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作者簡介
孔昭年，1941年8月出生，碩士學位，教授級高級工程師。1959年至lg65年在清華大學水電站動力裝置專業學習，1965年至1981年在天津電氣傳動設計研究所從事水輪機調速器的設計研究工作，1978年至1981年在中國科學院研究生院學習。1981年至2003年9月任職于中國水利水電科學研究院，歷任調節室主任，自動化研究所副所長、所長，兼任能源部、水電部水輪機調速器質檢中心主任，院長助理，1997年起任中國水利水電科學研究院副院長并兼任院北京中水科工程總公司副總經理、總經理。2003年9月任中國水利水電科學研究院咨詢委員。1991年起獲國務院特殊津貼，1995年9月被評為全國水利系統先進工作者。為中國水力發電工程學會第五、六屆理事會理事，第七屆理事會榮譽理事，任中國水力發電工程學會水電自動控制設備專委會常務副主任，1992年至2011年任全國水輪機控制設備標準化技術委員會副主任，2011年被聘為顧問。
孔昭年長期從事水輪機調速器的設計研究工作，主持開發的“水輪機調速器動態特性測試系統”獲1989年國家科技進步二等獎，作為主要完成人編制完成的國家標準《水輪機調速器與油壓裝置技術條件》(GB9652—88)獲1990年機械電子工業部科技進步三等獎，主持編制的行業標準《水輪機電液調節系統及裝置技術規程》(SD295—88)獲1991年能源部科技進步三等獎，主持完成的“在水輪機調節系統動力分析中描述水輪機特性的一種新方法”獲1992年能源部科技進步二等獎，主持完成的“微機型水輪機調速器實時仿真系統”獲國務院重大裝備辦公室科技進步三等獎。發表論文二十余篇，近年主要著述有《中國大陸水輪機調節技術的巨大進步》(臺灣中興工程顧問社印，2001年2月)、《水輪機調節系統動力學研究與計算分析》(臺灣中興工程科技研發基金會印，2006年3月)、《大型骨干水電站水輪機控制設備實現國產化的建議》(《水電站自動化與大壩檢測》2008年第1期)、《大型水電控制設備設計及招標中的重要技術建議》(《水電站機電技術》200 7年第2期)、《2004中國水電控制設備論文集》(黃河水利出版社，2004年)、《2009中國水電控制設備論文集》(長江出版社，2009年)、《中國電氣工程大典》第五卷(水力發電) (中國電力出版社，2009年)。
孔昭年長期從事水輪機調速器的設計研究工作，主持開發的“水輪機調速器動態特性測試系統”獲1989年國家科技進步二等獎，作為主要完成人編制完成的國家標準《水輪機調速器與油壓裝置技術條件》(GB9652—88)獲1990年機械電子工業部科技進步三等獎，主持編制的行業標準《水輪機電液調節系統及裝置技術規程》(SD295—88)獲1991年能源部科技進步三等獎，主持完成的“在水輪機調節系統動力分析中描述水輪機特性的一種新方法”獲1992年能源部科技進步二等獎，主持完成的“微機型水輪機調速器實時仿真系統”獲國務院重大裝備辦公室科技進步三等獎。發表論文二十余篇，近年主要著述有《中國大陸水輪機調節技術的巨大進步》(臺灣中興工程顧問社印，2001年2月)、《水輪機調節系統動力學研究與計算分析》(臺灣中興工程科技研發基金會印，2006年3月)、《大型骨干水電站水輪機控制設備實現國產化的建議》(《水電站自動化與大壩檢測》2008年第1期)、《大型水電控制設備設計及招標中的重要技術建議》(《水電站機電技術》200 7年第2期)、《2004中國水電控制設備論文集》(黃河水利出版社，2004年)、《2009中國水電控制設備論文集》(長江出版社，2009年)、《中國電氣工程大典》第五卷(水力發電) (中國電力出版社，2009年)。
名人/編輯推薦
《水輪機控制系統的設計與計算》由長江出版社出版。
目次
1概論
1.1水輪機控制系統的系統功能
1.2水輪機控制系統的性能參數匯總
1.3水輪機控制系統的設計參數
1.4水輪機控制系統的系統結構
1.5水輪機控制系統幾種重要運行工況
2典型水輪機控制系統
2.1T—100型機械液壓調速器
2.2YTT型機械液壓調速器
2.3BDT—100型電氣液壓調速器
2.4巖灘水電廠及三峽地下電廠WB（L）T型微機調速器
2.5CVT/ZT系列數字式調速器
2.6HGS型大型水輪發電機組調速器
2.7ABB公司HPC—800M型調速器
2.8小灣水電廠700MW水電機組調速器
2.9帶調壓閥控制的調速系統
