第十一讲调速器原理介绍
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
错油门滑阀下移 油动下腔油压增加
油动机活塞上移 调节汽阀开大 汽轮机的输入有功增大
2018/10/21 19/45
（四）电液转换及液压系统
2、电气液压调速器——电液转换器
油动机活塞上移
B点上移
A点上移
继动器蝶阀上移
百度文库
稳定在新的工作点
2018/10/21 20/45
（四）电液转换及液压系统
功率放大器 2、电液转换器——A Big Picture + +
2018/10/21 14/45
（二）功率测量
将发电机的有功功率转换为与之成正比的电压 —有功功率变送器。 2、电气液压调速器——功率测量 执行元件就是霍尔效应原理的测量元件—霍尔变送器 霍尔效应系数
磁感应强度
RH EH ic B cos 10 8 磁感应强度与元件 d 平面法线的夹角 霍尔元件厚度
2018/10/21 25/45
第二节、调速器原理 小结 1、机械调速器的基本原理及控制框图
2、电气液压调速器的基本原理
3、调速器的工作过程
4、数字式电气液压调速器
2018/10/21
26/45
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
蒸汽 调节 汽阀
汽轮机
转速 （汽轮机主轴）
III
进汽
IV II
气阀 （错油门，油动机） 开度 A 转速反馈 飞摆测速机械
负荷突然减少 达到新的 平衡点
2018/10/21
转速升高
A增大
E点减小
B减少
开度反馈
减小开度
10/45
（二）、机械液压调速器---转速给定装置
电动机的正反转可以使D点位置作上下移动
继动器 油动机
-
A
AB杠杆
B
蒸汽阀
2018/10/21
21/45
（五）调速器的工作
1、发电机组未并网 2、电气液压调速器——调速器工作
U n mn nref nG
nREF
nG n 频差放 大器 V
趋于零
PID 调节 压力油 功率放 大器
nREF
远方 控制
PREF
控制电 动机
控制电流
半导体薄片
2018/10/21 15/45
（二）功率测量
2、电气液压调速器 B K 2 I m sint ——功率测量
控制电流：
ic K1U m sin t
霍尔电动势： E H K1 K 2 K 3U m I m sin t sin t
UmIm cos cos2t K 2
=0
远方 控制
功率给定
PREF
+ P G
P PREF P G
节流阀
继动器 错油门
电 液 转 换 器 排油 调节阀
功率测量 再热器 锅炉
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 中 压 汽轮机 低 压
~
发电机
2018/10/21
排气 North China Electric Power University
头的磁通发生相应变化，
在线圈中感应出微弱的 脉动信号，该信号的频 率与机组转速成正比。 组成：齿轮和测速磁头两部分 齿轮与主轴联在一起，测速磁头由永久磁钢和线圈组成
2018/10/21 13/45
（一）转速测量
2、转速/频率-电压变送器 2、电气液压调速器—— 转速测量
高精度稳压电源 磁阻发送 器 限 幅 放 大 整 形 微 分 单 稳 射 跟 滤 波
F
D
P
11/45
三、功率-频率电液转换器
nREF
3
转速 给定 转速测量
控制电 远方 动机 控制
nREF
nG -
4 2、电气液压调速器 n 频差放
f + R
V
大器
PID 调节
功率放 大器
1
压力油
PREF
远方 控制
控制电 动机
功率给定
PREF
+ PG
P PREF PG
节流阀
继动器 错油门
机主轴带动的齿
轮传动机构和离 心飞摆组成。
进汽
III II
IV
分析：转速升高及转速降低 结论：套筒A的位置表征机组转速的大小，位移表征机组转速的变化。
2018/10/21 5/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
2、放大执行机构
放大执行机构的作 用：一是将E点微小 放大执行机构由错油门和油动机组成。
23/45
（五）调速器的工作
3、发电机组并网，频率波动 2、电气液压调速器——调速器工作
U P mP P
nREF
U f m f f
n 频差放 大器 V
远方 控制
PREF
控制电 动机
转速 给定 转速测量
nREF
nG -
f + R
R
PID 调节
f mf mP P 0 电 R
将磁阻发送器输出的脉动 信号转换为与转速成正比 输出电压 的电压输出值。 U
0
微分电路在方波的上升沿时获得正 向尖峰脉冲，触发一个单稳态触发器 后，输出一个幅度为v宽度为t的正向 方波脉冲。在单位时间内，单稳态触 发器输出的正脉冲数与磁阻发送器输 出信号频率成正比 滤波器实际上是个积分器，在单位时 间内脉冲个数越多则输出的电压越高
PID 调节 压力油
功率放 大器
远方 控制
控制电 动机
功率给定
PREF
+ P G
P PREF P G
节流阀
继动器 错油门
液 转 换 器 排油 调节阀
