西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
主 讲 人
余波 副教授 林其玉 讲师 熊朝坤 讲师
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
一、中小型调速器选择的原则
（ 1）根据水轮机的出力和水头等有关参数，确定所需调速功来选择相应容量的调速器。
（ 2）当电站和机组容量较大，在小电网中担任调频任务；或有单机带孤立负载的运行方
式；对电能品质要求较高；或系统中有较大的冲击负载时；应选用调节品质好，自动化程
度高的电气液压调速器。
（ 3）当机组引水管道较长，水流惯性时间常数 Tw较大（如 Tw＞ 2.5s），以选用电气液
压调速器为宜。
（ 4）当机组容量较小，在系统中地位不重要，经常承担基荷时，可选用机械液压调速器
或电液调速器。
（ 5）由于调速器 bt,Td及 Tn值在很大程度上决定了调节系统的动态品质，因而选择调速
器时，应按被控制系统的特性估算 bt,Td及 Tn值，并使所选调速器的 bt,Td及 Tn上限值
大于计算值。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
一、中小型调速器选择的原则
（ 6）选择调速器时应考虑到调速器某些环节对电站其他设备的要求和影响，如不同的测
速方式影响到是否要永磁机，接力器位移的传递方式影响到调速设备的布置等。
（ 7）中小型调速器接力器最短关闭时间 Tf一般为 2~2.5s，注意调保计算的 Tf结果不能小
于上述值。
（ 8）注意调速器各部分的电源要求：
?测频信号源；
?调速器操作、工作电源（ DC24V,48V,110V,220V,AC110V,220V）；
?油泵电机电源（国内 AC380V,50Hz，国外不同）。
（ 9）注意关机方向的要求，便于厂内装配和电站安装；
（ 10）中小型调速器调速轴转角均为 45°,注意水机与调速器的配合；
（ 11）当电站需从 YT（ YDT）型调速器油压装置向其他设备供油时，应注意用油量的增
加，必要时可向厂家要求增加压力油罐容积；（如供给刹车、冲击式水轮机喷针接力器）
（ 12）注意电站对自动化水平的要求。（频率跟踪、相角控制、计算机监控功能）
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
二、机组及引水系统有关时间常数
1,机组惯性时间常数 Ta
机组惯性时间常数 Ta反映机组转动部分惯性的大小，定义为：机组在额定转速时的动
量矩与额定转矩之比。
（ s）
式中 Jωr—— 机组额定转速时的动量矩 kg?m2/s
Mr—— 机组额定转矩 N?m
GD2—— 机组飞轮力矩 KN?m2
nr—— 机组额定转速 r/min
Nr—— 机组额定出力 kW
)3 5 8 0(22 rrrra NnGDMJT ?? ?
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
二、机组及引水系统有关时间常数
2,水流惯性时间常数 Tw
水流惯性时间常数反映了引水系统中水流惯性的大小，定义为：在额定工况下，表征
过水管道中水流惯性的特征时间。
(s)
式中,Li—— 管段长度（ m）
Vi—— 管段流速（ m/s）
g—— 重力加速度（ m/s2）
Hr—— 设计水头（ m）
r
ii
w gH
VLT ??
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
三、调速功的计算
1,导水机构调速功的计算
（ 1）中小型水轮机调速功计算
苏联公式 封闭式蜗壳 K— 13.9，明槽式 K— 22.6
德国公式
日本公式 K=14.7HNKA ?
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
三、调速功的计算
1,导水机构调速功的计算
（ 2）大型水轮机导叶接力器调速功计算
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
三、调速功的计算
2,桨叶接力器调速功的计算
叶片数 Z=4时,K=8； Z=5时,K=8.5 ； Z=6时,K=9。
31m a x DHKA ??
