第二章機(jī)械液壓調(diào)速器

1、水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備一、油壓裝置的作用和分類一、油壓裝置的作用和分類 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。 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)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。 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。 水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)

2、節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備一、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?jǐn)?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 水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、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

3、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)。水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、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基本工作原理：基本工作原理：正常情況下，壓力油罐中存有三分之一的油，并保持額定壓力。油壓下降一定值后油泵將回油箱中的油加壓經(jīng)補(bǔ)氣閥組、中間油罐輸送至壓力油罐。達(dá)到壓力上限后，油泵停止工作。 若油泵故障不能停止，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箱。水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、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)氣閥工作原理：補(bǔ)氣閥工作原理：水輪機(jī)調(diào)節(jié)水

4、輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、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)氣過(guò)程自動(dòng)補(bǔ)氣過(guò)程水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備一、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 水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、離心擺特性二、離心擺特性 1. 運(yùn)動(dòng)方程由二階簡(jiǎn)化為比例方程 L=100Kx 2. 工作范圍 受飛擺限位裝置約束。 3放大系數(shù)K（mm） 放大系數(shù)的倒數(shù)稱為離心擺的單位不均衡度u。 4直線性和轉(zhuǎn)速死區(qū)ixF %10012rxFnnni水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備一、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

5、結(jié)構(gòu) 第一級(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。 水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、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) K1 = 2、3.3、5.3、8.2水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備一、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） 水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的特性二、第二級(jí)液

6、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，配壓閥偏離中間位置的行程相對(duì)值u與接力器的行程相對(duì)值y之間的關(guān)系如圖所示。 由圖可見(jiàn) 亦即 故將其稱為積分環(huán)節(jié)。udtTyy1uTdtdyy1水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、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2. 接力器關(guān)閉規(guī)律 從全開(kāi)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）水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、第二級(jí)液壓放大機(jī)構(gòu)的

7、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（1）用開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)將接力器開(kāi)到全開(kāi)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(kāi)啟時(shí)間。反復(fù)調(diào)、試直到符合設(shè)計(jì)值為止。最短開(kāi)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)。水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備一、硬反饋機(jī)構(gòu)一、硬反饋機(jī)構(gòu)（其中

8、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=pY 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水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、軟反饋機(jī)構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)緩沖裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、軟反饋機(jī)構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)緩沖裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、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01dtdzdTt2ezz20從動(dòng)活塞回復(fù)曲線水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、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

9、水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、軟反饋機(jī)構(gòu)二、軟反饋機(jī)構(gòu)4. 暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bt 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)bt5. 軟反饋通道的運(yùn)動(dòng)方程dtdyTbxdtdxTdtd水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備一、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比例積分型（PI）水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備一、轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)一、轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)二、開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)1. 開(kāi)度限制作用正常運(yùn)行時(shí)開(kāi)限針塞的

10、中間閥盤高于閥套的中部油孔，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(kāi)至一定開(kāi)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(kāi)多大，壓力油也無(wú)法流向輔助接力器，接力器的開(kāi)度也就受到限制不能再增大。換句話說(shuō)開(kāi)限閥起了限制開(kāi)度的作用。水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)二、開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)2. 開(kāi)停機(jī)作用（1） 開(kāi)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(kāi)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(kāi)限螺母上升，則開(kāi)限針塞上升，壓力油流入輔助接力器上腔，接力器從全關(guān)逐步開(kāi)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(kāi)大都經(jīng)過(guò)杠桿使開(kāi)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，使接力器的行程開(kāi)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)。水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備及輔助設(shè)備二、開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)二、開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)2. 開(kāi)停機(jī)作用 （2） 停機(jī)。機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中如果人為使開(kāi)限螺母下降 （即減小限制開(kāi)度），在開(kāi)限針塞中閥盤堵住中間油孔（此時(shí)開(kāi)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(kāi)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。水輪機(jī)調(diào)節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備