调速器ZFLD液压柜说明书2Word下载.docx
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●主配压阀自身具有自动回复中位的特点，其自复机构简单可靠，不存在零点漂移现象，无需调整机械零位。
●真正实现了液压系统的全集成化、高可靠性。
二、系统组成
本系统的组成包括：
电液伺服比例阀V6、主配压阀V1、容错及手动控制阀V4、紧急停机阀V7、切换油路用阀V2及V5、手动调节速度用的单向节流叠加阀V3及节流阀V9、双切换滤油器及其上的测量滤芯内外压力的压力表和差压发讯器、控制油总阀V8等。
（参见第八章附图2）。
主配压阀组成包括：
阀体、阀套、阀芯、上下两端复位弹簧及定位件、阀芯位移传感器及拒动发讯器、开关机时间调节螺母等。
主配压阀套为三段式结构，有利于加工及保证轴向搭叠量。
（参见第八章附图1）。
三、主要技术参数及性能指标
3-1．主要技术参数
1.额定工作压力：
2.5MPa~10Mpa
2.主配压阀直径：
100mm~250mm
3.主配压阀最大行程：
±
15mm
4.控制腔活塞直径：
65mm
5.控制阀组公称通径：
DN6
6.滤油器过流（单个）：
190L/min
7.滤芯精度：
10~25um
8.电磁铁工作电压：
24VDC或220VDC
9.滤芯最大耐压差：
0.5Mpa
10.差压发讯器发讯压差：
0.25Mpa
3-2．主要性能指标
1、主接力器的全关和全开时间在3～60秒范围内可调。
2、手动工况下，油压在5～7MPa范围内变动时,主接力器位移不大于全行程的0.5%。
3、手动工况下，主接力器的时间漂移为：
10分钟内位移不大于全行程的0.5%。
4、与电柜配合时，静特性指标满足：
（1）转速死区：
ix≤0.02%（bp=6%）
（2）非线性:
q≤2.5%
（3）主接力器甩25%负荷时的不动时间性Tq≤0.2秒。
3-3．主要工艺特点
●采用液压反馈技术，液压柜具有很高的响应速度和自平衡能力；
●使用由高分子复合材料作滤材的油处理系统，保证先导控制油的高品质；
●采用符合国际标准DIN24340连接尺寸的通用液压件；
●液压柜无泄漏设计；
●液压集成块采用化学镀镍的处理方法；
●主要零部件采用38CrMoAlA及长时间低温渗氮冰冻处理工艺等，配合精度好，硬度高，耐磨性好，尺寸热稳定性好。
四、工作原理说明
1.系统调节原理框图
见图1（下页），自动控制回路包括两种方式，正常情况下通路为：
电气控制柜输出控制信号（连续电压）—伺服阀功放—伺服比例阀—切换阀—主配—接力器，该控制的稳定性和精度靠三个闭环反馈来实现：
伺服阀位移反馈、主配压阀位移反馈、主接力器位移反馈。
异常情况下（在伺服阀发生故障时），装置自动切除伺服阀控制，并切换到容错控制阀组，其通路为：
电气控制柜输出控制信号（断续脉冲）—容错控制阀组—切换阀—主配—接力器。
此时仍能维持接力器自动闭环控制，但精度有所降低。
紧急停机操作是通过操作紧急停机阀完成，其直接控制主配压阀完成关方向动作。
手动控制通路为：
手动控制开关（断续脉冲）—容错控制阀组—切换阀—主配—接力器。
通过主配压阀自动复中和模拟式导叶开度传感器来保证接力器稳定在某个位置。
图1：
系统调节原理框图
2.伺服比例阀简介
伺服比例阀的功能是把输入的电气控制信号转换成输出的流量控制，所谓调速系统处于伺服运行工况，即是指伺服比例阀在运行的情况下，其阀芯装备了位置控制传感器，使得滞环和不重复性均很小。
在电磁铁断电时，阀具有“故障保险”位置，即第四位置。
（4/4伺服比例阀）
图2：
伺服比例阀阀位机图
型号：
0811404036
阀位机能图：
见上图2
技术指标：
●公称流量（阀口压降Δp=35bar时）40L/min
●最高工作压力315bar
●泄漏（100bar时）1.1L/min
●安装尺寸NG6（ISO4401）
