液压调速器全解
液压调速器工作原理
一节柴油机转速的调节一、调速器的作用柴油机的不同转速是通过改变每一循环的喷油量获得的。
在一定的外界负荷条件下，供给柴油机一定燃油量，使柴油机发出的功率与外界负荷相平衡，柴油机就在某一转速下稳定运行。
船用柴油机的外界负荷是经常变动的，欲使柴油机的功率与新的外界负荷相适应，就应及时改变喷油量。
为了使柴油机在选定的转速下稳定运行，必须装有专门的调速装置─一调速器，通过它自动地改变柴油机喷油泵的喷油量，以适应外界负荷的变化。
发电柴油机要求在外界负荷（用电量）变化时能保持恒定的转速，以保证发电机输出的电压和频率恒定，满足并车及供电需要。
所以发电柴油机必须装设定速调速器，确保外界负荷变化时，柴油机的转速基本不变。
用作船舶推进的柴油机，受装载、风力、波浪及水流等影响，外负荷（船舶阻力）会忽大忽小。
但为了保证主机在特殊航行条件下（风浪中螺旋桨露出水面、断轴、掉桨）的安全，根据我国有关规定必须装“极限调速器”（简称限速器），当主机转速增至115％标定转速时自动切断燃油供给。
另外，为了避免海况变化造成的主机转速上下波动，提高柴油机的工作可靠性和工作寿命，通常都在主机上装设“全制式调速器”，使转速不随外界负荷变化而产生波动。
二、调速器的分类1．接转速调节范围分类（1）极限调速器（限速器）（2）定速调速器（单制式调速器）（3）双制式调速器（4）全制式调速器2．按作用原理分类（1）机械调速器（直接作用式）：它直接利用飞铁（飞重）产生的离心力与调速弹簧张力之间的不平衡力去移动油量调节机构来稳定柴油机的转速。
其结构简单、工作可靠、维修方便，广泛用于中、小型柴油机。
其缺点是工作能力较小，不能实现恒速调节。
（2）液压调速器（间接作用式）：它利用飞铁产生的离心力与调速弹簧张力之间的不平衡力去操纵液压伺服器（油压放大器），利用液压作用产生更大的动力去移动油量调节机构来调节柴油机的转速。
液压调速器转速调节范围广、调节精度高、稳定性好、通用性强，但其结构复杂、调试及维护所要求的技术较高，它广泛用于大、中型柴油机。
液压调速器工作原理
第四节液压调速器的工作原理液压调速器在感应元件和油量调节机构之间加入一个液压放大元件(液压伺服器)，使感应元件的输出信号通过放大元件再传到油量调节机构上去，因此也叫间接作用式调速器。
液压放大元件有放大兼执行作用，主要由控制和执行两个部分组成。
一、无反馈的液压调速器下图所示为无反馈的简单液压调这器。
其工作原理如下：当负荷减小时，由曲轴带动的驱动轴转速升高，飞球的离心力增加，推动速度杆右移。
于是，摇杆以A点为中心逆时针转动，滑阀右移，压力油进入伺服器油缸的右部空间。
与此同时，油缸的左部空间通过油孔与低压油路相通，其中的油被泄放。
在压差的作用下，伺服活塞带动喷油泵齿条左移，以减少供油量。
当转速恢复到原来数值时，滑阀也回到中央位置，调节过程结束。
当负荷增加，转速降低时，调速过程按相反方向进行。
从上述分析可知，调速器飞球所产生的离心力仅用来推动滑阀，因而飞球的重量尺寸就可以做得较小。
而作为放大器的液压伺服器的作用力，则可根据需要，选择不同尺寸的伺服活塞和不同滑油压力予以放大。
但是，在这种调速器中，因为感应元件直接驱动滑阀，无论它朝哪个方向往动，均难准确地回到原来位置而关闭油孔。
这样就使柴油机转速不稳定，而产生严重的波动。
