調(diào)速器機械系統(tǒng)如何選型 水輪機微機調(diào)速器是一個典型的數(shù)字式液壓位置伺服系統(tǒng),數(shù)字式液壓位置伺服系統(tǒng)按電液轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)接口控制方式主要分為兩大類:間接數(shù)字控制和直接數(shù)字控制。
間接數(shù)字控制是指電液伺服系統(tǒng)通過D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),以模擬量接口實現(xiàn)數(shù)字控制。比例伺服閥采用4~20mA的線性電流作為驅(qū)動信號,微機調(diào)節(jié)器必須通過D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),以模擬量接口實現(xiàn)控制,因此比例伺服閥調(diào)速器是一個典型的間接控制方式的數(shù)字式液壓位置伺服系統(tǒng)。傳統(tǒng)的各類伺服閥也都屬于這類伺服系統(tǒng)。
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隨著計算機技術在流體控制系統(tǒng)中的大量應用,數(shù)字化成了一種必然的趨勢。與間接數(shù)字控制方法相反,控制量不通過D/A接口,直接以數(shù)字開關信號與電液伺服系統(tǒng)接口實現(xiàn)數(shù)字控制的方式稱為直接數(shù)字控制。目前主要有以下兩種方式實現(xiàn):
其一是利用數(shù)字執(zhí)行元件——步進電機加適當?shù)男D(zhuǎn)—直線運動轉(zhuǎn)換機構驅(qū)動閥芯實現(xiàn)直接數(shù)字控制,由于這類數(shù)字控制元件一般按步進的方式工作,因而常稱為步進式數(shù)字閥或離散式比例閥。通過公道的設計,這類閥具用重復精度高及無滯環(huán)的優(yōu)點。
其二是對高速開關閥的(脈寬或脈沖調(diào)制)控制。通過控制開關元件的通斷時間比,以獲得在某一段時間內(nèi)流量的均勻值,進而實現(xiàn)對下一級執(zhí)行機構的控制。在流體動力系統(tǒng)中,這種控制方式的控制信號是開關量,因而是直接數(shù)字控制。該控制方式具有不堵塞、抗污染能力強及結構簡單的優(yōu)點。
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轉(zhuǎn)換器|
傳送器|
變送器|
傳感器|
記錄儀|
有紙記錄儀|
無紙記錄儀| 采用間接控制方式構成的系統(tǒng)通過D/A接口實現(xiàn)數(shù)字控制,這種方法存在如下缺點:
(1)由于控制器中存在著模擬電路,易于產(chǎn)生溫飄和零飄,這不僅使得系統(tǒng)易受溫度變化的影響;同時,也使得控制器對伺服閥本身的非線性因素如死區(qū)、滯環(huán)等難以實現(xiàn)徹底補償。
(2)用于驅(qū)動比例閥和伺服閥的比例電磁鐵和力矩馬達存在著固有的磁泄現(xiàn)象,導致閥的外控制特性表現(xiàn)出2-8的滯環(huán),采用閥芯位置檢測和反饋等閉環(huán)控制的方法可以基本消除比例閥的滯環(huán),但卻使閥的造價大大增加,結構復雜,可靠性降低。
(3)由于結構特點所決定,比例電磁鐵的磁路一般只能由整體式磁性材料構成,在高頻信號作用下,由鐵損而引起的溫升較為嚴重。因此直接數(shù)字控制方式明顯優(yōu)于間接數(shù)字控制方式。
作為直接數(shù)字控制方式的步進式數(shù)字閥和開關閥相比較:步進式數(shù)字閥按步進的方式工作,具用重復精度高及無滯環(huán)的優(yōu)點。但是,步進式數(shù)字閥通過閥芯的步進運動將輸進的信號量轉(zhuǎn)化為相應的步數(shù)(脈沖數(shù)),因而存在著量化誤差,通過增加閥的工作步數(shù)可以減小量化誤差,但卻使閥的響應速度大大降低。同時,步進式調(diào)速器必須保存有引導閥和主配結構,造成步進式調(diào)速器的結構較復雜,加工件較多,不具有良好的通用互換性。
相較而言,高速開關閥與控制系統(tǒng)的接口更簡單,且不需要中間環(huán)節(jié)就能構成直接數(shù)字控制系統(tǒng),應用遠景十分廣闊。將高速開關閥應用于水輪機微機調(diào)速器,能實現(xiàn)整個系統(tǒng)的數(shù)字化,構玉成數(shù)字式調(diào)速器。
但由于流量、壓力脈動等因素的限制,數(shù)字閥在大型調(diào)速器上的應用范圍受到一定的限制,目前僅能應用于操縱功不大于17000kg.m的非雙調(diào)機組的調(diào)節(jié)控制。
綜上所訴,中小型調(diào)速器選用數(shù)字閥較為適宜,大型調(diào)速器宜選用步進電機