第十一講 調(diào)速器原理

1、1/452022-6-8第二節(jié) 調(diào)速器原理l機(jī)械液壓調(diào)速器機(jī)械液壓調(diào)速器l電氣液壓調(diào)速器電氣液壓調(diào)速器n模擬式模擬式n數(shù)字式數(shù)字式第二節(jié)、調(diào)速器原理2/452022-6-8（一）、概述機(jī)械液壓機(jī)械液壓調(diào)速器調(diào)速器（一）、概述3/452022-6-8電氣液壓調(diào)速器電氣液壓調(diào)速器(模擬式模擬式)（一）、概述4/452022-6-8電氣液壓調(diào)速器電氣液壓調(diào)速器(數(shù)字式數(shù)字式)（一）、概述5/452022-6-8第二節(jié) 調(diào)速器原理凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)機(jī)械液壓調(diào)速器機(jī)械液壓調(diào)速器，由，由測(cè)測(cè)速機(jī)構(gòu)速機(jī)構(gòu)、放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)速給定裝轉(zhuǎn)速給定裝置置和和調(diào)差機(jī)構(gòu)調(diào)差機(jī)構(gòu)組成。組成。（二）、機(jī)械液

2、壓調(diào)速器-工作原理1、測(cè)速機(jī)構(gòu)、測(cè)速機(jī)構(gòu)測(cè)速機(jī)構(gòu)測(cè)速機(jī)構(gòu)由汽輪由汽輪機(jī)機(jī)主軸主軸帶動(dòng)的帶動(dòng)的齒齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和和離離心飛擺心飛擺組成。組成。分析：分析：轉(zhuǎn)速升高轉(zhuǎn)速升高及轉(zhuǎn)速降低及轉(zhuǎn)速降低結(jié)論：結(jié)論：套筒套筒A的的位置位置表征表征機(jī)組轉(zhuǎn)速的大小，機(jī)組轉(zhuǎn)速的大小，位移位移表征表征機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化。機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化。6/452022-6-8第二節(jié) 調(diào)速器原理（二）、機(jī)械液壓調(diào)速器-工作原理放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)由由錯(cuò)油門錯(cuò)油門和和油動(dòng)機(jī)油動(dòng)機(jī)組成。組成。2、放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)、放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的的作作用用：一是將：一是將E點(diǎn)點(diǎn)微小微小的機(jī)械位移的機(jī)械位移放大成放大成了了調(diào)節(jié)氣閥

3、開度的調(diào)節(jié)氣閥開度的較大變化較大變化；二是將；二是將引起引起E點(diǎn)位移的點(diǎn)位移的微小微小作用力作用力變成了變成了強(qiáng)大強(qiáng)大的、能夠操動(dòng)調(diào)節(jié)的、能夠操動(dòng)調(diào)節(jié)氣閥開度變化的作氣閥開度變化的作用力用力。7/452022-6-8（二）、機(jī)械液壓調(diào)速器-工作原理(1)B、D點(diǎn)不動(dòng)點(diǎn)不動(dòng) (2)A、D點(diǎn)不動(dòng)點(diǎn)不動(dòng)E E點(diǎn)的位移正比于點(diǎn)的位移正比于A A、B B兩點(diǎn)的位兩點(diǎn)的位移之和，具有加法性質(zhì)。移之和，具有加法性質(zhì)。DFEBAC=A點(diǎn)上升點(diǎn)上升 E點(diǎn)上升點(diǎn)上升=B點(diǎn)下降點(diǎn)下降 E點(diǎn)下降點(diǎn)下降DEBACF（二）、機(jī)械液壓調(diào)速器-工作原理機(jī)械杠桿機(jī)械杠桿ACB和和DFE聯(lián)合作用組成了一個(gè)聯(lián)合作用組成了一個(gè)加法器

4、加法器和和位移反饋環(huán)節(jié)位移反饋環(huán)節(jié)8/452022-6-8在在C點(diǎn)不動(dòng)的情況下點(diǎn)不動(dòng)的情況下:B點(diǎn)下降點(diǎn)下降 A點(diǎn)上升；點(diǎn)上升；B點(diǎn)上升點(diǎn)上升A點(diǎn)下降點(diǎn)下降;B B點(diǎn)具有反饋?zhàn)饔命c(diǎn)具有反饋?zhàn)饔肈FEBAC3、C點(diǎn)不動(dòng)點(diǎn)不動(dòng):（二）、機(jī)械液壓調(diào)速器-工作原理9/452022-6-81、在、在B、D點(diǎn)不動(dòng)的情況下，點(diǎn)不動(dòng)的情況下，A點(diǎn)上升點(diǎn)上升- E點(diǎn)上升點(diǎn)上升2、在、在A、D點(diǎn)不動(dòng)的情況下，點(diǎn)不動(dòng)的情況下，B點(diǎn)下降點(diǎn)下降- E點(diǎn)下降點(diǎn)下降E E點(diǎn)的位移正比于點(diǎn)的位移正比于A A、B B兩兩點(diǎn)的位移之和，具有加點(diǎn)的位移之和，具有加法性質(zhì)。法性質(zhì)。3、在、在C點(diǎn)不動(dòng)的情況下，點(diǎn)不動(dòng)的情況下，B點(diǎn)上升