为了使调速器能稳定调节，在调速器中还要加入一个装置，其作用是在伺服活塞移动的同时对滑阀产生一个反作用，使其向平衡的位置方向移动，减少柴油机转速波动的可能性。
这种装置称为反馈机构。
二、具有刚性反馈机构的液压调速器下图所示是具有刚性反馈系统的液压调速器。
它的构造与上述无反馈液压调速器基本相同，只有杠杆义AC的上端A不是装在固定的铰链上，而是与伺服活塞的活塞杆相连。
这一改变使感应元件、液压放大元件和油量调节机构之间的关系发生如下的变化。
当负荷减小时，发动机转速升高，飞球向外张开带动速度杆向右移动。
此时伺服活塞尚未动作，因此反馈杠杆AC的上端点A暂时作为固定点，杠杆 AC绕A反时针转动，带动滑阀向右移动，把控制孔打开，高压油便进入动力缸的右腔，左腔与低压油路相通。
船用机械液压式调速器技术及常见故障处理
内燃机
２ １年２ ０ ２ 月
出） 与传动齿轮 ２ 连接 ，因此也可 以由配 电板上 连 接叉 ７所 组成 。 当转动 不 均 匀度 旋钮 ２ ，通 过 ２ 时 的控制开关通过伺服 电机进行转速调节。转速指示 不 均匀 度 凸轮 １ 摇臂 ４ 和 ，支 点 销 ６在连 接叉 ７上 牌装在转速调节旋钮 ２ 同步旋钮 ） １（ 的下方 ，由转 的位置发生改变。当调速器输出轴转动时，通过连 速调节旋钮通过减速惰齿轮传动，它指示出调速弹 接叉 ７ 改变调速弹簧 １ 的预紧力。若支点销６ ９ 处于 簧的压紧程度 ，也就指示出相应的柴油机转速。但 调速 齿 轮 ２ ３的螺 柱 中心线 位 置 ，则输 出轴 转 动对 是 ，调速器铭牌上 的指示只供参考 ，需要实测运行 调速 弹 簧 １ ９的预 紧 力无 影 响 ，因此 不论 外 界 负荷 转 速为 准 。如果两 者 出入较 大 ，可适 当调整 传 动齿 如何 变化 ，柴油 机将 始终 保持着 一定 恒定 的转 速 ， 轮 的相对位 置 。 即不 均匀 度 为零 。支 点销 ６向左移 动 ，则 连接 叉 ７ １ ． 定调 速率 调节 ２稳 右端随输出轴 ３ 的转动而增 大行程 ，不均匀度变 ４
第 １ 期
２ １ 年２ ０ ２ 月
内燃机
Ｉ ｔｒ ａ ｍｂ ｓｉ ｎ Ｅ ｇ ｎ ｓ ｎｅ ｌ ｎ Ｃｏ ｕ ｔ ｎ ｉ ｅ ｏ
Байду номын сангаас
Ｎｏ １ ．
Ｆ ｂ ２ １ ｅ ．０ ２
鎏誊
摘 要 ：以某船用柴 油机液压调速机构 为例 ，介绍液 压调速器的基本功 能 、工作原理和常见故 障处理 ，为其使 用维护提供支
表 征柴 油机 调速 性能 的几个 指标 ：
大。
液压调速器的工作原理
液压调速器的工作原理
液压调速器是一种用于调节机械设备转速的装置，它利用液压力学原理实现调速功能。
其工作原理如下：
1. 液压调速器由液压泵、液压马达、流速调节阀和油箱等组成。
2. 液压泵将液体从油箱中抽取，并通过管道输送到液压马达。
3. 流速调节阀位于泵和马达之间，可以调节液体的流速。
4. 当液体通过马达时，液体的压力和速度都会增加，同时驱动机械设备转动。
5. 通过调节流速调节阀，可以改变液体的流速，从而控制马达的转速。
6. 当流速调节阀打开时，液体流速增加，马达转速加快；当流速调节阀关闭时，液体流速减小，马达转速降低。
7. 液压调速器通过不断调节流速调节阀的开关状态，实现精确的转速调节。
总之，液压调速器利用液体压力和流速的调节，通过控制液压马达的转速来实现机械设备的调速功能。
广蓄二期电厂调速器液压操作系统剖析
