西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
主 讲 人
余波 副教授 林其玉 讲师 熊朝坤 讲师
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
一、油压装置的作用和分类
油压装置是供给调速器操作所需压力油的设备，
也可为蝴蝶阀、球阀等液压操作系统提供压力油。
作为能源设备，油压装置必须储备足够的能量，
确保在任何情况下调速器的工作容量大于水轮机需
要的调速功。所提供的压力油不仅数量、压力应满
足工作需要，而且油质也应符合技术要求。
油压装置按布置方式不同分为组合式和分离式
两大类。前者压力油罐安装在回油箱上，结构紧凑
但维修较难，适用于中、小型水电站。后者压力油
罐与回油箱彼此独立，可分别布置在不同地方，多
用于大、中型水电站。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
一、油压装置的作用和分类
我国的油压装置已经标准化，油压装置的型号由三部分代号组成：
第一部分 为类型代号，用汉语拼音的字首表达,YZ为分离式,HYZ为组合式；
第二部分 以分数形式表达压力油罐的容积和个数，分子的数字为压力油罐总容积（ m3
字母为产品改进标记，无字母为基本型。分母的数字为压力油罐个数，无分母则表示只
有一个压力油罐；
第三部分 用数字表达额定油压 (MPa)，无数字则额定油压为 2.5MPa
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
二,YT小型调速器油
压装置的组成与原理
组成,回油箱、油泵、补气
阀、安全阀、中间油罐、压
力油罐等。常用 30号透平油
作工作介质。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
二,YT小型调速器油
压装置的组成与原理
基本工作原理,正常情况下，
压力油罐中存有三分之一的
油，并保持额定压力。油压
下降一定值后油泵将回油箱
中的油加压经补气阀组、中
间油罐输送至压力油罐。达
到压力上限后，油泵停止工
作。
若油泵故障不能停止，
压力继续上升，安全阀动作
油泵输出的油直接送至回油
箱。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
二,YT小型调速器油压
装置的组成与原理
补气阀工作原理：
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
二,YT小型调速器油压
装置的组成与原理
自动补气过程
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第二节 离心摆
一、离心摆的结构及工作原理
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第二节 离心摆
二、离心摆特性
1,运动方程 —— 由二阶简化为
比例方程
ΔL=100K·x
2,工作范围
受飞摆限位装置约束。
3．放大系数 K（ mm／％）
放大系数的倒数称为离心
摆的单位不均衡度 δu。
4．直线性和转速死区 ixF
%1 0 012 ???
r
xF n
nni
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第三节 第一级液压放大机构
一、第一级液压放大机构的组成和结构
第一级液压放大机构由引导阀和辅助接力器组成，
并与局部反馈杠杆共同工作。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第三节 第一级液压放大机构
二、第一级液压放大机构的特性
可简化为比例环节，运动方程为：
Δs=K1ΔL
三、放大系数 K1的调整
通过调整局部反馈杠杆支点位置来实现
K1 = 2,3.3,5.3,8.2
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第四节 第二级液压放大机构
一、第二级液压放大机构的组成和结构
机械液压调速器的第二级液压放大由主配压阀
和主接力器组成。（以 YT型调速器为例）
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第四节 第二级液压放大机构
二、第二级液压放大机构的特性
1,运动方程
第二级液压放大机构中，配压阀偏离中间位置
的行程相对值 u与接力器的行程相对值 y之间的关系
如图所示。
由图可见
亦即
故 将其称为积分环节。
?? udtTy
y
1
uTdtdy
y
1?
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第四节 第二级液压放大机构
二、第二级液压放大机构的特性
2,接力器关闭规律
从全开到全关的过程中，接力器的移
动要经过起动、加速、匀速移动和减缓等
几个阶段。
（ 1）接力器不动时间 Tq（越小越好）
（ 2）接力器最短关闭时 Tf（重要，通过控
制油的流速调整）
（ 3）延缓关闭时 Th（减速，防止接力器撞
击）
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第四节 第二级液压放大机构
二、第二级液压放大机构的特性
3,接力器最短关闭时间的调整
（ 1）用开度限制机构将接力器开到全开位置（一般比 100
％的行程略小一点）。
（ 2）手动或电动使紧急停机电磁阀动作，实行紧急停机。
（ 3）用秒表记录接力器由全行程 75％关至 25％的时间，该
时间的两倍即是接力器最短关闭时间 Tf 。
（ 4）若测出的 Tf值与设计值不符，则需改变限位螺母与框
架的间隙，上方的间隙决定最短关闭时间，而下方的间隙
则控制最短开启时间。反复调、试直到符合设计值为止。
最短开启时间通常用最短关闭时间的 1～ 1.5倍。
（ 5）调试完毕应将限位螺母锁紧，运行中不允许松动。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
一、硬反馈机构
（其中局部反馈已归结到第一级液压放大机构。）
? 实质是一个杠杆系统 —— 比例环节。
Δh=αpΔY
? 该环节的比例系数即决定了调速器的永态转差系
数 bp
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
1,缓冲装置的结构及动作原理
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
1,缓冲装置的结构及动作原理
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
2,缓冲装置的运动方程和回复特性
令 主动活塞位移为 z1；
从动活塞位移为 z2，
当
则
01 ?dtdz
dT
t
2 ezz
??
