第二章 机械液压调速器

Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,Click to edit Master title style,赵斌娟,副教授,主 讲 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,=,K,1,L,三、放大系数,K,1,的调整,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,T,q,（越小越好）,（,2,）接力器最短关闭时,T,f,（重要，通过控制油的流速调整）,（,3,）延缓关闭时,T,h,（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,T,f,。,（,4,）若测出的,T,f,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,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,b,p,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,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,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,z,1,；,从动活塞位移为,z,2,，,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,T,d,标准指数衰减曲线,t,=0,，,z=z,0,t=T,d,，,z=0.368z0,t=2T,d,，,z=0.135z0,t=3T,d,，,z=0.05z0,t=4T,d,，,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 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,b,t,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,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。,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,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。,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 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。,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,