调速系统的组成汇编

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1、调速系统的发展 调速系统的发展 调速系统的构成 1。感应机构 2。传动放大机构。 3。配汽机构 4。反馈机构 感应机构 转速感应机构： 机械式调速器： 高速弹性调速器 低速离心重锤调速器 液压式调速器 径向钻泵 旋转阻尼器 压力感应机构（调压器）： 薄膜钢带式调压器 波纹筒式调压器 蝶阀式调压器 作用和分类： 作用：感受汽轮机转速的变化，并把转速变化转换成相应的物理量输出，以 供后面传动放大之用。 转换成的物理量不同，转速感受机构的型式也不同：aa 机械位移机械式 根据转速变化，离心力 发生变化原理工作 油压变化液压式 电压变化电气式 电脉冲变化电气式 一、机械式转速感受元件 高速弹簧调速器

2、1、结构组成与工作原理 （1）结构简图 （2）工作原理 在额定转速下，重锤的离心力与弹簧 的拉力相平衡，弹簧板处于一个稳定 的形状，前端的挡油板处于设计位置 Z0。当转速升高时，重锤离心力增加 ，克服弹簧的约束力向外移，使调速 块右移了 距离， 的大小正比于 转速的变化，是调速器的输出信号， 与转速n间的关系是静态特性。 重锤 弹簧板 调速块 挡油板 高速弹性调速器 调速器的静态特性 （1）定义 在各个稳定状态下转速与输出的物理量，如滑环的行程， 挡油板的位置之间的关系。 对于机械离心式调速器，其静态特性主要取决于重锤 的离心力和弹簧的约束力之间的平衡关系。 （2）调速器的静态特性曲线 w为纵

3、坐标，Z为横坐标，通过做试验 可直接求出曲线 。 二、液压式 液压式调速器把转速的变化转化成油压的 变化进行输出。 目前我国机组常用有两种： 1、径向钻孔式脉冲泵 2、旋转阻尼器 径向钻孔式脉冲泵 （2）工作原理 根据离心泵的工作原理，在油泵出口阻力不变时，泵轮的 进出口油压差和油泵转速的平方成正比，其出口油压为 油泵出口油压的变化值为 结论： 可认为油泵出口油压的变化 近似和油泵转速变化 成正 比，可用油泵出口油压变化来反映转速变化。 油压的变化比例比转速的变化比例扩大一倍，转速相对升 高10，油压要相对升高20。 （3）优缺点 优点：结构简单，工作可靠 特点是特性曲线平坦， 随流量 的增加

4、略有下降。在工作油量的变 化范围内， 只是转速的函数，与 用油量无关，调节信号的准确性高 。 缺点：油压有时发生低频周期性波 动，引起调速系统的晃动，可通过 在出口加装稳流网来稳定油泵的出 口压力。 旋转阻尼器 工作原理 来自主油泵的压力油经针形阀节流后进入阻尼管外的油室A，经阻尼管排出。 当阻尼器同主轴一起旋转时，产生一个离心力，与转速平方成正比，当A室油 压与单位面积油柱离心力相等时，有 油压 可以反映转速n的变化 当转速在额定转速附近变化时，n与 近似成直线 液压调速器的优缺点 优点：结构简单，工作可靠，灵敏度高 缺点：出口油压在转速不变条件下会出现 波动。因为液压调速器是根据输出油压的

5、 变化来反映转速变化，如由于其他原因引 起的油压波动易引起调速系统误操作。 电气式 电磁式转速感受器：将转速信号转变为电脉冲频率信号， 是电液调节系统的转速感受器。 磁阻式转速感受器 传动放大机构 传动放大机构的作用和分类 调速器发出的转速变化信号很小，不可能直接操纵配汽机构，中间要 经过多级信号放大和转移，一般采用电子或液压元件，多采用液压式 。 主要包括：滑阀（错油门）、油动机、反馈机构。 错油门（滑阀） 作用：控制油动机的进油方向和油量大小。 分类： 断流式：滑阀的凸肩切断通往油动机油口， 只有在变动过程中才开启。 节流式：油口有一定的开度， 工况不同，对应的油口开度不同。 油动机 作用

