机械式离心调速器工作原理
机械式离心调速器系统的分岔分析
， 则得 系统 扰 动方程 如下 ：
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收 稿 日期 ：０６— ９—１ ２０ ０ ８
基金项 目： 广西省 自然科学基金资助项 目（６ ０ ０ ） ０ ４ ０ ２ 作 者 简介 ： 自根 （９ ９一 ） 男 ， 徽舒 城 人 ， 士 研 究 生 ， 宋 １７ ， 安 硕 主要 从 事 非 线 性 动 力 学 系 统 的 研 究
１ ： Ｘ２
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式中： ： ｅ丝
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２ 系统 的 Ｈ ｐ 分岔分析 ｏｆ
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幸 它
图 １ 调 速器 的力 学 模 型
对 系统进 行分 析， 以下 基本 假设 ： 作 （ ） 略杆和 弹簧 的质量 ， １忽 （） 设轴 头的粘性 摩擦 因数 为 Ｃ ２假 ． 由图 ｌ 根据 拉格 朗 日函数 和牛顿 第 二定律 建立 了 系统 的动 力 学方 程¨．
ｌ 模 型提 出
机 械式 离心 调 速器 是一 种 自动调 控 发 动机 速 度 的装 置， 许 多转 动机 械 比如柴 油发 动机 、 油发 动 机 在 汽 上起 着 重要 作用 ｎ．张 淑芬 等 幢利 用 赫 尔维 茨判 据对 此进 行 了运 动 稳 定性 的分 析 ．曹承 佳 等 ｂ给 出 了相 轨 】 １ １ 线图和同宿轨道方程， 并利用 Ｍ ｌ ｋｖ ｅ ｉ 方法求得进入混沌状态的阈值． ｎｏ 苟向锋等［ ６ ４１ －利用系统的相图和庞卡 莱 映射 分 析 了系统 的混沌 形 成 过程 ， 实 现 了混 沌 的一 系 列控 制 ， 并 比如 反馈 控制 、 反馈 控 制 、 线性 控 制 非 非 等 ． 文是在 文 ［ 】 本 ４ 的基 础上 ， 从理 论 上对 系统解 的动 力学 稳定 性作 出了分析 和判 断， 并得 到发 生 Ｈ ｐ 分岔 ｏｆ 时的分岔参数值， 判断了极限环的稳定性， 最后给出数值仿真验证了理论结果的正确性 ． 图 １为机 械式 离 心调 速器 力 学模 型 ．发动机 带 动飞 轮 以 角速 度 ∞转 动 ， 轮通 过 齿轮 箱 与轴 相 连， 飞 轴 旋 转 角速 度 为 ｎ）轴 端铰 接 两个 长 度 为 ｚ ｏ ， 的杆 ， １和杆 ２的另 一端 再 连接两 个 质量 为 ｍ 的刚性 球 ， 杆 然后 通 过杆 ３和杆 ４与一 套桶 相 连 ．轴上 套 有一 刚度 系数 为 ｋ的弹簧 ， 弹簧一端 顶 在套筒 中的端 面上 ．离心调 速器 可 以调节蒸 汽机 的蒸 汽 流量 Ｑ（ 内燃机 的燃 油流量 ）使 飞 轮 以恒定 转速 ｔ 转 动 ．当 △ 一ｔ ≠ 或 ， ｏ ｏ ∞＝ ｏ ｏ ０时， 将上 下转动 ， 为控 制 变量 ． 杆
喷油泵
供油定时：
• 供油定时指喷油泵对柴油机有正确的供 油时刻，由供油提前角表示。
• 调节方法：改变供油定时调节螺钉伸出 挺柱体外的高度。伸出越多，挺柱体高 度增加，柱塞位置升高，柱塞套油孔提 前被封闭，供油提前；拧入调整螺钉， 则供油延后。
4、机械离心式自动喷油提前器：
组成：主动盘和从动盘 主动盘通过凸缘外侧的传动爪与喷油泵驱动轴刚性
连接； 从动盘与喷油泵凸轮轴刚性连接，其上固定有两个
飞锤销； 主动盘与从动盘之间为弹性连接，并能相互转动一
定角度。 若发动机转速升高，则飞锤的离心力克服弹簧力向
外张开，当飞锤的圆弧面沿传动销由内向外张开时，带 动从动盘相对于主动盘顺喷油泵转动方向转过一定角度， 使供油提前。
调节范围：0º~10º
5、 调速器：
柴油机上为什么要安装调速器:
喷油泵的速度特性对工况多变的柴油机是非常不利的。当
发动机负荷稍有变化时，导致发动机转速变化很大。当负 荷减小时，转速升高，转速升高导致柱塞泵循环供油量增 加，循环供油量增加又导致转速进一步升高，这样不断地 恶性循环，造成发动机转速越来越高，最后飞车；反之， 当负荷增大时，转速降低，转速降低导致柱塞泵循环供油 量减少，循环供油量减少又导致转速进一步降低，这样不 断地恶性循环，造成发动机转速越来越低，最后熄火。
将喷油泵划分成为数不多的几个系列或 型号，然后再配以不同尺寸的柱塞偶件， 构成若干种循环供油量不等的喷油泵， 以满足不同功率柴油机的需要。
常用系列代号：A、B、P、Z。
A型柱塞式喷油泵
基本结构： 由泵油机构、
供油量调节机构、 驱动机构和喷油泵 体等部分组成。
1、泵油机构
柱塞副的构造：
柱塞和柱塞套是一对精密偶
离心机调速器工作原理
离心机调速器工作原理
1.离心机调速器的作用
离心机调速器是一种广泛应用于各种离心机的设备，它能够实现对离心机的转速、负载等参数的自动控制，从而保证生产过程的稳定性和可靠性。
其主要功能包括：调节负载，保持系统稳定，限制斷电等。
2.离心机调速器的组成
离心机调速器主要由电子控制系统、电机、变频器和机械传动系统组成。
