羅賓康調(diào)速器羅賓康調(diào)速器按其工作原理

按其工作原理的不同，可分為機械式，氣動式，液壓式，機械氣動復(fù)合式，機械液壓復(fù)合式和電子式等多種形式。但目前應(yīng)用廣的當(dāng)屬機械式調(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。

1、無反饋的液壓調(diào)速器

其工作原理如下：

當(dāng)負荷減小時，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。

調(diào)速器（圖1）

于是，搖桿以A點為中心逆時針轉(zhuǎn)動，滑閥右移，壓力油進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)負荷增加，轉(zhuǎn)速降低時，調(diào)速過程按相反方向進行。

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，因為感應(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，減少柴油機轉(zhuǎn)速波動的可能性。這種裝置稱為反饋機構(gòu)。

2、具有剛性反饋機構(gòu)的液壓調(diào)速器

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

調(diào)速器（圖2）

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)機構(gòu)之間的關(guān)系發(fā)生如下的變化。

當(dāng)負荷減小時，發(fā)動機轉(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A暫時作為固定點，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點向左擺動與B點相連接的滑閥也向左移動，從而使滑閥向相反的方向運動。這樣在伺服活塞移動時能對滑閥運動產(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)動機就在相應(yīng)的新負荷下工作。因此，相應(yīng)于發(fā)動機不同的負荷，調(diào)速器就具有不同的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。因為發(fā)動機負荷變化時需要改變供油量，所以A點位置隨負荷而變。

調(diào)速器（圖3）

與滑閥相連接的B點在任何穩(wěn)定工況下均應(yīng)處于原來的位置，與負荷無關(guān)。這樣C點的位置必須配合A點作相應(yīng)的變動，因而導(dǎo)致了轉(zhuǎn)速的變化。假如當(dāng)負荷減小時，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點偏左，C點偏右，因C點偏右，彈簧進一步受壓，只有在稍高的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)才能使飛球的離心力與彈簧壓力平衡。這說明負荷減小時穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后，柴油機的轉(zhuǎn)速比原來稍有升高。同理，當(dāng)負荷增加時，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后，柴油機的轉(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，但負荷改變后，柴油機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，穩(wěn)定調(diào)速率d不能為零。

如果要求負荷變化時即要調(diào)速過程穩(wěn)定，又能保持發(fā)動機轉(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)運器。

3、具有彈性反饋的液壓調(diào)速器

它實際上是在"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)動機負荷減小時，轉(zhuǎn)速增大，飛球的離心力增加。同樣，滑閥右移，

調(diào)速器（圖4）

而伺服活塞則左移，減少噴油泵的供油量。當(dāng)活塞的運動速度很高時，緩沖器和緩沖活塞就象一個剛體一樣地運動。隨著伺服活塞5的左移，緩沖器和AC杠桿上的A點也向左移動。這一過程和上述剛性反饋系統(tǒng)的調(diào)速器*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)動機的轉(zhuǎn)速就保持不變，當(dāng)負荷增加時，動作過程相反。這種調(diào)速器的穩(wěn)定調(diào)速率d為零。 ^[1] 

運轉(zhuǎn)方式

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調(diào)速器用于減小某些機器非周期性速度波動的自動調(diào)節(jié)裝置。

全程調(diào)速器的基本結(jié)構(gòu)

可使機器轉(zhuǎn)速保持定值或接近設(shè)定值。水輪機、汽輪機、燃氣輪機和內(nèi)燃機等與電動機不同，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)動的機組就會失去穩(wěn)定性。這類機組必須設(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，以保證機組作正常運轉(zhuǎn)。調(diào)速器的理論和設(shè)計問題，是機械動力學(xué)的研究內(nèi)容。調(diào)速器的種類很多。其中應(yīng)用廣泛的是機械式離心調(diào)速器。而以測速發(fā)電機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，

高壓變頻調(diào)速器

例如運動副中的摩擦，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，也會由于機組正常運轉(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的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的。在柴油機的負載變化的過程中，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)，柴油機終將停掉；當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時，如果調(diào)速器不作用，柴油機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的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。另外，調(diào)速器還可以保持柴油機的低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速，防止，低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時熄火和高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時“飛車”，造成機械損壞。 ^[2] 

調(diào)速裝置

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參數(shù)設(shè)置

圖為該裝置在機械壓力機應(yīng)用中的外部接線圖，另外需在電樞電源前端加裝快速熔斷器、電抗器及濾波器，以起到保護直流調(diào)速裝置、穩(wěn)定電網(wǎng)、減少電磁干擾等作用，在直流電源輸出和電機之間也要加裝快速熔斷器，電機一側(cè)短路時可以快速熔斷以保護直流調(diào)速裝置。

圖上直流調(diào)速裝置上的1U、1V、l W端子為電樞可控整流電路三相交流電源引入端，KMl為主接觸器，5U1、5W1端子是裝置電子板供電電源輸入端，4U1、4V1、4W1端子為裝置散熱風(fēng)扇，3Ul、3Wl為電機勵磁可控整流電路交流電源引入端，為了限制電源系統(tǒng)中的換相電壓降，加裝三相進線電抗器L2及勵磁進線單相電抗器L1，直流電機電樞短路保護采用快速熔斷器FU4、FU5，v1為電樞電壓表，裝置3C、3D端子為輸出至電機勵磁繞組，1C1、lD1端子為輸出至電機電樞繞組，裝置4、5端子為模擬量輸入端子，用作給定輸入，103、104端子是直流測速機反饋電壓輸入端，109、110端子是進線接觸器合閘信號，裝置的46和47，48和54端子都是可設(shè)置的輸出開關(guān)量，46和47控制繼電器K1，檢測裝置正常；48和54控制繼電器K2，檢測主電機零速，裝置的14和15，16和17都是可選擇的模擬量輸出端子，14和15實際編程為電樞電流，16和17實際編程為磁場電流，都引至主操作面板電流表，作現(xiàn)場監(jiān)視用。

