機械液壓調速器

1、飛擺（離心飛擺）。用於水輪機轉速感知與測量，把水輪機的轉速變化轉化為機械位移量。離心飛擺南鋼帶、重塊和彈簧等構成，飛擺由與機組同步的飛擺電動機帶動旋轉，感知和測量機組轉速，與給定機組轉速比較，根據其偏差產生機械位移，發出調節指令。

2、引導閥與輔助接力器。引導閥是一個信號綜合元件，一方面要比較水輪機的實際轉速與給定轉速，另一方面，它又是一套機械液壓放大元件，可以把飛擺產生的位移信號、液壓控制信號，通過其液壓控制作用放大飛擺產生的微小位移信號。引導閥南針塞和轉動套等部件組成，轉動套與飛擺相連，隨機組轉速變化產生位移，控制通向輔助接力器的液壓油路。而輔助接力器接收來自於引導閥的信號，對主配壓閥進行操作，南此完成對引導閥信號的第一級放大。

3、主配壓閥與主接力器。主配壓閥是第二級液壓放大元件，主配壓閥的活塞與輔助接力器活塞聯動，控制主接力器的液壓油路，對主接力器進行控制，實現飛擺信號的第二級放大。

4、硬反饋元件。包括殘留不均衡機構及其傳遞桿件。在自動控制系統中，調節信號的反饋是保證達到調節目標、降低過調量並使調節系統的工作穩定的重要環節。硬反饋元件通過桿件等剛性機構及時將執行元件的動作結果傳遞給綜合元件引導閥，經引導閥與給定值比較，當達到調節目標時，對執行元件發出停止指令。

5、軟反饋元件。包括緩衝器及其傳遞桿件。儘管調節系統通過硬反饋將調節系統執行信號反饋到引導閥，使調節系統達到目標值時及時停止調節進程，但卻難以使引導閥回到原始位置。而且，由於機組的慣性等因素，僅靠硬反饋難以保證調節過程的穩定性。而軟反饋環節利用緩衝器的暫態反饋特性是執行元件達到調節目標時及時停止動作，又利用緩衝器從動活塞的回復作用使引導閥針塞在調節完成後回到原先的位置。緩衝器的緩衝特性又配合了機組和調節系統的的慣性，使調節過程實現穩定。因此，軟反饋對調節系統的穩定性起到至關重要的作用，緩衝器又稱為調速器的鎮定元件。

機械液壓調速器的主要元件飛擺、引導閥、主配壓閥、主接力器、緩衝器的結構原理如下圖所示。

調速器的主要輔助機構有轉速調整機構和開度限制機構。

轉速調整機構通過手輪或電機調整引導閥針塞的位置而改變機組轉速。併網運行的機組可以通過轉速調整機構改變機組負荷。

開度限制機構是設置在引導閥和輔助接力器之間的一套液壓控制閥，相當於一道關卡，在水輪機調節過程中，當導水葉開度達到給定的開度限制值時，開度限制機構會通過輔助接力器中斷向主接力器開啟腔供油，停止主接力器繼續開啟。

油壓裝置是供給調速器操作所需壓力油的儲能設備。油壓裝置由壓力油槽、集油箱、油泵、補氣裝置、安全閥和止回閥、儀錶等組成，如下圖所示。

壓力油罐是儲備壓力油的容器，其中約30%容積為透平油，其餘約70%容積是壓縮空氣，利用空氣的彈性使壓力油罐在調速系統操作時保持在一定的壓力範圍內。因此，壓力油罐需要有補氣裝置及時補充機組操作中損耗的空氣量。

油泵擔負向壓力油罐供油的任務、調速系統操作時消耗大量的壓力油，操作后的壓力油回到集油箱中，通過油泵打入壓力油罐中重複使用，油壓裝置的油泵多採用螺桿油泵。為了保證壓力油罐的安全，防止壓力油罐的油倒流到集油箱，在油泵出口裝有安全閥和止回閥。