●电磁铁电流max.2.7A
●线圈电阻2.5~2.8Ω
●功率消耗max.25VA
●位移传感器DC/DC技术
●滞环<
0.2%
●重复性<
0.1%
●-3db频宽100Hz
●温度漂移<
1%beiΔT=40℃时
该阀的最大特点是电磁操作力大，为环喷式和双锥式电液伺服阀电操作力的5倍以上。
它结合了伺服阀和比例阀的优点，既有伺机服阀的高精度高响应性又有比例阀的出力大，耐污染能力及防卡能力强等高可靠性，因此是普通电液伺服阀所无法比拟的。
3.紧急停机阀及切换阀
紧急停机操作既可以与电柜或监控系统配合，实行远方控制，也可以操作机柜上的控制把手来现地控制。
动作时，紧急停机阀关闭导叶，切换阀则切除伺服阀回路，确保可靠停机。
另外，该阀都采用了双电磁铁线圈控制，阀自带定位功能，动作时线圈只短时间通电，这样即延长了线圈的寿命，又保证了阀芯动作的可靠性。
4.双联可切换滤油器
油质处理采用了双联可切换滤油器（如下图），它有两只滤芯，总容量为2×
190L/min，过滤精度10μm，在滤芯的前后级各有一压力表，用它可直接读出滤芯前后的压力差，另外，还加装了一只压差发讯器，当滤芯前后压差达到0.35MPa，发讯器就点亮机柜面板上的指示灯报警，提示更换正在使用的这只
滤芯。
更换是时，只要把双切换手柄拔向另一只滤芯，即可在机组正常运转的
情况下更换脏滤芯。
滤油器在切换过程中，输出油流不会中断。
因为本滤油器滤芯的安装方式是由下至上压紧，且过滤油流的方向是从外向内，故在更换滤芯的过程中不会带进新的污染，另外，因滤芯是由各种有机、无机高分子材料复合而成，它既不会象纸质滤芯那样掉毛，亦不会象粉末冶金滤芯那样脱粉，总之，它自身不生污染。
图3：
双切换滤油器
5.系统工作原理
5-1技术方案
根据我们在水轮机调速器方面十多年的设计制造经验，我们在原理设计、产品设计和工艺要求方面提出了如下方案：
●采用频响特性好，有抗油污能力，输出功率大的电液伺服比例阀做电液转换器。
●主配压阀输入控制信号由传统的机械位移改为流量。
其上下端的二个控制口直接与电液伺服比例阀输出口连接。
●主配压阀芯上下二腔为主控制腔，分别与主接力器关闭腔或开启腔相连接。
阀芯中间腔为主配压阀操作油输入腔（也是控制油取油口），与压油装置出口管相连接。
●主配阀上下二端安置有自动复位弹簧及定位部件。
此设计保证当控制油恢复（零位）时，主配压阀芯能自动恢复中位（零点）位置。
●主配压阀上端中心位置装有两个调节螺母，可分别调整接力器关闭时间及开启时间。
●主配压阀上端装有阀芯位移传感器及拒动发讯器。
●液压系统设计了容错控制环节。
当电液伺服比例阀退出工作时，脉冲控制阀投入工作，继续维持“自动运行”状态，实现容错控制功能。
●所有电磁液压部件和其它液压部件相互之间联接由液压集成块完成。
5-2控制原理
目前“电调”电液随动系统，绝大部分采用机械位移输出型电液转换器。
这主要是因为主配压阀仍然是机械位移输入型的，当系统采用液压流量型电液伺服阀时，系统中要增加一中间接力器（起流量积分作用）把电液伺服阀的输出流量信号转变为中间接力器的输出位移量，再作用到主配压阀的引导阀上。
为使控制过程能恢复到平衡位置（零点）必须在中间接力器上装一只传感器，将其位置信号反馈到电气信号综合放大环节。
主接力器上有一个电气信号反馈环节。
因此，形成了电液伺服阀与中间接力器之间，中间接力器与主接力器之间两个随动系统，不但系统复杂、可靠性差，而且实践证明其动态性能也差。
我们新研制的ZFL/D系列调速器克服了上述缺点，详细的方案见附图。
附图1：
ZFL/D系列全液控自复式主配压阀结构图。
图中所示为系统处于平衡状态时全液控自复式主配压阀（以下简称：
主配）的平衡位置（即中位或零位）。
P腔为操作压力油进油腔；
A、B腔分别为主接力器关闭腔或开启腔的二个控制腔；
T腔为回油腔；
