传动放大机构.

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。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）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，上部油压为，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。考虑油口有流动阻力，油动机的提升力特点：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。22bppp1212()[()()]qmmpbFAppApppp11ppppxbpmqRppAF3.1)(maxbppp（2）油动机时间常数定义在滑阀油口a、b全开时，开度为最大，油动机活塞在最大进油量条件下，走完整个工作行程所需要的时间，也就是以最大的进油量，充满油动机时活塞走完全程所需要的时间。计算公式：分析：i）油动机时间常数：衡量油动机动作快慢的指标，一般＝0.1～0.3s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。mTmaxSmaxQmaxmmaxmaxmaxmax1()mmmspbmAmATQnbSpp活塞面积mTmTii）减少油动机时间常数的措施减小活塞作用面积－影响提升力减小活塞行程－受调节汽阀开启大小的规定加大滑阀油口宽度－受滑阀强度限制增大滑阀最大行程增大进油压力－首先有利于减小，同时有利于增大提升力。mAsbmaxSppmTmaxm目前液压调节系统＝1.2～2.0MPa，太高怕漏油造成失火，但机组容量增大以后，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℃ppiii）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。（1）结构油动机下部充满控制油，上部为弹簧力。增大，油动机活塞上移，减小，油动机活塞在弹簧力作用下下移。（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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xppx2、断流式单侧进油油动机xpxp（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。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）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的面积是变动的，对控制油压起节流作用，称节流式滑阀。滑阀向下移△x－油口A关小－增大－油动机活塞上移△z－调节汽阀上升－汽机功率增大0fxpxpxf（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转速n增大－脉冲泵油压p1增大－滑阀上移－油口减小－px增大节流式滑阀p1nana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1、动作原理（1）在平衡状态下，，n一定（2）下降－n上升－脉冲泵油压上升－压力变换器滑阀上移－减小－增大－油动机1△z增大－断流式滑阀△z增大－压力油进入油动机下室－油动机活塞上移－关小调速汽门－下降（3）油动机活塞上移－（反馈）－反馈油口上升－减小－油动机△z减小－断流式滑阀△z减小－滑阀居中。teppep1ptpxpnaxp1、说明（1）控制油压与排油口开度与反馈油口开度间的关系如下：由固定节流孔流入油量＝排出油量由于调节结束，断流式滑阀一定要居中－不变。令＝常数xpnama0anmaa00222()()()pxnnxbmmxbappappapp220()()()pxnmxbappaappnmaaxaxp2020()1[1]()1xbxxppappaappa20()xaka1pbxpkppk转速变化时，改变，相应改变，具体见公式推导P354控制油压优化设计问题。选择合理的px使同一位移下引起的控制油压变化最大，使调节系统动作迅速。∴对k求导得k＝1在变动时，变化最大。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。nanaxpxp22()(1)nxpbnmakpppkaa312()0(1)xnpbxpakppkkanaxp1()2xpbppp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、的流量变化特点来求。流过流量变化量＝流过油口流量变化量设，＝常数nama22()()nnxbmmxbbxppbmppnmnmbxbmnmbmxb压力变换器活塞位移油动机活塞位移nama（三）差动活塞a1a2a3pb1、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03dy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，挡油板位置一定，喷油嘴与挡油板的间隙一定，油压、一定，有，差动活塞稳定不动。若转速变化：n增大－挡油板右移－y增大－增大，排油量增大－减小，，滑阀右移－y减小－减小，排油量减小－增大当y＝时，成立，差动活塞停止运动。0y1p2p1122pApA1122pApA0y32p1122pApA32p稳定工况下，y＝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（）形成的活塞移动作用力放大了调速块移动的作用力。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，则另外缩小节流孔a1的直径也可提高灵敏度。0y12pp212AA2112pp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：2max3max22()mbASTdxpp容积＝最大出油量2320.010.032()bAsdpp（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。（P356图6.2.15(a)）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，二次油压碟阀组成。pbb波纹管K1Z1K2Z2一次油压pp2、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：当转速变化，一次油压增加，使碟阀移动，间隙s发生变化，使二次油压变化，改变二次油压作用力。新的平衡：（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，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（2）β为负说明一次油压与二次油压的变化方向相反。1p2p112211112212()()0pbllpalkzlkzll112211112212()()pbllpalkzlkzll21211()pbllpal5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。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。（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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。3323zkpAdcdmz3mdcdAkp3322．液压反馈机构(P362)即油口反馈，通过改变反馈油口的开度，来使整个调节系统达到稳定工作。高速弹性调速器（P363图6.2.25）和脉冲泵的调节系统（P353图6.2.12）是液压反馈机构。两者的区别在于前者改变进油窗口面积，而后者改变的是排油口面积，结果都是使控制油压px恢复到原稳定值。控制油压px不变，排油面积不变。an+am=常数Δan＋Δam＝0即当转速升高－脉冲油压增大－压力变换器滑阀上移－an关小－px增大－油动机上移－am反馈油口增大－