水轮机调速器的机械液压系统

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电位移反馈V/Sα
上犹江电厂 陈卫民
水轮机调速器的机械液压系统
传统主配压阀的辅助接力器是一个积分环节。而在该系 统中主配压阀内置了液压内反馈环节，将辅助接力器的输出 Sf与转换元件的输入Qa改变成比例关系，即其输出位移Sf与 输入流量Qa成正比，成为流量—位移转换环节。所谓内部流 量反馈，由电液比例阀流量输入Qa产生辅助接力器位移Sf， 此位移与内反馈阀共同形成与输入流量相反的流量Qf负反馈， 两流量平衡时得到 ，辅助接力器的位移。其系统工作原理 见图5.3-23。
水轮机调速器的机械液压系统
一、概述 在水轮机调速器中，机械液压部分的主要功能是将微机 调节器的输出电信号成比例的转换成接力器的机械位移，并 以足够的大的推力驱动导水机构，控制进入水轮机的水流大 小，实现机组转速和功率的调整。微机调速器的机械液压部 分是微机调速器的液压放大和执行机构，它接受的机械、电 气或液压输入的控制信号较弱，经过转换和放大而成为相当 大的能量机械位移输出，是一个功率增益很大的系统。要精 确控制增益如此大的系统，就必须采用闭环控制。因此，微 机调速器的机械液压系统是一个闭环系统。
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随着现代水轮机微机调速器的品种和数量不断增加，出现 了很多工作原理和系统结构各异的机械液压系统。归纳起来， 目前我国水轮机微机调速器的机械液压系统根据反馈信号的物 理性质可分为两类，即电液随动系统和机械液压随动系统。前 者的反馈量为电气信号，后者的反馈量为机械位移。它们主要 由电液转换、液压放大（包括前置液压放大器）、液压执行 （主配压阀、主接力器等）、紧急停机装置、电气反馈元件及 过滤器等主要部件组成。 这一节主要介绍以上两种常用的机械液压系统及其主要部件。
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水轮机调速器的机械液压系统 电液随动系统中的转换元件的输出量有机械位移和流量 两种形式。电液转换元件的输出形式不同，电液随动系统的 工作原理、系统结构和配置差别较大。因此，现代水轮机调 速器的电液随动系统有两大类，即采用流量输出转换元件的 电液随动系统和采用位移输出转换元件的电液随动系统。
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2.1 采用流量输出转换部件的电液随动系统 在采用转换元件为流量输出的电液随动系统中，转换部 件的输出流量都是控制主配压阀的辅助接力器。为使辅助接 力器位移与转换部件输出流量成比例（亦与电液比例阀控制 信号成比例），一般用两种方式构成闭环控制系统来实现。
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（1）具有液压内反馈的电液随动系统 该电液随动系统由电液比例阀、主配压阀、紧急停机 电磁阀、手动操作阀及位移传感器等组成。其系统结构见 图5.3-22。
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图5.3-22 具有液压内反馈的电液随动系统原理框图
液压内反馈 YPID 比较 放大器 电液 比例阀 Qa 辅助接力器 Q' Qf 内反馈阀 Sf Sf 主配压阀 主接力器 Ys
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一种方式是采用液压内反馈，即当辅助接力器受流量 控制产生位移的同时，也反馈一个流量与输入流量相抵消 （平衡）；另一种方式采用内环电气反馈，即在辅助接力 器上安装位置传感器，将辅助接力器位置信号反馈到电液 比例阀的放大器中，与控制电液比例阀的信号相平衡，使 辅助接力器位置与电液比例阀的控制信号成比例。
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当电气控制信号减小时，电液比例阀向关机方向运动， 使辅助接力器控制腔接通排油时，主配压阀自中间位置向上 移动一定距离，主接力器向关机方向运动。同时带动位移传 感器移动，直到与电气控制信号相等，两差值信号为零时， 电液比例阀和主配压阀便随之复中，主接力器便停止运动。 反之，如电气控制信号增大时，电液比例阀向开机方向运动， 使辅助接力器控制腔接通压力油时，主接力器将向开机方向 运动相应距离。这样，主接力器将按一定比例随动于微机调 节器控制信号，构成了电液随动系统。
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二、电液随动系统 电液随动系统在电子调节器加电液随动系统结构的调速 器中，起执行机构的作用。它是一个闭环自动控制系统，接 受电子调节器输出信号VPID的控制，其输出量Y将跟随控制 信号VPID成比例地变化，电液随动系统地输出量是主接力器 的位置。因此，电液随动系统实现了主接力器位置跟随调节 器输出变化，执行了调节器控制主接力器的任务。
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阀；10，手自动切换阀；11，主接力器；12，手动操作阀；13，位移传感器
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动作原理：自油压装置的压力油一路进入主配压阀的压 力油腔，另一路经双联滤油器③过滤后进入电液比例阀⑨和 手动换向阀12。电液比例阀经手自动切换阀接通主配压阀辅 助接力器控制腔。正常运行时，紧急停机电磁阀与手自动切 换阀均为通路，主配引导阀接通压力油。电气控制信号与主 接力器位置信号之差为零时，电液比例阀阀芯在复位弹簧作 用下复中，切断辅助接力器控制腔的油路，主配压阀准确地 稳定于中位，主接力器也将稳定不动。
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5 4
8 7 6 5 4
图5.3-23 具有液压内反馈的 电液随动系统原理图
9 10 11 12
1 3 关 压力油源
9 10 11 12 13
1 3 关
2 1
压力油源
2 1
1
1,主配壳体；2，主配衬套；3，双联滤油器；4，紧急停机电磁阀；5，主配 活塞；6，引导阀；7，引导阀衬套;8，开关机时间调整螺母；9，电液比例 1,主配壳体；2，主配衬套；3，双联滤油器；4，紧急停机电磁阀；5，主配 阀；10，手自动切换阀；11，主接力器；12，手动操作阀；13，位移传感器 活塞；6，引导阀；7，引导阀衬套;8，开关机时间调整螺母；9，电液比例
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谢 谢 大 家！
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