2.10功果橋水電廠WT—150—6.3型電液調速器
2.11壓力油源系統
3水輪機控制器主要原部件及工作原理
3.1離心飛擺的設計計算
3.2緩沖器的結構和動力學分析
3.3主配壓閥一接力器系統的設計計算
3.4微機調速器的技術特點
3.5插裝閥應用
4自動控制技術原理
4.1自動調節系統的組成環節
4.2環節的各種耦合及結構圖的簡化
4.3羅斯一侯維智穩定判據
4.4三階正則方程的極點分布
4.5連續系統數字仿真
4.6控制技術的優化技術基礎
4.7非線性環節的數字仿真
5水輪機調速器的動力學特性
5.1緩沖型調速器
5.2兩種調速器布置方案的比較
5.3兩種微機型調節器的比較
5.4關于給定的計算分析
5.5可控積分器的應用
5.6建議的水輪機微機調速器原理圖
6水電站引水系統的動力學特性
6.1彈性水擊的數學模型
6.2近似彈性水擊的數學模型
6.3剛性水擊的數學模型
7作為控制對象的水輪發電機組的特性
7.1水輪機過渡過程特性
7.2線性化混流式水輪發電機組特性
7.3在水輪機調節系統動力學分析中描述水輪機非線性特性的一種新方法
7.4水輪發電機組甩負荷最大速率上升及水擊升壓的計算與分析
8水輪機控制系統的動力學計算與分析
8.1水輪機自動調節系統穩定性分析
8.2水彈性對水輪機調節系統穩定性的影響
8.3鎮定參數對水輪機調節系統過渡過程的影響
8.4帶有PID調速器的水輪機調節系統的動態特性及參數整定
8.5水輪機調節系統極點分布域及調速器參數的整定
8.6水輪發電機組GD2的選取及水電站調壓井設置的計算分析
8.7帶有調壓井的水輪機調節系統穩定性的研究
8.8帶有雙調壓井的水輪機調節系統穩定性的研究
8.9水輪機調速器的最優整定
8.10水輪機控制系統非線性特性的影響及優化
8.11帶有調壓井的水輪機調節系統品質特性
9水輪機控制系統試驗
9.1水輪機控制系統常規試驗規定
9.2水輪機控制系統補充試驗項目
9.3水輪機調節系統被控對象實時仿真技術與精度分析
9.4水輪機調節系統自動測試及實時仿真裝置技術條件
9.5GTS—3型水輪機調速系統多功能試驗裝置
9.6測試系統誤差或分辨率要求
10附錄：大型骨干水電站水輪機控制設備實現國產化的專項研究及建議
10.1大型骨干水電站水輪機控制設備實現國產化的建議
10.2國產大型水輪機控制設備調研
10.3進口大型水輪機調速器的技術特點
10.4大型水輪機水電控制設備研發單位廠內試驗
10.5國產高油壓大流量三螺桿泵的調研與試驗
10.6對水電控制設備招標和設計中的重要建議
10.7液壓伺服閥、比例閥、數字閥在水輪機調節行業中的應用
10.8步進式電機不動時間的計算分析
10.9我國大型水電控制設備主配壓閥制造工藝及經驗
10.10主配壓閥、油壓裝置壓力罐及泵的選擇計算和系統用油
10.11關于微機水輪機調速器的數字測頻
10.12PLC調速器的頻率測量
10.13不同運行水頭條件下機組空載開度Y0=f（H）的確定
10.14水電控制設備液壓系統慣性時間的試驗及校正
主要參考文獻
后記
1.1水輪機控制系統的系統功能
1.2水輪機控制系統的性能參數匯總
1.3水輪機控制系統的設計參數
1.4水輪機控制系統的系統結構
1.5水輪機控制系統幾種重要運行工況
2典型水輪機控制系統
2.1T—100型機械液壓調速器
2.2YTT型機械液壓調速器
2.3BDT—100型電氣液壓調速器
2.4巖灘水電廠及三峽地下電廠WB（L）T型微機調速器
2.5CVT/ZT系列數字式調速器
2.6HGS型大型水輪發電機組調速器
2.7ABB公司HPC—800M型調速器
2.8小灣水電廠700MW水電機組調速器
2.9帶調壓閥控制的調速系統
2.10功果橋水電廠WT—150—6.3型電液調速器
2.11壓力油源系統
3水輪機控制器主要原部件及工作原理
3.1離心飛擺的設計計算
3.2緩沖器的結構和動力學分析
3.3主配壓閥一接力器系統的設計計算
3.4微機調速器的技術特點
3.5插裝閥應用
4自動控制技術原理
4.1自動調節系統的組成環節
4.2環節的各種耦合及結構圖的簡化
4.3羅斯一侯維智穩定判據
4.4三階正則方程的極點分布
4.5連續系統數字仿真
4.6控制技術的優化技術基礎
4.7非線性環節的數字仿真
5水輪機調速器的動力學特性
5.1緩沖型調速器
5.2兩種調速器布置方案的比較
5.3兩種微機型調節器的比較
5.4關于給定的計算分析
5.5可控積分器的應用
5.6建議的水輪機微機調速器原理圖