功率测量 再热器 锅炉
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 汽轮机 中 压 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
1、在B、D点不动的情况下， A点上升---- E点上升
机械杠杆反馈 机械加法器 B + -E D A 开度反馈 放大执行 蒸汽 调节 汽阀
2、在A、D点不动的情况下， (同步器输出) B点下降---- E点下降 转速给定
汽轮机
转速 （汽轮机主轴）
气阀 （错油门，油动机） 开度 转速反馈 飞摆测速机械
nREF
电气液压调速器(模拟式)
转速 给定 转速测量
nREF
nG n 频差放 大器 V
控制电 远方 动机 控制 控制电 动机
f + R
PID 调节 压力油
功率放 大器
PREF
远方 控制
功率给定
PREF
+ PG
P PREF PG
节流阀
继动器 错油门
电 液 转 换 器 排油 调节阀
XB B
第二节 调速器原理
2 XC C XE E F D 1 1 A XD
I 1
XA
的机械位移放大成
了调节气阀开度的 较大变化；二是将
III
接主轴
引起E点位移的微小
作用力变成了强大 进汽 的、能够操动调节
IV II
气阀开度变化的作
用力。
2018/10/21 6/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
电 5 液 转 换 器 排油 调节阀
2
锅炉
功率测量 再热器
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 汽轮机 中 压 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
12/45
（一）转速测量
1、磁阻发送器
2、电气液压调速器——转速测量
齿轮与铁芯之间的磁
阻变化导致通过测速磁
作用：将转速转换为相应频率的电压信号。
2 1 A
D点上移
（二）、机械液压调速器---转速给定装置
C 1 B XE E F D XD
XB
XC
I 1
XA
接主轴
a)未并网:A点可动 B C
调节机组转速/频率 A
进汽
III II
IV
E
F
D 调节机组的有功
m( f )
并网时机组静特性平移
(2)并网:A点不动 C
B
A
初始运行特性
E
2018/10/21
第二节、调速器原理 第二节 调速器原理 机械液压调速器 电气液压调速器
模拟式 数字式
2018/10/21
1/45
（一）、概述 （一）、概述
机械液压 调速器
XB B XC C XE E F D 1 2 1 A XD 接主轴
I 1
XA
III
进汽
IV II
2018/10/21
2/45
（一）、概述
2018/10/21
A\D
功率变送器 A\D A\D
4/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
凝汽式汽轮机机械液压调速器，由测 第二节 调速器原理 速机构、放大执行机构、转速给定装 置和调差机构组成。 XB XC
2 1 1 A XD F D 接主轴
I 1
XA
1、测速机构
测速机构由汽轮
C B XE E
17/45
（四）电液转换及液压系统
2、电气液压调速器 ——功率放大器输出增大 电液转换器 在十字弹簧
的压力下
电液转换器线圈电磁力增大 调节油阀关小
继动器上腔油压升高
活塞压下，继动器蝶阀下移
排油孔的排油量减小
2018/10/21 18/45
（四）电液转换及液压系统
2、电气液压调速器——错油门上腔油压升高 电液转换器
正比于有功功率
2018/10/21 16/45
（三）转速和功率给定环节
2、电气液压调速器——给定环节及PID调节器 用高精度稳定电源供电 由运算放大器构成 的精密多转电位器构成 电
nREF
远方 控制
PREF
控制电 动机
转速 给定 转速测量
nREF
nG -
n 频差放 大器 V
f + R
22/45
（五）调速器的工作
2、发电机组并网，频率恒定 2、电气液压调速器——调速器工作
U P mp Pref PG
转速 给定 转速测量 控制电 动机
nREF
nG -
趋于零
f + R
nREF
远方 控制
控制电 动机
n 频差放 大器 V
PID 调节 压力油
功率放 大器
PREF
功率放 大器 压力油 液 转 换 器 排油 调节阀
远方 控制
控制电 动机
功率给定
PREF
+ P G
P PREF P G
节流阀
继动器 错油门
功率测量 再热器 锅炉
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 中 压 汽轮机 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
24/45
E点的位移正比于A、B两 点的位移之和，具有加 法性质。 3、在C点不动的情况下， B点上升—— A点下降； B点下降——A点上升
2018/10/21
B点具有反馈作用
9/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
