第二章 机械液压调速器

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1、赵斌娟赵斌娟 副教授副教授主主 讲讲 人人流 体 机 械 自 动 控 制目 录第一章 概 述第二章 机械液压调速器第三章 电气液压调速器 第四章 微机调速器第五章 调速器与调节对象的动态特性 第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定 第七章 调节保证计算及设备选择 流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器离心摆引导阀缓冲器辅助接力器、 主配压阀主接力器流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第一节 离心摆 一、离心摆的结构及工作原理流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器 第一节 离心摆 二、离心摆特性1. 运动方程由二阶简化为比例方程2. 离心摆的不均衡度 表征离心摆的测速

2、范围3. 离心摆的放大系数 K ：转速偏差1%时,下支持 块的位移偏差。放大系数 K 的倒数称为单位不均衡度u流体机械自动控制江苏大学第一节 离心摆二、离心摆特性4. 静特性直线性：实践表明菱形钢带式离心摆 的静特性在一定范围内线性度很好。转速死区：静特性曲线一、第一级液压放大机构的组成和结构第一级液压放大机构由引导阀和辅助接力器组成， 并与局部反馈杠杆共同工作。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第二节 第一级液压放大机构流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第二节 第一级液压放大机构二、第一级液压放大机构的特性可简化为比例环节，运动方程为：s=K1L三、放大系数 K1 的

3、调整通过调整局部反馈杠杆支点位置来实现流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第三节 第二级液压放大机构 一、第二级液压放大机构的组成和结构机械液压调速器的第二级液压放大由主配压阀 和主接力器组成。（以YT型调速器为例）流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第三节 第二级液压放大机构 二、第二级液压放大机构的特性1. 运动方程第二级液压放大机构中，配压阀偏离中间位 置的行程相对值 u 与 接力器的行程相对值y 之 间的关系：亦即故将其称为积分环节。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第三节 第二级液压放大机构 二、第二级液压放大机构的特性2. 接力器关闭规律从全开到全关

4、的过程中，接力器的移 动要经过起动、加速、匀速移动和减缓等 几个阶段。（1）接力器不动时间 Tq（越小越好）（2）接力器最短关闭时Tf（重要，通过控 制油的流速调整）（3）延缓关闭时Th（减速，防止接力器撞 击）流体机械自动控制江苏大学第三节 第二级液压放大机构 二、第二级液压放大机构的特性3. 接力器最短关闭时间的调整（调整限位螺母 ）（1）用开度限制机构将接力器开到全开位置（一般比100 的行程略小一点）。 （2）手动或电动使紧急停机电磁阀动作，实行紧急停机。 （3）用秒表记录接力器由全行程75关至25的时间，该 时间的两倍即是接力器最短关闭时间Tf 。 （4）若测出的Tf值与设计值不符，

5、则需改变限位螺母与框 架的间隙，上方的间隙决定最短关闭时间，而下方的间隙 则控制最短开启时间。反复调、试直到符合设计值为止。 最短开启时间通常用最短关闭时间的11.5倍。 （5）调试完毕应将限位螺母锁紧，运行中不允许松动。第二章 机械液压调速器流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第四节 反 馈 机 构 一、硬反馈机构 （其中局部反馈已归结到第一级液压放大机构。） 实质是一个杠杆系统比例环节。h =p Y 该环节的比例系数即决定了调速器的永态转差系 数bp流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第四节 反 馈 机 构 二、软反馈机构1. 缓冲装置的结构及动作原理流体机械自动控制江

6、苏大学第二章 机械液压调速器第四节 反 馈 机 构 二、软反馈机构1. 缓冲装置的结构及动作原理流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第四节 反 馈 机 构 二、软反馈机构2. 缓冲装置的运动方程和回复特性 令 主动活塞位移为z1；从动活塞位移为z2，当 则 自由回复过程流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第四节 反 馈 机 构 二、软反馈机构3. 缓冲时间常数Td标准指数衰减曲线t=0，z=z0 t=Td ， z=0.368z0 t=2Td，z=0.135z0 t=3Td，z=0.05z0 t=4Td，z=0流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第四节 反 馈 机

7、构 二、软反馈机构4.软反馈通道的运动方程 令 接力器活塞相对位移为y引导阀针塞相对位移为x将软反馈通道转换成硬反馈模式，由此所产生的 静态转差系数即是暂态转差系数bt流体机械自动控制江苏大学一、机械液压型调速器调节规律二、各种调节规律调速器的特性第二章 机械液压调速器第五节 调速器的调节规律比例积分型（PI）流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第六节 油压装置一、油压装置的作用和分类u 油压装置是供给调速器操作所需压力油的设 备，也可为蝴蝶阀、球阀等液压操作系统提供压力 油。u 作为能源设备，油压装置必须储备足够的能量 ，确保在任何情况下调速器的工作容量大于水轮机 需要的调速功。所