其中，电子控制系统是调节转速的核心，它利用传感器采集的数据，通过数学计算和控制算法，指挥电机和变频器协同工作，实现对离心机转速的自动调节。
3.离心机调速器的工作原理
离心机调速器的工作原理可以分为以下几个步骤：
第一步，传感器检测转速：离心机调速器内置各种传感器，如霍尔传感器、光电传感器等，用于检测离心机的转速，将转速信号传输给电子控制系统。
第二步，电子控制系统计算误差：将传感器采集到的数据与预设的转速目标值进行比较，计算出误差值。
第三步，电子控制系统调节电机输出：根据误差值和预设调节范围，电子控制系统调节变频器，控制电机的输出频率和电流，从而实现对离心机的转速调节。
第四步，反馈系统优化控制：离心机调速器还具备反馈机制，通过反馈系统检测离心机的运行情况，优化控制参数，以保证离心机的安全运行和工作效率。
4.利用离心机调速器的优势
离心机调速器具备许多优势，如可靠性高、实现自动化控制、提高工作效率、降低生产成本等。
利用离心机调速器，我们能够更加准确地掌握离心机的转速和负载情况，避免因转速过高或过低导致的生产事故和产品质量问题，同时降低能耗和设备的维护成本。
因此，在现代生产中离心机调速器得到了广泛的应用。
调速器的运作方式
调速器的运作方式调速器是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。
以下是由店铺整理关于什么是调速器的内容，希望大家喜欢!调速器的运转方式调速器用于减小某些机器非周期性速度波动的自动调节装置。
可使机器转速保持定值或接近设定值。
水轮机、汽轮机、燃气轮机和内燃机等与电动机不同，其输出的力矩不能自动适应本身的载荷变化，因而当载荷变动时，由它们驱动的机组就会失去稳定性。
这类机组必须设置调速器，使其能随着载荷等条件变化，随时建立载荷与能源供给量之间的适应关系，以保证机组作正常运转。
调速器的理论和设计问题，是机械动力学的研究内容。
调速器的种类很多。
其中应用最广泛的是机械式离心调速器。
而以测速发电机或其他电子器件作为传感器的调速器，已在各个工业部门中广为应用。
调速器必须满足稳定性条件：①当机组转速与设定值出现偏差时，调速器能做出相应的反应动作，同时又必须有一经常作用的恢复力使调速器回复初始状态。
离心调速器中的弹簧就是产生恢复力的零件。
这样的调速器称静态稳定的调速器。
但是静态稳定的调速器也可能在调节过程中出现动态不稳定性，当调节动作过度而出现反向调节时，实际调节动作会形成一个振荡过程。
使振荡能很快衰减的调速器，称为动态稳定的调速器，否则是动态不稳定的调速器，后者不能保证机器正常工作。
②在调节系统中增加阻尼是提高动态稳定性的一种方法。
调节系统中的阻尼，例如运动副中的摩擦，使调速器具有一定的不灵敏性，即当被控制轴的转速稍微偏离设定值时，调速器不产生相应的动作。
机械式调速器的不灵敏性一般约为其设定值的1%。
灵敏性过高的调速器，也会由于机组正常运转中周期性的速度波动而产生不应有的调节动作。
调速器是用来保持柴油机的转速稳定的。
在柴油机的负载变化的过程中，它的转速是会相应发生变化的。
当转速降低时，如果调速器不调节，柴油机最终将停掉;当转速升高时，如果调速器不作用，柴油机最终将无法承受过大的离心力而损坏。
调速器的功能及工作原理
一、调速器功用及分类调速器是一种自动调节装置,它根据柴油机负荷的变化,自动增减喷油泵的供油量,使柴油机能够以稳定的转速运行;在柴油机上装设调速器是由柴油机的工作特性决定的;汽车柴油机的负荷经常变化,当负荷突然减小时,若不及时减少喷油泵的供油量,则柴油机的转速将迅速增高,甚至超出柴油机设计所允许的最高转速,这种现象称“超速”或“飞车”;相反,当负荷骤然增大时,若不及时增加喷油泵的供油量,则柴油机的转速将急速下降直至熄火;柴油机超速或怠速不稳,往往出自于偶然的原因,汽车驾驶员难于作出响应;这时,惟有借助调速器,及时调节喷油泵的供油量,才能保持柴油机稳定运行;汽车柴油机调速器按其工作原理的不同,可分为机械式、气动式、液压式、机械气动复合式、机械液压复合式和电子式等多种形式;但目前应用最广的当属机械式调速器,其结构简单,工作可靠,性能良好;按调速器起作用的转速范围不同,又可分为两极式调速器和全程式调速器;中、小型汽车柴油机多数采用两极式调速器,以起到防止超速和稳定怠速的作用;在重型汽车上则多采用全程式调速器,这种调速器除具有两极式调速器的功能外,还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用,使柴油机在各种转速下都能稳定运转;二、两极式调速器两极式调速器只在柴油机的最高转速和怠速起自动调节作用,而在最高转速和怠速之间的其他任何转速,调速器不起调节作用;一RQ型调速器结构通常调速器由感应元件、传动元件和附加装置三部分构成;感应元件用来感知柴油机转速的变化,并发出相应的信号;传动元件则根据此信号进行供油量的调节;二RQ型调速器基本工作原理1起动将调速手柄从停车挡块移至最高速挡块上;在此过程中,调速手柄带动摇杆,摇杆带动滑块,使调速杠杆以其下端的铰接点为支点向右摆动,并推动喷油泵供油量调节齿杆克服供油量限制弹性挡块的阻力,向右移到起动油量的位置;起动油量多于全负荷油量,旨在加浓混合气,以利柴油机低温起动;2怠速柴油机起动之后,将调速手柄置于怠速位置;这时调速手柄通过摇杆、滑块使调速杠杆仍以其