2 XB B XC C XE E F D 1 1 A XD 接主轴
I 1
XA
机械杠杆反馈 机械加法器 B (同步器输出) 转速给定 D + -E 开度反馈 放大执行
2018/10/21 7/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
3、C点不动:
2 XB XC C 1 1 A XD F D 接主轴
I 1
XA
B
C
A
B
XE E
E
F
D
进汽
III II
IV
在C点不动的情况下:
B点下降—— A点上升；
B点上升——A点下降; B点具有反馈作用
2018/10/21
8/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
四、数字式电液调速器
液压伺 与模拟式一样 3、数字式电液调速器 电\液压 服系统 厂级计算机通信 D\A 位移传感器 气门 开度 机 组
控制算法 微机（主机）系统
转速变送器
人机接口 控制输入
A\D
功率变送器 A\D A\D
除了基本功能外，实现辅助功能：机组自启动控制、跟 踪电网频率快速同期并列、启动过程的热应力管理
转速 给定 转速测量
f + R
远方 控制
控制电 动机
功率给定
PREF
+ PG
P PREF P G
节流阀
继动器 错油门
电 液 转 换 器 排油 调节阀
功率测量
=0
再热器 锅炉 过热器
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
高压调节汽阀 高 压 中 压 汽轮机 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
功率测量 再热器 锅炉
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 汽轮机 中 压 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
3/45
（一）、概述
电气液压调速器(数字式)
电\液压 厂级计算机通信 D\A
液压伺 服系统 位移传感器 气门 开度
机 组
微机（主机）系统
转速变送器
人机接口 控制输入
(1)B、D点不动
B C
（二）、机械液压调速器---工作原理
XB XC C 1
=>A点上升— E点上升
A
B
2 1 A
I 1
XA
XE E F D
XD
接主轴
E
F
D
III II
IV
(2)A、D点不动
B C
=>B点下降— E点下降 进汽
A
E
F
D
E点的位移正比于A、B两点的位 移之和，具有加法性质。
机械杠杆ACB和DFE联合作用组成了一个加法器和位移反馈环节
油动机活塞上移 调节汽阀开大 汽轮机的输入有功增大
2018/10/21 19/45
（四）电液转换及液压系统
2、电气液压调速器——电液转换器
油动机活塞上移
B点上移
A点上移
继动器蝶阀上移
百度文库
稳定在新的工作点
2018/10/21 20/45
（四）电液转换及液压系统
功率放大器 2、电液转换器——A Big Picture + +
2018/10/21 14/45
（二）功率测量
将发电机的有功功率转换为与之成正比的电压 —有功功率变送器。 2、电气液压调速器——功率测量 执行元件就是霍尔效应原理的测量元件—霍尔变送器 霍尔效应系数
磁感应强度
RH EH ic B cos 10 8 磁感应强度与元件 d 平面法线的夹角 霍尔元件厚度
2018/10/21 25/45
第二节、调速器原理 小结 1、机械调速器的基本原理及控制框图
2、电气液压调速器的基本原理
3、调速器的工作过程
4、数字式电气液压调速器
2018/10/21
26/45
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
蒸汽 调节 汽阀
汽轮机
转速 （汽轮机主轴）
III
进汽
IV II
气阀 （错油门，油动机） 开度 A 转速反馈 飞摆测速机械
负荷突然减少 达到新的 平衡点
2018/10/21
转速升高
A增大
E点减小
B减少
开度反馈
减小开度
10/45
（二）、机械液压调速器---转速给定装置
电动机的正反转可以使D点位置作上下移动
继动器 油动机
-
A
AB杠杆
B
蒸汽阀
2018/10/21
21/45
（五）调速器的工作
1、发电机组未并网 2、电气液压调速器——调速器工作
U n mn nref nG
nREF
nG n 频差放 大器 V
趋于零
PID 调节 压力油 功率放 大器
nREF
远方 控制
PREF
控制电 动机
控制电流
半导体薄片
2018/10/21 15/45
（二）功率测量
2、电气液压调速器 B K 2 I m sint ——功率测量
控制电流：
ic K1U m sin t
霍尔电动势： E H K1 K 2 K 3U m I m sin t sin t
UmIm cos cos2t K 2
=0
远方 控制
功率给定
PREF
+ P G
P PREF P G
节流阀
继动器 错油门
电 液 转 换 器 排油 调节阀
