第二节 调速器的性能指标
调速器的种类和主要技术性能指标
调速器的种类和主要技术性能指标
调速器的调节系统结构模式归纳为三类：单微机系统调节器、双微机系统调节器、单PLC调节器。
调速器主要性能指标：静态性能指标（转速死区ix和轮叶不随动ia）、动态性能指标（空载转速摆动值、接力器不动时间Tq和甩满负荷后调节时间Tp）
接力器不动时间Tq：含有可编程调节器或/和二级液压随动装置对接力器不动时间Tq有不利影响；而由性能档次高的微机调节器和一级电液随动装置对调速器的Tq影响较小，即该系统结构模式的调速器具有较好的快速性；
甩满负荷后调节时间Tp：主要取决于调节器中CPU的性能档次，CPU档次越高，Tp值越小；Tp基本上不受液压部分的影响。
调速
器采用微机档次越高，越有利于改善调速器动态性能指标之一的Tp，越有利于改善调速器的快速性；
空载转速摆动值：调速器在手动方式时，即水轮机在空载自然状态下机组的转速摆动值被称为手动空载转速摆动值。
调速器在自动方式时，即水轮机在空载被控状态下机组的转速摆动值被称为自动空载转速
摆动值。
如果调速器自动控制作用正常，则自动空载转速摆动值应该小于手动空载转速摆动值。
这个规律在机组空载运行试验时用来检验调速器软件中的PID调节算法程序的正确性。
调速器的性能指标主要受两个因素的影响，即调速器的系统结构模式和微机的性能档次。
作为现代水轮机微机调速器还必须注意另外两个重要性能指标：快速性与可靠性。
第二节 调速器的性能指标
2)稳定时间ts （1）表示过渡过程的长短，越短说明调速
器的稳定性越好 （2）我国规定: 交流发电柴油机ts ≯5s
Hale Waihona Puke 2.动态指标动态指标评定调速系统过渡过程的性能，即稳 定性，一般采用：
1)瞬时调速率δ1 （1）定义：柴油机突加（或突卸)全负荷后的最小
(最大)转速与负荷改变前的转速之差同标定转速 之比值的百分数，即
δ1(突卸)=(nmax-nb)/nb*100% δ1(突加)=(nmin-n0max)/nb*100% （2）我国规定：发电柴油机δ1(突加) ≯ 10％
第二节调速器的性能指标
1调速器的静态指标
1）稳定调速率δ2（速度降speed drop；静速 差）
（1）定义：当操纵手柄在标定供油位置时， 最高空载转速与标定转速之差同标定转速比 值的百分数，即
δ2= （n0max-nb）/ nb*100% （2）作用：衡量调速器的准确性 ，其值愈小
表示调速器的准确性愈好
（3）我国规定：船用主机应不超过10％；交 流发电柴油机应不超过5％
-
2）转速波动率Φ或转速变化率ψ （1）转速波动率
定义：柴油机在稳定运转时转速变化的 程度
柴油机回转力矩不均匀引起 （2）转速变化率：表征转速变化的大小 （3）要求：标定工况时Φ（0.25－0.5）
％； ψ （0.5－1）％
3)不灵敏度ε （1）ε =(n2-n1 )/nm*100% （2）表征调速器动作灵敏性，即转速变化 量足够大时调速器才能起作用的性能参数 （3）要求：一般规定标定转速时不灵敏度 不超过1.5～2%;最低转速时不超过10～13%
2-交流电机变频调速详解
以下情况要选用交流输出电抗器
变频器到电机线路超过100米（一般原则）
以下情况一般要选用制动单元和制动电阻 提升负载 频繁快速加减速 大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）
变频器选型—选型原则
使用通用变频器的行业和设备 使用矢量变频器的行业和设备
纺织绝大多数设备
冶金辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬 石化用风机、泵、空压机 电梯门机、起重行走 供水 油田用风机、水泵、抽油机、空压机