C、D腔分别为使阀芯上下运动的二个液控腔；
Q1、Q2控制油路把伺服比例阀的二个控制口分别与“主配”液控腔C、D联接起来。
当系统处于平衡状态，即“主配”阀芯处于“零位”（中间位置）时，主油腔P、T、A、B之间皆不通，不向主接力器配油，主接力器位置不动。
当电气信号使电液伺服阀的压力腔P与“主配”液控腔Q2相通时（同时电液伺服阀的回油腔T也与“主配”液控腔Q1相通），“主配”阀芯在D腔油压作用下压缩下弹簧向下移动，促使“主配”A腔与进油腔P相通，B腔与回油腔T相通，于是“主配”通过A腔向主接力器关闭腔配油，而主接力器开启腔的油通过B腔回油到回油箱。
结果，主接力器就向关闭方向移动。
此时接力器位移传感器向电气综合放大环节送出一个负反馈信号，电液伺服阀于是回复“中位”，“主配”液控腔Q1、Q2不与伺服比例阀的P或T联通，因此“主配”C与D腔之间无压力差，“主配”阀芯在下端弹簧的作用下向上移动，直至定位件被下端主阀套定位端面阻挡为止，“主配”回复到中间位置即“零位”。
此时，“主配”停止向主接力器配油，主接力器停止移动。
当电气信号使伺服比例阀压力腔P与“主配”液控腔Q1相通，回油腔T与“主配”液控腔Q2相通时，“主配”阀芯运动过程及主接力器移动过程与上述情况相反。
“主配”上端中心装有二个调节螺母，用来分别限制主配操作油开口大小，从而限制操作油的流量，达到调节主接力器开关时间的目的。
附图2ZFL/D（单调节）系列液控系统原理图，具有如下功能：
●容错控制：
当伺服比例阀V6退出运行时，系统用V5切断V6油路，用V2投入脉冲控制阀V4，由V4承担自动控制“主配”及主接力器的功能。
当电柜退出控制，用机柜面板上的手动钮控制阀V5、V2及V4，即实现了“手动控制”功能，其时的油路工作原理与“容错控制”时完全一样，只是人工面板控制手动钮取代了电柜自动控制。
●紧急停机：
当出现机组事故紧急停机信号时，系统将V7投入，向“主配”Q2供油，Q1回油，同时，用V5切断V6（伺服控制）油路，用V2切除V4（容错或手动控制）油路，“主配”以最大开口向主接力器关闭侧供油，导叶紧急关闭，机组停机。
五、操作说明
5-1、机械外罩正面元件布置说明
图4机械外罩正面元件布置
1．各运行指示灯表示的状态及含义
（1）“操作电源”：
操作回路的DC24V、DC220V电源监视电源，正常时常亮，若灯不亮，则表示DC24V、DC220V操作电源至少一个消失，此时手自动切换及手动增减均不能进行，需紧急处理，检查DC24V、DC220V操作电源。
如果只是DC24V消失外部紧急停机失效，可以操作面板紧急停机按钮操作急停。
（2）“导叶功放”：
灯常亮时表示导叶功放模件工作正常，灯灭时表示功放保护动作，可能是传感器，伺服阀反馈断线以及伺服阀过流所引起，需作紧急处理。
若恢复正常需将功放模件电源断开再合上，可将调速器切至手动方式，操作柜内开关FU1进行，再将调速器切至自动方式。
（3）“导叶手动”：
当导叶控制手自动把手位于手动时，该灯被点亮，切换回自动方式时灯灭。
（4）锁锭拔出，锁锭投入
当锁锭拔出和投入时分别被点亮，用于监视锁锭的状态，当锁锭投入灯亮时，不允许进行手动操作导叶接力器，否则会造成锁锭损坏。
（5）“油滤堵塞”
当滤油器前后的压差达到一定数值时，该灯被点亮，压差可通过波油器前后的压力表观察到，当发生堵塞时，应及时进行滤油器切换或更换工作部分滤油器滤芯。
（6）“紧急停机”：
当紧急停机操作执行时灯亮并自保持，此时须再执行复归才可使灯灭。
紧急停机灯点亮表示调速器进入紧急停机状态，其他操作都被禁止。
5-2液控柜操作说明
5-2-1．导叶控制部分的操作：
（1）自动运行：
表示导叶不运行在手动控制方式，此时手动增减操作闭锁，紧急停机可以操作。
在手动控制方式运行时可以操作切自动把手切换至自动控制方式运行。
（2）手动运行：