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
三、调速功的计算
3,冲击式水轮机的调速功
（ 1）喷针接力器的调速功
（ 2）折向器接力器调速功
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
四、调速参数整定值估算
1,斯坦因推荐整定公式
对 PI型调速器,Td=6Tw,bt=2.6(Tw/Ta)；
对 PID型调速器,Td=3Tw,bt=1.5(Tw/Ta),Tn=0.5Tw；
而
2,克里夫琴科推荐整定公式
对 PI型调速器,Td=(4~5)Tw,bt= =(3~4)(Tw/Ta)；
对 PID型调速器,Td=(1~1.5)Tw,bt=(2~2.5)(Tw/Ta),Tn=Tw；
而
t
P bK
1?
dt
I TbK
1?
t
n
D b
TK ?
t
P bK
1?
dt
I TbK
1?
t
n
D b
TK ?
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
一、机组甩负荷过程和调节保证计算的任
务
1,机组甩负荷过程
2,调保计算的任务
调节保证计算的任务是：根据水电站过水系统和水轮
发电机组的特性，合理选择导叶的关闭时间和关闭规
律，进行水压力变化和机组转速变化计算，使压力变
化值与转速上升值都在允许范围内，并以此结果指导
电站的最终设计和调节系统的整定。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
1,计算工况
? 一般只针对机组甩全负荷时的情况进行计算；
? 须对设计水头下甩额定出力和最大水头下甩额定出力两种情况进行计算，取计算出的
最大值作为设备运行的保证值。
在前一种工况下，导叶从全开至全关，关闭时间长，因此往往产生最大的转速升高；
在后一种工况下，由于相应导叶开度较小，导叶关闭时间短，故转速升高小，而绝对水压
值往往要大些。
? 设计水头下，发电机甩全负载时，导叶开度最大，导叶的关闭时间则按最短关闭时间
Tf整定。最大水头甩全负载时，导叶开度较设计水头时的开度小，此时的导叶最短关闭时
间 TfH可以近似按开度比例换算，即
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
1,计算工况
? Tf一般为 3～ 10s；水斗式水轮机折向器的关闭时间为 2～ 3s，喷针全行程关闭时间为
20～ 25s，开启时间为 10～ 15s；转桨式水轮机轮叶关闭时间一般为导叶关闭时间的 6倍。
在特殊情况下，需进行机组突增负载调保计算时，若压力管道采用钢管，应计算最大
压力下降值，以防止管内压力下降时钢管被大气压力压瘪。此时，应用最小水头工况核算
引水系统的负压。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
2,计算标准
? 水锤压力上升率 ζmax
机组甩去全负载时蜗壳末端允许的最大压力上升率 ζmax按下表考虑：
0
0m ax
m ax H
HH ???
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
2,计算标准
? 机组转速上升率 β
一般情况下，机组甩去全负载的 β值不宜大于 50％，对并入电网运行且占系统容量
20％以下的电站,β值可允许为 50％～ 60％，而 β值大于 60％者应有充分的论证。
0
0max
n
nn ???
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
一、压力管道中的水锤
1,水锤压力波的传播与反射
在水力学中，把由于流速急
剧变化而引起的水管中压力大
幅度波动现象，称为水锤现象，
或简称水锤。在水锤现象中，
以压力升高为特征的水锤叫做
正水锤；反之，以压力降低为
特征的水锤叫做负水锤。引起
水锤的根本原因，就在于水流
惯性和压缩性的相互作用
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第三节 水锤压力计算
一、压力管道中的水锤
1,水锤压力波的传播与反射
? T=0~L/a 增压波动以速度 a沿压力管向上游传播；
? T=L/a~2L/a 减压波动以速度 a沿压力管向下游传播；
? T=2L/a~3L/a 减压波动以速度 a沿压力管向上游传播；
? T=3L/a~4L/a 增压波动以速度 a沿压力管向下游传播；
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第三节 水锤压力计算
一、压力管道中的水锤
1,水锤压力波的传播与反射