１ 广 蓄 二 期 调 速 器 简 介
广 蓄二期 调速 器采用 德 国 Ｖ ＴＨ 公 司生 产 以 ＯＩ 比例 、 分和微 分 调节 规 律 为 基 础 的数 字 式 电液 调 积 速器， 即微机调 速 器 。调 速 系 统 包 括 双重 化 数 字 式 控 制单 元 、 电液执行 机构 、 反馈 装 置 、 速装 置 、 速 测 转
２ 调 速 器 压 力 油 供 油 系统
２ １ 供 油装 置 ．
机组在 备用 期 间压 力 油罐压 力油 的供 给是 由压 力开 关控制 备 用泵首 先启 动来 打压补 油 。
在停 机期 间 ， 如油 温 降 至 １ ５℃ 以下 时 ， 用 泵 备 切换 在连续 运行 ， 空载输 出 ， 时可 以热能 的形 式 泵 此 给调 速器 油加 热 。当油 温 达到 １ ８℃时备 用 泵 停 止 运行 。油箱 内油温 是通过 油温变 送器 来监 测的 。
２ ４ 压 力油罐 ．
启 动 电磁 阀、 个 空 载 阀 、 １ １个 空 载 阀之 导 向控 制 阀
（ 又称测 压 阀） 如 图 １ ： ， 示
５
各种液 压 阀及导 叶接力 器所 需 的压力油都 储存 在压力 油罐 内 ， 压力 油 罐最 大 承 受 压力 为 １ ａ ０ＭＰ ，
水 机控制 所需 的压力 油 由调速 器压 力油 系统提 供 。正 常工作 压力 为 ６ ４ＭＰ ， 力 油供 给 装 置 包 ． ａ 压
括 ２台同样 尺寸 、 互为备 用 的泵组 ， 台泵组 包括 ： 每 １
台三相 交流 马达 、 １台螺杆 泵 、 １个 安全 阀 、 个 空 载 １
机组 运 行 期 间 ， 速 器 油温 的冷却 是 通过 冷 却 调 器来 冷却 。油 泵在空 载运行 时 ， 油 路 １ 一部 分 油 见 ， 经过 冷却器 冷 却之后再 流 回油箱 。
调速器液压系统
➢ 主配压阀：包括桨叶主配压阀及导叶主配压阀，其结构如图所示。
WIKA
WIKA
WIKA
WIKA
3.52 3.52
3.84
➢ 事故配压阀：其机构及原理Байду номын сангаас图所示
事故排油
开机腔供油 关机腔供油
事故排油
开机腔供油 关机腔供油
开关
Ⅵ
Ⅳ
Ⅲ
开关
Ⅵ
Ⅳ
Ⅲ
指示杆
缓冲腔 调节螺钉 活塞（阀芯）
识别尺寸
Ⅰ
Ⅴ 开机腔排油
➢ 高压油泵组：即向工作压油槽及 事故压油槽供油装置，根据压油 槽内的压力及油位变化情况及时 向压油槽补充油量，确保调速器 用油。挂治水电厂压油泵采用的 是天津顶佳生产的三螺杆泵，其 结构图如左图所示。
调速器压油泵剖面图
➢ 油压装置：油压装置包括工作压油槽和事故压油槽，其内有1/3的 透平油及2/3的压缩空气，其工作压力为6.3MPa，其内的透平油 及压缩空气是通过安装于其上的液位及压力测量元器件根据测量 结果启动压油泵补油或开启自动补气阀补气的（由于高压气系统 工作压力与调速器系统压力相同，暂未实现自动补气功能，现仅 是根据油位及压力情况手动补气）。工作压油槽主要提供机组正 常情况下的用油，通过导叶主配及桨叶主配向导叶接力器和桨叶 接力器供油，操作接力器调节导叶及桨叶的开度；事故压油槽主 要提供机组在紧急情况下停机用油，避开主配通过事故配直接向 导叶接力器关闭腔供油。