功率测量 再热器 锅炉
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 中 压 汽轮机 低 压
~
发电机
2018/10/21
排气 North China Electric Power University
头的磁通发生相应变化，
在线圈中感应出微弱的 脉动信号，该信号的频 率与机组转速成正比。 组成：齿轮和测速磁头两部分 齿轮与主轴联在一起，测速磁头由永久磁钢和线圈组成
2018/10/21 13/45
（一）转速测量
2、转速/频率-电压变送器 2、电气液压调速器—— 转速测量
高精度稳压电源 磁阻发送 器 限 幅 放 大 整 形 微 分 单 稳 射 跟 滤 波
F
D
P
11/45
三、功率-频率电液转换器
nREF
3
转速 给定 转速测量
控制电 远方 动机 控制
nREF
nG -
4 2、电气液压调速器 n 频差放
f + R
V
大器
PID 调节
功率放 大器
1
压力油
PREF
远方 控制
控制电 动机
功率给定
PREF
+ PG
P PREF PG
节流阀
继动器 错油门
机主轴带动的齿
轮传动机构和离 心飞摆组成。
进汽
III II
IV
分析：转速升高及转速降低 结论：套筒A的位置表征机组转速的大小，位移表征机组转速的变化。
2018/10/21 5/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
2、放大执行机构
放大执行机构的作 用：一是将E点微小 放大执行机构由错油门和油动机组成。
23/45
（五）调速器的工作
3、发电机组并网，频率波动 2、电气液压调速器——调速器工作
U P mP P
nREF
U f m f f
n 频差放 大器 V
远方 控制
PREF
控制电 动机
转速 给定 转速测量
nREF
nG -
f + R
R
PID 调节
f mf mP P 0 电 R
将磁阻发送器输出的脉动 信号转换为与转速成正比 输出电压 的电压输出值。 U
0
微分电路在方波的上升沿时获得正 向尖峰脉冲，触发一个单稳态触发器 后，输出一个幅度为v宽度为t的正向 方波脉冲。在单位时间内，单稳态触 发器输出的正脉冲数与磁阻发送器输 出信号频率成正比 滤波器实际上是个积分器，在单位时 间内脉冲个数越多则输出的电压越高
PID 调节 压力油
功率放 大器
远方 控制
控制电 动机
功率给定
PREF
+ P G
P PREF P G
节流阀
继动器 错油门
液 转 换 器 排油 调节阀
功率测量 再热器 锅炉
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 汽轮机 中 压 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
1、在B、D点不动的情况下， A点上升---- E点上升
机械杠杆反馈 机械加法器 B + -E D A 开度反馈 放大执行 蒸汽 调节 汽阀
2、在A、D点不动的情况下， (同步器输出) B点下降---- E点下降 转速给定
汽轮机
转速 （汽轮机主轴）
气阀 （错油门，油动机） 开度 转速反馈 飞摆测速机械
nREF
电气液压调速器(模拟式)
转速 给定 转速测量
nREF
nG n 频差放 大器 V
控制电 远方 动机 控制 控制电 动机
f + R
PID 调节 压力油
功率放 大器
PREF
远方 控制
功率给定
PREF
+ PG
P PREF PG
节流阀
继动器 错油门
电 液 转 换 器 排油 调节阀
XB B
第二节 调速器原理
2 XC C XE E F D 1 1 A XD
I 1
XA
的机械位移放大成
了调节气阀开度的 较大变化；二是将
III
接主轴
引起E点位移的微小
作用力变成了强大 进汽 的、能够操动调节
IV II
气阀开度变化的作
用力。
2018/10/21 6/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
电 5 液 转 换 器 排油 调节阀
2
锅炉
功率测量 再热器
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 汽轮机 中 压 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
12/45
（一）转速测量
1、磁阻发送器
2、电气液压调速器——转速测量
齿轮与铁芯之间的磁
阻变化导致通过测速磁
作用：将转速转换为相应频率的电压信号。
2 1 A
D点上移
（二）、机械液压调速器---转速给定装置
C 1 B XE E F D XD
XB
XC
I 1
XA
接主轴
a)未并网:A点可动 B C
调节机组转速/频率 A
进汽
III II
IV
E
F
D 调节机组的有功
m( f )
并网时机组静特性平移
(2)并网:A点不动 C
B
A
初始运行特性
E
2018/10/21
第二节、调速器原理 第二节 调速器原理 机械液压调速器 电气液压调速器
模拟式 数字式
2018/10/21
1/45