查看西門子直流調(diào)速使用說明書，通過裝置簡易操作控制面板，將P051設(shè)置為40，先將負載電機的基本參數(shù)（額定電壓、額定電流、勵磁電壓、勵磁電流等）輸入直流調(diào)速裝置內(nèi)，然后根據(jù)速度反饋的信號類型選擇P083的數(shù)值，根據(jù)勵磁控制類型選擇P082的數(shù)值，根據(jù)基本工藝功能的選擇設(shè)置電流限幅、轉(zhuǎn)矩限幅、斜坡函數(shù)發(fā)生器等數(shù)據(jù)。

對于直流調(diào)速裝置*使用或者電機*使用或電機維保之后應(yīng)該對裝置和電機匹配進行優(yōu)化，在裝置運行狀態(tài)為07．0時，進行化運行：P051=25電樞和勵磁的預(yù)控制和電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)化（電機軸上無負載時進行，或?qū)㈦姍C機械鎖死），持續(xù)大約40S；P051=26速度調(diào)節(jié)器的優(yōu)化（在電機軸上必須接上終有效的機械負載），持續(xù)大約6S；P051=27勵磁減弱的優(yōu)化（此優(yōu)化必須在無機械負載下執(zhí)行），持續(xù)大約1min；P051=28摩擦和轉(zhuǎn)動慣量補償?shù)膬?yōu)化（根據(jù)需要），持續(xù)大約40S；P051=29具有擺動機構(gòu)的傳動系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化，持續(xù)大約10分鐘。優(yōu)化過程完成后，每個優(yōu)化過程所對應(yīng)的參數(shù)將被自動設(shè)置。

*手動設(shè)置裝置參數(shù)并優(yōu)化成功后，可以通過Drive Monitor軟件連接PC和直流調(diào)速裝置，打開軟件所有參數(shù)將件中顯示，然后即可在線進行參數(shù)查看、設(shè)置、調(diào)整。也可將參數(shù)下載保存到PC中備份，以后換了新的直流調(diào)速裝置可直接上傳參數(shù)，不必再手動一一設(shè)置。 ^[3] 

常見故障

生產(chǎn)過程中，直流調(diào)速裝置通常會因為直流調(diào)速系統(tǒng)硬件故障、電機故障、操作使用不規(guī)范或參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確等原因，造成裝置報警無法正常運行，出現(xiàn)故障時，維修人員首先需要觀察裝置操作面板上顯示的故障代碼，用FXXX表示，參考西門子6RA70系列直流調(diào)速裝置使用說明書中的故障信息進行故障排查，也可通過查看故障診斷存貯器r047中的內(nèi)容對故障代碼做進一步判斷。在故障原因消除后，必須按下PMU上的P鍵消除故障報警。

常見故障代碼如下：

F001 電子板電源故障。

F004 電樞電源中的相電壓故障。

F005 勵磁回路故障。

F030 換向故障或產(chǎn)生過電流。

F040 在激活了的故障狀態(tài)下，電子板電源被切斷。

F042 測速機故障。

F050 優(yōu)化運行不可能。 ^[3] 

后期維護

1、注意事項

在雷雨季節(jié)，如果整個車間電網(wǎng)防雷效果不好，強烈雷擊會造成電網(wǎng)不穩(wěn)定，容易發(fā)生晶閘管模塊擊穿、熔斷器燒壞現(xiàn)象，這在大功率直流調(diào)速器上表現(xiàn)的尤為嚴(yán)重。因此保證供電電網(wǎng)的穩(wěn)定是直流調(diào)速穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)條件，若遇到強烈雷雨天氣或電網(wǎng)不穩(wěn)定時，暫時停止使用設(shè)備，待電網(wǎng)穩(wěn)定后再重新投入使用。

由于壓力機的啟動為重載啟動，因此，電機不能頻繁啟動，次數(shù)限制在每小時不超過4次為宜，機床斷電時，必須首先停主電機，等主電機停穩(wěn)后，再切斷電源。

只有經(jīng)過審定合格的人員（具備有關(guān)整流器的知識，并理解所提供的資料的內(nèi)容）才能從事整流器的安裝、啟動、操作、故障排除或修理工作。在電源斷開后，吸收電容器上繼續(xù)攜帶危險電壓，出于這個原因，在整流器切斷至少2分鐘內(nèi)一定不要打開整流器。為了避免飛弧和由此引起的不可挽回的損失，整流器必須對塵埃入口做*的保護，根據(jù)污染等級，塵埃和外來物體，特別是通過冷卻氣流帶入的污染物必須定期清理，至少每年一次，整流器必須以干燥壓縮空氣來清掃，大壓力1bar。

2、后期維護

1）風(fēng)扇的更換

風(fēng)扇軸承的設(shè)計工作壽命為30000小時，為了維護晶閘管設(shè)備的有效性，在使用期滿時應(yīng)及時更換。

2）印刷電路板的更換

印刷電路板包含靜電敏感元件，在觸摸一塊印刷電路板之前，執(zhí)行工作人員必須自己進行靜電放電，做到這一點簡單的方法是觸摸一下一個導(dǎo)電接地導(dǎo)體，例如插座的接地線。

3）晶閘管模塊的更換

晶閘管模塊是通過自攻螺絲安裝的，當(dāng)一個模塊更換時，散熱器支撐表面必須清掃并且在晶閘管模塊上涂上一層新的導(dǎo)熱膏。使用和原來長度相同的公制螺釘和固定件去固定模塊。 ^[3]