20
从动活塞回复曲线
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
3,缓冲时间常数 Td
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
4,暂态转差系数 bt
将软反馈通道转换成硬反馈模式，由此所产生的
静态转差系数即是暂态转差系数 bt
5,软反馈通道的运动方程
dt
dyTbx
dt
dxT
dtd ??
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
一、机械液压型调速器调节规律
二、各种调节规律调速器的特性
??? x d tTbxby
dtt
11
第二章 机械液压调速器
第六节 调速器的调节规律
比例积分型（ PI）
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
一、转速调整机构
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
二、开度限制机构
1,开度限制作用
正常运行时开限针塞的中间阀盘高于阀套
的中部油孔，引导阀与辅助接力器之间的油路
保持畅通。引导阀输出的油压控制信号可到达
辅助接力器。
接力器开至一定开度时，针塞的中阀盘使
通向辅助接力器的油孔封闭，此时无论引导阀
窗口开多大，压力油也无法流向辅助接力器，
接力器的开度也就受到限制不能再增大。换句
话说开限阀起了限制开度的作用。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
二、开度限制机构
2,开停机作用
（ 1） 开机。起动前接力器全关，转动套在
最低位，引导阀输出压力油，但开限阀切断了
通往使辅助接力器上腔的油路。
人为动作电动机或手轮使开限螺母上升，
则开限针塞上升，压力油流入辅助接力器上腔，
接力器从全关逐步开大，机组起动。
起动过程中辅助接力器的下降、主接力器
的开大都经过杠杆使开限针塞降低，即传回与
人为动作方向相反的反馈位移。由于杠杆的比
例特性，使接力器的行程开限螺母上升的距离
成正比。
转速达到额定值时，系统进入自动调节状
态。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
二、开度限制机构
2,开停机作用
（ 2） 停机。机组运行当中如果人为使
开限螺母下降 （即减小限制开度），在开限针
塞中阀盘堵住中间油孔（此时开度表上两针重
合）以后继续使它下降，则会使辅助接力器经
开限阀的排油孔排油，造成接力器关小以至最
后完全关闭。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
三、手 动、自动切换阀
1,结构
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
三、手 动、自动切换阀
2,工作原理
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
三、手 动、自动切换阀
2,工作原理 —— 液压手动系统
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
四、紧急停机电磁 阀
主 讲 人
余波 副教授 林其玉 讲师 熊朝坤 讲师
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
一、油压装置的作用和分类
油压装置是供给调速器操作所需压力油的设备，
也可为蝴蝶阀、球阀等液压操作系统提供压力油。
作为能源设备，油压装置必须储备足够的能量，
确保在任何情况下调速器的工作容量大于水轮机需
要的调速功。所提供的压力油不仅数量、压力应满
足工作需要，而且油质也应符合技术要求。
油压装置按布置方式不同分为组合式和分离式
两大类。前者压力油罐安装在回油箱上，结构紧凑
但维修较难，适用于中、小型水电站。后者压力油
罐与回油箱彼此独立，可分别布置在不同地方，多
用于大、中型水电站。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
一、油压装置的作用和分类
我国的油压装置已经标准化，油压装置的型号由三部分代号组成：
第一部分 为类型代号，用汉语拼音的字首表达,YZ为分离式,HYZ为组合式；
第二部分 以分数形式表达压力油罐的容积和个数，分子的数字为压力油罐总容积（ m3
字母为产品改进标记，无字母为基本型。分母的数字为压力油罐个数，无分母则表示只
有一个压力油罐；
第三部分 用数字表达额定油压 (MPa)，无数字则额定油压为 2.5MPa
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
二,YT小型调速器油
压装置的组成与原理
组成,回油箱、油泵、补气
阀、安全阀、中间油罐、压
力油罐等。常用 30号透平油
作工作介质。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
二,YT小型调速器油
压装置的组成与原理
基本工作原理,正常情况下，
压力油罐中存有三分之一的
油，并保持额定压力。油压
下降一定值后油泵将回油箱
中的油加压经补气阀组、中
间油罐输送至压力油罐。达
到压力上限后，油泵停止工
作。
若油泵故障不能停止，
压力继续上升，安全阀动作
油泵输出的油直接送至回油
箱。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
二,YT小型调速器油压
装置的组成与原理
补气阀工作原理：
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第一节 油压装置
二,YT小型调速器油压
装置的组成与原理
自动补气过程
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第二节 离心摆
一、离心摆的结构及工作原理
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第二节 离心摆
二、离心摆特性
1,运动方程 —— 由二阶简化为
比例方程
ΔL=100K·x
2,工作范围
受飞摆限位装置约束。
3．放大系数 K（ mm／％）
放大系数的倒数称为离心
摆的单位不均衡度 δu。
4．直线性和转速死区 ixF
%1 0 012 ???