5、點(diǎn)上升 A點(diǎn)下降；點(diǎn)下降；B點(diǎn)下降點(diǎn)下降A(chǔ)點(diǎn)上升點(diǎn)上升B B點(diǎn)具有反饋?zhàn)饔命c(diǎn)具有反饋?zhàn)饔茫ǘC(jī)械液壓調(diào)速器-工作原理10/452022-6-8負(fù)荷突然減少負(fù)荷突然減少轉(zhuǎn)速升高轉(zhuǎn)速升高A增大增大E點(diǎn)減小點(diǎn)減小減小開度減小開度開度反饋開度反饋B減少減少達(dá)到新的達(dá)到新的平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)（二）、機(jī)械液壓調(diào)速器-工作原理11/452022-6-8（二）、機(jī)械液壓調(diào)速器-轉(zhuǎn)速給定裝置a)未并網(wǎng)未并網(wǎng):A點(diǎn)可動(dòng)點(diǎn)可動(dòng) 調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速/頻率頻率(2)并網(wǎng)并網(wǎng):A點(diǎn)不動(dòng)點(diǎn)不動(dòng) 調(diào)節(jié)機(jī)組的有功調(diào)節(jié)機(jī)組的有功電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)可以使可以使D D點(diǎn)位置作點(diǎn)位置作上下移動(dòng)上下移動(dòng)DFEBACDEBA

6、CFD點(diǎn)上移點(diǎn)上移 初始運(yùn)行特性初始運(yùn)行特性P( )m f（二）、機(jī)械液壓調(diào)速器-轉(zhuǎn)速給定裝置并網(wǎng)時(shí)機(jī)組靜特性平移并網(wǎng)時(shí)機(jī)組靜特性平移12/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器12345三、功率-頻率電液轉(zhuǎn)換器13/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器轉(zhuǎn)速測(cè)量1、磁阻發(fā)送器、磁阻發(fā)送器作用：將作用：將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電壓信號(hào)電壓信號(hào)。 齒輪與鐵芯之間的齒輪與鐵芯之間的磁磁阻變化阻變化導(dǎo)致通過(guò)測(cè)速磁導(dǎo)致通過(guò)測(cè)速磁頭的頭的磁通磁通發(fā)生相應(yīng)變化，發(fā)生相應(yīng)變化，在線圈中感應(yīng)出微弱的在線圈中感應(yīng)出微弱的脈動(dòng)信號(hào)脈動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)的頻該信號(hào)的頻率率與與機(jī)組轉(zhuǎn)速機(jī)組轉(zhuǎn)速成正比。成正

7、比。（一）轉(zhuǎn)速測(cè)量組成：組成：齒輪齒輪和和測(cè)速磁頭測(cè)速磁頭兩部分兩部分齒輪齒輪與與主軸主軸聯(lián)在一起，測(cè)速磁頭由聯(lián)在一起，測(cè)速磁頭由永久磁鋼永久磁鋼和和線圈線圈組成組成14/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器轉(zhuǎn)速測(cè)量2、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速/頻率頻率-電壓變送器電壓變送器將磁阻發(fā)送器輸出的將磁阻發(fā)送器輸出的脈動(dòng)脈動(dòng)信號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)換為與轉(zhuǎn)換為與轉(zhuǎn)速成正比轉(zhuǎn)速成正比的的電壓輸出值電壓輸出值。 微分電路在方波的上升沿時(shí)獲得正微分電路在方波的上升沿時(shí)獲得正向尖峰脈沖，觸發(fā)一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器向尖峰脈沖，觸發(fā)一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，輸出一個(gè)幅度為后，輸出一個(gè)幅度為v寬度為寬度為t的正向的正向方波脈沖。在單位時(shí)間內(nèi)，單穩(wěn)態(tài)觸

