传动放大机构

减小活塞作用面积 Am －影响提升力
减小活塞行程 mma－x 受调节汽阀开启大小的规定
加大滑阀油口宽度 bs －受滑阀强度限制 增大滑阀最大行程 Smax
增大进油压力 pp－首先有利于减小Tm ，同时有利于增大提升力。
目前液压调节系统
p
＝1.2～2.0MPa，太高怕漏油造成失火，但机组容
节流式：油口有一定的开度， 工况不同，对应的油口开度不同。
油动机
作用：放大功率以操纵调速汽阀，改变形式后作为中间放大环节。
分类：
1、往复式： 断流式滑阀控制：双侧进油、单侧进油
节流式滑阀控制：单侧进油、随动滑阀
2、旋转式
双侧进油油动机
单侧进油油动机
油动机的技术指标：
提升力：用于衡量油动机提升力大小。 油动机时间常数：用于衡量油动机动作的快慢，开关要求迅速，特别是 关阀。 （600MW机组高压主汽阀关阀时间0.42s）
传动放大机构
传动放大机构的作用和分类
调速器发出的转速变化信号很小，不可能直接操纵配汽机构，中间要 经过多级信号放大和转移，一般采用电子或液压元件，多采用液压式。
主要包括：滑阀（错油门）、油动机、反馈机构。
错油门（滑阀）
作用：控制油动机的进油方向和油量大小。 分类：
断流式：滑阀的凸肩切断通往油动机油口， 只有在变动过程中才开启。
机△z减小－>断流式滑阀△z减小－>滑阀居中。
1、说明
（1）控制油压 px与排油口 an开度与反馈油口 am开度间的关系如下 ：
由固定节流孔 a0
流入油量＝ an
am
排出油量
0a0 ( pp px ) nan ( px pb ) mam ( px pb )
2
2
2
a02 ( pp px ) (an am )2 ( px pb )
盖度对调速系统的影响： 由于存在盖度，只有当滑阀的移动距离超过盖度后，才能
使油动机工作，降低了调速系统的灵敏度－不利因素 滑阀有微小的抖动后，油动机抖动，引起负荷转速的晃动，
只要抖动不超过盖度，调速系统免除晃动－有利因素
二、中间放大元件
（一）节流式滑阀油动机
1、原理
压力油经节流孔板 f0 进入控制油路，一路通往油动机活塞下部， 一路通过滑阀控制的油口A排出。调节过程中，油口A的面积 fx
三、反馈机构
反馈机构是调节系统的重要组成部分，讨论机械反馈和液压反馈机构。
1、机械反馈
旋转阻尼调速系统采用杠杆弹簧机械反馈从旋转阻尼来的一次油 压p1经蝶阀放大器放大后成为二次油压p2，作用于继动器的活塞 上。
在稳定工况下，断流式滑阀处居中位置，作用在继动器上的压力 p2与弹簧的作用力相平衡。
一、断流式滑阀 双侧进油油动机
1、油动机
（1）提升力
下部油压为 pb ，上部油压为 pp，这时上下
油压差最大，活塞受 到的油压作用力最大， 称为最大提升力。
Fqmax Am ( pp pb ) 1.3Rx
考虑油口有流动阻力，油动机的提升力
p1 p p p1 p2 pb p2
Fq Am ( p1 p2 ) Am[( pp pb ) (p1 p2 )]
3、为了提高活塞动作的灵敏度，应合理选择活塞前后的压力比，面积比。
通常 A2 2A1 ，则
p2
1 2
p1
另外缩小节流孔a1的直径也可提高灵敏度。
4、差动活塞的时间常数
（1）定义：在喷油嘴最大出油条件下，滑阀走完最大行程所需的时间。 （2）公式：
Tm
容积 ＝ 最大出油量
A2Smax
d3xmax
2
3、断流式滑阀
断流，就是滑阀处于居中位置，靠凸肩切断通往油动 机的进出口油口, 要断流，凸肩高度应大于油口高度， △1、△2、△3、△4 为“盖度” 。 当滑阀向上移动距离超过△1（△3）进油，超过△4 （△2）泄油。 △1(△3)－进油盖度; △2(△4)－出油盖度; △4（△2）<△1（△3）
iii）优缺点
优点：提升力大，时间常数小。 缺点： 为减小时间常数要增大进油量，即增大油泵出力，如按最大进油量设计
油泵，容量较大，大容量油泵在小流量下运行，经济性要降低。 双侧进油油动机的开关靠油压，如发生油泵故障或者油管破裂，调速汽
门不能自动关阀停机。
2、断流式单侧进油油动机