操作导叶控制手动把手，此时导叶手动灯亮，，然后再操作增减把手即可手动控制导叶接力器的位置。
5-2-2．紧急停机的操作
若机组出现过速等机械或电气事故需紧急停机时，应向液压柜下发紧急停机令（脉冲令脉宽大于2S），也可以手动操作面板急停按钮，调速器直接将导叶接力器关到全关，实现紧急停机。
此状态一直保持，直到急停复归令下发或手动操作复归按钮方可解除急停状态。
5-3电脑频率计说明
电脑频率计是使用微控制器将外部输入的信号经数字处理后通过公式运算并将结果显示在数码管上的计量仪器。
表上的EEPROM，可存储常设参数，具有掉电记忆功能：
WATCHDOG用以在工业场所监视微控制器，防止发生死机或指令飞逸现象。
电脑频率计具有检测频率、转速、百分比、记录最大转速值、设定发电机磁极对数五项功能。
◆技术性能
工作电压：
220V±
10%
工作电流：
Imax≤20mA
输入信号：
正弦波0.001Hz-99.999Hz
0.1V-240V（5位数码管显示、3位小数表示）
工作温度：
-20°
C-70°
C
有过流、短路保护
◆按键说明
功能选择按键
按下此键并保持，功能指示灯开始移动。
当移动到所需选择功能时，松开按键
数值上调键
闪烁位数值加1，当为9时，将向上一位进1
数值下调键
闪烁位数值减1，当为0时，将向上一位借1，若上一位为零侧将数值清零。
光标移动键
闪烁光标左移一位。
◆使用注意事项
1、设置最大设定值为99.99。
2、设置在设定完成，更换功能后，保持5秒将被储存。
3、功能挡被选择，在5秒内将被记忆。
设置功能档不被记忆，当在设置功能档上掉电时，重新加电将记忆其上一档功能。
◆功能指示说明
频率：
该档功能显示输入信号的频率值。
单位：
HZ
转速：
该档功能显示转速值。
转速=（频率/设置值）*
转/分钟
百分比：
用以显示当前频率和50HZ标准频率之间的百分比值。
记忆：
显示最大转速值。
单位：
设置：
用以设定速度的转换系数。
注：
电流环输出为2-100Hz4-200mA
◆频率计接线图
5-4综合控制模块技术说明
5.4.1概述
综合控制模块主要由CPU控制板、电源模块、显示板组成，其前面及后面布置图如下：
该模块主要用于配合ZF/L型调速器液压控制装置的伺服比例阀控制、主配压阀反馈控制及手动闭环控制。
它引入了伺服阀反馈、主配反馈、接力器反馈，对于不带脉冲阀，只通过比例伺服阀进行手动的液压装置，手动控制时采用接力器反馈做为闭环控制，防止了调速器手动运行时的漂移。
此外，该模块还具备伺服阀、主配、接力器三种反馈的在线监视和断线报警及保护功能，在伺服阀、主配反馈断线时可以根据需要切除伺服阀控制信号。
其控制原理图如下：
5.4.2模块主要功能
1、CPU模块主要功能有：
*四路开关量信号输入，目前已有手动令、增加令、减少令占用3路，备用占1路。
*四路模拟量输入，其中一路单端0~10V输入（导叶开度反馈），三路±
10V差动输入（伺服反馈、主配反馈、电柜控制信号）。
*模拟量输出两路：
导叶控制输出（到功放）、导叶开度模出。
*开关量输出二路：
故障报警1路，手自动状态1路。
2、显示面板（示意图如下）：
正常情况下显示信息为：
y=XX.XX表示导叶开度百分数。
按一下“功能1”，则显示：
yF.XXXX表示导叶开度AD采样值，对应AIO输入范围0~1023。
按住“功能1”不放，可顺序显示以下信息：
yg.XXXX导叶给定值，范围0~1023，手动增减输入时应有变化；
yo.XXXX导叶输出计算值，范围-127~+127；
y1.XXXX导叶积分值，范围-127~+127；
S=X.XX伺服阀反馈电压。
范围：
-9.99~9.99；
H=X.XX主配反馈电压。
P=XXX导叶调节比例系数KP。
0~100；
I=XXX导叶调节积分系数KI。
D=XXX导叶调节微分系数KD。
1y.XXX导叶定位最小值。
0~1023；
