傳動放大機構(gòu)

傳動放大機構(gòu)第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六傳動放大機構(gòu)的作用和分類調(diào)速器發(fā)出的轉(zhuǎn)速變化信號很小，不可能直接操縱配汽機構(gòu)，中間要經(jīng)過多級信號放大和轉(zhuǎn)移，一般采用電子或液壓元件，多采用液壓式。主要包括：滑閥（錯油門）、油動機、反饋機構(gòu)。

錯油門（滑閥）作用：控制油動機的進油方向和油量大小。分類：斷流式：滑閥的凸肩切斷通往油動機油口，只有在變動過程中才開啟。節(jié)流式：油口有一定的開度，工況不同，對應(yīng)的油口開度不同。第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六油動機作用：放大功率以操縱調(diào)速汽閥，改變形式后作為中間放大環(huán)節(jié)。分類：1、往復(fù)式：斷流式滑閥控制：雙側(cè)進油、單側(cè)進油節(jié)流式滑閥控制：單側(cè)進油、隨動滑閥2、旋轉(zhuǎn)式雙側(cè)進油油動機單側(cè)進油油動機油動機的技術(shù)指標：提升力：用于衡量油動機提升力大小。油動機時間常數(shù)：用于衡量油動機動作的快慢，開關(guān)要求迅速，特別是關(guān)閥。（600MW機組高壓主汽閥關(guān)閥時間0.42s）第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六一、斷流式滑閥

雙側(cè)進油油動機第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六1、油動機 （1）提升力下部油壓為，上部油壓為，這時上下油壓差最大，活塞受到的油壓作用力最大，稱為最大提升力?？紤]油口有流動阻力，油動機的提升力特點：雙側(cè)進油油動機的提升力只與活塞作用面積和上下的壓力差有關(guān)，而與油動機活塞的位置無關(guān)。第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（2）油動機時間常數(shù)定義在滑閥油口a、b全開時，開度為最大，油動機活塞在最大進油量條件下，走完整個工作行程所需要的時間，也就是以最大的進油量，充滿油動機時活塞走完全程所需要的時間。計算公式：分析：i）油動機時間常數(shù)：衡量油動機動作快慢的指標，一般＝0.1～0.3s

上升－>油動機移動速度下降－>機組的調(diào)節(jié)性較差，不能快速適應(yīng)外界負荷變化，在甩負荷時，容易引起超速?；钊娣e第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六ii）減少油動機時間常數(shù)的措施

減小活塞作用面積－影響提升力減小活塞行程－受調(diào)節(jié)汽閥開啟大小的規(guī)定加大滑閥油口寬度－受滑閥強度限制增大滑閥最大行程增大進油壓力－首先有利于減小，同時有利于增大提升力。第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六目前液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)＝1.2～2.0MPa，太高怕漏油造成失火，但機組容量增大以后，需要的提升力增大，為防止引起火災(zāi)，把潤滑油和調(diào)節(jié)油分開。潤滑油為了保證軸承潤滑，對油質(zhì)有要求，采用透平油，壓力可低于1MPa。北侖1#機組，壓力1.57MPa相當于國產(chǎn)30號透平油，著火點<350℃。調(diào)節(jié)油用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滑閥，油動機用抗燃油，燃點高于650℃，高過主蒸汽溫度，即使有漏油不會引起火災(zāi)，理論上甚至可以用水，壓力達8～14MPa。北侖1#調(diào)節(jié)油壓力10.97MPa，磷酸酯抗燃油，著火點≈800℃第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六iii）優(yōu)缺點優(yōu)點：提升力大，時間常數(shù)小。缺點：為減小時間常數(shù)要增大進油量，即增大油泵出力，如按最大進油量設(shè)計油泵，容量較大，大容量油泵在小流量下運行，經(jīng)濟性要降低。雙側(cè)進油油動機的開關(guān)靠油壓，如發(fā)生油泵故障或者油管破裂，調(diào)速汽門不能自動關(guān)閥停機。第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（1）結(jié)構(gòu)油動機下部充滿控制油，上部為彈簧力。增大，油動機活塞上移，減小，油動機活塞在彈簧力作用下下移。

（2）工作原理外界需求功率增大－>汽機轉(zhuǎn)速下降－>滑閥下移－>壓力油進入油動機下部－>活塞上移－>汽門開大－>汽輪機功率增大反之，滑閥上移－>油動機下側(cè)與排油管相通－>活塞在彈簧力作用下下移－>汽門關(guān)?。?gt;汽輪機功率減小px2、斷流式單側(cè)進油油動機第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（3）優(yōu)缺點優(yōu)點：關(guān)閉汽閥靠彈簧力，即使油管破裂，依靠彈簧力能關(guān)閉閥門，防止事故擴大；汽機汽門開啟時可慢一點，關(guān)閉時要快，單側(cè)進油油動機加負荷靠油壓，減負荷時靠彈簧，不需要油泵供油，所以主油泵耗油少。