（1）结构
油动机下部充满控制油 px，上部为弹簧力。 增大，油动机活塞上移， 减小，油动
m bn x bm
（三）差动活塞
a2 pb
a3
a1
1、结构：
外壳
滑阀： 左侧阀芯面积大，油压有效作 用面积小 右侧阀芯面积小，油压有效作 用面积大
喷油嘴：
直径为d，间隙为y0， 通流面积 dy0 3
2、动作原理
差动活塞与高速弹性调速器配套使用。
在稳定工况下，挡油板位置 y0一定，喷油嘴与挡油板的间隙一 定，油压p2 、p1一定，有 p1A1 p2 A2 ，差动活塞稳定不动。
波纹管的力臂比碟阀的力臂长来达到放大油压的目的。一般放大倍数 5
（2）β为负说明一次油压与二次油压的变化方向相反。
电液调节油动机
电液调节油动机是数字电液控制系统的执行机构，将电子控制器 产生的调节汽门开度电信号转变为油动机活塞的行程，由电液转 换器（电液伺服器）、油动机、快速卸载阀、线性位移差动变送 器等组成。
机px活塞在弹簧力作用下下移。px
（2）工作原理
外界需求功率增大－>汽机转速下降－>滑
阀下移－>压力油进入油动机下部－>活塞 上移－>汽门开大－>汽轮机功率增大
px
反之，滑阀上移－>油动机下侧与排油管 相通－>活塞在弹簧力作用下下移－>汽门 关小－>汽轮机功率减小
（3）优缺点
优点： 关闭汽阀靠弹簧力，即使油管破裂，依靠弹簧力能关闭阀门，防止事
(
p2
pb )
A2
0.01 : 0.03s
d3
2
(
p2
pb
)
（四）碟阀放大器（P355）
应用于上海汽轮机生产的调速系统，
碟阀放大器与旋转阻尼配套使用。
K1
（P356图6.2.15(a)）
Z1
1、结构
碟阀放大器由一端铰链支承的平衡
杠杆，主同步器弹簧，辅同步器弹
簧，一次油压波纹管，二次油压碟 pp
1、动作原理
（1）在平衡状态下，pt pe ，n一定
（2减）小pe－下>降p－x 增>n大上－升>－油>动脉机冲1△泵z油增压大p1－上>升断－流>式压滑力阀变△换z器增滑大阀－上>压移力－油>an
进入油动机下室－>油动机活塞上移－>关小调速汽门－> pt 下降 （3）油动机活塞上移－>（反馈）－>反馈油口上升－> px 减小－>油动
节流式滑阀
p1
脉冲泵一次油压转换成控制油压px的变化
（3）单侧进油油动机
作用力的平衡（弹簧力，油压px作用力）
px增大－>活塞上移，把油压变化转换成活塞位移。
图中（1）～（3）组成了节流式滑阀与单侧进油油动机结构，作为系 统的一级放大 。
（4）断流式滑阀 （5）双侧进油油动机
以上是第二级放大，功率放大 （6）反馈油口 （7）控制油路
5、静态特性
是指各个稳定工况下传动放大系统输入量△x与输出量△m之间 的关系，可以根据油口an 、am 的流量变化特点来求 。
流过 an 流量变化量＝流过油口am 流量变化量
bnxn
2
(
px
pb
)
bmmm
2
( px pb )
压力变换器活塞位移
油动机活塞位移
设 n ，m bnx bmm ＝常数
由于调节结束，断流式滑阀一定要居中－ ax px不变。
px pp
[1
pb
(
ax a0
pp
)2
]
( ax
1 )2
1
a0
k (ax )2 a0
px
pp kpb 1 k
令 an am ＝常数
转速变化时， 改变 an， 相应改变 an，具体见公式推导P354
控制油压 px优化设计问题。选择合理的px使同一位移下引起的控制 px
是变动的，对控制油压 px起节流作用，称节流式滑阀。 滑阀向下移△x－>油口A关小－> px增大－>油动机活塞上移△z－
>调节汽阀上升－> 汽机功率增大
（二）带压力变换器的中间放大机构
应用于北重径向钻孔泵系统，是节 流式滑阀与断流式滑阀的组合应用
1、结构 （1）径向钻孔泵
（2）压力变换器－节流滑阀，靠凸肩 控制油口开度 an 转速n增大－>脉冲泵油压p1增大－> 滑阀上移－>油口 an 减小－>px增大
计算公式：
分析：
Tm
mmax Am Qmax
mmax Am
nbs Smax
1
(
pp
pb )
活塞面积
