机械液压调速器

赵斌娟

副教授主讲人流体机械自动控制第一页，共三十六页。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第二页，共三十六页。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、主配压阀主接力器第三页，共三十六页。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

第四页，共三十六页。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δu第五页，共三十六页。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：静特性曲线第六页，共三十六页。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第七页，共三十六页。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：

Δs=K1ΔL三、放大系数K1的调整通过调整局部反馈杠杆支点位置来实现

第八页，共三十六页。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）

第九页，共三十六页。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。第十页，共三十六页。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）第十一页，共三十六页。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，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1～1.5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第十二页，共三十六页。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。

Δh=αpΔY

该环节的比例系数即决定了调速器的永态转差系数bp第十三页，共三十六页。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、软反馈机构缓冲装置的结构及动作原理第十四页，共三十六页。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、软反馈机构缓冲装置的结构及动作原理第十五页，共三十六页。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——自由回复过程第十六页，共三十六页。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=z0t=Td

，z=0.368z0t=2Td，z=0.135z0t=3Td，z=0.05z0t=4Td，z=0第十七页，共三十六页。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第十八页，共三十六页。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）第十九页，共三十六页。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。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。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。

第二十页，共三十六页。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第二十一页，共三十六页。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。第二十二页，共三十六页。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。第二十三页，共三十六页。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第二十四页，共三十六页。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第二十五页，共三十六页。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、转速调整机构第二十六页，共三十六页。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。第二十七页，共三十六页。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。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。第二十八页，共三十六页。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。第二十九页，共三十六页。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。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；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。第三十页，共三十六页。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、自动切换阀第三十一页，共三十六页。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

第三十二页，共三十六页。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。

第三十三页，共三十六页。流体机械自动控制江苏大学水轮机调节系统方框图第三十四页，共三十六页。流体机械自动控制江苏大学第三十五页，共三十六页。内容梗概赵斌娟副教授。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。江苏大学。1.运动方程——由二阶简化为比例方程。可简化为比例环节，运动方程为：。Δs=K1ΔL。三、放大系数K1的调整。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。（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）。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