第十一讲 调速器原理

1、1/452022-6-8第二节 调速器原理l机械液压调速器机械液压调速器l电气液压调速器电气液压调速器n模拟式模拟式n数字式数字式第二节、调速器原理2/452022-6-8（一）、概述机械液压机械液压调速器调速器（一）、概述3/452022-6-8电气液压调速器电气液压调速器(模拟式模拟式)（一）、概述4/452022-6-8电气液压调速器电气液压调速器(数字式数字式)（一）、概述5/452022-6-8第二节 调速器原理凝汽式汽轮机凝汽式汽轮机机械液压调速器机械液压调速器，由，由测测速机构速机构、放大执行机构放大执行机构、转速给定装转速给定装置置和和调差机构调差机构组成。组成。（二）、机械液

2、压调速器-工作原理1、测速机构、测速机构测速机构测速机构由汽轮由汽轮机机主轴主轴带动的带动的齿齿轮传动机构轮传动机构和和离离心飞摆心飞摆组成。组成。分析：分析：转速升高转速升高及转速降低及转速降低结论：结论：套筒套筒A的的位置位置表征表征机组转速的大小，机组转速的大小，位移位移表征表征机组转速的变化。机组转速的变化。6/452022-6-8第二节 调速器原理（二）、机械液压调速器-工作原理放大执行机构放大执行机构由由错油门错油门和和油动机油动机组成。组成。2、放大执行机构、放大执行机构放大执行机构放大执行机构的的作作用用：一是将：一是将E点点微小微小的机械位移的机械位移放大成放大成了了调节气阀

3、开度的调节气阀开度的较大变化较大变化；二是将；二是将引起引起E点位移的点位移的微小微小作用力作用力变成了变成了强大强大的、能够操动调节的、能够操动调节气阀开度变化的作气阀开度变化的作用力用力。7/452022-6-8（二）、机械液压调速器-工作原理(1)B、D点不动点不动 (2)A、D点不动点不动E E点的位移正比于点的位移正比于A A、B B两点的位两点的位移之和，具有加法性质。移之和，具有加法性质。DFEBAC=A点上升点上升 E点上升点上升=B点下降点下降 E点下降点下降DEBACF（二）、机械液压调速器-工作原理机械杠杆机械杠杆ACB和和DFE联合作用组成了一个联合作用组成了一个加法器

4、加法器和和位移反馈环节位移反馈环节8/452022-6-8在在C点不动的情况下点不动的情况下:B点下降点下降 A点上升；点上升；B点上升点上升A点下降点下降;B B点具有反馈作用点具有反馈作用DFEBAC3、C点不动点不动:（二）、机械液压调速器-工作原理9/452022-6-81、在、在B、D点不动的情况下，点不动的情况下，A点上升点上升- E点上升点上升2、在、在A、D点不动的情况下，点不动的情况下，B点下降点下降- E点下降点下降E E点的位移正比于点的位移正比于A A、B B两两点的位移之和，具有加点的位移之和，具有加法性质。法性质。3、在、在C点不动的情况下，点不动的情况下，B点上升

5、点上升 A点下降；点下降；B点下降点下降A点上升点上升B B点具有反馈作用点具有反馈作用（二）、机械液压调速器-工作原理10/452022-6-8负荷突然减少负荷突然减少转速升高转速升高A增大增大E点减小点减小减小开度减小开度开度反馈开度反馈B减少减少达到新的达到新的平衡点平衡点（二）、机械液压调速器-工作原理11/452022-6-8（二）、机械液压调速器-转速给定装置a)未并网未并网:A点可动点可动 调节机组转速调节机组转速/频率频率(2)并网并网:A点不动点不动 调节机组的有功调节机组的有功电动机的电动机的正反转正反转可以使可以使D D点位置作点位置作上下移动上下移动DFEBACDEBA

6、CFD点上移点上移 初始运行特性初始运行特性P( )m f（二）、机械液压调速器-转速给定装置并网时机组静特性平移并网时机组静特性平移12/452022-6-82、电气液压调速器12345三、功率-频率电液转换器13/452022-6-82、电气液压调速器转速测量1、磁阻发送器、磁阻发送器作用：将作用：将转速转速转换为相应频率的转换为相应频率的电压信号电压信号。 齿轮与铁芯之间的齿轮与铁芯之间的磁磁阻变化阻变化导致通过测速磁导致通过测速磁头的头的磁通磁通发生相应变化，发生相应变化，在线圈中感应出微弱的在线圈中感应出微弱的脉动信号脉动信号，该信号的频该信号的频率率与与机组转速机组转速成正比。成正