6水電站引水系統的動力學特性
6.1彈性水擊的數學模型
6.2近似彈性水擊的數學模型
6.3剛性水擊的數學模型
7作為控制對象的水輪發電機組的特性
7.1水輪機過渡過程特性
7.2線性化混流式水輪發電機組特性
7.3在水輪機調節系統動力學分析中描述水輪機非線性特性的一種新方法
7.4水輪發電機組甩負荷最大速率上升及水擊升壓的計算與分析
8水輪機控制系統的動力學計算與分析
8.1水輪機自動調節系統穩定性分析
8.2水彈性對水輪機調節系統穩定性的影響
8.3鎮定參數對水輪機調節系統過渡過程的影響
8.4帶有PID調速器的水輪機調節系統的動態特性及參數整定
8.5水輪機調節系統極點分布域及調速器參數的整定
8.6水輪發電機組GD2的選取及水電站調壓井設置的計算分析
8.7帶有調壓井的水輪機調節系統穩定性的研究
8.8帶有雙調壓井的水輪機調節系統穩定性的研究
8.9水輪機調速器的最優整定
8.10水輪機控制系統非線性特性的影響及優化
8.11帶有調壓井的水輪機調節系統品質特性
9水輪機控制系統試驗
9.1水輪機控制系統常規試驗規定
9.2水輪機控制系統補充試驗項目
9.3水輪機調節系統被控對象實時仿真技術與精度分析
9.4水輪機調節系統自動測試及實時仿真裝置技術條件
9.5GTS—3型水輪機調速系統多功能試驗裝置
9.6測試系統誤差或分辨率要求
10附錄：大型骨干水電站水輪機控制設備實現國產化的專項研究及建議
10.1大型骨干水電站水輪機控制設備實現國產化的建議
10.2國產大型水輪機控制設備調研
10.3進口大型水輪機調速器的技術特點
10.4大型水輪機水電控制設備研發單位廠內試驗
10.5國產高油壓大流量三螺桿泵的調研與試驗
10.6對水電控制設備招標和設計中的重要建議
10.7液壓伺服閥、比例閥、數字閥在水輪機調節行業中的應用
10.8步進式電機不動時間的計算分析
10.9我國大型水電控制設備主配壓閥制造工藝及經驗
10.10主配壓閥、油壓裝置壓力罐及泵的選擇計算和系統用油
10.11關于微機水輪機調速器的數字測頻
10.12PLC調速器的頻率測量
10.13不同運行水頭條件下機組空載開度Y0=f（H）的確定
10.14水電控制設備液壓系統慣性時間的試驗及校正
主要參考文獻
后記
書摘/試閱
在活塞的內孔中裝有針塞（15），它與針塞吊架（7）、調節螺釘（6）組成一體。針塞的下端開有一條三角油槽，它可相對于活塞上下移動，控制活塞油孔的開口。銷子（8）穿過針塞吊架的銷子運動槽，兩端在活塞吊架叉頭的銷孔中，托住平板條（9）。平板條的一端固定在滑缺（5）上，可繞其上的小軸旋轉。針塞上的兩個調節螺釘在小彈簧3的和力作用下，釘頭落在平板條的上平面上。這樣一來，銷子通過平板條就能支配調節螺釘的運動。然而銷子與活塞是一個整體，調節螺釘與針塞又是一個整體，于是平板條把針塞與活塞的動作有機地聯系起來了。彈簧（12、13）置于彈簧盒（17）內，都具有一定的預壓力。彈簧盒與彈簧盒蓋固定在殼體（1）上，是緩沖器的固定部分。內彈簧（13）在彈簧盒的上下彈簧墊之間，外彈簧（12）的下端面落在彈簧盒底，上端面和上彈簧墊接觸。在彈簧的張力作用下兩彈簧墊分別與彈簧盒底和彈簧盒蓋接觸。
當緩沖杯不動作時，活塞桿下部的小臺肩和活塞吊架下底面，在彈簧（12、13）的張力作用下被上下彈簧墊限位，使活塞處在指定位置（即中間位置），無暫態反饋值輸出。不論活塞偏高中間位置向上或向下移動，內彈簧都會受壓，形成活塞回中的動力。而外彈簧僅在活塞向下移動時被壓縮，所產生的彈簧反力用以抵償活塞在向上回復過程中所受到的重力及其負載的作用，保證緩沖器在投人工作后分別向上、下位置回復的特性對稱。
緩沖活塞處于中間位置時平板條的上平面應當水平。并借調節螺釘使針塞下部三角油槽的頂點位置幾乎與套桿內環形槽的下邊緣在同一水平位置，套桿的油孔被針塞封閉，活塞上、F兩腔的油路隔絕。如果活塞偏離中間位置向上移動距離△Z，則銷子也向上移動同一距離。由圖2.1.5（b）可見，平板條繞其軸向上轉動一個角度，外調節螺釘抬起，內調節螺釘懸空，使針塞相對于活塞向上移動距離L。于是，針塞下部的三角油槽與活塞桿內的環形槽以及油孔連通。在活塞的上、下兩腔之間形成了節流油孔，為活塞回中打開了通路。相反，當活塞偏離中間位置向下移動時，銷子也下移同一距離。平板條繞其軸向下旋轉一角度，內調節螺釘與平板條保持接觸，而外調節螺釘懸空。
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