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1、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,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
2、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=K1L,三、放大系数 K1 的调
3、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
4、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）,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
5、，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11.5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bp,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,
6、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z1；从动活塞位移为z2，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,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
7、 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,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
8、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，
9、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
10、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
11、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
12、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、
13、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,