8、提供的压力油不仅数量、压力应 满足工作需要，而且油质也应符合技术要求。u 油压装置按布置方式不同分为组合式和分离 式两大类。前者压力油罐安装在回油箱上，结构紧 凑但维修较难，适用于中、小型水电站。后者压力 油罐与回油箱彼此独立，可分别布置在不同地方， 多用于大、中型水电站。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第六节 油压装置 一、油压装置的作用和分类我国的油压装置已经标准化，油压装置的型号由三部分代号组成： 第一部分为类型代号，用汉语拼音的字首表达，YZ为分离式，HYZ为组合式； 第二部分以分数形式表达压力油罐的容积和个数，分子的数字为压力油罐总容积（m3 字母为产品改进标记，无字母

9、为基本型。分母的数字为压力油罐个数，无分母则表示只 有一个压力油罐； 第三部分用数字表达额定油压(MPa)，无数字则额定油压为2.5MPa 流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第六节 油压装置 二、YT小型调速器油 压装置的组成与原理组成：回油箱、油泵、补气 阀、安全阀、中间油罐、压 力油罐等。常用30号透平油 作工作介质。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第六节 油压装置 二、YT小型调速器油 压装置的组成与原理基本工作原理：正常情况下 ，压力油罐中存有三分之一 的油，并保持额定压力。油 压下降一定值后油泵将回油 箱中的油加压经补气阀组、 中间油罐输送至压力油罐。 达到

10、压力上限后，油泵停止 工作。若油泵故障不能停止， 压力继续上升，安全阀动作 油泵输出的油直接送至回油 箱。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第六节 油压装置 二、YT小型调速器油压 装置的组成与原理补气阀流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第六节 油压装置 二、YT小型调速器油压 装置的组成与原理自动补气流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第七节 调速器的操作控制机构 一、转速调整机构流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第七节 调速器的操作控制机构 二、开度限制机构1. 开度限制作用 正常运行时开限针塞的中间阀盘高于阀套 的中部油孔，引导阀与辅助接力器

11、之间的油路 保持畅通。引导阀输出的油压控制信号可到达 辅助接力器。 接力器开至一定开度时，针塞的中阀盘使 通向辅助接力器的油孔封闭，此时无论引导阀 窗口开多大，压力油也无法流向辅助接力器， 接力器的开度也就受到限制不能再增大。换句 话说开限阀起了限制开度的作用。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第七节 调速器的操作控制机构 二、开度限制机构2. 开停机作用 （1） 开机。起动前接力器全关，转动套在 最低位，引导阀输出压力油，但开限阀切断了 通往使辅助接力器上腔的油路。 人为动作电动机或手轮使开限螺母上升， 则开限针塞上升，压力油流入辅助接力器上腔 ，接力器从全关逐步开大，机组起动。

12、 起动过程中辅助接力器的下降、主接力器 的开大都经过杠杆使开限针塞降低，即传回与 人为动作方向相反的反馈位移。由于杠杆的比 例特性，使接力器的行程与开限螺母上升的距 离成正比。 转速达到额定值时，系统进入自动调节状 态。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第七节 调速器的操作控制机构 二、开度限制机构2. 开停机作用（2） 停机。机组运行当中如果人为使 开限螺母下降 （即减小限制开度），在开限针 塞中阀盘堵住中间油孔（此时开度表上两针重 合）以后继续使它下降，则会使辅助接力器经 开限阀的排油孔排油，造成接力器关小以至最 后完全关闭。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第七节

13、 调速器的操作控制机构 三、手动、自动切换阀1.结构及工作原理 当切换阀位于手动位置时，开度 限制机构可作为手动操作机构用。l 若开限螺母上移，压力油就进入 辅助接力器上腔，使配压阀下移， 打开导叶；l 若开限螺母下移，在开限针塞中 阀盘下降，则会使辅助接力器经开 限阀的排油孔排油，造成接力器关 小以至最后完全关闭。流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第七节 调速器的操作控制机构 三、手动、自动切换阀流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第七节 调速器的操作控制机构 三、手动、自动切换阀2. 工作原理液压手动系统流体机械自动控制江苏大学第二章 机械液压调速器第七节 调速器的操作控制机构四、紧急停机电磁阀工作原理：当发生本机事故时,电气信号送 至电磁阀线圈中,紧急停机电磁阀上移,使辅 助接力器上腔接通排油,主配压阀上移,导叶 关闭。流体机械自动控制江苏大学水轮机调节系统方框图流体机械自动控制江苏大学