第十一讲 调速器原理

1/452020/1/20第二节调速器原理机械液压调速器电气液压调速器模拟式数字式第二节、调速器原理2/452020/1/20（一）、概述机械液压调速器进汽BXBXCCFEXEDXDAXA接主轴IIIIIIIV1112（一）、概述3/452020/1/20控制电动机转速给定频差放大器PID调节功率放大器转速测量控制电动机功率给定功率测量继动器错油门油动机油动机~~~REFnREFP远方控制远方控制REFnn-VGn+Rf压力油节流阀调节阀排油电液转换器REFPGREFPPP+-GP锅炉高压调节汽阀中压调节汽阀TATV发电机排气低压中压汽轮机高压再热器过热器电气液压调速器(模拟式)（一）、概述4/452020/1/20厂级计算机通信电\液压液压伺服系统机组D\A位移传感器转速变送器功率变送器微机（主机）系统A\DA\DA\D人机接口控制输入气门开度电气液压调速器(数字式)（一）、概述进汽BXBXCCFEXEDXDAXA接主轴IIIIIIIV11125/452020/1/20第二节调速器原理凝汽式汽轮机机械液压调速器，由测速机构、放大执行机构、转速给定装置和调差机构组成。（二）、机械液压调速器---工作原理1、测速机构测速机构由汽轮机主轴带动的齿轮传动机构和离心飞摆组成。分析：转速升高及转速降低结论：套筒A的位置表征机组转速的大小，位移表征机组转速的变化。进汽BXBXCCFEXEDXDAXA接主轴IIIIIIIV11126/452020/1/20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由错油门和油动机组成。2、放大执行机构放大执行机构的作用：一是将E点微小的机械位移放大成了调节气阀开度的较大变化；二是将引起E点位移的微小作用力变成了强大的、能够操动调节气阀开度变化的作用力。7/452020/1/20（二）、机械液压调速器---工作原理(1)B、D点不动(2)A、D点不动E点的位移正比于A、B两点的位移之和，具有加法性质。DFEBAC=A点上升—E点上升=B点下降—E点下降DEBACF进汽BXBXCCFEXEDXDAXA接主轴IIIIIIIV1112（二）、机械液压调速器---工作原理机械杠杆ACB和DFE联合作用组成了一个加法器和位移反馈环节8/452020/1/20在C点不动的情况下:B点下降——A点上升；B点上升——A点下降;B点具有反馈作用DFEBAC3、C点不动:进汽BXBXCCFEXEDXDAXA接主轴IIIIIIIV1112（二）、机械液压调速器---工作原理9/452020/1/201、在B、D点不动的情况下，A点上升----E点上升2、在A、D点不动的情况下，B点下降----E点下降E点的位移正比于A、B两点的位移之和，具有加法性质。3、在C点不动的情况下，B点上升——A点下降；B点下降——A点上升B点具有反馈作用开度反馈放大执行+-ED转速反馈A(同步器输出)转速给定机械加法器机械杠杆反馈蒸汽调节汽阀汽轮机气阀开度（错油门，油动机）飞摆测速机械（汽轮机主轴）转速-B（二）、机械液压调速器---工作原理10/452020/1/20负荷突然减少转速升高A增大E点减小减小开度开度反馈B减少达到新的平衡点开度反馈放大执行+-ED转速反馈A(同步器输出)转速给定机械加法器机械杠杆反馈蒸汽调节汽阀汽轮机气阀开度（错油门，油动机）飞摆测速机械（汽轮机主轴）转速-B（二）、机械液压调速器---工作原理进汽BXBXCCFEXEDXDAXA接主轴IIIIIIIV111211/452020/1/20（二）、机械液压调速器---转速给定装置a)未并网:A点可动调节机组转速/频率(2)并网:A点不动调节机组的有功电动机的正反转可以使D点位置作上下移动DFEBACDEBACFD点上移初始运行特性P()mf进汽BXBXCCFEXEDXDAXA接主轴IIIIIIIV1112（二）、机械液压调速器---转速给定装置并网时机组静特性平移12/452020/1/20控制电动机转速给定频差放大器PID调节功率放大器转速测量控制电动机功率给定功率测量继动器错油门油动机油动机~~~REFnREFP远方控制远方控制REFnn-VGn+Rf压力油节流阀调节阀排油电液转换器REFPGREFPPP+-GP锅炉高压调节汽阀中压调节汽阀TATV发电机排气低压中压汽轮机高压再热器过热器2、电气液压调速器12345三、功率-频率电液转换器13/452020/1/202、电气液压调速器——转速测量1、磁阻发送器作用：将转速转换为相应频率的电压信号。齿轮与铁芯之间的磁阻变化导致通过测速磁头的磁通发生相应变化，在线圈中感应出微弱的脉动信号，该信号的频率与机组转速成正比。