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油缸-控制部分設計禁忌

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  (1)避免控制系統參數選擇不當 實例:雙抽式汽輪機液壓馬達,在控制回路中PID調節器的控制參數。如果整定不當,在電負荷、中壓抽氣壓力、低壓抽氣壓力三個被調參數中任意一個受到擾動時,就會造成調節系統的不穩定,而引起執行機構(汽機調門)的晃動。如K值過大,會出現等幅振動或發散振動,從而造成高、中、低壓液壓馬達的晃動;如果積分時間T值小,雖然消除靜態偏差快,但也可能使調節過程中出現振蕩,造成液壓馬達晃動,從而引起電、熱負荷波動。因此,合理地選擇PID調節器的的K值和T值對調節系統的穩定性和靈敏性非常重要。通過現場反復試驗和整定,對功率控制回路、中壓抽氣壓力回路、低壓抽氣壓力回路中PID調節器的比例系數重新作樂選擇。參數設定后,在機組運行中分別對功率、中壓抽氣壓力、低壓抽氣壓力做階躍擾動試驗,正面系統的穩定性及過度過程的品質良好,消除了液壓馬達的晃動現象。
  (2)避免控制邏輯故障
  1) 給出控制邏輯信號與實際電磁閥動作不一致,伺服系統狀態與預設定方式不一致,可能原因是接線不正確或亂碼。
  2) 給出控制邏輯信號,而實際電磁閥動作不一致,可能原因是電氣斷線或電磁閥卡死等,整個伺服系統無法工作。
  實例:CVC移動時,電磁閥狀態錯誤,引起液控單向閥封鎖,液壓缸兩端壓力基本不變,液壓缸不移動。CVC移動緊急斷開時,若電磁閥狀態錯誤,液壓缸兩端壓力將發生變化。
  (3)避免伺服閥驅動電流過大 CVC扎機液液壓伺服系統,伺服閥驅動電流過大,液壓缸泄漏。
  (4)避免熱工控制信號故障 熱工控制信號故障,導致液壓馬達關不到位,導致汽門擺動。
  (5)避免反饋系統死區過大 反饋系統死區過大,產生過調節現象。由于反饋系統的延遲使調速器始終處于調節狀態,造成接力器抽動現象。
  禁忌:多缸不同步CVC扎機液壓伺服系統,CVC液壓控制系統由四套獨立且完全相同液壓位置伺服系統分別控制上、下工作錕,沿相反方向軸向移動。四個位置設定一樣,四個液壓缸的移動位置絕對量可以互相作為參考基準進行故障診斷。同時,考慮系統響應和客服干擾,采用時間段T信號進行平滑濾波,當同一個錕兩個位置傳感器位置差大于5mm,即必有一套液壓位置伺服系統的存在故障,結合伺服系統狀態分析,可對故障進行定位。當上、下兩錕位置差大于2mm,同樣可能上錕或下錕某兩套液壓位置控制系統位移偏差量的變化趨勢,進行更換的定位。一般來說,趨勢變化過快的控制更有可能存在故障。
  (6)避免反饋裝置故障 實例:雙抽氣汽輪機液壓馬達,低壓液壓馬達位置反饋值發生大幅度波動,同時機組的電負荷和中壓抽氣壓力也發生劇烈波動,運行人員立即退出(低壓抽氣壓力)控制。雙抽機組只要“抽氣壓力“肉兔,電、熱負荷之間就存在著牽連解耦調節,低壓液壓馬達的劇烈振蕩必會造成高、中壓調速汽門的反復變化,從而形成內擾。當退出”低壓抽氣壓力”控制后,低壓旋轉隔板全開,低壓抽氣與電功率、中壓抽氣之間牽連解耦退出,晃動小時。對此,采取加固主液壓泵出口液壓表支架,對所有直線位移傳感器LVDT套管下部加裝固定托板,并制定定期檢查、復緊鐵芯連桿和套管固定螺母的規程,有效地避免了類似故障的發生。
  綜上所述,當電液控制系統出現LVDT故障、液壓系統故障、功率變送器故障,以及DEH調節參數整定不當等因素時,均會引起電液控制執行機構的晃動,從而造成系統的不穩定。當出現這些問題時,應根據具體情況進行分析,從而采取相應措施,以保障機組的安全運行。
  (7)避免傳感器選型不當
  1) 位置傳感器零點漂移使位置偏差過大。
  2) 位置控制精度達不到要求,如某一位置傳感器測量大于極限位,或同一軋錕兩個傳感器位置超差,或同側上、下錕位置值超差。
  3) 為定位置設定信號,CVC液壓缸位移不到位。
  (8)傳感器安裝禁忌實例
  實例1:線性位移傳感器LVDT反饋線連接插頭脫落、LVDT芯桿斷裂、兩只傳感器頻差過小等不能使傳感器正常工作。
  實例2:對于LVDT,要定期檢查反饋線插頭是否有松動或脫落,還可以采用直接焊接引線取消航空插頭的方法提高可靠性;通過增大兩只位移傳感器頻率差(如由50Hz增至100Hz),減小兩只傳感器共振的可能性等。