水锤波的传播速度 a与管壁材料、管壁厚度、管道直径及水的弹性模量有关，其
中与管壁材料特性的关系最为密切。
（ 1）钢管或铸铁管道水锤波速的计算公式为
（ 2）钢筋混凝土管道水锤波速的计算公式为
如管道各段的材质或其它参数不同,a可取平均
值，平均值计算公式为
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第三节 水锤压力计算
一、压力管道中的水锤
2,直接水锤与间接水锤
水锤波在管道内往返一次所经历的时间称为管道反射时间或相，用 Tr表示，即
阀门瞬间关闭在实际的工作中是不存在的，因为阀门关闭总有一个过程。例如机
组在甩全负载时导叶关闭时间一般为 3～ 8s，如阀门总关闭时间 Ts很短，或者管道
长度 L很大。使得 Ts ≤Tr，则从上游反射的减压波还未到达阀门或刚好抵达阀，阀
门处的正水锤波还没有受到负水锤的削弱，这样的水锤称为直接水锤。如果阀门
总关闭时间 Ts ＞ Tr，则由上游反射回来的减压波已到达阀门，部分地抵消了阀门
端的水锤压力，使水锤压力变化小于直接水锤的压力变化，这种水锤称为间接水
锤。
直接水锤的压力增值可用水力学中的儒柯夫斯基公式计算，即
a
LT
r ?? 2
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第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
对阀门（喷针）直线关闭情况，水锤变化过程线，如图
所示。其中（ a）所示水锤变化过程，最大水锤压力出现
在第一相末，这种水锤称为第一相水锤；而（ b）所示的
水锤变化过程，水锤压力逐渐增高，最大水锤压力出现
在末相，故称为末相水锤。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
1、水锤类型的判断
间接水锤的类型取决于管道特性和阀门关闭情况
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
2、间接水锤的近似计算
a,首相水锤
简化式
b,末相水锤
简化式
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
3、间接水锤的近似计算
对于反击式水轮机，对计算结果进行修正
对混流式水轮机
A=1.2
对轴流式水轮机
A=1.4
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第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
4、间接水锤的曲线计算
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第三节 水锤压力计算
三、过水压力系统中水锤压力的分配
上述水锤计算公式是按末端阀导出的。在叙述时只计入蜗壳的影响，即把导水
机为作为水锤的分界面考虑。目前关于蜗壳和尾水管对水锤数值的影响，尚无定
论。但对河床式电站或压力管道较短的电站，蜗壳及尾水管的影响是不容忽视的。
压力管道末端的最大压力上升
蜗壳末端的最大压力上升
尾水管内的最大压力下降：
在突然关闭导叶时，尾水管内产生压力下降，此水锤波
也会在尾水管出口处产生负反射，并有可能在尾水管进
口截面形成“回冲”。
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曲线 1与纵、横坐标所包围的面积，就
是此时段中水动力矩所产生的总能量 Es。 Es
的数值可由对曲线 1的积分得到
（ KJ）
用曲线 2近似代替曲线 1
第五章 调速器选择和调节保证计算
第四节 转速变化计算
一、转速变化计算原理
目前估算甩负载过渡过程中机组最大转速上升的公式很多，均是以机组运动方
程式为基础推导出来的。所不同的是采用的假定条件和修正系数。现介绍其中的
一种：假定甩全负载后，从导叶开始动作至最大转速之间，水轮机出力随时间呈
直线关系减至零所求出的基本公式。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第四节 转速变化计算
一、转速变化计算原理
在 Es的作用下，发电机角速度由额定角速度 ωr升至最大角速度 ωmax。发电机由
于转速升高增加的动能为 ΔE
不考虑水轮机出力提供的能量 Es在转化为动能时的损失，即 Es=ΔE，则
经处理后
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第四节 转速变化计算
二、转速变化实用计算经验公式
在 Es的作用下，发电机角速度由额定角速度 ωr升至最大角速度 ωmax。发电机由