（一）转速测量组成：齿轮和测速磁头两部分齿轮与主轴联在一起，测速磁头由永久磁钢和线圈组成14/452020/1/202、电气液压调速器——转速测量2、转速/频率-电压变送器将磁阻发送器输出的脉动信号转换为与转速成正比的电压输出值。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后，输出一个幅度为v宽度为t的正向方波脉冲。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出信号频率成正比滤波器实际上是个积分器，在单位时间内脉冲个数越多则输出的电压越高高精度稳压电源限幅放大整形微分单稳滤波磁阻发送器输出电压0U射跟（一）转速测量15/452020/1/202、电气液压调速器——功率测量将发电机的有功功率转换为与之成正比的电压—有功功率变送器。执行元件就是霍尔效应原理的测量元件—霍尔变送器810cosBidREcHH霍尔效应系数霍尔元件厚度控制电流磁感应强度磁感应强度与元件平面法线的夹角（二）功率测量半导体薄片16/452020/1/202、电气液压调速器——功率测量tUKimcsin1tIKBmsin2tIUKttIUKKKEmmmmH2coscos2sinsin321正比于有功功率（二）功率测量霍尔电动势：控制电流：17/452020/1/20控制电动机转速给定频差放大器PID调节功率放大器转速测量控制电动机功率给定功率测量继动器错油门油动机油动机~~~REFnREFP远方控制远方控制REFnn-VGn+Rf压力油节流阀调节阀排油电液转换器REFPGREFPPP+-GP锅炉高压调节汽阀中压调节汽阀TATV发电机排气低压中压汽轮机高压再热器过热器2、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的精密多转电位器构成由运算放大器构成（三）转速和功率给定环节18/452020/1/202、电气液压调速器——电液转换器功率放大器输出增大电液转换器线圈电磁力增大调节油阀关小在十字弹簧的压力下继动器上腔油压升高活塞压下，继动器蝶阀下移排油孔的排油量减小（四）电液转换及液压系统19/452020/1/202、电气液压调速器——电液转换器错油门上腔油压升高错油门滑阀下移油动下腔油压增加油动机活塞上移调节汽阀开大汽轮机的输入有功增大（四）电液转换及液压系统20/452020/1/202、电气液压调速器——电液转换器油动机活塞上移B点上移A点上移继动器蝶阀上移稳定在新的工作点（四）电液转换及液压系统21/452020/1/202、电液转换器——ABigPicture继动器油动机蒸汽阀AB杠杆功率放大器AB+-+（四）电液转换及液压系统22/452020/1/20控制电动机转速给定频差放大器PID调节功率放大器转速测量控制电动机功率给定功率测量继动器错油门油动机油动机~~~REFnREFP远方控制远方控制REFnn-VGn+Rf压力油节流阀调节阀排油电液转换器REFPGREFPPP+-GP锅炉高压调节汽阀中压调节汽阀TATV发电机排气低压中压汽轮机高压再热器过热器2、电气液压调速器——调速器工作1、发电机组未并网=0GrefnnnnmU趋于零（五）调速器的工作NorthChinaElectricPowerUniversity23/452020/1/20控制电动机转速给定频差放大器PID调节功率放大器转速测量控制电动机功率给定功率测量继动器错油门油动机油动机~~~REFnREFP远方控制远方控制REFnn-VGn+Rf压力油节流阀调节阀排油电液转换器REFPGREFPPP+-GP锅炉高压调节汽阀中压调节汽阀TATV发电机排气低压中压汽轮机高压再热器过热器2、电气液压调速器——调速器工作2、发电机组并网，频率恒定=0GrefpPPPmU趋于零（五）调速器的工作24/452020/1/20控制电动机转速给定频差放大器PID调节功率放大器转速测量控制电动机功率给定功率测量继动器错油门油动机油动机~~~REFnREFP远方控制远方控制REFnn-VGn+Rf压力油节流阀调节阀排油电液转换器REFPGREFPPP+-GP锅炉高压调节汽阀中压调节汽阀TATV发电机排气低压中压汽轮机高压再热器过热器2、电气液压调速器——调速器工作PmUPP0PmRfmPf3、发电机组并网，频率波动RfmUff（五）调速器的工作25/452020/1/20厂级计算机通信电\液压液压伺服系统机组D\A位移传感器转速变送器功率变送器微机（主机）系统A\DA\DA\D人机接口控制输入气门开度3、数字式电液调速器与模拟式一样控制算法除了基本功能外，实现辅助功能：机组自启动控制、跟踪电网频率快速同期并列、启动过程的热应力管理四、数字式电液调速器26/452020/1/20小结1、机械调速器的基本原理及控制框图2、电气液压调速器的基本原理3、调速器的工作过程4、数字式电气液压调速器第二节、调速器原理