飛擺為測速元件，將機組轉速（頻率）變化的方向與大小轉換成直線運動的機械位移，從而控制下一級元件；配壓閥和接力器等為放大元件，緩衝器等反饋元件是穩定調速系統工作的穩定元件；油壓裝置專門供應調速器調節控制所需要的高壓油源；自動調節機構和控制機構是為了實現機組啟動、停機、帶負荷和減負荷、保持額定轉速等運行要求而設置的，監視儀錶用以反映調速器的工作情況；保護裝置的作用是保證機組運行安全。

調速器的自動調節過程包括導水葉開度調節過程、硬反饋作用過程和軟反饋作用過程。

導水葉開度調節過程

當機組帶負荷運行時，若外界負荷突然減小，機組的轉速會升高，此時，離心飛擺1的轉速電會同步上升，離心飛擺重塊4所受的離心力增大，重塊外張，下支持塊7上移，帶動引導閥轉動套8上移，開通引導閥中孑L與下孔的通道，輔助接力器35上腔的油從引導閥下孔排出，使輔助接力器上腔壓力小於下腔壓力，則主配壓閥閥體會同輔助接力器活塞34一起上移，接通壓力油到主配壓閥37關閉腔（左腔）的通路，主接力器活塞右移，關小導水葉開度，減少進入水輪機的流量，使機組停止加速，繼而使轉速降下來恢復到額定轉速，，由此可見，導水葉開度調節過程是實現機組轉速調節的關鍵、。

硬反饋作用過程

沒有反饋環節的調節即使達到凋節目標也無法及時終止調節過程。而硬反饋是達到調節目標時終止調節繼續執行的關鍵。硬反饋是通過輔助接力器活塞34、硬反饋桿件32、拉杆1 1、槓桿12作用於引導閥針塞9而實現的j在轉速上升、飛擺外張、引導閥轉動套位置升高，導致輔助接力器閥體J二移的同時，硬反饋機構通過桿件帶動引導閥針塞（閥體）上移，回復至轉動套的中間位置，中斷輔助接力器上腔的排油通道，停止輔助接力器繼續上移。由此可見，硬反饋作用是在調節過程進行的同時，把淵節的結果告知調節器，一旦達到目標，及時停止調節動作，防止調節過程無制約地不斷繼續。

軟反饋作用過程

儘管通過硬反饋作用使引導閥回到了一個平衡位置，但這個位置並不是調節前的原始位置（針塞與轉動套均高於原始位置），而且，主配壓閥仍在繼續向主接力器供壓力油，主接力器仍在繼續關小導水葉，如果沒有其他環節的作用，主接力器將導水葉一直關到底。為了防止這樣的結果，軟反饋環節是不可缺少的，軟反饋通過緩衝器、傳遞桿件、引導閥、輔助接力器共同作用，使輔助接力器活塞回中，帶動主配壓閥活塞回中，停止向主接力器供油，使主接力器停止動作停下來。軟反饋的另一個作用是使引導閥在一個調節過程完成後回到原始位置。

軟反饋機構的工作過程是，當機組轉速升高導致主接力器關閉時，主接力器的反饋斜塊使反饋桿上移，通過傳遞桿件使緩衝器主動活塞17下移、從動活塞14上移，壓縮彈簧13在其作用下帶動桿件使引導閥針塞上移，壓力油經引導閥中孔進入輔助接力器上腔，使輔助接力器活塞及主配壓閥活塞回中。另一方面，緩衝器從動活塞在壓縮彈簧13的作用下下移，活塞下腔的油經節流孔排至上腔，從動活塞回中的同時帶動引導閥針塞回中。經過調節，機組轉速回復到額定轉速，飛擺也同步回復到額定轉速，引導閥轉動套回復到初始位置。至此，引導閥、輔助接力器、主配壓閥、緩衝器全部回中，機組在一個新的導水葉開度下以額定轉速運行，整個調節過程結束。由此可見，軟反饋作用是保證調節達到目標時執行機構停止動作和調節系統主要控制機構回中的關鍵。