缺點：開啟閥門的有效提升力等于油壓向上作用力與彈簧向下作用力之差，提升力的大小與油動機的位置有關(guān)。為保證汽門有較大的關(guān)閉速度，要求彈簧力很大∴單側(cè)進油油動機尺寸要比雙側(cè)進油油動機大。油動機關(guān)閉時間常數(shù)大自定位能力差：容易受到油壓波動的干擾。第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六3、斷流式滑閥斷流，就是滑閥處于居中位置，靠凸肩切斷通往油動機的進出口油口,要斷流，凸肩高度應(yīng)大于油口高度，△1、△2、△3、△4為“蓋度”。當滑閥向上移動距離超過△1（△3）進油，超過△4（△2）泄油。△1(△3)－進油蓋度;△2(△4)－出油蓋度;△4（△2）<△1（△3）蓋度對調(diào)速系統(tǒng)的影響：由于存在蓋度，只有當滑閥的移動距離超過蓋度后，才能使油動機工作，降低了調(diào)速系統(tǒng)的靈敏度－不利因素滑閥有微小的抖動后，油動機抖動，引起負荷轉(zhuǎn)速的晃動，只要抖動不超過蓋度，調(diào)速系統(tǒng)免除晃動－有利因素第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六二、中間放大元件（一）節(jié)流式滑閥油動機1、原理壓力油經(jīng)節(jié)流孔板進入控制油路，一路通往油動機活塞下部，一路通過滑閥控制的油口A排出。調(diào)節(jié)過程中，油口A的面積是變動的，對控制油壓起節(jié)流作用，稱節(jié)流式滑閥。滑閥向下移△x－>油口A關(guān)?。?gt;增大－>油動機活塞上移△z－>調(diào)節(jié)汽閥上升－>汽機功率增大第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（二）帶壓力變換器的中間放大機構(gòu)應(yīng)用于北重徑向鉆孔泵系統(tǒng)，是節(jié)流式滑閥與斷流式滑閥的組合應(yīng)用1、結(jié)構(gòu)（1）徑向鉆孔泵（2）壓力變換器－節(jié)流滑閥，靠凸肩控制油口開度轉(zhuǎn)速n增大－>脈沖泵油壓p1增大－>滑閥上移－>油口減?。?gt;px增大節(jié)流式滑閥p1脈沖泵一次油壓轉(zhuǎn)換成控制油壓px的變化第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（3）單側(cè)進油油動機作用力的平衡（彈簧力，油壓px作用力）

px增大－>活塞上移，把油壓變化轉(zhuǎn)換成活塞位移。

圖中（1）～（3）組成了節(jié)流式滑閥與單側(cè)進油油動機結(jié)構(gòu)，作為系統(tǒng)的一級放大。（4）斷流式滑閥（5）雙側(cè)進油油動機以上是第二級放大，功率放大（6）反饋油口（7）控制油路第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六1、動作原理（1）在平衡狀態(tài)下，，n一定（2）

下降－>n上升－>脈沖泵油壓上升－>壓力變換器滑閥上移－>減?。?gt;增大－>油動機1△z增大－>斷流式滑閥△z增大－>壓力油進入油動機下室－>油動機活塞上移－>關(guān)小調(diào)速汽門－>下降（3）油動機活塞上移－>（反饋）－>反饋油口上升－>減?。?gt;油動機△z減小－>斷流式滑閥△z減?。?gt;滑閥居中。第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六1、說明（1）控制油壓與排油口開度與反饋油口開度間的關(guān)系如下：由固定節(jié)流孔流入油量＝排出油量

由于調(diào)節(jié)結(jié)束，斷流式滑閥一定要居中－不變。令＝常數(shù)第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六轉(zhuǎn)速變化時，改變，相應(yīng)改變，具體見公式推導(dǎo)P354控制油壓優(yōu)化設(shè)計問題。選擇合理的px使同一位移下引起的控制油壓變化最大，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)動作迅速?！鄬求導(dǎo)得k＝1在變動時，變化最大?？梢圆捎靡簤郝?lián)系，取消杠桿，因而布置方便，且動作靈敏，不易損壞節(jié)流式油動機。第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六5、靜態(tài)特性是指各個穩(wěn)定工況下傳動放大系統(tǒng)輸入量△x與輸出量△m之間的關(guān)系，可以根據(jù)油口、的流量變化特點來求。流過流量變化量＝流過油口流量變化量設(shè)，＝常數(shù)壓力變換器活塞位移

