水轮机调速器的机械液压系统

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1、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。随着现代水轮机微机调速器

2、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。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

3、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。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。2.1采用流量

4、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。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

5、信号成比例。（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。图5.3-22具有液压内反馈的电液随动系统原理框图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

6、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。图5.3-23具有液压内反馈的电液随动系统原理图动作原理：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

7、中位，主接力器也将稳定不动。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。