7、比。（一）转速测量组成：组成：齿轮齿轮和和测速磁头测速磁头两部分两部分齿轮齿轮与与主轴主轴联在一起，测速磁头由联在一起，测速磁头由永久磁钢永久磁钢和和线圈线圈组成组成14/452022-6-82、电气液压调速器转速测量2、转速、转速/频率频率-电压变送器电压变送器将磁阻发送器输出的将磁阻发送器输出的脉动脉动信号信号转换为与转换为与转速成正比转速成正比的的电压输出值电压输出值。 微分电路在方波的上升沿时获得正微分电路在方波的上升沿时获得正向尖峰脉冲，触发一个单稳态触发器向尖峰脉冲，触发一个单稳态触发器后，输出一个幅度为后，输出一个幅度为v宽度为宽度为t的正向的正向方波脉冲。在单位时间内，单稳态触

8、方波脉冲。在单位时间内，单稳态触发器输出的正脉冲数与磁阻发送器输发器输出的正脉冲数与磁阻发送器输出信号频率成正比出信号频率成正比滤波器实际上是个滤波器实际上是个积分器积分器，在单位时，在单位时间内间内脉冲个数越多脉冲个数越多则输出的则输出的电压越高电压越高（一）转速测量15/452022-6-82、电气液压调速器功率测量将发电机的将发电机的有功功率有功功率转换为转换为与之成正比的电压与之成正比的电压有功功率变送器。有功功率变送器。执行元件就是霍尔效应原理的测量元件执行元件就是霍尔效应原理的测量元件霍尔变送器霍尔变送器810cosBidREcHH霍尔效应系数霍尔效应系数霍尔元件厚度霍尔元件厚度控

9、制电流控制电流磁感应强度磁感应强度磁感应强度与元件磁感应强度与元件平面法线的夹角平面法线的夹角（二）功率测量半导体薄片半导体薄片16/452022-6-82、电气液压调速器功率测量tUKimcsin1tIKBmsin2tIUKttIUKKKEmmmmH2coscos2sinsin321正比于有功功率正比于有功功率（二）功率测量霍尔电动势：霍尔电动势：控制电流：控制电流：17/452022-6-82、电气液压调速器给定环节及PID调节器用高精度稳定电源供电用高精度稳定电源供电的精密多转电位器构成的精密多转电位器构成由运算放大器构成由运算放大器构成（三）转速和功率给定环节18/452022-6-8

10、2、电气液压调速器电液转换器功率放大器输出功率放大器输出增大增大电液转换器线圈电磁力电液转换器线圈电磁力增大增大调节油阀调节油阀关小关小在十字弹簧在十字弹簧的压力下的压力下继动器上腔油压继动器上腔油压升高升高活塞活塞压下，压下，继动器蝶阀继动器蝶阀下移下移排油孔的排油量排油孔的排油量减小减小（四）电液转换及液压系统19/452022-6-82、电气液压调速器电液转换器错油门上腔油压错油门上腔油压升高升高错油门滑阀错油门滑阀下移下移油动下腔油压油动下腔油压增加增加油动机活塞油动机活塞上移上移调节汽阀调节汽阀开大开大汽轮机的输入有功汽轮机的输入有功增大增大（四）电液转换及液压系统20/452022

11、-6-82、电气液压调速器电液转换器油动机活塞油动机活塞上移上移B点点上移上移A点点上移上移继动器蝶阀继动器蝶阀上移上移稳定在新的工作点稳定在新的工作点（四）电液转换及液压系统21/452022-6-82、电液转换器A Big Picture继动器继动器油动机油动机蒸汽阀蒸汽阀AB杠杆杠杆功率放大器功率放大器AB+-+（四）电液转换及液压系统22/452022-6-82、电气液压调速器调速器工作1、发电机组未并网、发电机组未并网=0GrefnnnnmU趋于零趋于零（五）调速器的工作North China Electric Power University23/452022-6-82、电气液压调速器调速器工作2、发电机组并网，频率恒定、发电机组并网，频率恒定=0GrefpPPPmU趋于零趋于零（五）调速器的工作24/452022-6-82、电气液压调速器调速器工作PmUPP0PmRfmPf3、发电机组并网，频率波动、发电机组并网，频率波动RfmUff（五）调速器的工作25/452022-6-83、数字式电液调速器与模拟式一样与模拟式一样控制算法控制算法除了基本功能外，实现辅助功能：除了基本功能外，实现辅助功能：机组自启动控制机组自启动控制