下端的铰接点支点向左摆动,并拉动供油量调节齿杆7左移至怠速油量的位置;怠速时柴油机转速很低,飞锤的离心力较小,只能与怠速弹簧力相平衡,飞锤处于内弹簧座与安装飞锤的轴套之间的某一位置;若此时柴油机由于某种原因转速降低,则飞锤离心力减小,在怠速弹簧的作用下,飞锤移向回转中心,同时带动角形杠杆和调速套筒,使调速杠杆下端的铰接点以滑块为支点向左移动,调速杠杆则推动供油量调节齿杆向右移,增加供油量,使转速回升;反之,当转速增高时,飞锤的离心力增大,飞锤便压缩怠速弹簧远离回转中心,同样通过角形杠杆和高速套筒使调速杠杆下端的铰接点以滑块为支点向右移动,而供油量调节齿杆则向左移动,减小供油量,使转速降低;可见,调速器可以保持怠速转速稳定;3中速将调速手柄从怠速位置移至中速位置,供油量调节齿杆处于部分负荷供油位置,柴油机转速较高,飞锤进一步外移直到飞锤底部与内弹簧座接触为止;柴油机在中等转速范围内工作时,飞锤的离心力不足以克服怠速弹簧和高速弹簧的共同作用力,飞锤始终紧靠在内弹簧座上而不能移动,即调速器在中等转速范围内不起调节供油量的作用;但此时驾驶员可根据汽车行驶的需要改变调速手柄的位置,使调速杠杆以其下端的铰接点为支点转动,并拉动供油量调节齿杆增加或减少供油量;4最高转速将调速手柄置于最高速挡块上,供油量调节齿杆相应地移至全负荷供油位置,柴油机转速由中速升高到最高速;此时,飞锤的离心力相应增大,并克服全部调速弹簧的作用力,使飞锤连同内弹簧座一起向外移到一个新的位置;在此位置,飞锤离心力与弹簧作用力达到新的平衡;若柴油机转速超过规定的最高转速,则飞锤的离心力便超过调速弹簧的作用力,使供油量调节齿杆向减油方向移动,从而防止了柴油机超速;5停车将调速手柄置于停车挡块上,调速杠杆以其下端的铰接点为支点向左摆动,并带动供油量调节齿杆向左移到停油位置,柴油机停车,调速器飞锤在调速弹簧的作用下抵靠在安装飞锤的轴套上;三附加装置1.怠速稳定弹簧在RQ型调速器盖上装有怠速稳定弹簧,其安装位置刚好与供油量调节齿杆相对,它对调节齿杆的移动起限位和缓冲作用;有了怠速稳定弹簧,怠速更加稳定;2.转矩平稳装置转矩平稳装置安装在滑动销内,其作用是缓冲高速时喷油泵供油量调节齿杆的振动,借以消除柴油机转矩的波动;当把调速手柄移向高速并与最高速挡块接触时,转矩平稳装置中的弹簧3首先被压缩,同时供油量调节齿杆移至全负荷供油位置;若此时柴油机转速升高,当飞锤的离心力超过调速弹簧的作用力时,飞锤开始向外移动,但调节齿杆并不立即向减油方向移动,而是在转矩平稳装置中的弹簧伸长复原后,调节齿杆才开始移动,从而减缓了调节齿杆的频繁移动或振动,使柴油机输出的转矩趋于平稳;3.转矩校正装置转矩校正装置的功用是校正喷油泵供油量随转速的变化特性,也就是校正柴油机转矩随转速变化的特性,以使喷油泵的供油量与吸入气缸的空气量相匹配;转矩校正有正校正与负校正两种;供油量随转速下降而增加的校正为正校正；相反,供油量随转速下降而减少的为负校正;前者用于高速范围,后者用于低速范围;全程式调速器机械离心式全程调速器的结构形式很多,有与柱塞式喷油泵配套的,也有装在分配式喷油泵体内的,但其工作原理却基本相同;下面仅以VE型分配泵的调速器为例,说明机械离心式全程调速器的基本结构及工作原理;一VE型分配泵调速器结构二VE型分配泵调速器工作原理全程式调速器的基本调速原理是,由于调速器传动轴旋转所产生的飞锤离心力与调速弹簧力相互作用,如果两者不平衡,调速套筒便会移动;调速套筒的移动通过调速器的杠杆系统使供油量调节套筒的位置发生变化,从而增减供油量,以适应柴油机运行工况变化的需要;1.起动起动前,将调速手柄推靠在最高速限止螺钉上;这时调速弹簧被拉伸,弹簧的张力拉动张力杠杆绕销轴N向左摆动,并通过板形起动弹簧使起动杠杆压向调速套筒,从而使静止的飞锤处于完全闭合的状态;与此同时,起动杠杆下端的球头销将供油量调节套筒向右拨到起动加浓供油位置C,供油量最大;起动后,飞锤的离心力克服作用在起动杠杆上的起动弹簧的弹力,使起动杠杆绕销轴N向右摆动,直到抵靠在张力杠杆的挡销上;此时,起动杠杆下端的球头销向左拨动供油量调节套筒,供油量自动减少;2.怠速柴油机起动后,将调速手柄移至怠速调节螺钉上;在这个位置,调速弹簧的张力几乎为零,即使调速器传动轴的转速很低,飞锤也会向外张开,推动调速套筒,使起动杠杆和张力杠杆绕销轴N 向右摆动,并使怠速弹簧受到压缩;这时,飞锤离心力对调速套筒的作用力与怠速弹簧及起动弹簧对调速套筒的作用力平衡,供油量调节套筒处于怠速供油位置D,柴油机在怠速下运转;若由于某种原因使柴油机转速升高,则飞锤离心力增大,上述的平衡被打破,飞锤推动调速套筒、起动杠杆和张力杠杆进一步压缩怠速弹簧而向右摆动,供油量调节套筒则向左移,供油量减少,转速回落复原;若柴油机转速降低,飞锤离心力减小,怠速弹簧推动张力杠杆和起动杠杆向左摆动,供油量调节套筒则向右移,增加供油量,使转速回升;3.中速和最高速欲使柴油机在高于怠速而又低于最高转速的任何中间转速工作时,则需将调速手柄置于怠速调节螺钉与最高速限止螺钉之间某一位置;这时,调速弹簧被拉伸,同时拉动张力杠杆和起动杠杆绕销轴N向左摆动,而起动杠杆下端的球头销则向右拨动供油量调节套筒,使供油量增加,柴油机由怠速转入中速状态;由于转速升高,飞锤离心力增大;当其向右作用于调速套筒上的推力与调速弹簧向左作用于张力杠杆和起动杠杆上的拉力平衡时,供油量调节套筒便稳定在某一中等供油量位置,柴油机也就在某一中间转速稳定运转;当把调速手柄置于最高速限止螺钉上时,调速弹簧的张力达到最大,供油量调节套筒也相应地移至最大供油量位置,柴油机将在最高转速或标定转速下工作;4.