水輪機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)

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1、水輪機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)一、概述在水輪機(jī)調(diào)速器中，機(jī)械液壓部分的主要功能是將微機(jī)調(diào)節(jié)器的輸出電信號(hào)成比例的轉(zhuǎn)換成接力器的機(jī)械位移，并以足夠的大的推力驅(qū)動(dòng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，控制進(jìn)入水輪機(jī)的水流大小，實(shí)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)速和功率的調(diào)整。微機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓部分是微機(jī)調(diào)速器的液壓放大和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它接受的機(jī)械、電氣或液壓輸入的控制信號(hào)較弱，經(jīng)過轉(zhuǎn)換和放大而成為相當(dāng)大的能量機(jī)械位移輸出，是一個(gè)功率增益很大的系統(tǒng)。要精確控制增益如此大的系統(tǒng)，就必須采用閉環(huán)控制。因此，微機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器

2、的品種和數(shù)量不斷增加，出現(xiàn)了很多工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異的機(jī)械液壓系統(tǒng)。歸納起來，目前我國水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)根據(jù)反饋信號(hào)的物理性質(zhì)可分為兩類，即電液隨動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)。前者的反饋量為電氣信號(hào)，后者的反饋量為機(jī)械位移。它們主要由電液轉(zhuǎn)換、液壓放大（包括前置液壓放大器）、液壓執(zhí)行（主配壓閥、主接力器等）、緊急停機(jī)裝置、電氣反饋元件及過濾器等主要部件組成。這一節(jié)主要介紹以上兩種常用的機(jī)械液壓系統(tǒng)及其主要部件。二、電液隨動(dòng)系統(tǒng)電液隨動(dòng)系統(tǒng)在電子調(diào)節(jié)器加電液隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)速器中，起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作

3、用。它是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，接受電子調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)VPID的控制，其輸出量Y將跟隨控制信號(hào)VPID成比例地變化，電液隨動(dòng)系統(tǒng)地輸出量是主接力器的位置。因此，電液隨動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了主接力器位置跟隨調(diào)節(jié)器輸出變化，執(zhí)行了調(diào)節(jié)器控制主接力器的任務(wù)。電液隨動(dòng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換元件的輸出量有機(jī)械位移和流量兩種形式。電液轉(zhuǎn)換元件的輸出形式不同，電液隨動(dòng)系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置差別較大。因此，現(xiàn)代水輪機(jī)調(diào)速器的電液隨動(dòng)系統(tǒng)有兩大類，即采用流量輸出轉(zhuǎn)換元件的電液隨動(dòng)系統(tǒng)和采用位移輸出轉(zhuǎn)換元件的電液隨動(dòng)系統(tǒng)。2.1采用流量

4、輸出轉(zhuǎn)換部件的電液隨動(dòng)系統(tǒng)在采用轉(zhuǎn)換元件為流量輸出的電液隨動(dòng)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換部件的輸出流量都是控制主配壓閥的輔助接力器。為使輔助接力器位移與轉(zhuǎn)換部件輸出流量成比例（亦與電液比例閥控制信號(hào)成比例），一般用兩種方式構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。一種方式是采用液壓內(nèi)反饋，即當(dāng)輔助接力器受流量控制產(chǎn)生位移的同時(shí)，也反饋一個(gè)流量與輸入流量相抵消（平衡）；另一種方式采用內(nèi)環(huán)電氣反饋，即在輔助接力器上安裝位置傳感器，將輔助接力器位置信號(hào)反饋到電液比例閥的放大器中，與控制電液比例閥的信號(hào)相平衡，使輔助接力器位置與電液比例閥的控制

5、信號(hào)成比例。（1）具有液壓內(nèi)反饋的電液隨動(dòng)系統(tǒng)該電液隨動(dòng)系統(tǒng)由電液比例閥、主配壓閥、緊急停機(jī)電磁閥、手動(dòng)操作閥及位移傳感器等組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖5.3-22。圖5.3-22具有液壓內(nèi)反饋的電液隨動(dòng)系統(tǒng)原理框圖傳統(tǒng)主配壓閥的輔助接力器是一個(gè)積分環(huán)節(jié)。而在該系統(tǒng)中主配壓閥內(nèi)置了液壓內(nèi)反饋環(huán)節(jié)，將輔助接力器的輸出Sf與轉(zhuǎn)換元件的輸入Qa改變成比例關(guān)系，即其輸出位移Sf與輸入流量Qa成正比，成為流量—位移轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。所謂內(nèi)部流量反饋，由電液比例閥流量輸入Qa產(chǎn)生輔助接力器位移Sf，此位移與內(nèi)反饋閥共同形成與輸入流

6、量相反的流量Qf負(fù)反饋，兩流量平衡時(shí)得到，輔助接力器的位移。其系統(tǒng)工作原理見圖5.3-23。圖5.3-23具有液壓內(nèi)反饋的電液隨動(dòng)系統(tǒng)原理圖動(dòng)作原理：自油壓裝置的壓力油一路進(jìn)入主配壓閥的壓力油腔，另一路經(jīng)雙聯(lián)濾油器③過濾后進(jìn)入電液比例閥⑨和手動(dòng)換向閥12。電液比例閥經(jīng)手自動(dòng)切換閥接通主配壓閥輔助接力器控制腔。正常運(yùn)行時(shí)，緊急停機(jī)電磁閥與手自動(dòng)切換閥均為通路，主配引導(dǎo)閥接通壓力油。電氣控制信號(hào)與主接力器位置信號(hào)之差為零時(shí)，電液比例閥閥芯在復(fù)位彈簧作用下復(fù)中，切斷輔助接力器控制腔的油路，主配壓閥準(zhǔn)確地穩(wěn)定于

7、中位，主接力器也將穩(wěn)定不動(dòng)。當(dāng)電氣控制信號(hào)減小時(shí)，電液比例閥向關(guān)機(jī)方向運(yùn)動(dòng)，使輔助接力器控制腔接通排油時(shí)，主配壓閥自中間位置向上移動(dòng)一定距離，主接力器向關(guān)機(jī)方向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)帶動(dòng)位移傳感器移動(dòng)，直到與電氣控制信號(hào)相等，兩差值信號(hào)為零時(shí)，電液比例閥和主配壓閥便隨之復(fù)中，主接力器便停止運(yùn)動(dòng)。反之，如電氣控制信號(hào)增大時(shí)，電液比例閥向開機(jī)方向運(yùn)動(dòng)，使輔助接力器控制腔接通壓力油時(shí)，主接力器將向開機(jī)方向運(yùn)動(dòng)相應(yīng)距離。這樣，主接力器將按一定比例隨動(dòng)于微機(jī)調(diào)節(jié)器控制信號(hào)，構(gòu)成了電液隨動(dòng)系統(tǒng)。