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英文名称：Governing of Hydraulic Turbine

课程编码：08052005

学时：48 实验学时：4 学分：3

适用对象：热能与动力工程专业本科四年级学生

先修课程：自动控制原理、水轮机

大纲主撰人：李志红大纲审核人：李燕

一、课程性质、目的和任务

1. 本课程为热能与动力工程专业（水动方向）本科三年级学生必修的一门专业课程。

2.目的：主要培养学生具有从事电厂调节系统的设计、制造、安装、调试和运行维护等综合能力。要求学生熟悉和掌握有关调速器的结构和工作原理、调节对象的动态特性、调节系统的稳定性及动态品质、调节保证计算和调速设备的选择以及调节系统计算机分析等有关知识。

二、教学内容及要求

第1章：水轮机调节系统的基本概念

授课学时： 2

基本要求：

1-1了解水电站生产过程概况；水轮机调节的任务与作用；水轮机调节的特点；

1-2自动控制原理提要

重点：水轮机调节的任务与作用；水轮机调节的特点；

难点：自动控制原理提要。

第2章：水轮机调节系统工作原理

授课学时： 4

基本要求：

2-1理解水轮机调节系统的组成及原理、调速器组成及原理；

2-2了解水轮机调节系统的静态特性、水轮机调节系统的动态特性、水轮机调节系统调频与调峰。

重点：水轮机调节系统的组成及原理；

难点：水轮机调节系统的静态特性、水轮机调节系统的动态特性。

第3章：机械液压型调速器

授课学时： 6

基本要求：

3-1理解机调的组成及其结构框图、离心飞摆；

3-2掌握机械液压放大环节、一级液压放大及反馈与二级液压放大及其反馈机械；控制机构：调差机构，转速调整机构，开限机构，锁定机构，紧急停机电磁阀，手动自动切换阀及其他附加设备等；缓冲装置； 油压设备；YT和ST型调速器运行：机组启动、停机、负荷调整、紧急停机、限开度运行、限负荷运行等工况切换。

重点：掌握机械液压随动系统包括第一级液压放大及局部反馈与第二级液压放大及其反馈机械的工作原理与性能参数、掌握YT和ST型调速器运行如机组启动、停机、负荷调整、紧急停机、限开度运行、限负荷运行、调频调峰运行等工况切换；

难点：机械液压随动系统运动方程与传递函数的推导和YT和ST型调速器运行。

第4章：电气液压型调速器

授课学时： 6

基本要求：

4-1掌握电调的组成及其结构框图，理解测频回路。

4-2理解频率给定回路、频率微分回路、软反馈回路、调差回路。

4-3理解功率给定及人工失灵区回跨、开度限制回路、综合放大回、模拟和数字协联装置、电液转换装置、DST电液调速器动作原理及操作；

4-4掌握机组启动、停机、负荷调整、紧急停机、限开度运行、限负荷运行等工况切换。

重点：掌握频率测频回路及频率给定回路的类型、组成、工作原理和性能参数；掌握DST电液调速器动作过程及操作过程如机组启动、停机、负荷调整、紧急停机、限开度运行、限负荷运行、调频调峰运行等工况切换。

难点：模拟与数字测频技术和DST电液调速器动作过程及操作过程。第5章：微机调速器

授课学时：4

基本要求：

5-1掌握微机调速器的组成及其结构框图，了解模拟和数字测频技术、工业控制计算机简介；

5-2理解微机调节器PID控制算法；微机调节系统原理；

5-3了解WDT微机调器硬件系统； WDT微机调速器软件系统；微机调速器的发展。

重点：微机调速器的组成及其结构框图、微机调节系统原理；

难点：理解微机调节器PID控制算法；微机调节系统原理。

第6章：调速器与调节对象的动态特性

授课学时：6

基本要求：

6-1掌握调速器的动态特性的相关概念，掌握调速系统测量环节、信号综合放大执行环节、永态反馈环节和暂态反馈环节的数学模型，熟悉调速系统类型及其方框图，熟悉调速系统的传递函数。