2y.XXX导叶定位最大值。
In.XXX手动调节时增加速率。
In.XXX手动调节时减少速率。
dE.XXX主配反馈电压。
0.00~6.00；
1A.XXX模拟量A1通道采样值。
2A.XXX模拟量A2通道采样值。
3A.XXX模拟量A3通道采样值。
4A.XXX模拟量A4通道采样值。
U.=XXX手动控制时模拟输出值，范围：
0~256；
128对应0V，0对应-8V，256对应8V。
“功能1”、“功能2”、“增加”、“减少”可用于参数输入、信息显示切换等功能，详见后面说明。
3、电源模块主要功能有：
DC/DC模块：
24V输入，+5V输出（1500mA），主要给CPU及其他数字芯片供电。
+12V、-12V输出（各150mA），主要给外部传感器及其他模拟放大电路供电。
4、BOSCH功放模件：
该模块不包含在综合模块里，综合模块的控制输出输送到BOSCH功放，再通过BOSCH功放控制BOSCH伺服比例阀，详细参见功放模件技术说明书。
模件面板指示说明：
“ON”指示灯：
功放模件正常工作时常亮，故障时熄灭。
“UB”指示灯：
+24V输入电源监视，正常时熄灭，电压偏低时（低于20V）时点亮。
“LVDT”指示灯：
伺服阀传感器断线监视。
正常时熄灭，故障时点亮。
“zero”电位器，伺服阀电气零位调整。
一般出厂时已经整定好，用户不需调整。
5.4.3模块调试
1．PID调节参数输入：
同时按下“功能1”及“功能2”键，则左边显示1闪烁“P=”，右边则显示当前比例参数，按下“增加”则当前比例值增加，按下“减少”则当前比例值减少。
调整好后，同时按下“功能2”及“增加”，则参数被写入，若写入正确，此时右边显示“good”约一秒钟，写入不正确，则显示“Err”约一秒钟。
若修改下一个参数，只需再按下“功能1”，则左边显示1闪烁“I=”，按照上述方法修改，若不想改，则同时按下“增加”及“减少”退出。
同样，当左边数码管闪烁“P=”时，按住“功能1”不放，则依此显示为：
闪烁“I=”表示修改积分参数，范围：
闪烁“D=”表示修改微分参数，范围：
闪烁“1y.”表示修改导叶定位最小值，范围：
闪烁“2y.”表示修改导叶定位最大值，范围：
闪烁“In.”表示修改增加速率，范围：
闪烁“dE.”表示修改减少速率，范围：
闪烁“O.”表示修改导叶开度表零点。
10~50；
闪烁“比.”表示修改导叶开度表增益调整。
50~100；
2．导叶定位参数输入：
a）按下“功能1”，显示选择为：
yF.XXXX，当接力器全关时，记录下最小采样值。
当接力器全开时，记录下最大采样值。
b）同时按下“功能1”及“功能2”，左边闪烁“P=”时，再按住“功能1”不放，等闪烁“1y.”时，调整定位最小值和记录最小值一致，然后写入。
同样等闪烁“2y.”时，调整定位最大值和记录最大值一致，然后写入。
3．电位器调整：
编号
电位器定义
备注
W1
导叶模拟量输入（AI0）比例调整
根据现场采样适当调整
W2
主配反馈增益调整
逆时针增益变大
W3
模拟量AI1（电柜控制电压）输入偏置调整
电柜控制电压监视，出厂已调好
W4
AI2（主配反馈）输入偏置调整
主配反馈监视，出厂已调好
W5
AI3（伺服阀反馈）输入偏置调整
伺服阀反馈监视，出厂已调好
5.4.4开关量输出
1．当导叶反馈、主配反馈、伺服阀传感器断线，功放板故障时，报警继电器动作，报警接点闭合。
2．当导叶切换到手动时，手动继电器动作，手动接点闭合。
5.4.5模块复位
当模块出现故障需要复位时，同时按住“功能1”和“减少”键约1秒。
5.4.6手动功放板接线定义
1、DZ1端子接线
序号
定义
说明
1
+5V
+5V电源输出
2
+12V
+12V电源输出
3
-12V
-12V电源输出
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