（一）、概述 （一）、概述
机械液压 调速器
XB B XC C XE E F D 1 2 1 A XD 接主轴
I 1
XA
III
进汽
IV II
2018/10/21
2/45
（一）、概述
2018/10/21
A\D
功率变送器 A\D A\D
4/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
凝汽式汽轮机机械液压调速器，由测 第二节 调速器原理 速机构、放大执行机构、转速给定装 置和调差机构组成。 XB XC
2 1 1 A XD F D 接主轴
I 1
XA
1、测速机构
测速机构由汽轮
C B XE E
17/45
（四）电液转换及液压系统
2、电气液压调速器 ——功率放大器输出增大 电液转换器 在十字弹簧
的压力下
电液转换器线圈电磁力增大 调节油阀关小
继动器上腔油压升高
活塞压下，继动器蝶阀下移
排油孔的排油量减小
2018/10/21 18/45
（四）电液转换及液压系统
2、电气液压调速器——错油门上腔油压升高 电液转换器
正比于有功功率
2018/10/21 16/45
（三）转速和功率给定环节
2、电气液压调速器——给定环节及PID调节器 用高精度稳定电源供电 由运算放大器构成 的精密多转电位器构成 电
nREF
远方 控制
PREF
控制电 动机
转速 给定 转速测量
nREF
nG -
n 频差放 大器 V
f + R
22/45
（五）调速器的工作
2、发电机组并网，频率恒定 2、电气液压调速器——调速器工作
U P mp Pref PG
转速 给定 转速测量 控制电 动机
nREF
nG -
趋于零
f + R
nREF
远方 控制
控制电 动机
n 频差放 大器 V
PID 调节 压力油
功率放 大器
PREF
功率放 大器 压力油 液 转 换 器 排油 调节阀
远方 控制
控制电 动机
功率给定
PREF
+ P G
P PREF P G
节流阀
继动器 错油门
功率测量 再热器 锅炉
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 中 压 汽轮机 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
24/45
E点的位移正比于A、B两 点的位移之和，具有加 法性质。 3、在C点不动的情况下， B点上升—— A点下降； B点下降——A点上升
2018/10/21
B点具有反馈作用
9/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
2 XB B XC C XE E F D 1 1 A XD 接主轴
I 1
XA
机械杠杆反馈 机械加法器 B (同步器输出) 转速给定 D + -E 开度反馈 放大执行
2018/10/21 7/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
3、C点不动:
2 XB XC C 1 1 A XD F D 接主轴
I 1
XA
B
C
A
B
XE E
E
F
D
进汽
III II
IV
在C点不动的情况下:
B点下降—— A点上升；
B点上升——A点下降; B点具有反馈作用
2018/10/21
8/45
（二）、机械液压调速器---工作原理
四、数字式电液调速器
液压伺 与模拟式一样 3、数字式电液调速器 电\液压 服系统 厂级计算机通信 D\A 位移传感器 气门 开度 机 组
控制算法 微机（主机）系统
转速变送器
人机接口 控制输入
A\D
功率变送器 A\D A\D
除了基本功能外，实现辅助功能：机组自启动控制、跟 踪电网频率快速同期并列、启动过程的热应力管理
转速 给定 转速测量
f + R
远方 控制
控制电 动机
功率给定
PREF
+ PG
P PREF P G
节流阀
继动器 错油门
电 液 转 换 器 排油 调节阀
功率测量
=0
再热器 锅炉 过热器
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
高压调节汽阀 高 压 中 压 汽轮机 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
功率测量 再热器 锅炉
油动机
油动机 中压调节汽阀 TA
TV
~ ~
过热器
高压调节汽阀 高 压 汽轮机 中 压 低 压 排气
~
发电机
2018/10/21
3/45
（一）、概述
电气液压调速器(数字式)
电\液压 厂级计算机通信 D\A
液压伺 服系统 位移传感器 气门 开度
机 组
微机（主机）系统
转速变送器
人机接口 控制输入
(1)B、D点不动
B C
（二）、机械液压调速器---工作原理
XB XC C 1
=>A点上升— E点上升
A
B
2 1 A
I 1
XA
XE E F D
XD
接主轴
E
F
D
III II
IV
(2)A、D点不动
B C
=>B点下降— E点下降 进汽
A
E
F
D
E点的位移正比于A、B两点的位 移之和，具有加法性质。
机械杠杆ACB和DFE联合作用组成了一个加法器和位移反馈环节