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SIEMENS     6ES7331-7KF02-0AB0     調(diào)速器

張黔豫 180 6446 5927 

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調(diào)速器(governor)是一種自動調(diào)節(jié)裝置，它根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化，自動增減噴油泵的供油量，使柴油機(jī)能夠以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。調(diào)速器已經(jīng)在工業(yè)直流電機(jī)調(diào)速、工業(yè)傳送帶調(diào)速、燈光照明調(diào)解、計(jì)算機(jī)電源散熱、直流電扇等、得到廣泛應(yīng)用。

按其工作原理的不同，可分為機(jī)械式，氣動式，液壓式，機(jī)械氣動復(fù)合式，機(jī)械液壓復(fù)合式和電子式等多種形式。但目前應(yīng)用最廣的當(dāng)屬機(jī)械式調(diào)速器，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，性能良好。液壓調(diào)速器在感應(yīng)元件和油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間加入一個液壓放大元件(液壓伺服器)，使感應(yīng)元件的輸出信號通過放大元件再傳到油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上去，因此也叫間接作用式調(diào)速器。液壓放大元件有放大兼執(zhí)行作用，主要由控制和執(zhí)行兩個部分組成。

當(dāng)負(fù)荷減小時，由曲軸帶動的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速升高，飛球的離心力增加，推動速度桿右移。于是，搖桿以A點(diǎn)為中心逆時針轉(zhuǎn)動，滑閥右移，壓力油進(jìn)入伺服器油缸的右部空間。與此同時，油缸的左部空間通過油孔與低壓油路相通，其中的油被泄放。在壓差的作用下，伺服活塞帶動噴油泵齒條左移，以減少供油量。當(dāng)轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來數(shù)值時，滑閥也回到中央位置，調(diào)節(jié)過程結(jié)束。當(dāng)負(fù)荷增加，轉(zhuǎn)速降低時，調(diào)速過程按相反方向進(jìn)行。從上述分析可知，調(diào)速器飛球所產(chǎn)生的離心力僅用來推動滑閥，因而飛球的重量尺寸就可以做得較小。而作為放大器的液壓伺服器的作用力，則可根據(jù)需要，選擇不同尺寸的伺服活塞和不同滑油壓力予以放大。但是，在這種調(diào)速器中，因?yàn)楦袘?yīng)元件直接驅(qū)動滑閥，無論它朝哪個方向往動，均難準(zhǔn)確地回到原來位置而關(guān)閉油孔。這樣就使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，而產(chǎn)生嚴(yán)重的波動。為了使調(diào)速器能穩(wěn)定調(diào)節(jié)，在調(diào)速器中還要加入一個裝置，其作用是在伺服活塞移動的同時對滑閥產(chǎn)生一個反作用，使其向平衡的位置方向移動，減少柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動的可能性。這種裝置稱為反饋機(jī)構(gòu)。

它的構(gòu)造與上述無反饋液壓調(diào)速器基本相同，只有杠桿義AC的上端A不是裝在固定的鉸鏈上，而是與伺服活塞的活塞桿相連。這一改變使感應(yīng)元件、液壓放大元件和油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系發(fā)生如下的變化。當(dāng)負(fù)荷減小時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高，飛球向外張開帶動速度桿向右移動。此時伺服活塞尚未動作，因此反饋杠桿AC的上端點(diǎn)A暫時作為固定點(diǎn)，杠桿 AC繞A反時針轉(zhuǎn)動，帶動滑閥向右移動，把控制孔打開，高壓油便進(jìn)入動力缸的右腔，左腔與低壓油路相通。這樣高壓油便推動伺服活塞帶動噴油調(diào)節(jié)桿向左移動，并按照新的負(fù)荷而減少燃油供給量。在伺服活塞左移的同時，杠桿AC繞C點(diǎn)向左擺動與B點(diǎn)相連接的滑閥也向左移動，從而使滑閥向相反的方向運(yùn)動。這樣在伺服活塞移動時能對滑閥運(yùn)動產(chǎn)生了相反作用的杠桿裝置稱為剛性反饋系統(tǒng)。當(dāng)調(diào)節(jié)過程終了時，滑閥回到了起始位置，把控制油孔關(guān)閉，切斷通往伺服油缸的油路。這時伺服活塞就停止運(yùn)動，噴油泵調(diào)節(jié)桿隨之移動到一個新的平衡位置，發(fā)動機(jī)就在相應(yīng)的新負(fù)荷下工作。因此，相應(yīng)于發(fā)動機(jī)不同的負(fù)荷，調(diào)速器就具有不同的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。因?yàn)榘l(fā)動機(jī)負(fù)荷變化時需要改變供油量，所以A點(diǎn)位置隨負(fù)荷而變。與滑閥相連接的B點(diǎn)在任何穩(wěn)定工況下均應(yīng)處于原來的位置，與負(fù)荷無關(guān)。這樣C點(diǎn)的位置必須配合A點(diǎn)作相應(yīng)的變動，因而導(dǎo)致了轉(zhuǎn)速的變化。假如當(dāng)負(fù)荷減小時，調(diào)速過程結(jié)束后，滑閥回到中間原來位置時，伺服活塞處于減少了供油量位置，使A點(diǎn)偏左，C點(diǎn)偏右，因C點(diǎn)偏右，彈簧進(jìn)一步受壓，只有在稍高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)才能使飛球的離心力與彈簧壓力平衡。這說明負(fù)荷減小時穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速比原來稍有升高。同理，當(dāng)負(fù)荷增加時，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速比原來稍有降低。具有 剛性反饋的液壓調(diào)速器，可以保證調(diào)速過程具有穩(wěn)定的工作特性，但負(fù)荷改變后，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，穩(wěn)定調(diào)速率d不能為零。如果要求負(fù)荷變化時即要調(diào)速過程穩(wěn)定，又能保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變(即入就必須采用另一種帶有彈性反饋系統(tǒng)的液壓調(diào)運(yùn)器。

