试验装置,测试了一定转速下2种型式水涡轮的流量、进出口水压力、扭矩、转速等外特性数据,获得了2种型式水涡轮流量-水头、流量-轴功率和流量-效率特性曲线以及一定水头下2种型式水涡轮的转速特性,即转速-效率、转速-功率曲线。【结果】斜击式水涡轮的最优运行转速在300 r/min左右,最高效率仅为13.8%,而切击式水涡轮的最优运行转速在600 r/min左右,效率为33.7%。在2种型式水涡轮效率最高时,切击式水涡轮的轴功率增加了34.3%,运行流量减少了约29.7%,效率提高了19.9%。【结论】切击式水涡轮总体性能高于斜击式水涡轮。