多
0.4-315KW
EV1000 EV2000
TD3000 2.2-75KW TD3100 高 TD3300
高动态性能 动态性能好 总线设计 精确控制 网络化应用 行业专用
0.4-5.5KW
功 能
TD900
调速、通讯 操作简便
功能丰富 适用面广
高稳态性能
成 本
完整的功率段 行业专用
少
宽电压范围
元件化设计
R S T P1 (+) PB (-) U V
MOTOR
W
PE
POWER SUPPLY
制动电阻
工频电网输入 380V 3PH/220V 3PH
直流电抗器
三相交流电机
220V 1PH
变频器的构成—控制回路接口
接口类型 主要特点 主要功能
开关量输入
开关量输出 模拟量输入
无源输入，一般由变频 启/停变频器，接收编码器信号、多 器内部24V供电， 段速、外部故障等信号或指令
2.3 交流电机变频调速
•概 述
异步电机的变压变频调速系统一 般简称为变频调速系统。由于在调速 时转差功率不随转速而变化，调速范 围宽，无论是高速还是低速时效率都 较高，在采取一定的技术措施后能实 现高动态性能，可与直流调速系统媲 美。因此现在应用面很广，是本篇的 重点。
发电机组调速标准
发电机组调速标准一、调速器精度调速器的精度是衡量发电机组性能的重要指标之一。
高精度的调速器能够确保发电机组在负载变化时稳定运行，并减少因转速波动引起的机械和电气问题。
一般来说，调速器的精度应达到额定转速的0.5%以内。
二、响应时间响应时间是调速器的另一个重要指标。
它指的是调速器对负载变化做出反应的时间。
快速的响应时间能够减少因负载突变引起的发电机组转速波动，从而提高发电质量。
一般来说，调速器的响应时间应小于1秒。
三、稳定性稳定性是调速器的重要性能指标之一。
它指的是在长期运行过程中，调速器对转速的控制精度和响应时间的变化情况。
良好的稳定性能够保证发电机组在长时间运行中保持稳定的输出功率和转速。
一般来说，调速器的稳定性应达到额定转速的1%以内。
四、可靠性可靠性是指调速器的可靠程度和工作寿命。
高可靠性的调速器能够保证发电机组在运行过程中的稳定性和安全性，避免因调速器故障引起的停机或其他问题。
一般来说，调速器的可靠性应达到99%以上，工作寿命应满足实际需求。
五、维护性维护性是指调速器的维护难易程度和维护周期。
易于维护的调速器能够减少维护成本和停机时间，提高生产效率。
一般来说，调速器的维护周期应适中，维护过程应简单易行，维护配件应易于购买。
六、适应性适应性是指调速器对不同类型和规格的发电机组的适应能力。
高适应性的调速器能够适应不同类型和规格的发电机组，从而扩大使用范围，提高使用效率。
七、能耗能耗是指调速器在工作过程中消耗的能量。
低能耗的调速器能够减少能源浪费和运营成本，符合节能减排的要求。
一般来说，调速器的能耗应达到国际先进水平，对能源的有效利用应达到最大化。
八、降噪性降噪性是指调速器运行过程中的噪音水平。
低噪音的调速器能够减少噪音污染，提高工作环境质量。
一般来说，调速器的降噪性能应达到国家或行业标准要求，以保证操作人员和周边居民的健康和舒适度。
《船舶柴油机》柴油机调速装置
性越好。δ2 在国外称速度降 （speed drop）
我国规定：交流发电机 δ2 ≯ 5% ； 船舶主机δ2 ≯ 10%
单台柴油机运转： δ2 可为 0 ，表明柴油机恒速运转，调速准确性高
多台柴油机并联运行： 各机稳定调速率δ2必须相等但不得为 0
2. 转速波动率 Φ
转速变化率Ψ
Φ=100%[( ncmax - nm )/ nm]
作用：保证调速过程中转速稳定。动作原理分析
⑥静速差机构（速度降机构）
组成：静速差旋钮2、凸轮1、顶杆4、拉紧弹簧3、可调支持销6、静速差杆
7和静速差指针5.