它實(shí)際上是在"剛性反饋"裝置中加入一個彈性環(huán)節(jié)--緩沖器和彈簧。彈簧的一端同固定的支點(diǎn)相連，而另一端則與緩沖器的活塞相連。緩沖器的油缸同伺服器的活塞成剛體聯(lián)接。當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷減小時，轉(zhuǎn)速增大，飛球的離心力增加。同樣，滑閥右移，而伺服活塞則左移，減少噴油泵的供油量。當(dāng)活塞的運(yùn)動速度很高時，緩沖器和緩沖活塞就象一個剛體一樣地運(yùn)動。隨著伺服活塞5的左移，緩沖器和AC杠桿上的A點(diǎn)也向左移動。這一過程和上述剛性反饋系統(tǒng)的調(diào)速器完全相同。但當(dāng)調(diào)速過程接近終了時，滑閥已回到原來的位置，遮住了通往伺服油缸的油路，此時緩沖器和伺服活塞已停留在新負(fù)荷相應(yīng)的位置上。被壓縮的彈簧由于有彈性復(fù)原的作用，因此使A點(diǎn)帶動緩沖器活塞相對于緩沖器油缸移向右方，回到原來位置。緩沖活塞右方油缸中的油經(jīng)節(jié)流閥流到左方。于是，AC杠桿上的各點(diǎn)都恢復(fù)到原來的位置，此時調(diào)速器的套筒亦因轉(zhuǎn)速復(fù)原而回到原來的位置。這樣，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速就保持不變，當(dāng)負(fù)荷增加時，動作過程相反。這種調(diào)速器的穩(wěn)定調(diào)速率d為零。

調(diào)速器用于減小某些機(jī)器非周期性速度波動的自動調(diào)節(jié)裝置。可使機(jī)器轉(zhuǎn)速保持定值或接近設(shè)定值。水輪機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)等與電動機(jī)不同，其輸出的力矩不能自動適應(yīng)本身的載荷變化，因而當(dāng)載荷變動時，由它們驅(qū)動的機(jī)組就會失去穩(wěn)定性。這類機(jī)組必須設(shè)置調(diào)速器，使其能隨著載荷等條件變化，隨時建立載荷與能源供給量之間的適應(yīng)關(guān)系，以保證機(jī)組作正常運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)速器的理論和設(shè)計(jì)問題，是機(jī)械動力學(xué)的研究內(nèi)容。調(diào)速器的種類很多。其中應(yīng)用最廣泛的是機(jī)械式離心調(diào)速器。而以測速發(fā)電機(jī)或其他電子器件作為傳感器的調(diào)速器，已在各個工業(yè)部門中廣為應(yīng)用。

調(diào)速器必須滿足穩(wěn)定性條件:

①當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速與設(shè)定值出現(xiàn)偏差時，調(diào)速器能做出相應(yīng)的反應(yīng)動作，同時又必須有一經(jīng)常作用的恢復(fù)力使調(diào)速器回復(fù)初始狀態(tài)。離心調(diào)速器中的彈簧就是產(chǎn)生恢復(fù)力的零件。這樣的調(diào)速器稱靜態(tài)穩(wěn)定的調(diào)速器。但是靜態(tài)穩(wěn)定的調(diào)速器也可能在調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)動態(tài)不穩(wěn)定性，當(dāng)調(diào)節(jié)動作過度而出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)時，實(shí)際調(diào)節(jié)動作會形成一個振蕩過程。使振蕩能很快衰減的調(diào)速器，稱為動態(tài)穩(wěn)定的調(diào)速器，否則是動態(tài)不穩(wěn)定的調(diào)速器，后者不能保證機(jī)器正常工作。

②在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中增加阻尼是提高動態(tài)穩(wěn)定性的一種方法。調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的阻尼，例如運(yùn)動副中的摩擦，使調(diào)速器具有一定的不靈敏性，即當(dāng)被控制軸的轉(zhuǎn)速稍微偏離設(shè)定值時，調(diào)速器不產(chǎn)生相應(yīng)的動作。機(jī)械式調(diào)速器的不靈敏性一般約為其設(shè)定值的1%。靈敏性過高的調(diào)速器，也會由于機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)中周期性的速度波動而產(chǎn)生不應(yīng)有的調(diào)節(jié)動作。

調(diào)速器是用來保持柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的。在柴油機(jī)的負(fù)載變化的過程中，它的轉(zhuǎn)速是會相應(yīng)發(fā)生變化的。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，如果調(diào)速器不調(diào)節(jié)，柴油機(jī)最終將停掉;當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時，如果調(diào)速器不作用，柴油機(jī)最終將無法承受過大的離心力而損壞。調(diào)速器的作用就是保持柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。另外，調(diào)速器還可以保持柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速，防止，低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時熄火和高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時"飛車"，造成機(jī)械損壞。