第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器

1、 流流 體體 機(jī)機(jī) 械械 自自 動(dòng)動(dòng) 控控 制制目目 錄錄 第一章 概 述 第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器 第三章 電氣液壓調(diào)速器 第四章 微機(jī)調(diào)速器 第五章 調(diào)速器與調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 第六章 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及參數(shù)整定 第七章 調(diào)節(jié)保證計(jì)算及設(shè)備選擇 流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器離心擺引導(dǎo)閥緩沖器輔助接力器、主配壓閥主接力器流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第一節(jié) 離心擺一、離心擺的結(jié)構(gòu)及工作原理一、離心擺的結(jié)構(gòu)及工作原理 流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第一節(jié) 離心擺二、離心

2、擺特性二、離心擺特性 1. 運(yùn)動(dòng)方程由二階簡(jiǎn)化為比例方程 xfrfnnnEzdzdAkminmax0max2002)(2. 離心擺的不均衡度 表征離心擺的測(cè)速范圍100maxfzK3. 離心擺的放大系數(shù) K ：轉(zhuǎn)速偏差1%時(shí),下支持塊的位移偏差。放大系數(shù) K 的倒數(shù)稱為單位不均衡度uxdtdTdtdTf22221流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第一節(jié) 離心擺二、離心擺特性二、離心擺特性 4. 靜特性 直線性：實(shí)踐表明菱形鋼帶式離心擺的靜特性在一定范圍內(nèi)線性度很好。轉(zhuǎn)速死區(qū)：%100 rxpnnni靜特性曲線一、第一級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)一、第一級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu) 第

3、一級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)由引導(dǎo)閥和輔助接力器組成，并與局部反饋杠桿共同工作。 流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第二節(jié) 第一級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第二節(jié) 第一級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)二、第一級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的特性二、第一級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的特性 可簡(jiǎn)化為比例環(huán)節(jié)，運(yùn)動(dòng)方程為： s=K1L三、放大系數(shù)三、放大系數(shù) K1 的調(diào)整的調(diào)整通過(guò)調(diào)整局部反饋杠桿支點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn) 流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第三節(jié) 第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)一、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)一、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的組成

4、和結(jié)構(gòu) 機(jī)械液壓調(diào)速器的第二級(jí)液壓放大由主配壓閥和主接力器組成。（以YT型調(diào)速器為例） 流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第三節(jié) 第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)二、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的特性二、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的特性1. 運(yùn)動(dòng)方程 第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)中，配壓閥偏離中間位配壓閥偏離中間位置的行程相對(duì)值置的行程相對(duì)值 u 與 接力器的行程相對(duì)值接力器的行程相對(duì)值y 之間的關(guān)系： 亦即 故將其稱為積分環(huán)節(jié)。udtTyy1uTdtdyy1流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第三節(jié) 第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)二、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的特性二、第二級(jí)液壓放大

5、機(jī)構(gòu)的特性2. 接力器關(guān)閉規(guī)律 從全開到全關(guān)的過(guò)程中，接力器的移動(dòng)要經(jīng)過(guò)起動(dòng)、加速、勻速移動(dòng)和減緩等幾個(gè)階段。 （1）接力器不動(dòng)時(shí)間 Tq（越小越好） （2）接力器最短關(guān)閉時(shí)Tf（重要，通過(guò)控制油的流速調(diào)整） （3）延緩關(guān)閉時(shí)Th（減速，防止接力器撞擊）流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第三節(jié) 第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)二、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的特性二、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的特性3. 接力器最短關(guān)閉時(shí)間的調(diào)整（調(diào)整限位螺母 ）（1）用開度限制機(jī)構(gòu)將接力器開到全開位置（一般比100的行程略小一點(diǎn)）。（2）手動(dòng)或電動(dòng)使緊急停機(jī)電磁閥動(dòng)作，實(shí)行緊急停機(jī)。（3）用秒表記錄接力器由全行程75關(guān)至25的

6、時(shí)間，該時(shí)間的兩倍即是接力器最短關(guān)閉時(shí)間Tf 。（4）若測(cè)出的Tf值與設(shè)計(jì)值不符，則需改變限位螺母與框架的間隙，上方的間隙決定最短關(guān)閉時(shí)間，而下方的間隙則控制最短開啟時(shí)間。反復(fù)調(diào)、試直到符合設(shè)計(jì)值為止。最短開啟時(shí)間通常用最短關(guān)閉時(shí)間的11.5倍。（5）調(diào)試完畢應(yīng)將限位螺母鎖緊，運(yùn)行中不允許松動(dòng)。第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第四節(jié) 反 饋 機(jī) 構(gòu)一、硬反饋機(jī)構(gòu)一、硬反饋機(jī)構(gòu)（其中局部反饋已歸結(jié)到第一級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)。） 實(shí)質(zhì)是一個(gè)杠桿系統(tǒng)比例環(huán)節(jié)。 h =p Y 該環(huán)節(jié)的比例系數(shù)即決定了調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械

