调速器机械系统的选型 - 文章

调速器机械系统的选型

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调速器机械液压系统分为哪些类型？调速器机械系统如何选型？

调速器机械液压系统随电液转换方式的不同，分为：电液转换器类、比例伺服阀类、数字阀类及电机类。其中电机类还分为步进电机和伺服电机两类。

水轮机微机调速器是一个典型的数字式液压位置伺服系统，数字式液压位置伺服系统按电液转换环节接口控制方式主要分为两大类：间接数字控制和直接数字控制。

间接数字控制是指电液伺服系统通过D/A转换环节，以模拟量接口实现数字控制。比例伺服阀采用4～20mA的线性电流作为驱动信号，微机调节器必须通过D/A转换环节，以模拟量接口实现控制，因此比例伺服阀调速器是一个典型的间接控制方式的数字式液压位置伺服系统。传统的各类伺服阀也都属于这类伺服系统。

随着计算机技术在流体控制系统中的大量应用，数字化成了一种必然的趋势。与间接数字控制方法相反，控制量不通过D/A接口，直接以数字开关信号与电液伺服系统接口实现数字控制的方式称为直接数字控制。目前主要有以下两种方式实现：

其一是利用数字执行元件——步进电机加适当的旋转—直线运动转换机构驱动阀芯实现直接数字控制，由于这类数字控制元件一般按步进的方式工作，因而常称为步进式数字阀或离散式比例阀。通过合理的设计，这类阀具用重复精度高及无滞环的优点。

其二是对高速开关阀的（脉宽或脉冲调制）控制。通过控制开关元件的通断时间比，以获得在某一段时间内流量的平均值，进而实现对下一级执行机构的控制。在流体动力系统中，这种控制方式的控制信号是开关量，因而是直接数字控制。该控制方式具有不堵塞、抗污染能力强及结构简单的优点。

采用间接控制方式构成的系统通过D/A接口实现数字控制，这种方法存在如下缺点：（1）由于控制器中存在着模拟电路，易于产生温飘和零飘，这不仅使得系统易受温度变化的影响；同时，也使得控制器对伺服阀本身的非线性因素如死区、滞环等难以实现彻底补偿。（2）用于驱动比例阀和伺服阀的比例电磁铁和力矩马达存在着固有的磁泄现象，导致阀的外控制特性表现出2%-8%的滞环，采用阀芯位置检测和反馈等闭环控制的方法可以基本消除比例阀的滞环，但却使阀的造价大大增加，结构复杂，可靠性降低。（3）由于结构特点所决定，比例电磁铁的磁路一般只能由整体式磁性材料构成，在高频信号作用下，由铁损而引起的温升较为严重。因此直接数字控制方式明显优于间接数字控制方式。

作为直接数字控制方式的步进式数字阀和开关阀相比较：步进式数字阀按步进的方式工作，具用重复精度高及无滞环的优点。但是，步进式数字阀通过阀芯的步进运动将输入的信号量转化为相应的步数（脉冲数），因而存在着量化误差，通过增加阀的工作步数可以减小量化误差，但却使阀的响应速度大大降低。同时，步进式调速器必须保留有引导阀和主配结构，造成步进式调速器的结构较复杂，加工件较多，不具有良好的通用互换性。

相较而言，高速开关阀与控制系统的接口更简单，且不需要中间环节就能构成直接数字控制系统，应用前景十分广阔。将高速开关阀应用于水轮机微机调速器，能实现整个系统的数字化，构成全数字式调速器。

但由于流量、压力脉动等因素的限制，数字阀在大型调速器上的应用范围受到一定的限制，目前仅能应用于操作功不大于17000kg.m的非双调机组的调节控制。

综上所诉，中小型调速器选用数字阀较为适宜，大型调速器宜选用步进电机（但要注意控制方式——参见后述关于电机类调速器的比较说明）。(end)

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2007-8-2，阅读906次)

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