最大供油量的调节若拧入最大供油量调节螺钉,则导杆绕销轴M逆时针方向转动,销轴N也随之转动,并带动球头销向右拨动供油量调节套筒,这时最大供油量增加;反之,旋出最大供油量调节螺钉,则最大供油量减少;改变最大供油量,可以改变柴油机的最大输出及最高转速或标定转速;三附加装置1.增压补偿器在增压柴油机上装用的分配式喷油泵附有增压补偿器,其作用是根据增压压力的大小,自动增减供油量,以提高柴油机的有效功率和燃油经济性,并可减少有害气体的排放;在补偿器盖和补偿器体之间装有膜片,膜片把补偿器分成上、下两个腔;上腔与进气管相通,其中的压力即为增压压力;下腔经通气孔与大气相通,膜片下面装有弹簧;补偿器阀杆与膜片相连,并与膜片一起运动;阀杆的中下部加工成上细下粗的锥体,补偿杠杆的上端与锥体相靠;在阀杆上还钻有纵向长孔和横向孔,以保证阀杆在补偿器体内移动时不受气体阻力的作用;补偿杠杆可绕销轴转动,其下端靠在张力杠杆上;当进气管中的增压压力增大时,膜片带动阀杆向下运动,与阀杆锥体相接触的补偿杠杆绕销轴顺时针方向转动,张力杠杆在调速弹簧的作用下绕销轴N逆时针方向转动,从而使起动杠杆下端的球头销向右拨动供油量调节套筒,供油量增加；反之亦然;2.转矩校正装置根据需要可在VE型分配泵上装备正转矩校正或负转矩校正装置;正转矩校正可以改善柴油机高速范围内的转矩特性;当柴油机转速升高到校正转速时,随着转速继续升高,作用在起动杠杆上的飞锤离心力的轴向分力 F 对销轴 N 的力矩,逐渐超过校正弹簧的预紧力对校正杠杆的支点即挡销5的力矩,这时起动杠杆及销轴 S 开始绕销轴 N 向右摆动;与此同时,校正杠杆绕挡销顺时针方向转动,其下端通过校正销将校正弹簧压缩,直至校正销的大端靠在起动杠杆上为止,校正过程结束；负转矩校正可以防止柴油机低速时冒黑烟;在负转矩校正装置中,调速套筒的轴向分力 F 直接作用在转矩校正杠杆上,使校正杠杆靠在张力杠杆的挡销上,转矩校正销靠在张力杠杆的停驻点上;当柴油机转速升高时,调速套筒的轴向分力 F 增大;若轴向分力 F 对挡销的力矩大于校正弹簧的弹簧力对挡销的力矩,则使校正杠杆以挡销为支点逆时针方向转动,并通过销轴 S 带动起动杠杆绕销轴 N 向左摆动,球头销则向右拨动供油量调节套筒,增加供油量,从而实现柴油机在低速范围内随转速增加而自动增加供油量的负转矩校正;当校正杠杆靠在校正销大端上时,校正结束;3.负荷传感供油提前装置负荷传感供油提前装置的功用是根据柴油机负荷的变化自动改变供油提前角;当柴油机转速一定时,若负荷减小,则喷油泵体内腔的燃油通过调速套筒上的量孔,经调速器轴的中心油道泄入二级滑片式输油泵的进油口,使喷油泵体内腔的油压降低,液压式喷油提前器内的活塞向右移动,供油提前角减小;反之,若柴油机负荷增加,调速套筒上的量孔被关闭,喷油泵体内腔的油压升高,喷油提前器内的活塞向左移动,供油提前角增大;负荷传感供油提前装置在全负荷的25%～70%范围内起作用;4.大气压力补偿器大气压力补偿器的功用是随着大气压力的降低或海拔高度的增加自动减少供油量,以防止柴油机排气冒黑烟;大气压力降低或汽车在高原行驶时,大气压力感知盒向外膨胀,使推杆向下移动;因为推杆下端与连接销接触的一段是上大下小的锥体,所以当推杆下移时,连接销向左移动,并推动控制臂绕销轴 S 逆时针方向转动;控制臂下端则推动张力杠杆和起动杠杆绕销轴N向右摆动,起动杠杆下端的球头销向左拨动油量调节套筒,减少供油量;。
机械离心式调速器工作原理
机械离心式调速器工作原理
机械离心式调速器，也称旋转离心式调速器，是一种简单而有效的电动机调速装置，它由离心式调速器旋转机构和控制电路组成。
机械离心式调速器的工作原理是利用离心力控制旋转速度，由离心式调速器旋转机构产生的离心力把转子抛到转子的较大直径处。
当转子旋转时，离心力会将转子抛向旋转机构的较大直径处，从而改变转子的转速，从而达到调节目的，这是机械离心式调速器的核心原理。
机械离心式调速器的控制电路通过对转子及位置反馈信号的检测，调整旋转机构的离心力，从而改变转子的转速，达到控制目的。
电路中可以根据调节要求，设定控制电路的离心力，进而调节转子的转速，实现调速控制。
机械离心式调速器具有调速范围广、精度高、负载性能好、可靠性高、结构简单灵活等优点，因此已经成为电动机的普遍选择。
- 1 -。
发电机调速器发展史
调速器发展史发动机上最早出现的自动调节器是1784年James Watt发明的离心式机械式调速器。
离心式机械调速器是第1代产品，它采用离心飞块感应转速的变化，依靠离心力与弹簧力的不平衡作用，通过机械机构驱动油量调节齿杆改变供油量来调速。
20世纪40年代末50年代初出现了间接作用的机械液压式调速器，可以视为第2代产品。
这种调速器的飞块所产生的离心力仅用于移动控制滑阀，因而可以做得很小。
用滑阀控制压力油的流动路线，压力油进入动力油缸使动力活塞移动产生很大的驱动力，作用于发动机燃油齿杆控制供油量，因而具有较大的工作能力.这种调速器在船用发动机上得到了广泛的应用。