i）油动机时间常数：衡量油动机动作快慢的指标，一般 Tm ＝0.1～0.3s
Tm上升－>油动机移动速度下降－>机组的调节性较差，不能快速适 应外界负荷变化，在甩负荷时，容易引起超速 。
ii）减少油动机时间常数的措施
p
量增大以后，需要的提升力增大，为防止引起火灾，把润滑油和调节
油分开。
润滑油
为了保证轴承润滑，对油质有要求，采用透平油，压力可低于1MPa。 北仑1#机组，压力1.57MPa相当于国产30号透平油，着火点<350℃ 。
调节油
用于调节系统的滑阀，油动机
用抗燃油，燃点高于650℃，高过主蒸汽温度，即使有漏油不会引起 火灾，理论上甚至可以用水，压力达8～14MPa。北仑1#调节油压力 10.97MPa，磷酸酯抗燃油，着火点≈800℃
若转速变化：
n增大－>挡油板右移－>y增大－>
增大，排油量增大－>
3
p2 减
小，p1A1 p2 A2，滑阀右移－>y减小－>3 减小，排油量减小－> p2
增大
当y＝ y0时， p1A1 p2 A2成立，差动活塞停止运动。
稳定工况下，y＝ y0 挡油板位移量＝差动活塞移动量
即△y＝△x
差动活塞随调速块一起移动，又称随动活塞。由油压差（ p1 p2 ）形成 的活塞移动作用力放大了调速块移动的作用力。
油压变化最大 ，使调节系统动作迅速 。
∴对k求导得 k＝1 在
px
2(
pp
pb )
(k
k 1)2
px k
2( pp
k 1 pb ) (k 1)3
an变动时，px变化最大 。
an an am
an 0
ax px
1 2
(
pp
pb )
可以采用液压联系，取消杠杆，因而布置方便，且动作灵敏，不易
损坏节流式油动机 。
故扩大； 汽机汽门开启时可慢一点，关闭时要快，单侧进油油动机加负荷靠油
压，减负荷时靠弹簧，不需要油泵供油，所以主油泵耗油少。 缺点：
开启阀门的有效提升力等于油压向上作用力与弹簧向下作用力之差， 提升力的大小与油动机的位置有关 。为保证汽门有较大的关闭速度， 要求弹簧力很大∴单侧进油油动机尺寸要比双侧进油油动机大 。 油动机关闭时间常数大 自定位能力差：容易受到油压波动的干扰 。
（2）工作原理
n增大－>p1增大－>p2减小－>继动器活塞上移－>碟阀间隙增大 －>p3减小－>滑阀上移－>压力油进入油动机上部－>油动机下移 －>关小汽门－>汽机功率减小
关小汽门－>杠杆下移－>继动器活塞下移－>p3增大－>滑阀下移。 调节终了，滑阀居中，继动器的位置也不变，p3不变，反馈是通
过杠杆、弹簧来实现的。
p2对继动器作用力的变化＝弹簧作用力变化
根据比例关系
A3p2 k3z3
z3
m
c
d
dLeabharlann Baidu
p2
k3 A3
d cd
m
二次油压的改变和油动机位移之间的关系，即为整个传动放大机构的特
性，通过改变弹簧的刚度或反馈杠杆比例，可以改变传递特性。
当转速变化，一次油压增加 p1，使碟阀移动，间隙s发生变化，使二次油压变
化p2，改变二次油压作用力。
新的平衡： p1b(l1 l2 ) p2al1 k1z1l1 k2z2 (l1 l2 ) 0
p2 b(l1 l2 )
p1
al1
（1）β为放大比，其大小取决于a、b、l1 、l2 ，靠波纹管的作用面积b比碟阀a大，
pb
阀组成。
K2 Z2
b
波纹管 一次油压
2、工作原理
平衡杠杆受到四个力： 两个弹簧作用力; 一次油压通入波纹管(面积b)向上作用力; 二次油压靠碟阀建立，高压油由节流针阀流入碟阀，由间隙溢出。
间隙s大，泄油量增加，二次油压p2降低，通过碟阀面积向上的 作用力减小。
稳定工况下，四个力达到平衡： p1b(l1 l2 ) p2al1 k1z1l1 k2z2 (l1 l2 )
特点： 双侧进油油动机的提升力只与活塞作用面积和上下的压力差有关，而与油动机 活塞的位置无关。
（2）油动机时间常数
定义 Tm
在滑阀油口a、b全开时，开度为最大mma，x 油动机活塞在最大进油
量的进Qm油ax 条量件，下充，满走油完动整机个时工活作塞行走程完全Sm程ax 所所需需要要的的时时间间，。也就是以最大