6-2掌握调节对象引水系统、水轮机数学模型，熟悉调节对象及其方框图、调节对象的传递函数，了解引水系统的动态特性，了解水轮机的动态特性

6-3了解发电机、电网及负载动态特性，了解调节对象的动态特性。

重点：调速器的动态特性的相关概念、引水系统、水轮机数学模型、调节对象及其方框图

难点：引水系统的动态特性、水轮机的动态特性和发电机、电网及负载动态特性。

第7章水轮机调节系统动态特性及参数整定

授课学时：4

基本要求：

7-1掌握水轮机调节系统的动态特性的相关概念，掌握水轮机调节系统的数学模型，了解水轮机调节系统动态特性；

7-2理解水轮机调节系统稳定性；

7-3掌握水轮机调节系统参数整定方法

重点：水轮机调节系统的动态特性的相关概念、水轮机调节系统的数学模型；

难点：水轮机调节系统动态特性、水轮机调节系统稳定性和水轮机调节系统参数整定方法。

第8章调节保证计算及设备选择

授课学时：6

基本要求：

8-1掌握调节保证计算的相关概念，熟悉调节保证计算的任务与标准；

8-2掌握水击压力上升计算和最大转速上升计算方法，熟悉调节保证计算的步骤；

8-3了解改善大波动过渡过程的主要措施；

8-4掌握调速设备选型计算。

重点：击压力上升计算和最大转速上升计算方法，熟悉调节保证计算的步骤；

难点：水击压力上升计算和最大转速上升计算方法和调速设备选型计算。

第9章水轮机调节系统计算机辅助分析

授课学时：4

基本要求

9-1掌握水轮机调节系统计算机辅助分析的相关概念，了解水轮机调节系统稳定性的判别方法，了解水轮机调节系统动态品质估算方法；

9-2了解水轮机调节系统参数优化方法、水轮机调节系统离散化数字仿真方法。

重点：水轮机调节系统计算机辅助分析的相关概念；

难点：水轮机调节系统参数优化方法和水轮机调节系统离散化数字仿真方法。

第10章调速器的调整试验

授课学时：2

基本要求

10-1掌握调速器主要回路和元件的调整试验；

10-2掌握调速器整机调整和静特性试验；

10-3掌握水轮机调节系统动态特性试验。

重点：调速器主要回路和元件的调整试验；

难点：水轮机调节系统动态特性试验。

三、实践环节

1、实验教学目的与基本要求

为了巩固理论教学的效果，水轮机调节课程安排了4个学时的实践型教学环节。通过实践环节的培养，学生可以基本掌握水轮机调节课程的知识，具有水轮机调节的理论、运行和操作技能。

2、实验课程内容与学时分配

序号	实验项目名称	实验学时	每组人数	实验属性	实验类别	实验要求	内容提要
1	紧急停机及复归操作最短关闭时间的测定	2	6	专业类	综合性	必做	了解调节保证计算的时间整定
2	调节参数的整定与调试	2	6	专业类	设计性	必做	了解调速器的调整试验。

3、考核方式

（1）实验报告：本门课程对实验报告的要求（应包括对报告内容的要求）。

（2）实验课的考核方式：

根据学习态度、动手能力、出勤等部分构成，按优、良、及格、不及格四等次评定，实验课成绩作为平时成绩一部分。

4、实验指导书、参考书

四、学时分配

课程总学时为48，其中理论学时44，实验学时4。

章	内 容	讲课	实验课	习题课	实践课	总学时
1	水轮机调节的基本概念	2				2
2	水轮机调节系统工作原理	4				4
3	机械液压型调速器	6				6
4	电气液压型调速器	6				6
5	微机调速器	4				4
6	调速器与调节对象的动态特性	6				6
7	水轮机调节系统动态特性及参数整定	4				4
8	调节保证计算及设备选择	6	2			8
9	水轮机调节系统计算机辅助分析	4				4
10	调速器的调整试验	2	2			4
	合计	44	4			48

五、推荐教材及参考书

教 材：《水轮机调节》 （第三版） 河海大学 沈祖诒 主 编

参考书：

六、课程考核

课程成绩中期末考试成绩占70%，平时成绩占30%。期末考试笔试。

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