7、自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第四節(jié) 反 饋 機(jī) 構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)1. 緩沖裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第四節(jié) 反 饋 機(jī) 構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)1. 緩沖裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第四節(jié) 反 饋 機(jī) 構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)2. 緩沖裝置的運(yùn)動(dòng)方程和回復(fù)特性令 主動(dòng)活塞位移為z1； 從動(dòng)活塞位移為z2，當(dāng) 則01dtdzdTt2ezz20dtdzFFTzdtdzTdd12122 自由回復(fù)過(guò)程緩沖時(shí)間常數(shù):22kFTd流體機(jī)械

8、自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第四節(jié) 反 饋 機(jī) 構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)3. 緩沖時(shí)間常數(shù)Td標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)衰減曲線t=0，z=z0t=Td ， z=0.368z0t=2Td，z=0.135z0t=3Td，z=0.05z0t=4Td，z=0流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第四節(jié) 反 饋 機(jī) 構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)4.軟反饋通道的運(yùn)動(dòng)方程令 接力器活塞相對(duì)位移為y 引導(dǎo)閥針塞相對(duì)位移為x 將軟反饋通道轉(zhuǎn)換成硬反饋模式，由此所產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)即是暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)btdtdyTbxdtdxTdtd暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù):maxmax

9、2121xYkkFFbt流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)一、機(jī)械液壓型調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律一、機(jī)械液壓型調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律二、各種調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)速器的特性二、各種調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)速器的特性xdtTbxbydtt11積分得：第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第五節(jié) 調(diào)速器的調(diào)節(jié)規(guī)律比例積分型（PI）dtdyTbxdtdxTdtd流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第六節(jié) 油壓裝置一、油壓裝置的作用和分類一、油壓裝置的作用和分類u 油壓裝置是供給調(diào)速器操作所需壓力油的設(shè)備，也可為蝴蝶閥、球閥等液壓操作系統(tǒng)提供壓力油。u 作為能源設(shè)備，油壓裝置必須儲(chǔ)備足夠的能量，確保在任何情況下調(diào)

10、速器的工作容量大于水輪機(jī)需要的調(diào)速功。所提供的壓力油不僅數(shù)量、壓力應(yīng)滿足工作需要，而且油質(zhì)也應(yīng)符合技術(shù)要求。u 油壓裝置按布置方式不同分為組合式和分離式兩大類。前者壓力油罐安裝在回油箱上，結(jié)構(gòu)緊湊但維修較難，適用于中、小型水電站。后者壓力油罐與回油箱彼此獨(dú)立，可分別布置在不同地方，多用于大、中型水電站。 流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第六節(jié) 油壓裝置一、油壓裝置的作用和分類一、油壓裝置的作用和分類 我國(guó)的油壓裝置已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，油壓裝置的型號(hào)由三部分代號(hào)組成：第一部分第一部分為類型代號(hào)，用漢語(yǔ)拼音的字首表達(dá)，YZ為分離式，HYZ為組合式；第二部分第二部分以分

11、數(shù)形式表達(dá)壓力油罐的容積和個(gè)數(shù)，分子的數(shù)字為壓力油罐總?cè)莘e（m3 字母為產(chǎn)品改進(jìn)標(biāo)記，無(wú)字母為基本型。分母的數(shù)字為壓力油罐個(gè)數(shù)，無(wú)分母則表示只有一個(gè)壓力油罐；第三部分第三部分用數(shù)字表達(dá)額定油壓(MPa)，無(wú)數(shù)字則額定油壓為2.5MPa 流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第六節(jié) 油壓裝置二、二、YT小型調(diào)速器油小型調(diào)速器油壓裝置的組成與原理壓裝置的組成與原理組成：組成：回油箱、油泵、補(bǔ)氣閥、安全閥、中間油罐、壓力油罐等。常用30號(hào)透平油作工作介質(zhì)。流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第六節(jié) 油壓裝置二、二、YT小型調(diào)速器油小型