无论是机械式还是机械液压式调速器，均采用的是飞块所产生的离心力随转速变化的特性来控制齿条的位移，进而控制供油量，使汽油机的转速在一定范围内达到稳定。
但是，在传动机构中，运动时所产生的阻力，也成了闭环控制的重要因素。
由于阻力的作用，影响着弹簧力与飞块离心力的平衡，也就影响着转速的变化。
由于弹簧各段的刚度不同，就使得平衡状态的转速稳定值不同，即存在着调速率。
机械调速器由于受机械零部件本身性能的限制，其调速率己不能满足要求，虽然用了各种附加装置，如高原补偿器，扭矩负校正器，起动加浓等装置，使结构愈来愈复杂。
因此，以上两种调速器难以实现较为复杂的调节规律和控制功能，无法满足进一步降低油耗，减少有害排放物，提高精度以及自动化程度日益提高的要求，所以研究人员就把目光转向了新兴的电子技术。
自50年代以来，人们尝试用电子器件代替机械器件，使用电信号代替机械信号来设计调速器并取得了突破，出现了初具雏形的电子调速器。
60年代，推出了2301/EG-3P型电液调速器，:产它由转速传感器，电宁控制器和电液执行器组成，，这就奠定了模拟电子调速器(第3代电子调速器)的基本结构模式。
其后又有许多国际大公司研制出了各种不同型号的电子调速器，它们的共同点是均由磁电式转速传感器，以模拟式PID或PI调节器为核心的转速控制器、执行器以及其它一些功能附件组成。
07机械设计基础第七章机械运转速度波动的调节
第一节 速度波动调节的目的和方法
周期性速度波动的调节方法
在机械中加上一个转动惯量很大的回转件——飞轮
飞轮的动能变化
E
1 2
J( 2
- 02 )
显然动能变化相同时，飞轮的转动惯量越大，速度波动越小。
第一节 速度波动调节的目的和方法
三、非周期性速度波动
机械的运转速度变化是非周期性的，完全随机的，不能依靠飞轮对其进行速 度波动的调节。
第二节 飞轮设计的近似方法
Ea Eo Aoa Eo M [S1] Eb Ea Aab Ea M [S2 ] Ec Eb Abc Eb M [S3 ] Ed Ec Acd Ec M [S4 ] Eo Ed Ado Ed M [S5 ]
Amax
Emax
Emin
1 2
J (m2ax
2 min
)
Jm2
飞轮转动惯量 Amax用绝对值表示
J Amax
m2
第二节 飞轮设计的近似方法
由上式可知：
1）当Amax与ω 2m一定时 ，J-δ 是
一条等边双曲线。
J ∆J
当δ 很小时， δ ↓→ J↑↑
过分追求机械运转速度的平稳性，将使飞轮过于笨重。
2）当J与ω m一定时 ， Amax-δ 成正比。即Amax越大，∆δ
机械运转速度越不均匀。
J
Amax
m2
δ
3) 由于J≠∞，而Amax和ω m又为有限值，故δ 不可能
为“0”，即使安装飞轮，机械总均转速越高，所需飞轮
的转动惯量越小。一般应将飞轮安装在高速轴上。
飞轮设计的基本问题：已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，
柴油机调速系统的工作原理及调整方法
N o n g j i y u w e i x i u1.调速器的工作原理目前，广泛应用的机械式调速器是直接利用飞锤旋转时产生的离心力与调速器弹簧回位力之间的平衡的原理来实现调速过程的。
当转速变化时，飞锤的转动即转变为滑套及与其相连接的喷油泵齿杆的移动，以达到调节喷油泵循环供油量的目的。
由于飞锤旋转时产生的离心力是反映转速的最直接信号，再加上这种机械式调速器结构比较简单，工作也十分可靠，且已积累了长期的使用与维修经验，目前仍在柴油机特别是中小功率柴油机上得到广泛的应用。
由于飞锤所产生的调节力在低速时较小，故这种调速器只适用于高速的中小功率柴油机，对大型柴油机，由于油量调节机构摩擦阻力较大，加之柴油机转速不高，若再采用纯机械式飞锤，势必要增加调速质量与尺寸，使调速器的结构十分笨重而导致灵敏度降低。
为此，在大型柴油机上都是采用液压式调速器来实现调速的。
2.调速器的主要功能2.1发动机要能维持在任一转速下稳定运转，并可随驾驶员机动变速运转。
所维持的不同转速，是由机组不同的田间作业要求确定的。
对转速的这些要求，柴油机本身因其特性等原因而不能满足，也就是说柴油机运转时可能会出现“飞车”和“自行熄火”等问题，这就要在发动机上安装调速器，使它不仅能保持发动机的怠速稳定运转和限制最高转速，而且还能使发动机在其全部转速范围内的任一转速下稳定运转，即当驾驶员根据田间作业的要求操纵调速器而选定某一转速后，调速器还能随外界负荷的变化自动调节供油量，使发动机在所选定的转速下稳定运转，并保证发动机运行的安全可靠。
2.2发动机的低速空转（或称怠速）要稳定，不灭火。
这在使用中有重要意义。
当短时间停车或换挡时，需要让发动机低速空转以省油，如低速不稳定而灭火，会给驾驶员带来很大麻烦，如维持的转速过高，则会耗油过多，所以要维持低速空转稳定。
2.3发动机转速不能超过一定的限度，否则有“飞车”的危险。
这是由于转速过高时，发动机曲柄连杆机构等运动件的惯性力过大，使零件承受过大的载荷而造成损坏，甚至会捣毁整个发动机。
柴油机调速器的分类
柴油机调速器的分类(1)柴油机调速器按工作原理可分为机械离心式调速器、气动式调速器、液压式调速器和电子式调速器四种。
1)机械离心式调速器。