➢ 漏油装置：漏油装置包括漏油泵及漏油箱，漏油箱主要收集机组 调速器系统自动化元器件（电磁阀、工作油槽及事故油槽换向阀、 事故配液控换向阀、事故配油阀）及受油器、液压锁锭、主配等 设备在运行过程中的排油或渗漏油，漏油泵的主要作用就当漏油 箱内的漏油收集到一定量后将其打回到调速器回油箱中。
对液压调速器的原理及变频调速器多电机控制的设想
液 压放 大 元 件（ 压伺 服器 ） 使 感应 元 件 的输 出信 号通 过 液 ， 放 大元 件再传 到油量 调节 机构上 ， 因此 ， 叫间接作 用式 调 也 速 器 。液压放 大元 件有放 大兼执 行作用 ， 主要 由控制和 执行 两个 部分组成 。
一
节——缓 冲器 和弹簧 。弹簧的一端 同固定 的支点相连 ， 而另
一
端 则与 缓 冲器 的活塞相 连 。缓 冲器 的油 缸 同伺 服器 的活
、
无反 馈的液压 调速器
塞成 刚体联 接 。当发动 机负荷 减小 时 ， 速增大 ， 转 飞球 的离 心力增 加 。同样 ， 阀右 移 ， 滑 而伺服 活塞则左 移 ， 减少 喷油泵 的供油 量 。当活塞 的运动速 度很高 时 ， 冲器和缓 冲活塞就 缓
变 频器 中没采 取 消耗 能量 的措 施 ，这 部分 能量将导 致 中间 回路 的储 能 电容器 的 电压上 升 。如果 当制动 过快或 机械 负
载为提 升机类 时 ， 这部 分 能量就 可能对 变频 器带来 损坏 ， 所
以这部分 能量我们 就应该考 虑考虑 了。 目前 ， 多行业专 家谈及 变频器制 动方面 的设计 与应用 许 时， 有过许 多关 于“ 能量 回馈制 动 ” 面 的介 绍 ； 方 今天 我们假 设 新型的制动方 法具有 回馈制动 的 四象 限运 转 、 运行效率高
等 优点 ， 也具有 “ 能耗制 动” 电网无污染 、 对 可靠性 高等好 处 。
当负 荷减 小 时 ， 发动 机转 速升 高 ， 球 向外 张 开带 动速 飞
度杆 向右 移动 。此 时伺 服活塞 尚未 动作 ， 因此 反馈杠 杆 Ａ Ｃ
的上端 点 Ａ暂时作 为 固定 点 ， 杆 Ａ 杠 Ｃ绕 Ａ反 时针转 动 ， 带
调速器机械液压系统说明
附件3调速器机械液压系统说明书附件3 调速器机械液压系统说明书1 概述HGS-H21-150-6.3型调速器机械液压系统与微机型电气调节装置配合组成微机型电液调速器，适用于巨型混流式水轮发电机组的自动调节和自动控制，其主要作用是：1.1 实现水轮机转速的单机调节和控制。
1.2 实现机组按规定操作程序进行正常的自动启动和自动停机、空载、单机或并网带负荷稳定运行。
并能在机组运行中出现故障时，进行手动和自动事故停机及必要的机组保护操作，以保证机组的安全运行。
2 主要技术数据伺服比例阀最大工作电流： 3.7A主配压阀直径：Φ150mm主配压阀行程：开方向20mm；关方向30mm工作油压： 6.3MPa直流电源电压：DC220V或DC24V交流电源电压：AC220V 50Hz3 系统结构调速器机械液压系统在设计上采用液压集成技术和流量控制、流量反馈技术，使得运动部件实现无间隙传递运动，极大地降低了死区并提高了控制精度，集成阀块、液压元件和功能部件之间的油路连接均采用O型密封圈静止密封方式，无泄漏，大量使用标准液压元件。
系统主要由主配压阀、集成阀块、滤油器等几部分组成，主配压阀是实现操作接力器的功能部件，集成阀块是实现液压逻双伺服比例阀机械液压系统之间的油路连接和控制压力油、控制回油的对外连接均通过底板实现，并实现各功能部件的单层布置，系统内无杠杆，整机结构简洁新颖，安装、调试、操作、维护简便。
