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(jī)械式，氣動(dòng)式，液壓式，機(jī)械氣動(dòng)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)用廣的當(dāng)屬機(jī)械式調(diào)速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(gè)液壓放大元件（液壓伺服器），使感應(yīng)元件的輸出信號(hào)通過(guò)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(gè)部分組成。

1、無(wú)反饋的液壓調(diào)速器

其工作原理如下：

當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，由曲軸帶動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速升高，飛球的離心力增加，推動(dòng)速度桿右移。

調(diào)速器（圖1）

于是，搖桿以A點(diǎn)為中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，滑閥右移，壓力油進(jìn)入伺服器油缸的右部空間。與此同時(shí)，油缸的左部空間通過(guò)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(dòng)噴油泵齒條左移，以減少供油量。當(dāng)轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值時(shí)，滑閥也回到中央位置，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束。

當(dāng)負(fù)荷增加，轉(zhuǎn)速降低時(shí)，調(diào)速過(guò)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(lái)推動(dòng)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(dòng)滑閥，無(wú)論它朝哪個(gè)方向往動(dòng)，均難準(zhǔn)確地回到原來(lái)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(dòng)。

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(gè)裝置，其作用是在伺服活塞移動(dòng)的同時(shí)對(duì)滑閥產(chǎn)生一個(gè)反作用，使其向平衡的位置方向移動(dòng)，減少柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的可能性。這種裝置稱為反饋機(jī)構(gòu)。

2、具有剛性反饋機(jī)構(gòu)的液壓調(diào)速器

它的構(gòu)造與上述無(wú)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(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(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，飛球向外張開(kāi)帶動(dòng)速度桿向右移動(dòng)。此時(shí)伺服活塞尚未動(dòng)作，因此反饋杠桿AC的上端點(diǎn)A暫時(shí)作為固定點(diǎn)，杠桿 AC繞A反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑閥向右移動(dòng)，把控制孔打開(kāi)，高壓油便進(jìn)入動(dòng)力缸的右腔，左腔與低壓油路相通。這樣高壓油便推動(dòng)伺服活塞帶動(dòng)噴油調(diào)節(jié)桿向左移動(dòng)，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(shí)，杠桿AC繞C點(diǎn)向左擺動(dòng)與B點(diǎn)相連接的滑閥也向左移動(dòng)，從而使滑閥向相反的方向運(yùn)動(dòng)。這樣在伺服活塞移動(dòng)時(shí)能對(duì)滑閥運(yùn)動(dòng)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(guò)程終了時(shí)，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(shí)伺服活塞就停止運(yùn)動(dòng)，噴油泵調(diào)節(jié)桿隨之移動(dòng)到一個(gè)新的平衡位置，發(fā)動(dòng)機(jī)就在相應(yīng)的新負(fù)荷下工作。因此，相應(yīng)于發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)負(fù)荷變化時(shí)需要改變供油量，所以A點(diǎn)位置隨負(fù)荷而變。

調(diào)速器（圖3）

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(lái)的位置，與負(fù)荷無(wú)關(guān)。這樣C點(diǎn)的位置必須配合A點(diǎn)作相應(yīng)的變動(dòng)，因而導(dǎo)致了轉(zhuǎn)速的變化。假如當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，調(diào)速過(guò)程結(jié)束后，滑閥回到中間原來(lái)位置時(shí)，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(shuō)明負(fù)荷減小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速比原來(lái)稍有升高。同理，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速比原來(lái)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(guò)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(shí)即要調(diào)速過(guò)程穩(wěn)定，又能保持發(fā)動(dòng)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。

3、具有彈性反饋的液壓調(diào)速器

它實(shí)際上是在"剛性反饋"裝置中加入一個(gè)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(dòng)機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，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(yùn)動(dòng)速度很高時(shí)，緩沖器和緩沖活塞就象一個(gè)剛體一樣地運(yùn)動(dòng)。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(dòng)。這一過(guò)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(guò)程接近終了時(shí)，滑閥已回到原來(lái)的位置，遮住了通往伺服油缸的油路，此時(shí)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(dòng)緩沖器活塞相對(duì)于緩沖器油缸移向右方，回到原來(lái)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(lái)的位置，此時(shí)調(diào)速器的套筒亦因轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)原而回到原來(lái)的位置。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就保持不變，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，動(dòng)作過(guò)程相反。這種調(diào)速器的穩(wěn)定調(diào)速率d為零。 ^[1] 

運(yùn)轉(zhuǎn)方式

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

全程調(diào)速器的基本結(jié)構(gòu)

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(dòng)機(jī)不同，其輸出的力矩不能自動(dòng)適應(yīng)本身的載荷變化，因而當(dāng)載荷變動(dòng)時(shí)，由它們驅(qū)動(dòng)的機(jī)組就會(huì)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(shí)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(wèn)題，是機(jī)械動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容。調(diào)速器的種類很多。其中應(yīng)用廣泛的是機(jī)械式離心調(diào)速器。而以測(cè)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(gè)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(shí)，調(diào)速器能做出相應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)作，同時(shí)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(guò)程中出現(xiàn)動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性，當(dāng)調(diào)節(jié)動(dòng)作過(guò)度而出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)時(shí)，實(shí)際調(diào)節(jié)動(dòng)作會(huì)形成一個(gè)振蕩過(guò)程。使振蕩能很快衰減的調(diào)速器，稱為動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的調(diào)速器，否則是動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)，調(diào)速器不產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)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(guò)高的調(diào)速器，也會(huì)由于機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)中周期性的速度波動(dòng)而產(chǎn)生不應(yīng)有的調(diào)節(jié)動(dòng)作。