所有机械式调速器的工作原理大致相同，它们都具有被曲轴驱动旋转的飞锤(或飞球)，当转速变化时飞锤的离心力也随着变化，然后利用离心力的作用，通过一些杆件来调节发动机的供油量，使供油量与负载大小相适应，从而保持发动机的转速稳定。
在中小功率柴油机上，应用最广泛的是机械离心式调速器。
机械离心调速器有卧式和立式两种，主要构件是钝盘、飞铁、调速弹簧、调整螺钉和传动拉杆等。
转速在额定值时，飞铁的离心力与调速弹簧的张力平衡。
当转速高于额定值时，飞铁离心力增大超过弹簧的张力，使飞铁张开带动拉杆减少油门，柴油机自动恢复额定转速。
相反，当转速低于额定值时，飞铁向内靠拢，带动拉杆增大油门，使柴油机增速。
机械离心式调速器结构简单，维护比较方便，但是灵敏度和调节特性较差。
2)气动式调速器。
气动式调速器的感应元件用膜片等气动元件来感应进气管压力的变化，以便调节柴油机转速。
3)液压式调速器。
液压式调速器是利用飞铁的离心作用来控制一个导阀，再由导阀控制压力油的流向，通过油压来驱动调节机构增大或减小油门，完成转速自动调节的目的。
液压调速器的优点是输出转矩大，调速特性和灵敏度比机械离心式调速器好，缺点是结构较复杂，维护技术的水平要求较高。
4)电子式调速器。
电子式调速器是近年来研究应用的较先进的调速器，它的感应元件和执行机构主要使用电子元件，可接受转速信号和功率信号，通过电子电路的分析比较，输出调节信号来调节油门。
电子调速器的调速精度高，灵敏度也高，主要缺点是需要工作电源，并要求电子元器件具有很高的可靠性。
(2)柴油机调速器按功用可分为单程式、两极式和全程式三种。
在工程机械用柴油机中，应用最多的是全程式调速器。
1)单程式调速器。
单程式调速器只能控制发动机的最高空转转速，其工作原理如图1所示。
由曲轴驱动的调速器轴l带动着飞球2旋转。
调速器1
当负荷增大时，转速下降，飞重的离心力小 于弹簧的预紧力，飞重向内收拢，调速杆38 下移，使浮动杆35以右端C为支点向下摆动， 推动滑阀36下移并打开套筒上的控制孔27， 高压油进入动力活塞23的下腔。由于动力活 塞下面面积为上面面积的两倍，致使动力活 塞向上移动并带动输出轴12逆时针方向转动 加油，增加柴油机供油量使转速回升。
7）速度设定机构
由两部分组成：其一由调 速旋钮42、传动齿轮41、43和调速齿轮44组 成；其二由调速电机（图7- 14中之6）及蜗 轮减速机构等组成。前者用于调速器前手动 调节，后者用于配电盘处遥调，均可通过改 变弹簧8的预紧力改变柴油机的稳定转速。
（8）负荷限制机构 由负荷限制旋钮16、负荷限制指针14、 负荷限制凸轮5、控制杆17、紧急停车杆24、限制杆25、限 制销26、齿条11、齿轮10、负荷指针9等组成。用以限制动 力活塞的加油行程。如图示限制指针14位于表盘刻度“10” （最大）处，而此时动力活塞的实际加油行程由指针9指示 为“5”处。此时在杆17与凸轮15之间具有间隙，滑阀36的下 移不受限制，动力活塞继续上行加大供油量，当动力活塞上 行至最大供油位置时，指针9指示“10”，杆17与凸轮15刚好 接触，限制滑阀36继续下移，即动力活塞限制在供油“10” 处。同理若指针14置于“8”、“6”、“4”刻度处，柴油机的 供油量亦被限制在“8”、“6”、“4”处。若转动旋钮16至 “0”刻度，则柴油机自行停车。柴油机起动时为防加速过快 应将负荷限制旋钮置于“5”；待起动之后运转正常将负荷限 制旋钮转至“10”或规定位置。 按下停车杆24可使滑阀36抬起，动力活塞23下行减油停车。 但此杆仅在调速器试验中使用，并非在柴油机运转中使用。 但可在其上方装设安全停车辅助装置以保护柴油机。
第四章电力系统频率和有功功率自动控制第四章电力系统频率
第四章 电力系统频率和有功功率控制第一节 电力系统频率和有功功率调整的必要性一、 电力系统频率与有功功率的关系 频率、电压是电网电能质量的二大指标。
频率变化原因：负荷变动导致有功功率的不平衡。
变化过程：负荷变化→发电机转速变化→频率变化→负荷的调节效应→新频率下达到平衡。
消除偏移：原动机输入功率大小随负荷变动而改变。
结论：① 电网仅一个频率；② 电网可在偏离额定频率下稳定运行；（0.2Hz ） ③ 频率调整依靠有功进行调整；④ 维持电网频率，调速器调整原动机输入，跟踪负荷变化。
⑤ 转速与频率关系：60pn f二、 电网频率对电能用户及电力系统的影响 对用户影响：① 异步机：转速变化影响产品质量；电机输出功率变化影响输出功率大小。
② 电子测量设备：影响测量精度。
③照明、电热负荷：影响小。
对电网影响：①汽轮机叶片：振动、裂纹，影响寿命。
②火电厂：低于48Hz→辅助电机（送风、给水、循环、磨煤等）出力下降→锅炉、汽轮机出力下降→有功出力下降→频率进一步下降→恶性循环（频率雪崩）。
③电网电压：频率下降→异步机、变压器励磁电流增大，无功损耗增大。
发电机励磁电压下降→系统电压下降→有可能导致系统电压雪崩（大面积停电）。
④核电厂：频率下降→冷却介质泵跳开→反应堆停运。
第二节同步发电机调速器基本原理一、机械液压调速器（离心式调速器）原理简介组成: 测速环节、执行放大环节、转速给定装置①测速环节：主轴带动的齿轮传动机构和离心飞摆。
转速n上升→ A点上移（升高）；转速n下降→A点下移（降低）；②执行放大环节：错油门＋油动机。