本装置内所有电气连接线路都通过设于底板上的接线端子与外部相连。
端子的一侧与装置内各元件的接线相联，另一侧与外部的对应接线联结。
在所有联接导线中，伺服比例阀、位移传感器等元件的内外信号电缆均须采用屏蔽电缆与电气柜输出端子相连。
3.1 伺服比例阀采用德国BOSCH公司生产的伺服比例阀作为调速器液压系统的电液转换元件。
伺服比例阀工作原理如下：根据伺服比例阀的输入输出特性Q=f(U E)，即伺服比例阀功放板接受±10V的控制信号，经其放大后输出相应的电流信号，电流信号在伺服比例阀线圈中产生的磁场驱动比例电磁铁移动相应的位移量，从而带动伺服比例阀的阀芯移动，输出相应的流量，输出流量与输入控制信号成比例线性关系。
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3）速度降机构
刚性反馈机构，以保证一定的2。打开调速器 顶盖旋松速度降凸轮上的锁紧螺钉可调2
三、液压调速器的调整
最好在调速器试验台上进行，调整工作一 般包括2的调整、稳定性调整以及ＰＧＡ调 速器的速度设定调整
1稳定调速率2的调整 1）2的作用与要求 （1）作用：保证一定的2不但可以提高调速
静速差机构（速度降机构） 刚性反馈，静 速单差机旋置钮0，调多2机（置改3变0－静5速0（差杆2转＝动3支－点5％的）位置），
速度设定机构 调速旋钮（顺时针转动增大 设定转速，并网运行时一般不用）、调速电机 （配电板开关控制，调速电机轴与调速齿轮弹 性连接，如摩擦离合器故障会导致调速电机不 能调速）
第四节 液压调速器
液压调速器具有广阔的转速调节范围， 调节精度和灵敏度高，稳定性好，广泛 用于船舶大中型柴油机，但结构复杂， 管理要求高 1无反馈液压调速器 实际中无法使用，必须加反馈环节： 1）刚性反馈机构－保证调节稳定性并使 调节过程具有一定的稳定调速率（有差 调节），保证并联各机按比例分配负荷 2）弹性反馈机构－保证调节稳定性并恒 速调节（无差调节）
WOODWARD PGA——气动遥控式 国产TY-111或TY555
1WOODWARD UG—8表盘液压调速器
广泛用于发电柴油机
1）结构
（1）表盘旋钮：静速 差旋钮、调速旋钮、 负荷限制旋钮、转 速指示器（只能指 示，不能调节）
（2）主要组成
驱动机构 传动齿轮部分齿牙折断会导致转速调 节不稳定
2稳定性调节
1）调速器主体部分 （1）组成、工作原理 最高转速限制由转速设定油
缸上的最高转速限制阀限制，设定气压到最大值但 转速没到应向远离转速设定油缸方向移动复位杆的 可调支点 （2）如果柴油机外负荷大幅度增减，弹性反馈机构 将负暂荷的时大失幅效度，变以化减相小适调应速器的1，使调速过程与外 2）速度设定部分
负荷限制机构 负荷限制旋钮通过限制滑阀 的动作对负荷进行限制，起动时置于5，起动正 常后再置于9－10格，转动该旋钮能够使柴油机 停车
液压系统
2）工作原理
当柴油机负荷增大时，转速下降，恒速 反馈机构为负反馈，滑阀提前复位，以防 止调速器加油过量，实现恒速反馈调节。 静速差机构使柴油机在稍低于原来的转速 下运转，实现有差调节。反之，负荷减小 时稳定后转速稍高于原来转速。调速过程 结束转速稳定后，大反பைடு நூலகம்活塞位置发生变 化
通过左上方静速差旋钮进行调节