油動機活塞位移

第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（三）差動活塞a1a2a3pb1、結(jié)構(gòu)：外殼滑閥：左側(cè)閥芯面積大，油壓有效作用面積小右側(cè)閥芯面積小，油壓有效作用面積大噴油嘴：直徑為d，間隙為y0，通流面積第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六2、動作原理差動活塞與高速彈性調(diào)速器配套使用。在穩(wěn)定工況下，擋油板位置一定，噴油嘴與擋油板的間隙一定，油壓、一定，有，差動活塞穩(wěn)定不動。若轉(zhuǎn)速變化：n增大－>擋油板右移－>y增大－>增大，排油量增大－>減小，，滑閥右移－>y減?。?gt;減小，排油量減?。?gt;增大當y＝時，成立，差動活塞停止運動。第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六穩(wěn)定工況下，y＝擋油板位移量＝差動活塞移動量即△y＝△x差動活塞隨調(diào)速塊一起移動，又稱隨動活塞。由油壓差（）形成的活塞移動作用力放大了調(diào)速塊移動的作用力。3、為了提高活塞動作的靈敏度，應(yīng)合理選擇活塞前后的壓力比，面積比。通常，則另外縮小節(jié)流孔a1的直徑也可提高靈敏度。第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六4、差動活塞的時間常數(shù)（1）定義：在噴油嘴最大出油條件下，滑閥走完最大行程所需的時間。（2）公式：第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（四）碟閥放大器（P355）應(yīng)用于上海汽輪機生產(chǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，碟閥放大器與旋轉(zhuǎn)阻尼配套使用。（P356圖6.2.15(a)）

1、結(jié)構(gòu)碟閥放大器由一端鉸鏈支承的平衡杠桿，主同步器彈簧，輔同步器彈簧，一次油壓波紋管，二次油壓碟閥組成。pbb波紋管K1

Z1K2

Z2一次油壓pp第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六2、工作原理平衡杠桿受到四個力：兩個彈簧作用力;一次油壓通入波紋管(面積b)向上作用力;二次油壓靠碟閥建立，高壓油由節(jié)流針閥流入碟閥，由間隙溢出。間隙s大，泄油量增加，二次油壓p2降低，通過碟閥面積向上的作用力減小。第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六穩(wěn)定工況下，四個力達到平衡：當轉(zhuǎn)速變化，一次油壓增加，使碟閥移動，間隙s發(fā)生變化，使二次油壓變化，改變二次油壓作用力。新的平衡：（1）β為放大比，其大小取決于a、b、l1、l2，靠波紋管的作用面積b比碟閥a大，波紋管的力臂比碟閥的力臂長來達到放大油壓的目的。一般放大倍數(shù)（2）β為負說明一次油壓與二次油壓的變化方向相反。第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六電液調(diào)節(jié)油動機電液調(diào)節(jié)油動機是數(shù)字電液控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，將電子控制器產(chǎn)生的調(diào)節(jié)汽門開度電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橛蛣訖C活塞的行程，由電液轉(zhuǎn)換器（電液伺服器）、油動機、快速卸載閥、線性位移差動變送器等組成。第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六三、反饋機構(gòu)反饋機構(gòu)是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分，討論機械反饋和液壓反饋機構(gòu)。

第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六1、機械反饋旋轉(zhuǎn)阻尼調(diào)速系統(tǒng)采用杠桿彈簧機械反饋從旋轉(zhuǎn)阻尼來的一次油壓p1經(jīng)蝶閥放大器放大后成為二次油壓p2，作用于繼動器的活塞上。在穩(wěn)定工況下，斷流式滑閥處居中位置，作用在繼動器上的壓力p2與彈簧的作用力相平衡。（2）工作原理n增大－>p1增大－>p2減小－>繼動器活塞上移－>碟閥間隙增大－>p3減?。?gt;滑閥上移－>壓力油進入油動機上部－>油動機下移－>關(guān)小汽門－>汽機功率減小關(guān)小汽門－>杠桿下移－>繼動器活塞下移－>p3增大－>滑閥下移。調(diào)節(jié)終了，滑閥居中，繼動器的位置也不變，p3不變，反饋是通過杠桿、彈簧來實現(xiàn)的。第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六p2對繼動器作用力的變化＝彈簧作用力變化根據(jù)比例關(guān)系二次油壓的改變和油動機位移之間的關(guān)系，即為整個傳動放大機構(gòu)的特性，通過改變彈簧的剛度或反饋杠桿比例，可以改變傳遞特性。

第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六2．液壓反饋機構(gòu)(P362)即油口反饋，通過改變反饋油口的開度，來使整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)達到穩(wěn)定工作。高速彈性調(diào)速器（P363圖6.2.25）和脈沖泵的調(diào)節(jié)系統(tǒng)（P353圖6.2.12）是液壓反饋