于转速升高增加的动能为 ΔE
公式一
公式二
公式三
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第五节 调节保证计算的步骤和方法
见教材
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第六节 改善甩负荷过渡过程的措施
一、设置水阻器（假负载）
二、增加机组转动惯量
三、设置调压井或调压阀
四、改变导叶关闭规律
主 讲 人
余波 副教授 林其玉 讲师 熊朝坤 讲师
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
一、中小型调速器选择的原则
（ 1）根据水轮机的出力和水头等有关参数，确定所需调速功来选择相应容量的调速器。
（ 2）当电站和机组容量较大，在小电网中担任调频任务；或有单机带孤立负载的运行方
式；对电能品质要求较高；或系统中有较大的冲击负载时；应选用调节品质好，自动化程
度高的电气液压调速器。
（ 3）当机组引水管道较长，水流惯性时间常数 Tw较大（如 Tw＞ 2.5s），以选用电气液
压调速器为宜。
（ 4）当机组容量较小，在系统中地位不重要，经常承担基荷时，可选用机械液压调速器
或电液调速器。
（ 5）由于调速器 bt,Td及 Tn值在很大程度上决定了调节系统的动态品质，因而选择调速
器时，应按被控制系统的特性估算 bt,Td及 Tn值，并使所选调速器的 bt,Td及 Tn上限值
大于计算值。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
一、中小型调速器选择的原则
（ 6）选择调速器时应考虑到调速器某些环节对电站其他设备的要求和影响，如不同的测
速方式影响到是否要永磁机，接力器位移的传递方式影响到调速设备的布置等。
（ 7）中小型调速器接力器最短关闭时间 Tf一般为 2~2.5s，注意调保计算的 Tf结果不能小
于上述值。
（ 8）注意调速器各部分的电源要求：
?测频信号源；
?调速器操作、工作电源（ DC24V,48V,110V,220V,AC110V,220V）；
?油泵电机电源（国内 AC380V,50Hz，国外不同）。
（ 9）注意关机方向的要求，便于厂内装配和电站安装；
（ 10）中小型调速器调速轴转角均为 45°,注意水机与调速器的配合；
（ 11）当电站需从 YT（ YDT）型调速器油压装置向其他设备供油时，应注意用油量的增
加，必要时可向厂家要求增加压力油罐容积；（如供给刹车、冲击式水轮机喷针接力器）
（ 12）注意电站对自动化水平的要求。（频率跟踪、相角控制、计算机监控功能）
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
二、机组及引水系统有关时间常数
1,机组惯性时间常数 Ta
机组惯性时间常数 Ta反映机组转动部分惯性的大小，定义为：机组在额定转速时的动
量矩与额定转矩之比。
（ s）
式中 Jωr—— 机组额定转速时的动量矩 kg?m2/s
Mr—— 机组额定转矩 N?m
GD2—— 机组飞轮力矩 KN?m2
nr—— 机组额定转速 r/min
Nr—— 机组额定出力 kW
)3 5 8 0(22 rrrra NnGDMJT ?? ?
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
二、机组及引水系统有关时间常数
2,水流惯性时间常数 Tw
水流惯性时间常数反映了引水系统中水流惯性的大小，定义为：在额定工况下，表征
过水管道中水流惯性的特征时间。
(s)
式中,Li—— 管段长度（ m）
Vi—— 管段流速（ m/s）
g—— 重力加速度（ m/s2）
Hr—— 设计水头（ m）
r
ii
w gH
VLT ??
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第一节 调速器选择
三、调速功的计算
1,导水机构调速功的计算
（ 1）中小型水轮机调速功计算
苏联公式 封闭式蜗壳 K— 13.9，明槽式 K— 22.6
德国公式
日本公式 K=14.7HNKA ?
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
三、调速功的计算
1,导水机构调速功的计算
（ 2）大型水轮机导叶接力器调速功计算
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
三、调速功的计算
2,桨叶接力器调速功的计算
叶片数 Z=4时,K=8； Z=5时,K=8.5 ； Z=6时,K=9。
31m a x DHKA ??