（2）WOODWARD PGA
外部无2调节机构，如调2 ，应打开调速 器顶盖旋松速度降凸轮上的锁紧螺钉。 2决 不允许出现负调节。调节范围为0－12％
注：机械调速器的2值与其结构参数有关， 一般是不可调整的（除非换调速弹簧或
飞重等零件）。若调速弹簧换用刚度小
者，则其2变小，准确性提高，但稳定 性降低
过程的稳定性，而且还能对并联运行各机间 所承担的负荷进行自动调节
（2）2对并联运行柴油机负荷影响 两台标定功率相等的柴油机并联运行，
（2）1＝（2）2＝0，工况不稳定，不能 使用
两台标定功率相等的柴油机并联运行， （2）1＝（2）20 ，调速特性重合，负 荷均匀分布
两台标定功率相等的柴油机并联运行， （2）1（2）2 0， 2小者承担负荷 多，负荷分配不均匀
2 WOODWARD PGA调速器
“PGA”意指压力补偿压缩空气速度设定。 它是一种双反馈、气动速度设定的全制式 液压调速器。速度降由刚性反馈机构实现； 弹性反馈机构由阻尼活塞、弹簧和针阀组 成。与UG型调速机构、反馈机构不同。主 要用于气动遥控系统主柴油机。还具有辅 助装置，如扫气压力燃油限制器（保证在 加大负荷时循环供油量与增压空气压力同 步增长，以防匹配不当而冒黑烟）、升压 伺服器（提高柴油机的起动性能）
2刚性反馈液压调速器
转速感受机构：飞重、 调速弹簧、速度杆
伺服放大机构：滑阀、 液压伺服器
刚性反馈机构：反馈 活塞、连接摇杆
特点：发动机不能恢 复原有转速，即稳 定调速率不等于零
3弹性反馈液压调速器
转速感受机构：飞重、 调速弹簧、速度杆
伺服放大机构：滑阀、 液压伺服器
弹性反馈机构：缓冲 器、补偿活塞、补偿 弹簧、节流针阀
分气压设定和手动设定机构两部分。气压设定由 遥控机构完成，使用控制空气压力为0.049－ 0动.设50定MP设a，于速调度速设器定旁值，与在控切制断空控气制压空力气值的成情正况比下。可手 任设一速度值
（1）气动式转速设定机构 设定转速的高、低值 且都可调，必须把手动转速设定机构逆时针旋于 最低设定转速位置，并锁紧手动旋钮。输入气压 信号增加时，转速设定伺服活塞下移，转速升高。 柴油机运转中突然无设定气压信号将会停车或低 速运转（取决于设定转速）
特点：发动机能恢复 原有转速，即稳定调 速率等于零
4双反馈液压调速器
转速感受机构：飞重、 调速弹簧、速度杆
伺服放大机构：滑 阀、液压伺服器 反馈机构：弹性反 馈机构、刚性反馈机 构 特点：通过调节节流针 阀开度调节稳定性， 通过调节支点位置调 节稳定调速率的大小
三、液压调速器的典型机构
WOODWARD UG——杠杆式、表盘式(the lever option\the dial option)
两机标定功率不等而并联运行， （2）1 ＝（2）20 ，负荷分配与其标定功率成 比例
（3） 2要求：无论并联运行柴油机标定 功率是否相等，只有各机2相等且均大 于0才能使各机承担负荷合理分配
2）稳定调速率2的调整 通过速度降机构（刚性反馈机构）进行调
节
（1）WOODWARD UG8
转速感应机构
伺服放大机构 转速升高时，飞重飞开，滑阀上 移
调节机构
恒速反馈机构 弹性反馈，主要由大反馈活塞、 小反馈活塞、补偿针阀、反馈指针等组成，其作 用是保证调速过程中转速稳定并恒速调节，补偿 针阀开度调节反馈速度的快慢，反馈指针调节反 馈行程的大小。小反馈活塞动作由反馈弹簧和大 反馈活塞控制。