关键词：水轮机调速器；智能控制；技术研究
引言
水轮机调速器作为保证水电厂机组稳定可靠运行的一项重要设备，与电厂机组的稳定与安全运行息息相关，早时期的调速器是用测速元件测量转速然后直接操纵水轮机的执行机构，接着出现了通过液压元件来放大功率的液压调速器，不过随着电力系统的发展，对自动化的要求也越来越高，1944年第1台电气液压调速器在瑞典问世。电气液压调速器的调节规律由比例、积分型(PI)发展到比例、积分、微分型(PID)。随着计算机技术的发展，世界各国先后将微机技术引入水轮机调节领域，微机调速器的应用为现代控制技术和智能控制技术在水调系统中的出现打下了基础。为了能够满足目前电力系统对调速器发展的要求，文章对水轮机调速器的智能控制策略进行了探讨。
1水轮机运行阶段故障概述
目前的电力系统中有大量的水轮机设备，受到供电系统特殊需要的影响，水轮机通常需要在高负荷的条件下长时间运行，这也就对水轮机设备的实际性能有更高的要求。通常在水轮机设备运行一段时间之后，设备当中液压系统就会出现周期性、循环性的故障问题，当这种故障问题得不到有效处理的时候，就会引发更为严重的故障。通常在水轮机设备运行的发生故障时候，也会对设备当中的主阀部件以及引导阀部件的稳定性产生影响，最终导致这些部件出现不同程度的抽动，影响水轮机设备运行阶段的稳定性。水轮机设备的运行环境较为复杂这也导致水轮机设备的抽动故障出现频率较高，在水轮机进入使用现场的试运行阶，或者是进行水轮机设备安装以及改造的阶段当中，都有可能出现抽动类型的水轮机机械故障。
2水轮机调速器智能控制技术
2.1模糊遗传算法控制
遗传算法的寻有效果会受到其交叉和变异的概率、种群规模等参数的影响，这些参数还在进化的过程中保持不变。若使用模糊推理来确定交叉的概率以及变异概率来优化遗传算法，就能够消除遗传算法的缺点。这种方法十分有效的避免了遗传算法对于参数初值的依赖，且不但不会陷入局部的极值点，并且因为其交叉概率和变异概率是可变的，这就使参数寻优的效率大幅度提高，并且也改善了收敛性能，拥有较强的鲁棒性。
2.2水轮机调速器进行滤波处理
当水轮机机组处于空载的状态下，可通过对调速器主配压阀进行调整，过滤影响主配压阀的干扰信号，从而有效的避免水轮机调速器抽动障碍的发生。当水轮机组在运行的状态下，此时既没有增减信号优无非频率调节，将比例伺服阀控制信号进行清零，该措施对水轮调速器稳定性能有很大程度上的提高，保证了水轮机机组与伺服阀的工作性能，延长了使用年限。
2.3模糊神经网络控制
模糊控制在处理大滞后、非线性等问题上十分有效，其控制机理与人的逻辑思维是相符合的，在处理模糊问题上有天然优势，这是模糊控制优点，但是其缺乏学习和自适应的能力。神经网络控制有极强的自学能力，并具有分布式储存、并行计算等能力，但它不善于表达基于规则的知识。所以将模糊控制和神经网络结合起来，吸取两者的长处，就形成了一种新的控制方式，即模糊神经网络控制，使其既可以处理不确定信息，又有很强的自学习能力，可以满足水轮机调速器各种工况下的控制任务。模糊神经网络系统有比模糊控制和神经网络更好的控制品质。
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2.4自动远程控制
在正常情况下，宜为微机自动操作，将手动和自动模式的选择开关放置到自动的位置。（1）开机并网。在自动开机过程中，位于出口位置的电压互感器，应处在正常状态，保险正常投入并且不能熔断。同时，水头表处于和实际水头相同的位置：①中控室正式发出指令后，将锁锭拨出，调节器此时显示为开机，导叶随即开到水头以下，机频开始跟踪网频；②达到并网条件以后，将油开关合上，调节器此时显示为断路器合。（2）解列停机。①使负荷降低到0；②机组的油开关被监控系统跳开之后，显示断路器分；③当监控系统向外发出停机的指令之后，显示停机，导叶处于0同时压紧，转速开始明显降低；④风压被撤销以后，调速器将开始进入备用的状态。（3）增减负荷。在增减负荷的过程中，通常在中控室操作鼠标来进行，也可根据功率数字来给定。（4）手动与自动的切换。这一操作十分简单，在切换操作前不需要任何准备；当从自动切换到手动时，只需将开关旋转到位即可；从手动切换到自动时，操作方法完全相同。然而，需要注意：首先，如果电压互感器异常，保险没有投入或已经熔断，则不允许进行切换；其次，没有稳定的电源时，也不可进行切换操作；最后，开、停机时也不可进行切换。
2.5PID控制技术
PID（Proportion-Intergral-Derivative）控制的特点在于当研究系统和该系统的控制对象，如果研究人员不能够非常确切地知道这个系统和控制对象，还有就是无论怎样都不能够得到该系统的参数时，PID控制技术就可以解决这一难题。在实际的工业操作中，工业控制系统基本上是延迟性很大、变化性非常强的非线性复杂系统，控制系要面对的环境非常复杂，总会有这样或者那样的干扰因素，在此期间系统参数未知或者变化过于缓慢、动态特性、甚至是系统的模型结构都有可能发生变化，而PID参变量的制定与上面所说的要求的控制的对象的动态特性息息相关。
2.6自适应控制
自适应控制是传统控制技术发展的高级形态。当被控对象或过程的动力学参数发生变化时，设计一控制序列，使控制系统的性能能够适应特性和过程信号的变化，自动地校正控制作用，使控制系统仍然具有比较满意的性能。自适应控制的工作方式实际上是一种启发式的。自适应控制方法一般有两种形式：一是用系统辨识理论来建立对象的数学模型，然后根据所辨识的对象模型修改控制器的结构和参数；一是设定一个参考模型过程，以期达到优化系统的响应。
结语
在水力发电体系中，水轮机是常见的机组设备，但由于水轮机运行环境特殊、运行的负荷较大，因此在设备运行阶段中也会出现各种故障，其中以抽动故障对出现频率较高、影响较大。在对这一故障进行处理的时候，要能认识到故障的根本成因，并以此为基础，从硬件维护方面、内部软件系统优化方面入手，保证水轮机运行阶段的稳定性。为保证水电站水轮机组正常、稳定、安全运行，调速器应始终处在最佳状态。这就需要在实际情况中认真做好调试操作和维护、及时发现故障，并根据故障的类型、产生原因，采用有效措施进行处理。
参考文献
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论文作者:杨明林
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/3
标签：水轮机论文; 调速器论文; 故障论文; 设备论文; 神经网络论文; 模糊论文; 系统论文; 《工程管理前沿》2020年第1期论文;