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
三、调速功的计算
3,冲击式水轮机的调速功
（ 1）喷针接力器的调速功
（ 2）折向器接力器调速功
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
四、调速参数整定值估算
1,斯坦因推荐整定公式
对 PI型调速器,Td=6Tw,bt=2.6(Tw/Ta)；
对 PID型调速器,Td=3Tw,bt=1.5(Tw/Ta),Tn=0.5Tw；
而
2,克里夫琴科推荐整定公式
对 PI型调速器,Td=(4~5)Tw,bt= =(3~4)(Tw/Ta)；
对 PID型调速器,Td=(1~1.5)Tw,bt=(2~2.5)(Tw/Ta),Tn=Tw；
而
t
P bK
1?
dt
I TbK
1?
t
n
D b
TK ?
t
P bK
1?
dt
I TbK
1?
t
n
D b
TK ?
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第二节 调节保证计算的任务和标准
一、机组甩负荷过程和调节保证计算的任
务
1,机组甩负荷过程
2,调保计算的任务
调节保证计算的任务是：根据水电站过水系统和水轮
发电机组的特性，合理选择导叶的关闭时间和关闭规
律，进行水压力变化和机组转速变化计算，使压力变
化值与转速上升值都在允许范围内，并以此结果指导
电站的最终设计和调节系统的整定。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
1,计算工况
? 一般只针对机组甩全负荷时的情况进行计算；
? 须对设计水头下甩额定出力和最大水头下甩额定出力两种情况进行计算，取计算出的
最大值作为设备运行的保证值。
在前一种工况下，导叶从全开至全关，关闭时间长，因此往往产生最大的转速升高；
在后一种工况下，由于相应导叶开度较小，导叶关闭时间短，故转速升高小，而绝对水压
值往往要大些。
? 设计水头下，发电机甩全负载时，导叶开度最大，导叶的关闭时间则按最短关闭时间
Tf整定。最大水头甩全负载时，导叶开度较设计水头时的开度小，此时的导叶最短关闭时
间 TfH可以近似按开度比例换算，即
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
1,计算工况
? Tf一般为 3～ 10s；水斗式水轮机折向器的关闭时间为 2～ 3s，喷针全行程关闭时间为
20～ 25s，开启时间为 10～ 15s；转桨式水轮机轮叶关闭时间一般为导叶关闭时间的 6倍。
在特殊情况下，需进行机组突增负载调保计算时，若压力管道采用钢管，应计算最大
压力下降值，以防止管内压力下降时钢管被大气压力压瘪。此时，应用最小水头工况核算
引水系统的负压。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
2,计算标准
? 水锤压力上升率 ζmax
机组甩去全负载时蜗壳末端允许的最大压力上升率 ζmax按下表考虑：
0
0m ax
m ax H
HH ???
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
2,计算标准
? 机组转速上升率 β
一般情况下，机组甩去全负载的 β值不宜大于 50％，对并入电网运行且占系统容量
20％以下的电站,β值可允许为 50％～ 60％，而 β值大于 60％者应有充分的论证。
0
0max
n
nn ???
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
一、压力管道中的水锤
1,水锤压力波的传播与反射
在水力学中，把由于流速急
剧变化而引起的水管中压力大
幅度波动现象，称为水锤现象，
或简称水锤。在水锤现象中，
以压力升高为特征的水锤叫做
正水锤；反之，以压力降低为
特征的水锤叫做负水锤。引起
水锤的根本原因，就在于水流
惯性和压缩性的相互作用
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第三节 水锤压力计算
一、压力管道中的水锤
1,水锤压力波的传播与反射
? T=0~L/a 增压波动以速度 a沿压力管向上游传播；
? T=L/a~2L/a 减压波动以速度 a沿压力管向下游传播；
? T=2L/a~3L/a 减压波动以速度 a沿压力管向上游传播；
? T=3L/a~4L/a 增压波动以速度 a沿压力管向下游传播；
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第三节 水锤压力计算
一、压力管道中的水锤
1,水锤压力波的传播与反射
水锤波的传播速度 a与管壁材料、管壁厚度、管道直径及水的弹性模量有关，其
中与管壁材料特性的关系最为密切。
（ 1）钢管或铸铁管道水锤波速的计算公式为
（ 2）钢筋混凝土管道水锤波速的计算公式为
如管道各段的材质或其它参数不同,a可取平均