动作原理：它是一种刚性反馈机构，不仅能使调节过程稳定；而且还能调
节稳定调速率δ2 ，以满足调节过程的稳定性及并车运行的需要。
我国有关规范规定：交流发电柴油机 ts ≯ 5秒；船舶主机 ts ≯ 10秒
二. 静态指标
1.稳定调速率 δ2
在标定工况下的稳定调速率是指当操作手柄置于标定供油位置时，最高
空转转速与标定转速之差同标定转速比值的百分数。即：
δ2 = （nomax -nb）/ nb 100%
稳定调速率 δ2 用来衡量调速器的准确性，其值越小，表示调速器的准确
弹簧式：结构简单，动作后需人工复位。
气压式和液压式：作用力大且可自动复位；但结构复杂，管理要求高
C.停车机构：使柴油机断油停车。
第三节. 调速器性能指标
调速器动作过程分析
一. 动态指标
负荷变化时，柴油机从
一个稳定工况过渡到另
一个稳定工况，其间经
历了几次转速的波动才
2023年主机题库
第1题: 根据船舶主机的工作特点, 按我国有关规定主机必须装设的调速器是（）。
A. 全制式调速器B. 极限调速器C. 单制调速器D. 液压调速器答案: B第2题: 直连螺旋桨并装有极限调速器的船舶主机运转中, 当油门一定期, 若海面阻力增长, 主机的运转工况变化是（）。
A. 转速减少后稳定工作B. 增大供油后稳定工作C. 转速增长后稳定工作D. 视海面阻力变化大小而定答案: A第3题: 某船用发电柴油机组运转中油门一定稳定工作, 若船舶耗电量增长, 则该机组的运转工况变化是（）。
A. 转速自动减少稳定工作B. 增大循环供油量后转速稍有下降稳定工作C. 增大循环供油量后转速稍有上升稳定工作D. 转速自动减少至停车答案: B第4题: 直连螺旋桨并装有极限调速器的船舶主机运转中油门一定期, 若海面阻力减少, 该主机的运转工况变化是（）。
A. 转速减少后稳定工作B. 减少油门后稳定工作C. 转速增长后稳定工作D. 增大油门后稳定工作答案: C第5题: 某船用发电柴油机组运转中若船舶耗电量忽然减少, 则该机组的运转状态变化是（）。
A. 转速自动升高稳定工作B. 循环供油量减少转速稍有减少稳定工作C. 循环供油量减少转速稍有增长稳定工作D. 转速自动升高至飞车答案: C第6题: 装有全制调速器的船用主机当调速器故障而改为手动操纵时, 其运转中出现的最大危险是（）。
A．海面阻力增大, 主机转速自动减少B. 海面阻力减小主机转速自动升高C. 运转中主机转速波动而不稳定D．遇恶劣气候, 主机将发生超速危险答案: D第7题: 柴油机装设调速器的重要目的是当外界负荷变化, 通过改变（）来维持或限制柴油机规定转速（）。
A. 喷油压力B. 喷油定期C. 循环供油量D. 喷油时间答案: C第8题: 关于液压调速器的下述叙述中, 错误的是（）。
A. 具有广阔的调速范围B．稳定性好, 调节精度与灵敏度高C. 它运用飞重离心力直接拉动油量调节机构D. 广泛用于大中型柴油机答案: C第9题: 船用发电柴油机必须装设的调速器是（）。
转速控制的要求和调速指标
转速控制的要求和调速指标1、转速掌握的要求有大量的生产机械对电力拖动系统提出了不同的转速掌握要求，归纳起来有以下三方面：（1）调速—在肯定的最高转速和最低转速的范围内分档（有级）地或平滑（无级）地调整电动机的转速。
（在肯定范围内可调）（2）稳速—以肯定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量。
（在肯定精度稳定运行）（3）起制动、加速、减速掌握——频繁起、制动的设备要求尽量缩短起动和制动时间，以提高生产效率；不宜经受猛烈速度变化的生产机械则要求起、制动尽量平稳。
（快、稳）2、性能指标（1）调速范围生产机械要求电动机能供应的最高转速nmax和最低转速nmin之比，用字母D表示，即D=Nmax/Nmin一般指额定负载时的转速，少数也可用实际负载时的转速（负载很轻的机械）。
（2）静差率当系统在某一转速下运行时，负载由抱负空载增加到额定值时所产生的转速降落△nnom，与抱负空载转速n0之比，称作静差率s，即或用小数表示。
式中△nnom=n0-nnom调速范围、静差率和额定速降之间的关系设：电机额定转速nnom为最高转速，转速降落为△nnom，则根据上面分析的结果，该系统的静差率应当是最低速时的静差率，即于是，最低转速为而调速范围为将上面的式代入nmin，得此式为调速范围、静差率和额定速降之间的关系应当指出，调速范围和静差率只是调速系统的静态指标，或称稳态指标从公式角度充分体现了D和s不是孤立的，而是相互依存的；调速范围和静差率都是在额定负载工况下来谈的；s越小，系统能够允许的调速范围D越小。