6、：放大功率以操纵调速汽阀，改变形式后作为中间放大环节。 分类： 1、往复式： 断流式滑阀控制：双侧进油、单侧进油 节流式滑阀控制：单侧进油、随动滑阀 2、旋转式 l双侧进油油动机 单侧进油油动机 油动机的技术指标： l提升力：用于衡量油动机提升力大小。 l油动机时间常数：用于衡量油动机动作的快慢，开关要求迅速，特别是 关阀。 （600MW机组高压主汽阀关阀时间0.42s） 断流式滑阀 双侧进油油动机 优缺点 优点：提升力大，时间常数小。 缺点： 为减小时间常数要增大进油量，即增大油泵出力 ，如按最大进油量设计油泵，容量较大，大容量 油泵在小流量下运行，经济性要降低。 双侧进油油动机的开关靠油压

7、，如发生油泵故障 或者油管破裂，调速汽门不能自动关阀停机。 断流式单侧进油油动机断流式单侧进油油动机 （1）结构 油动机下部充满控制油 ，上 部为弹簧力。 增大，油动机活塞上移， 减小，油动机活塞在弹簧力作用下 下移。 （2）工作原理 外界需求功率增大汽机转速下 降滑阀下移压力油进入油动 机下部活塞上移汽门开大 汽轮机功率增大 反之，滑阀上移油动机下侧与 排油管相通活塞在弹簧力作用 下下移汽门关小汽轮机功率 减小 优缺点 优点： 关闭汽阀靠弹簧力，即使油管破裂，依靠弹簧力能关闭阀门，防止事 故扩大； 汽机汽门开启时可慢一点，关闭时要快，单侧进油油动机加负荷靠油 压，减负荷时靠弹簧，不需要油泵供

8、油，所以主油泵耗油少。 缺点： 开启阀门的有效提升力等于油压向上作用力与弹簧向下作用力之差 ，提升力的大小与油动机的位置有关 。为保证汽门有较大的关闭速度 ，要求弹簧力很大单侧进油油动机尺寸要比双侧进油油动机大 。 油动机关闭时间常数大 自定位能力差：容易受到油压波动的干扰 。 断流式滑阀 断流，就是滑阀处于居中位置，靠凸肩切断通往 油动机的进出口油口, 要断流，凸肩高度应大于油口 高度，1、2、3、4 为“盖度” 。 当滑阀向上移动距离超过1（3）进油，超过 4（2）泄油。 1(3)进油盖度; 2(4)出油盖度; 4（2）油口A关小 增大油动机活塞上移z调节汽阀 上升 汽机功率增大 带压力变

9、换器的中间放大机构 应用于北重径向钻孔泵系统， 是节流式滑阀与断流式滑阀的组合 应用 1、结构 （1）径向钻孔泵 （2）压力变换器节流滑阀，靠凸 肩控制油口开度 转速n增大脉冲泵油压p1增大 滑阀上移油口 减小px增 大 节流式滑阀 p1 脉冲泵一次油压转换成控制油压px的变化 （3）单侧进油油动机 作用力的平衡（弹簧力，油压px作用力） px增大活塞上移，把油压变化转换成活塞位移。 图中（1）（3）组成了节流式滑阀与单侧进油油动机结构，作为 系统的一级放大 。 （4）断流式滑阀 （5）双侧进油油动机 以上是第二级放大，功率放大 （6）反馈油口 （7）控制油路 碟阀放大器 应用于上海汽轮机生产

10、的调速 系统，碟阀放大器与旋转阻尼配套 使用。 （P356图6.2.15(a)） 1、结构 碟阀放大器由一端铰链支承的 平衡杠杆，主同步器弹簧，辅同步 器弹簧，一次油压波纹管，二次油 压碟阀组成。pb b 波纹管 一次油压 pp 2、工作原理 平衡杠杆受到四个力： 两个弹簧作用力; 一次油压通入波纹管(面积b)向上作用力; 二次油压靠碟阀建立，高压油由节流针阀流入碟阀，由间隙溢出 。间隙s大，泄油量增加，二次油压p2降低，通过碟阀面积向上 的作用力减小。 电液调节油动机 电液调节油动机是数字电液控制系统的执行机构，将电子控制器 产生的调节汽门开度电信号转变为油动机活塞的行程，由电液转 换器（电