12、調(diào)速器油壓裝置的組成與原理壓裝置的組成與原理基本工作原理：基本工作原理：正常情況下，正常情況下，壓力油罐中存有三分之一的壓力油罐中存有三分之一的油，并保持額定壓力。油壓油，并保持額定壓力。油壓下降一定值后油泵將回油箱下降一定值后油泵將回油箱中的油加壓經(jīng)補(bǔ)氣閥組、中中的油加壓經(jīng)補(bǔ)氣閥組、中間油罐輸送至壓力油罐。達(dá)間油罐輸送至壓力油罐。達(dá)到壓力上限后，油泵停止工到壓力上限后，油泵停止工作。作。 若油泵故障不能停止，若油泵故障不能停止，壓力繼續(xù)上升，安全閥動(dòng)作壓力繼續(xù)上升，安全閥動(dòng)作油泵輸出的油直接送至回油油泵輸出的油直接送至回油箱。箱。流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液

13、壓調(diào)速器第六節(jié) 油壓裝置二、二、YT小型調(diào)速器油壓小型調(diào)速器油壓裝置的組成與原理裝置的組成與原理補(bǔ)氣閥補(bǔ)氣閥流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第六節(jié) 油壓裝置二、二、YT小型調(diào)速器油壓小型調(diào)速器油壓裝置的組成與原理裝置的組成與原理自動(dòng)補(bǔ)氣自動(dòng)補(bǔ)氣流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第七節(jié) 調(diào)速器的操作控制機(jī)構(gòu)一、轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)一、轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第七節(jié) 調(diào)速器的操作控制機(jī)構(gòu)二、開度限制機(jī)構(gòu)二、開度限制機(jī)構(gòu)1. 開度限制作用正常運(yùn)行時(shí)開限針塞的中間閥盤高于閥套的中

14、部油孔，引導(dǎo)閥與輔助接力器之間的油路保持暢通。引導(dǎo)閥輸出的油壓控制信號(hào)可到達(dá)輔助接力器。接力器開至一定開度時(shí)，針塞的中閥盤使通向輔助接力器的油孔封閉，此時(shí)無(wú)論引導(dǎo)閥窗口開多大，壓力油也無(wú)法流向輔助接力器，接力器的開度也就受到限制不能再增大。換句話說(shuō)開限閥起了限制開度的作用。流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第七節(jié) 調(diào)速器的操作控制機(jī)構(gòu)二、開度限制機(jī)構(gòu)二、開度限制機(jī)構(gòu)2. 開停機(jī)作用（1） 開機(jī)。起動(dòng)前接力器全關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)套在最低位，引導(dǎo)閥輸出壓力油，但開限閥切斷了通往使輔助接力器上腔的油路。人為動(dòng)作電動(dòng)機(jī)或手輪使開限螺母上升，則開限針塞上升，壓力油流入輔助接力器

15、上腔，接力器從全關(guān)逐步開大，機(jī)組起動(dòng)。起動(dòng)過(guò)程中輔助接力器的下降、主接力器的開大都經(jīng)過(guò)杠桿使開限針塞降低，即傳回與人為動(dòng)作方向相反的反饋位移。由于杠桿的比例特性，使接力器的行程與開限螺母上升的距離成正比。轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第七節(jié) 調(diào)速器的操作控制機(jī)構(gòu)二、開度限制機(jī)構(gòu)二、開度限制機(jī)構(gòu)2. 開停機(jī)作用 （2） 停機(jī)。機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中如果人為使開限螺母下降 （即減小限制開度），在開限針塞中閥盤堵住中間油孔（此時(shí)開度表上兩針重合）以后繼續(xù)使它下降，則會(huì)使輔助接力器經(jīng)開限閥的排油孔排油，造成接力器關(guān)小以至最后完全關(guān)閉。流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第七節(jié) 調(diào)速器的操作控制機(jī)構(gòu)三、手動(dòng)、自動(dòng)切換閥三、手動(dòng)、自動(dòng)切換閥1.結(jié)構(gòu)及工作原理 當(dāng)切換閥位于手動(dòng)位置時(shí)，開度限制機(jī)構(gòu)可作為手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)用。l 若開限螺母上移，壓力油就進(jìn)入輔助接力器上腔，使配壓閥下移，打開導(dǎo)葉；l 若開限螺母下移，在開限針塞中閥盤下降，則會(huì)使輔助接力器經(jīng)開限閥的排油孔排油，造成接力器關(guān)小以至最后完全關(guān)閉。流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)第二章 機(jī)械液壓調(diào)速器第七節(jié) 調(diào)速器的操作控制機(jī)構(gòu)三、手動(dòng)、自動(dòng)切換閥三、手動(dòng)、自動(dòng)切換閥流體機(jī)械自動(dòng)控制流體機(jī)械自動(dòng)控制江蘇大學(xué)