稳定状态：错油门活塞堵死油动机活塞二个油管路，油动机上下油压相等，调节汽阀开度不变。
F上升→上管进油→活塞向下→汽阀开度减小→转速下降；F下降→下管进油→活塞向上→汽阀开度增大→转速上升；放大作用：小力量作用于F点，通过高压油作用，在活塞出生较大作用力。
③转速给定装置：同步器。
控制电机的正转、反转，使D点上下移动。
机械式离心调速器的Hopf分岔分析
离 心调 速 器 系统 为一 非 线 性 系 统 ， 强 非 线 性 系 对 统 ¨ 和 多 自由 度 非 线 性 系 统 的复 杂 动 力 学 性 态
以角速度 转 动 ， 飞轮通 过 齿轮 箱 与轴 联 结 ， 旋转 角 轴
速度 为 砌 ， 端铰 接 两个 长度 为 Ｚ 轴 的杆 ： １ 杆 ２ 杆 杆 和 ， １和杆 ２的另 外 一 端 再 连 接 两 个 质 量 为 ｍ 的 刚性 球 ，
系统 的动力 学 方 程 ， 理 论 上 对 系 统 解 的 动力 学 稳 定 从 性 做 出 了分 析 和判 断 ， 得 到 发 生 Ｈ ｐ 分 岔 时 的分 岔 并 ｏｆ
图 １ 机 械式 离 心 调 速 器 系 统 的力 学 模 型
对 系统 进行 分 析 ， 做 以下 基 本 假 设 ： ） 忽 略 杆 先 １ 和套 管 的质 量 ；）假 设杆 轴 头与 刚性球 连 接 处 的粘 性 ２ 摩擦 系数 为 Ｃ 由图 Ｚ 。 可写 出系 统 的动能 和势 能为
摘 要 ：研究了机械式离心调速器系统的复杂动力学行为． 通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律， 建立
了机械 式离心调速器系统 的动力学方 程。定性分析 了系统定 态的存在性和稳定性 ， 讨论 了系统 的 Ｈ ｐ 分岔 ， ｏｆ 得到 了系统
的 Ｈ ｐ 分岔参数值 ， ｏｆ 并判 断了极 限环 的稳 定性 。用 四阶 Ｒ ｎｅＫ ｔ ｕｇ ．ｕｔ ａ算法 计算 了系统 的分 岔 图，借 助 Ｐ ｉ ａ６截 面和 ｏ ｃｒ ｎ Ｌ ａｕ ｏ 指 数对 系统的运动形态进行 分析。数值仿真进一步研究 系统的 Ｈ ｐ 分岔 ， ｙｐ ｎｖ ｏｆ 通过对 系统参 数的不断 变化 ， 析得 分
的研 究 目前 仍 然 是 非 线 性 动 力 学 的 一 个 热 门研 究 课 题 。离 心调 速器 系统 在 许多 旋转 机 械 系统 中扮 演 着十分重要的角色 ， 如柴油机 、 蒸汽机等等。这类旋转 机 械系 统 受 外 部 扰 动 时 ， 统 的 速 度 将 会 很 快 改 变 。 系 为 了避 免离 心调 速器 系统 在 运 转 过 程 中产 生 混 沌 行 为 以及 系 统受 外 部 扰 动 时 速 度 突 然 的 改 变 ， 文 着 重 研 本 究受 外部 扰 动 的 离 心 调 速 器 系 统 的 复 杂 动 力 学 行 为 ， 对这 类机 械 系 统 的 动 力 学 优 化 设 计 、 靠 性 分 析 及 降 可 低 噪声等 都具 有 重要 的意 义 。 Ｓｔｍ ｙｒ１研 究 了 Ｗａ 离 心 调 速 器 系统 余 维 二 ｏ ａｏｌ ｏ ４ ３ ｔ ｔ 分岔 的局 部动 力学 行为 ，曹承 佳 ¨ 纠给 出 了离 心 调 速器 系统 的相 轨 线 图 和 同宿 轨 道 方 程 ， 用 Ｍｅ ｉｏ 法 并 ｌ ｋｖ方 ｎ
汽轮机调节系统发展史
汽轮机调节系统发展史本文从机械液压式调节系统MHC、电气液压式调节系统EHC、纯电调节系统模拟式电液调节系统AEH、数字式电液调节系统DEH几个方面分析了汽轮机调节系统发展史。
标签：汽轮机；调节系统；发展史1 汽轮机调节系统发展1.1 机械液压式调节系统MHC20世纪初开始使用，属于早期的汽轮机调节系统，也称液调，全称机械液压式调节系统（Mechanical Hydraulic-Control，MHC）。
主要由转速感应机构，传动放大机构，执行机构，反馈装置等部件组成。
当用户用电量减少时，转速上升，调速飞锤离心力增大，带动滑环向上移动，滑环通过杠杆使调节气门向下关小，从而减小汽轮机进汽量，机组功率减小。
直接调节系统力矩较过小，无法满足调节汽门的正常开关，配汽机构在配汽机构中加入液压元件，便很好的解决了这一难题。
转速上升，滑阀通过杠杆带动错油门阀芯向上移动，压力油通过阀芯油口进入油动机活塞的上部，同时油动机的下油室与泄油口接通，油动机活塞向下移动，关小汽机调节汽阀，同时杠杆以滑阀为中心带动错油门阀芯下移回中，切断油动机上下腔室油口，压力油停止流通，调速系统达到一个新的平衡状态。
这也形成了最初的机械液压调节系统——离心式液压调节系统。
液压执行机构因响应快，力矩大，传动平稳，调节范围广至今仍在使用。
此时的调速系统按调节系统感应机构分类，有机械离心式调速器和液压式调速器。
机械离心式调速器有两种，一种如上介绍的低速重锤式离心调速器；另一种为高速弹簧片式离心调速器。
而液压式离心调速器，以转速为输入信号，油压为输出信号。
常见的有径向钻孔泵调速器和旋转阻尼调速器。
这种带同步器的液压式调节系统结构复杂，反应慢，由于机械间隙引起的迟缓率较大，且静态特性只能平移不可以按要求进行改变，不能满足现代机组需求，慢慢的退出历史舞台。
但该调节系统能够满足机组的日常运行要求，所以很多厂至今仍在使用。