11、液伺服器）、油动机、快速卸载阀、线性位移差动变送 器等组成。 传动放大机构的静态特性 静态特性是指在各个稳定工况下，传动放大机构的输入量p2（油压） 或x（位移）与输出量：油动机活塞位移m之间的关系。 机械反馈 液压反馈 配汽机构 调节汽门及带动调节汽门的传动机构 一、调节汽门 作用：在油动机控制下，通过改变阀门开启个 数及开度，改变进入汽机的蒸汽量（或焓降）。 结构设计要合理 阀门开启过程中流量特性要满足运行要求，阀门 的提升力要小，平稳变化。 阀门结构的改进 对于高压机组，为减小提升力，采用预启汽门 结构，一个大阀芯中间套一个小的阀芯，称为 预启阀。 a、当阀门关闭，大阀压在阀座上，小阀压

12、在大 阀上，大阀中压力 b、刚开启时，先提升小阀，此时阀前后压差最 大，由于小阀受力面积小，提升力不大。 c、小阀提升后，蒸汽流量，阀后压力不断， ，蒸汽从小孔流过， 。 d、当小阀升到B位置，与隔板相碰，再提升大 阀，此时前后压差不大，提升力较小。 带动调节汽门的传动机构 作用：传递油动机的作用力，按规定程序开启调速汽门。 型式一般有三种： 1、提板传动： 开启次序靠预留间隙，间隙越小先开启；关闭时，靠阀芯的自重 与蒸汽作用力。 优点：传动简单 缺点：阀芯在同一块提板上，一般用于调节级 上半周进汽。 凸轮传动 凸轮的角度及型线不同，阀门开启的先 后、程序不同。汽门的关闭，靠上部弹 簧作用。

13、3 3、杠杆传动、杠杆传动 超高压机组中，常用几只油动机通过杠 杆开启调节汽门，开启顺序由杠杆上椭 圆孔与汽门杆上销子的间隙决定。 反馈机构 反馈机构是调节系统的重要组成部分，讨论机械反馈和液压反馈机构 。 1、机械反馈 旋转阻尼调速系统采用杠杆弹簧机械反馈从旋转阻尼来的一次油压 p1经蝶阀放大器放大后成为二次油压p2，作用于继动器的活塞上 。 在稳定工况下，断流式滑阀处居中位置，作用在继动器上的压力p2 与弹簧的作用力相平衡。 （2）工作原理 n增大p1增大p2减小继动器活塞上移碟阀间隙增大 p3减小滑阀上移压力油进入油动机上部油动机下移 关小汽门汽机功率减小 关小汽门杠杆下移继动器活塞下移

14、p3增大滑阀下移 。 调节终了，滑阀居中，继动器的位置也不变，p3不变，反馈是通过 杠杆、弹簧来实现的。 p2对继动器作用力的变化弹簧作用力变化 根据比例关系 二次油压的改变和油动机位移之间的关系，即为整个传动放大机构的特 性，通过改变弹簧的刚度或反馈杠杆比例，可以改变传递特性。 液压反馈机构 即油口反馈，通过改变反馈油口的开度，来使整个调节系统达到稳定 工作。高速弹性调速器（P363图6.2.25）和脉冲泵的调节系统（P353 图6.2.12）是液压反馈机构。两者的区别在于前者改变进油窗口面积， 而后者改变的是排油口面积，结果都是使控制油压px恢复到原稳定值 。 控制油压px不变，排油面积不

15、变。an+am=常数 anam0 即 当转速升高脉冲油压增大压力变换器滑阀上移an关小px增大油动 机上移am反馈油口增大负荷变小 改变油口宽度bn、bm可以改变传动放大特性。 中间再热式汽轮机的调节 一、中间再热机组出现的问题 1、功率滞后 （1）外界负荷增大中间再热机组存在功率 滞后现象； （2）高压缸功率PH能突然增大，中低压 缸功率PIPL随中间再热容积压力Pv的提 高，流量增大而增加。 2、中间再热容积影响甩负荷后的转速飞升 如果没有中压调节汽门，当汽机甩负荷 后，即使立即关闭高压主汽门，调速汽门 ，中间再热容积中的蒸汽继续到中低压缸 膨胀作功，使汽轮机严重超速，超速量可 达4050，超过强度所允许的极限。 3、机炉相互配合问题 （1）锅炉稳燃最小负荷为额定蒸发量的3050，汽机的空载流量为 额定流量的58。汽机在空载或低负荷时，必须处理锅炉的多余蒸汽 。 （2）中间再热器需要通过蒸汽来冷却管道，以防止烧坏