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1、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 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 双侧进油油动机单侧进油油动机 油动机的技术指标 提升力
2、用于衡量油动机提升力大小 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 一 断流式滑阀双侧进油油动机 1 油动机 1 提升力下部油压为 上部油压为 这时上下油压差最大 活塞受到的油压作用力最大 称为最大提升力 考虑油口有流动阻力 油动机的提升力特点 双侧进油油动机的提升力只与活塞作用面积和上下的压力差有关 而与油动机活塞的位置无关 2 油动机时间常数 定义在滑阀油口a b全开时 开度为最大 油动机活塞在最大进油量条件下 走完整个工作行程所需要的时间 也就是以最大的进油量 充满油动机时活塞走完全程所需要的时间 计算公式 分析 i
3、油动机时间常数 衡量油动机动作快慢的指标 一般 0 1 0 3s上升 油动机移动速度下降 机组的调节性较差 不能快速适应外界负荷变化 在甩负荷时 容易引起超速 活塞面积 ii 减少油动机时间常数的措施 减小活塞作用面积 影响提升力减小活塞行程 受调节汽阀开启大小的规定加大滑阀油口宽度 受滑阀强度限制增大滑阀最大行程增大进油压力 首先有利于减小 同时有利于增大提升力 目前液压调节系统 1 2 2 0MPa 太高怕漏油造成失火 但机组容量增大以后 需要的提升力增大 为防止引起火灾 把润滑油和调节油分开 润滑油为了保证轴承润滑 对油质有要求 采用透平油 压力可低于1MPa 北仑1 机组 压力1 57
4、MPa相当于国产30号透平油 着火点 350 调节油用于调节系统的滑阀 油动机用抗燃油 燃点高于650 高过主蒸汽温度 即使有漏油不会引起火灾 理论上甚至可以用水 压力达8 14MPa 北仑1 调节油压力10 97MPa 磷酸酯抗燃油 着火点 800 iii 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 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 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
5、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 px 2 断流式单侧进油油动机 3 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
6、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 3 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 1 3 盖度对调速系统的影响 由于存在盖度 只有当滑阀的移动距离超过盖度后 才能使油动机工作 降低了调速系统的灵敏度 不利因素滑阀有微小的抖动后 油动机抖动 引起负荷转速的晃动 只要抖动不超过盖度 调速系统免除晃动 有利因素 二 中间放大元件 一 节流式滑阀油动机1 原理压力油经节流孔板
7、进入控制油路 一路通往油动机活塞下部 一路通过滑阀控制的油口A排出 调节过程中 油口A的面积是变动的 对控制油压起节流作用 称节流式滑阀 滑阀向下移 x 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 二 带压力变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
8、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 1 动作原理 1 在平衡状态下 n一定 2 下降 n上升 脉冲泵油压上升 压力变换器滑阀上移 减小 增大 油动机1 z增大 断流式滑阀 z增大 压力油进入油动机下室 油动机活塞上移 关小调速汽门 下降 3 油动机活塞上移 反馈 反馈油口上升 减小 油动机 z减小 断流式滑阀 z减小 滑阀居中 1 说明 1 控制油压与排油口开度与反馈油口开度间的关系如下 由固定节流孔流入油量 排出油量由于调节结束 断流式滑阀一定要居中 不变 令 常
9、数 转速变化时 改变 相应改变 具体见公式推导P354控制油压优化设计问题 选择合理的px使同一位移下引起的控制油压变化最大 使调节系统动作迅速 对k求导得k 1在变动时 变化最大 可以采用液压联系 取消杠杆 因而布置方便 且动作灵敏 不易损坏节流式油动机 5 静态特性 是指各个稳定工况下传动放大系统输入量 x与输出量 m之间的关系 可以根据油口 的流量变化特点来求 流过流量变化量 流过油口流量变化量设 常数 压力变换器活塞位移 油动机活塞位移 三 差动活塞 a1 a2 a3 pb 1 结构 外壳滑阀 左侧阀芯面积大 油压有效作用面积小右侧阀芯面积小 油压有效作用面积大喷油嘴 直径为d 间隙为
10、y0 通流面积 2 动作原理 差动活塞与高速弹性调速器配套使用 在稳定工况下 挡油板位置一定 喷油嘴与挡油板的间隙一定 油压 一定 有 差动活塞稳定不动 若转速变化 n增大 挡油板右移 y增大 增大 排油量增大 减小 滑阀右移 y减小 减小 排油量减小 增大当y 时 成立 差动活塞停止运动 稳定工况下 y 挡油板位移量 差动活塞移动量即 y x差动活塞随调速块一起移动 又称随动活塞 由油压差 形成的活塞移动作用力放大了调速块移动的作用力 3 为了提高活塞动作的灵敏度 应合理选择活塞前后的压力比 面积比 通常 则另外缩小节流孔a1的直径也可提高灵敏度 4 差动活塞的时间常数 1 定义 在喷油嘴最
11、大出油条件下 滑阀走完最大行程所需的时间 2 公式 四 碟阀放大器 P355 应用于上海汽轮机生产的调速系统 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 K1Z1 K2Z2 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 稳定工况下 四个力达到平衡 当转速变化 一次油压增加
12、使碟阀移动 间隙s发生变化 使二次油压变化 改变二次油压作用力 新的平衡 1 为放大比 其大小取决于a b l1 l2 靠波纹管的作用面积b比碟阀a大 波纹管的力臂比碟阀的力臂长来达到放大油压的目的 一般放大倍数 2 为负说明一次油压与二次油压的变化方向相反 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 电液伺服器 油动机 快速卸载阀 线性位移差动变送器等组成 三 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
13、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 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 2
14、液压反馈机构 P362 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 排油面积不变 an am 常数 an am 0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 3 全液压调节系统 旋转阻尼调节系统原理图 液压反馈 四 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 本节重点 传动放大机构的作用组成部件 滑阀 油动机的类型 作用油动机的两个技术指标 提升力和时间常数 减小油动机时间常数的措施断流式单侧进油油动机的工作原理盖度的定义和盖度对调速系统的影响节流式滑阀油动机的工作原理典型中间放大机构的工作原理差动活塞的工作原理碟阀放大器的工作原理 放大比反馈机构的作用 类型机械反馈和液压反馈机构的工作原理分析