1.2 电气液压式调节系统EHC随着汽轮发电机组单机容量的不断增大和电网自动化水平的提高，以及电器元件的发展和利用，产生了电气液压控制系统（Electro-Hydraulic Control，EHC），简称电液控制装置。
蒸汽机离心调速器的工作原理
蒸汽机离心调速器的工作原理
蒸汽机离心调速器的工作原理主要依赖于离心力和弹簧弹力之间的相互作用。
具体来说，当蒸汽机启动后，转动通过齿轮传递到离心调速器的转轴上，带动连杆机构上的两个钢球绕转轴转动。
钢球的惯性使它们做离心运动，而弹簧则对两个钢球提供向心力。
钢球的离心运动带动套筒向上运动，杠杆将套筒的运动传递到蒸汽阀门，调节阀门的开度。
阀门的开度调节了蒸汽的进给量，进一步调节蒸汽机的转速。
在蒸汽机运转过程中，如果转速超过设定转速，弹簧的弹力会小于钢球所需的向心力，导致钢球做离心运动，并带动蒸汽阀门减小开度，进气量降低，蒸汽机转速降低。
相反，如果蒸汽机转速低于设定转速，弹簧的弹力会大于钢球所需的向心力，钢球会向转轴靠拢，带动蒸汽阀门增大开度，进气量增大，蒸汽机转速增加。
通过这种方式，离心调速器利用弹簧和钢球所需的向心力来调节蒸汽机的转速，使蒸汽机的转速始终保持在稳定的设定值。
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离心调速器工作原理
喷油泵的速度特性
喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于调节拉杆的位置。
此外，还受到发动机转速的影响。
在调节拉杆位置不变时，随着发动机曲轴转速的增大，柱塞有效行程略有所增加，而供油量也略有增大；反之，供油量略有减少。
这种供油量随转速变化的关系称为喷油泵的速度特性。
调速器的功用、形式
功用：喷油泵的速度特性对工况多变的柴油机是非常不利的。
当发动机负荷稍有变化时，导致发动机转速变化很大。
当负荷减小时，转速升高，转速升高导致柱塞泵循环供油量增加，循环供油量增加又导致转速进一步升高，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越高，最后飞车；反之,当负荷增大时,转速降低，转速降低导致柱塞泵循环供油量减少，循环供油量减少又导致转速进一步降低，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越低，最后熄火。
要改变这种恶性循环，就要求有一种能根据负荷的变化，自动调节供油量。
使发动机在规定的转速范围内稳定运转的自动控制机构。
移动供油拉杆，可以改变循环供油量，使发动机的转速基本不变。
因此，柴油机要满足使用要求，就必须安装调速器
调速器是根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变化。
调速器的型式：按功能分有两速调速器、全速调速器、定速调速器和综合调速器；按转速传感分有气动式调速器、机械离心式调速器和复合式调速器。
机械离心式调速器的工作原理
机械离心式调速器是根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的，工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将供油拉杆向循环供油量减少的方向移动。
当负荷减小时，转速升高，离心力大于弹簧力，供油拉杆向循环供油量减少的方向移动，循环供油量减小，转速降低，离心力又小于弹簧力，供油拉杆又向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加,转速又升高,直到离心力和弹簧力平衡，供油拉杆才保持不变。
这样转速基本稳定在很小的范围内变化。
反之当负荷增加时，转速降低，弹簧力大于离心力，供油拉杆向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速升高，弹簧力又小于离心力，供油拉杆又向循环供油量减小的方向移动，循环供油量减小，转速又降低，直到离心力和弹簧力平衡。
两速调速器
作用:两速调速器适用于一般条件下使用的汽车柴油机,它只能自动稳定和限制柴油机最低与最高转速，而在所有中间转速范围内则由驾驶员控制。
结构（如图5-19所示）：
图5-19（点击图片观看调速器工作示意图）
1-飞块2-支持杠杆3-控制杠杆4-滚轮5-凸轮轴6-浮动杠杆7-调速弹簧8-速度调定杠杆
9-供油调节齿杆
10-拉力杠杆11-速度调整螺栓12-起动弹簧13-连杆14-导动杠杆15-怠速弹簧16-滑套
工作原理：机械离心式调速器是根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的，工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将供油拉杆向循环供油量减少的方向移动。
当负荷减小时，转速升高，离心力大于弹簧力，供油拉杆向循环供油量减少的方向移动，循环供油量减小，转速降低，离心力又小于弹簧力，供油拉杆又向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速又升高，直到离心力和弹簧力平衡，供油拉杆才保持不变。
这样转速基本稳定在很小的范围内变化。