对很多无级调速的生产机械为了保证精度,对静差率s提出了肯定的要求根据开环掌握我们看一下它的性能指标△实例：某龙门刨床工作台拖动采纳直流电动机Z2-93型，其额定数据如下：60kW，220V，305A，1000r/min，采纳V-M系统，主电路总电阻,电动机电动势系数。
假如要求调速范围D=20，静差率s≤5%问题：①采纳开环调速能否满意？②若要满意这个要求，系统的额定速降最多能有多少？解：当电流连续时，V-M系统的额定速降为开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为这已大大超过了5%的要求，更不必谈调到最低速。
调速器调速特性
调速器调速特性调速器的调速特性是指在原动机调速器的自动调节下，机组的转速（或频率）与原动机输出的有功功率的关系。
它又分为静态调速特性和动态调速特性。
静态调速特性仅指调速器调节完毕后的稳定情况，如图2-3所示。
由图可以看出，如果转速(或频率)随输出的有功功率的增加而下降，那么调速器的静态调速特性称为下倾的有差调速特性（曲线2）。
如果转速（或频率）不随输出的有功功率变化，则称为无差调速特性（曲线1）。
图2-3 静态调速特性为了使发电机组能稳定地并联运行，船舶发电机组调速器的调速特性一般采用有差特性。
调速器的有差调速特性一般用调差系数n K 来表示n K =-P n ∆∆=NN P n n -0=αtan 式中：tan α—有差调速特性的斜率通常调差系数在3%～5%，规范规定：n K ≤5%，这样，调差系数n K 就是有差调速特性曲线的斜率，且恒为正值，n K 越小，则有差调速特性越平坦；反之越陡。
当有功负载变化量一定时，n K 越小的机组，其频率变化量相对较小；当频率变化量一定时，n K 越小的机组，其有功负载变化量相对较大。
船舶发电机组调速器的动态调速特性指当有功功率突变时，机组在调速器的自动调节下，从一个稳定状态到另一个稳定状态的过渡过程，频率随时间变化的规律。
典型调速器动态调速特性如图2-4所示。
图2-4 动态调速特性《钢制海船入级规范》规定，带动发电机的原动机（包括柴油机和汽轮机）须装有调速器，其调速特性应符合下列规定：当突然卸去额定负载时，其瞬时调速率不大于额定转速的10%，稳定调速率不大于额定转速的5%，稳定时间（即转速恢复到波动率为±1%范围的时间）不超过5s 。
这些对原动机调速性能的要求，其实质在于保证船舶电力系统的频率波动也在上述的范围之内。
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2)稳定时间ts （1）表示过渡过程的长短，越短说明调速 器的稳定性越好 （2）我国规定: 交流发电柴油机ts ≯5s
2.动态指标 动态指标评定调速系统过渡过程的性能，即稳 定性，一般采用： 1)瞬时调速率δ1 （1）定义：柴油机突加（或突卸)全负荷后的最小 (最大)转速与负荷改变前的转速之差同标定转速 之比值的百分数，即 δ1(突卸)=(nmax-nb)/nb*100% δ1(突加)=(nmin-n0max)/nb*100% （2）我国规定：发电柴油机δ1(突加) ≯ 10％
第二节调速器的性能指标
1调速器的静态指标 1）稳定调速率δ2（速度降speed drop；静速 差） （1）定义：当操纵手柄在标定供油位置时， 最高空载转速与标定转速之差同标定转速比 值的百分数，即 δ2= （n0max-nb）/ nb*100% （2）作用：衡量调速器的准确性 ，其值愈小 表示调速器的准确性愈好 （3）我国规定：船用主机应不超过10％；（1）转速波动率 定义：柴油机在稳定运转时转速变化的 程度 柴油机回转力矩不均匀引起 （2）转速变化率：表征转速变化的大小 （3）要求：标定工况时Φ（0.25－0.5） ％； ψ （0.5－1）％
3)不灵敏度ε （1）ε =(n2-n1 )/nm*100% （2）表征调速器动作灵敏性，即转速变化 量足够大时调速器才能起作用的性能参数 （3）要求：一般规定标定转速时不灵敏度 不超过1.5～2%;最低转速时不超过10～13%