值，平均值计算公式为
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
一、压力管道中的水锤
2,直接水锤与间接水锤
水锤波在管道内往返一次所经历的时间称为管道反射时间或相，用 Tr表示，即
阀门瞬间关闭在实际的工作中是不存在的，因为阀门关闭总有一个过程。例如机
组在甩全负载时导叶关闭时间一般为 3～ 8s，如阀门总关闭时间 Ts很短，或者管道
长度 L很大。使得 Ts ≤Tr，则从上游反射的减压波还未到达阀门或刚好抵达阀，阀
门处的正水锤波还没有受到负水锤的削弱，这样的水锤称为直接水锤。如果阀门
总关闭时间 Ts ＞ Tr，则由上游反射回来的减压波已到达阀门，部分地抵消了阀门
端的水锤压力，使水锤压力变化小于直接水锤的压力变化，这种水锤称为间接水
锤。
直接水锤的压力增值可用水力学中的儒柯夫斯基公式计算，即
a
LT
r ?? 2
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
对阀门（喷针）直线关闭情况，水锤变化过程线，如图
所示。其中（ a）所示水锤变化过程，最大水锤压力出现
在第一相末，这种水锤称为第一相水锤；而（ b）所示的
水锤变化过程，水锤压力逐渐增高，最大水锤压力出现
在末相，故称为末相水锤。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
1、水锤类型的判断
间接水锤的类型取决于管道特性和阀门关闭情况
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第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
2、间接水锤的近似计算
a,首相水锤
简化式
b,末相水锤
简化式
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第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
3、间接水锤的近似计算
对于反击式水轮机，对计算结果进行修正
对混流式水轮机
A=1.2
对轴流式水轮机
A=1.4
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第三节 水锤压力计算
二、间接水锤的近似计算
4、间接水锤的曲线计算
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第三节 水锤压力计算
三、过水压力系统中水锤压力的分配
上述水锤计算公式是按末端阀导出的。在叙述时只计入蜗壳的影响，即把导水
机为作为水锤的分界面考虑。目前关于蜗壳和尾水管对水锤数值的影响，尚无定
论。但对河床式电站或压力管道较短的电站，蜗壳及尾水管的影响是不容忽视的。
压力管道末端的最大压力上升
蜗壳末端的最大压力上升
尾水管内的最大压力下降：
在突然关闭导叶时，尾水管内产生压力下降，此水锤波
也会在尾水管出口处产生负反射，并有可能在尾水管进
口截面形成“回冲”。
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曲线 1与纵、横坐标所包围的面积，就
是此时段中水动力矩所产生的总能量 Es。 Es
的数值可由对曲线 1的积分得到
（ KJ）
用曲线 2近似代替曲线 1
第五章 调速器选择和调节保证计算
第四节 转速变化计算
一、转速变化计算原理
目前估算甩负载过渡过程中机组最大转速上升的公式很多，均是以机组运动方
程式为基础推导出来的。所不同的是采用的假定条件和修正系数。现介绍其中的
一种：假定甩全负载后，从导叶开始动作至最大转速之间，水轮机出力随时间呈
直线关系减至零所求出的基本公式。
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第四节 转速变化计算
一、转速变化计算原理
在 Es的作用下，发电机角速度由额定角速度 ωr升至最大角速度 ωmax。发电机由
于转速升高增加的动能为 ΔE
不考虑水轮机出力提供的能量 Es在转化为动能时的损失，即 Es=ΔE，则
经处理后
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第四节 转速变化计算
二、转速变化实用计算经验公式
在 Es的作用下，发电机角速度由额定角速度 ωr升至最大角速度 ωmax。发电机由
于转速升高增加的动能为 ΔE
公式一
公式二
公式三
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第五节 调节保证计算的步骤和方法
见教材
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第六节 改善甩负荷过渡过程的措施
一、设置水阻器（假负载）
二、增加机组转动惯量
三、设置调压井或调压阀
四、改变导叶关闭规律