8、方波脈沖。在單位時(shí)間內(nèi)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的正脈沖數(shù)與磁阻發(fā)送器輸發(fā)器輸出的正脈沖數(shù)與磁阻發(fā)送器輸出信號(hào)頻率成正比出信號(hào)頻率成正比濾波器實(shí)際上是個(gè)濾波器實(shí)際上是個(gè)積分器積分器，在單位時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)越多脈沖個(gè)數(shù)越多則輸出的則輸出的電壓越高電壓越高（一）轉(zhuǎn)速測(cè)量15/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器功率測(cè)量將發(fā)電機(jī)的將發(fā)電機(jī)的有功功率有功功率轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為與之成正比的電壓與之成正比的電壓有功功率變送器。有功功率變送器。執(zhí)行元件就是霍爾效應(yīng)原理的測(cè)量元件執(zhí)行元件就是霍爾效應(yīng)原理的測(cè)量元件霍爾變送器霍爾變送器810cosBidREcHH霍爾效應(yīng)系數(shù)霍爾效應(yīng)系數(shù)霍爾元件厚度霍爾元件厚度控

9、制電流控制電流磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度與元件磁感應(yīng)強(qiáng)度與元件平面法線的夾角平面法線的夾角（二）功率測(cè)量半導(dǎo)體薄片半導(dǎo)體薄片16/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器功率測(cè)量tUKimcsin1tIKBmsin2tIUKttIUKKKEmmmmH2coscos2sinsin321正比于有功功率正比于有功功率（二）功率測(cè)量霍爾電動(dòng)勢(shì)：霍爾電動(dòng)勢(shì)：控制電流：控制電流：17/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器給定環(huán)節(jié)及PID調(diào)節(jié)器用高精度穩(wěn)定電源供電用高精度穩(wěn)定電源供電的精密多轉(zhuǎn)電位器構(gòu)成的精密多轉(zhuǎn)電位器構(gòu)成由運(yùn)算放大器構(gòu)成由運(yùn)算放大器構(gòu)成（三）轉(zhuǎn)速和功率給定環(huán)節(jié)18/452022-6-8

10、2、電氣液壓調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換器功率放大器輸出功率放大器輸出增大增大電液轉(zhuǎn)換器線圈電磁力電液轉(zhuǎn)換器線圈電磁力增大增大調(diào)節(jié)油閥調(diào)節(jié)油閥關(guān)小關(guān)小在十字彈簧在十字彈簧的壓力下的壓力下繼動(dòng)器上腔油壓繼動(dòng)器上腔油壓升高升高活塞活塞壓下，壓下，繼動(dòng)器蝶閥繼動(dòng)器蝶閥下移下移排油孔的排油量排油孔的排油量減小減小（四）電液轉(zhuǎn)換及液壓系統(tǒng)19/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換器錯(cuò)油門上腔油壓錯(cuò)油門上腔油壓升高升高錯(cuò)油門滑閥錯(cuò)油門滑閥下移下移油動(dòng)下腔油壓油動(dòng)下腔油壓增加增加油動(dòng)機(jī)活塞油動(dòng)機(jī)活塞上移上移調(diào)節(jié)汽閥調(diào)節(jié)汽閥開大開大汽輪機(jī)的輸入有功汽輪機(jī)的輸入有功增大增大（四）電液轉(zhuǎn)換及液壓系統(tǒng)20/452022

11、-6-82、電氣液壓調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換器油動(dòng)機(jī)活塞油動(dòng)機(jī)活塞上移上移B點(diǎn)點(diǎn)上移上移A點(diǎn)點(diǎn)上移上移繼動(dòng)器蝶閥繼動(dòng)器蝶閥上移上移穩(wěn)定在新的工作點(diǎn)穩(wěn)定在新的工作點(diǎn)（四）電液轉(zhuǎn)換及液壓系統(tǒng)21/452022-6-82、電液轉(zhuǎn)換器A Big Picture繼動(dòng)器繼動(dòng)器油動(dòng)機(jī)油動(dòng)機(jī)蒸汽閥蒸汽閥AB杠桿杠桿功率放大器功率放大器AB+-+（四）電液轉(zhuǎn)換及液壓系統(tǒng)22/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器調(diào)速器工作1、發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)、發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)=0GrefnnnnmU趨于零趨于零（五）調(diào)速器的工作North China Electric Power University23/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器調(diào)速器工作2、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，頻率恒定、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，頻率恒定=0GrefpPPPmU趨于零趨于零（五）調(diào)速器的工作24/452022-6-82、電氣液壓調(diào)速器調(diào)速器工作PmUPP0PmRfmPf3、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，頻率波動(dòng)、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，頻率波動(dòng)RfmUff（五）調(diào)速器的工作25/452022-6-83、數(shù)字式電液調(diào)速器與模擬式一樣與模擬式一樣控制算法控制算法除了基本功能外，實(shí)現(xiàn)輔助功能：除了基本功能外，實(shí)現(xiàn)輔助功能：機(jī)組自啟動(dòng)控制機(jī)組自啟動(dòng)控制