r
xF n
nni
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第三节 第一级液压放大机构
一、第一级液压放大机构的组成和结构
第一级液压放大机构由引导阀和辅助接力器组成，
并与局部反馈杠杆共同工作。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第三节 第一级液压放大机构
二、第一级液压放大机构的特性
可简化为比例环节，运动方程为：
Δs=K1ΔL
三、放大系数 K1的调整
通过调整局部反馈杠杆支点位置来实现
K1 = 2,3.3,5.3,8.2
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第四节 第二级液压放大机构
一、第二级液压放大机构的组成和结构
机械液压调速器的第二级液压放大由主配压阀
和主接力器组成。（以 YT型调速器为例）
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第四节 第二级液压放大机构
二、第二级液压放大机构的特性
1,运动方程
第二级液压放大机构中，配压阀偏离中间位置
的行程相对值 u与接力器的行程相对值 y之间的关系
如图所示。
由图可见
亦即
故 将其称为积分环节。
?? udtTy
y
1
uTdtdy
y
1?
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第四节 第二级液压放大机构
二、第二级液压放大机构的特性
2,接力器关闭规律
从全开到全关的过程中，接力器的移
动要经过起动、加速、匀速移动和减缓等
几个阶段。
（ 1）接力器不动时间 Tq（越小越好）
（ 2）接力器最短关闭时 Tf（重要，通过控
制油的流速调整）
（ 3）延缓关闭时 Th（减速，防止接力器撞
击）
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第四节 第二级液压放大机构
二、第二级液压放大机构的特性
3,接力器最短关闭时间的调整
（ 1）用开度限制机构将接力器开到全开位置（一般比 100
％的行程略小一点）。
（ 2）手动或电动使紧急停机电磁阀动作，实行紧急停机。
（ 3）用秒表记录接力器由全行程 75％关至 25％的时间，该
时间的两倍即是接力器最短关闭时间 Tf 。
（ 4）若测出的 Tf值与设计值不符，则需改变限位螺母与框
架的间隙，上方的间隙决定最短关闭时间，而下方的间隙
则控制最短开启时间。反复调、试直到符合设计值为止。
最短开启时间通常用最短关闭时间的 1～ 1.5倍。
（ 5）调试完毕应将限位螺母锁紧，运行中不允许松动。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
一、硬反馈机构
（其中局部反馈已归结到第一级液压放大机构。）
? 实质是一个杠杆系统 —— 比例环节。
Δh=αpΔY
? 该环节的比例系数即决定了调速器的永态转差系
数 bp
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
1,缓冲装置的结构及动作原理
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
1,缓冲装置的结构及动作原理
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
2,缓冲装置的运动方程和回复特性
令 主动活塞位移为 z1；
从动活塞位移为 z2，
当
则
01 ?dtdz
dT
t
2 ezz
??
20
从动活塞回复曲线
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
3,缓冲时间常数 Td
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第五节 反 馈 机 构
二、软反馈机构
4,暂态转差系数 bt
将软反馈通道转换成硬反馈模式，由此所产生的
静态转差系数即是暂态转差系数 bt
5,软反馈通道的运动方程
dt
dyTbx
dt
dxT
dtd ??
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
一、机械液压型调速器调节规律
二、各种调节规律调速器的特性
??? x d tTbxby
dtt
11
第二章 机械液压调速器
第六节 调速器的调节规律
比例积分型（ PI）
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
一、转速调整机构
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
二、开度限制机构
1,开度限制作用
正常运行时开限针塞的中间阀盘高于阀套
的中部油孔，引导阀与辅助接力器之间的油路
保持畅通。引导阀输出的油压控制信号可到达
辅助接力器。
接力器开至一定开度时，针塞的中阀盘使
通向辅助接力器的油孔封闭，此时无论引导阀
窗口开多大，压力油也无法流向辅助接力器，
接力器的开度也就受到限制不能再增大。换句
话说开限阀起了限制开度的作用。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
二、开度限制机构
2,开停机作用
（ 1） 开机。起动前接力器全关，转动套在
最低位，引导阀输出压力油，但开限阀切断了
通往使辅助接力器上腔的油路。
人为动作电动机或手轮使开限螺母上升，
则开限针塞上升，压力油流入辅助接力器上腔，
接力器从全关逐步开大，机组起动。
起动过程中辅助接力器的下降、主接力器
的开大都经过杠杆使开限针塞降低，即传回与
人为动作方向相反的反馈位移。由于杠杆的比
例特性，使接力器的行程开限螺母上升的距离
成正比。
转速达到额定值时，系统进入自动调节状
态。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
二、开度限制机构
2,开停机作用
（ 2） 停机。机组运行当中如果人为使
开限螺母下降 （即减小限制开度），在开限针
塞中阀盘堵住中间油孔（此时开度表上两针重
合）以后继续使它下降，则会使辅助接力器经
开限阀的排油孔排油，造成接力器关小以至最
后完全关闭。
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
三、手 动、自动切换阀
1,结构
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
三、手 动、自动切换阀
2,工作原理
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
三、手 动、自动切换阀
2,工作原理 —— 液压手动系统
西华大学 能源与环境学院水轮机调节及辅助设备
第二章 机械液压调速器
第七节 调速器的操作控制机构
四、紧急停机电磁 阀