調(diào)速器是用來(lái)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(guò)程中，它的轉(zhuǎn)速是會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化的。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，如果調(diào)速器不調(diào)節(jié)，柴油機(jī)終將停掉；當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，如果調(diào)速器不作用，柴油機(jī)終將無(wú)法承受過(guò)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)的低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速，防止，低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)熄火和高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)“飛車”，造成機(jī)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(jī)械壓力機(jī)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(hù)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(jī)之間也要加裝快速熔斷器，電機(jī)一側(cè)短路時(shí)可以快速熔斷以保護(hù)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(jī)勵(lì)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(jìn)線電抗器L2及勵(lì)磁進(jìn)線單相電抗器L1，直流電機(jī)電樞短路保護(hù)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(jī)勵(lì)磁繞組，1C1、lD1端子為輸出至電機(jī)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(cè)速機(jī)反饋電壓輸入端，109、110端子是進(jìn)線接觸器合閘信號(hào)，裝置的46和47，48和54端子都是可設(shè)置的輸出開(kāi)關(guān)量，46和47控制繼電器K1，檢測(cè)裝置正常；48和54控制繼電器K2，檢測(cè)主電機(jī)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(shí)際編程為電樞電流，16和17實(shí)際編程為磁場(chǎng)電流，都引至主操作面板電流表，作現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視用。

查看西門子直流調(diào)速使用說(shuō)明書(shū)，通過(guò)裝置簡(jiǎn)易操作控制面板，將P051設(shè)置為40，先將負(fù)載電機(jī)的基本參數(shù)（額定電壓、額定電流、勵(lì)磁電壓、勵(lì)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(hào)類型選擇P083的數(shù)值，根據(jù)勵(lì)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(duì)于直流調(diào)速裝置*使用或者電機(jī)*使用或電機(jī)維保之后應(yīng)該對(duì)裝置和電機(jī)匹配進(jìn)行優(yōu)化，在裝置運(yùn)行狀態(tài)為07．0時(shí)，進(jìn)行化運(yùn)行：P051=25電樞和勵(lì)磁的預(yù)控制和電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)化（電機(jī)軸上無(wú)負(fù)載時(shí)進(jìn)行，或?qū)㈦姍C(jī)機(jī)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(jī)軸上必須接上終有效的機(jī)械負(fù)載），持續(xù)大約6S；P051=27勵(lì)磁減弱的優(yōu)化（此優(yōu)化必須在無(wú)機(jī)械負(fù)載下執(zhí)行），持續(xù)大約1min；P051=28摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化（根據(jù)需要），持續(xù)大約40S；P051=29具有擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)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(guò)程完成后，每個(gè)優(yōu)化過(guò)程所對(duì)應(yīng)的參數(shù)將被自動(dòng)設(shè)置。

*手動(dòng)設(shè)置裝置參數(shù)并優(yōu)化成功后，可以通過(guò)Drive Monitor軟件連接PC和直流調(diào)速裝置，打開(kāi)軟件所有參數(shù)將件中顯示，然后即可在線進(jìn)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(dòng)一一設(shè)置。 ^[3] 

常見(jiàn)故障

生產(chǎn)過(guò)程中，直流調(diào)速裝置通常會(huì)因?yàn)橹绷髡{(diào)速系統(tǒng)硬件故障、電機(jī)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(bào)警無(wú)法正常運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)，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(shuō)明書(shū)中的故障信息進(jìn)行故障排查，也可通過(guò)查看故障診斷存貯器r047中的內(nèi)容對(duì)故障代碼做進(jìn)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(bào)警。

常見(jiàn)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(lì)磁回路故障。

F030 換向故障或產(chǎn)生過(guò)電流。

F040 在激活了的故障狀態(tài)下，電子板電源被切斷。

F042 測(cè)速機(jī)故障。

F050 優(yōu)化運(yùn)行不可能。 ^[3] 

后期維護(hù)

1、注意事項(xiàng)

在雷雨季節(jié)，如果整個(gè)車間電網(wǎng)防雷效果不好，強(qiáng)烈雷擊會(huì)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(yùn)行的基礎(chǔ)條件，若遇到強(qiáng)烈雷雨天氣或電網(wǎng)不穩(wěn)定時(shí)，暫時(shí)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(jī)的啟動(dòng)為重載啟動(dòng)，因此，電機(jī)不能頻繁啟動(dòng)，次數(shù)限制在每小時(shí)不超過(guò)4次為宜，機(jī)床斷電時(shí)，必須首先停主電機(jī)，等主電機(jī)停穩(wěn)后，再切斷電源。

只有經(jīng)過(guò)審定合格的人員（具備有關(guān)整流器的知識(shí)，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(dòng)、操作、故障排除或修理工作。在電源斷開(kāi)后，吸收電容器上繼續(xù)攜帶危險(xiǎn)電壓，出于這個(gè)原因，在整流器切斷至少2分鐘內(nèi)一定不要打開(kāi)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(duì)塵埃入口做*的保護(hù)，根據(jù)污染等級(jí)，塵埃和外來(lái)物體，特別是通過(guò)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(lái)清掃，大壓力1bar。

2、后期維護(hù)

1）風(fēng)扇的更換

風(fēng)扇軸承的設(shè)計(jì)工作壽命為30000小時(shí)，為了維護(hù)晶閘管設(shè)備的有效性，在使用期滿時(shí)應(yīng)及時(shí)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(jìn)行靜電放電，做到這一點(diǎn)簡(jiǎn)單的方法是觸摸一下一個(gè)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(guò)自攻螺絲安裝的，當(dāng)一個(gè)模塊更換時(shí)，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(lái)長(zhǎng)度相同的公制螺釘和固定件去固定模塊。 ^[3]