  實例3:當信號線內部斷開或焊點虛焊脫開,或時檢修后忘記插上信號線,及控制反饋電路的零點調節不當,造成零點過高致使系統無信號輸入,伺服閥無壓力輸出。
  實例剖析1:汽輪機調節汽門抖動
  一臺125kW機組的電氣液壓(EH)系統采用高壓抗燃油系統,液壓馬達用來控制汽輪機進汽閥門的開度。液壓馬達上的伺服閥將汽輪機控制系統(DEH)的電氣信號轉換成伺服閥滑閥的位移,通過改變液壓馬達進油及泄油量,控制液壓馬達行程位置。使用時發現調節汽門抖動現象。
  在排除DEH控制系統故障、伺服卡故障以及汽門位置發送器故障以后,確定抖動是由于伺服閥的故障原因造成的。
  從伺服閥工作原理看,伺服閥凸肩不能完全堵住對應的EH壓力油的進油口和有壓回油的泄油口,會導致滑閥在不停地做左右往復運動,使液壓馬達不斷處于進油和泄油兩種狀態,調節汽門隨之抖動。
  電液伺服閥作為DEH系統的關鍵部件,其性能優劣及穩定性直接影響機組的安全運行,調門發生抖動,要立刻采取措施,防止高頻抖動損壞伺服閥。應采取以下技術措施:
  1) 定期進行油質化驗,保證DEH抗燃油的清潔,防止伺服閥堵塞。如發現調門晃動,要及時采取措施,否則會造出第二級滑閥的凸肩銳邊的永久性磨損是不能修復的。
  2) 在運行鎮南關定期檢查調門回油管路,在調門穩定時比較各調節汽門有壓回油管路的泄漏量情況,掌握伺服閥的工作狀態。
  3) 保證DEH控制系統、伺服卡及LVDT的正常工作,防止由于信號的不穩定或不準確及控制回路參數整定的不當而造出伺服閥動作頻繁而損壞伺服閥。
  4) 更換使用新伺服閥時,應準確調整伺服閥的機械零偏。
  實例剖析2:液壓舵機溫升
  早期型號的導彈中,廣泛應用了雙泵恒流源節流發達器式的液壓舵機,此種液壓舵機溫升較快,最大負載連續工作時間一般不能超過5min,使其在應用過程中有許多不便。在某型號液壓舵機研制中,為了提高液壓舵機設計指標,采用樂恒壓源電液伺服閥式液壓舵機,舵機動力源采用單齒輪泵,并合理設計了各部件的密封形式,有效滴控制了液壓舵機溫升,使液壓舵機空載連續工作時間在1h以上,最大負載連續工作時間達30min,保證了液壓舵機在各種技術要求下的良好使用。
  液壓舵機主要由以下部分組成:電動機、齒輪泵、定壓溢流閥、電液伺服閥、本體組合,曲柄擺動。
  液壓舵機工作中,舵機溫升的主要原因有:
  1) 電動機和齒輪泵機械功率損失、泄漏和液壓損失;
  2) 舵機因溢流閥溢流和伺服閥節流造成的功率損失;
  3) 舵機因活塞運動、活塞、和活塞缸摩擦造冊的功率損失;
  4) 液壓舵機由于油管阻力造成成功率損失,這些因素產生熱量,導致舵機穩定上升。
  在本液壓舵機設計中,由于采用的電動機機械效率較高,電動機發熱量較少,可忽略不計;舵機活塞密封采用樂氟塑料組合密封圈,活塞和活塞缸摩擦很小,摩擦功率損失可忽略;另外,舵機管路較少且管路短而粗,管路損失也可忽略不計。液壓舵機發熱主要由于齒輪泵功率損失,溢流閥溢流和伺服閥節流損失造成的。
  當舵機空載時,可認為舵機齒輪泵輸出的流量均從伺服閥流出;計算舵機溫升時,只計算齒輪泵功率損失和伺服閥壓力損失。
  當舵機負載最大時,可認為舵機齒輪泵輸出的流量均從溢流閥流失;計算舵機溫升時,只計算齒輪泵功率損失和溢流閥壓力損失。
  從以上分析計算可知,按環境溫度為25℃計算,液壓舵機空載時平衡溫升為49.6℃,最大負載時平衡溫升為68.88℃;從實際測試數據看,液壓舵機空載時平衡溫升為51℃,最大負載時平衡溫升為72℃,均大大低于航空10號液壓油最高工作溫度,滿足設計使用要求。理論計算和實際測試結果有一定偏差,主要是實際舵機散熱面積和理論計算用散熱面積有一定偏差造成的。另外,通過以上分析也可以看出,主要原因是舵機齒輪泵功率損失和閥門壓力損失造成的。在舵機設計中,為避免舵機溫升太快,應合理選擇齒輪泵參數和閥門的壓力損失,提高齒輪泵效率。為更有效減少舵機溫升,可增大舵機散熱面積。若舵機體積有限,可再舵機表面上設計一定的散熱槽,增大舵機散熱面積,可有效降低舵機平衡溫升。
  實例剖析3:零點漂移
  簡單滴說,在沒有輸入輸出信號時,調速器會處在一個相對的平衡位置,這個位置就是零位。所謂零點漂移,是指在沒有輸入輸出信號時機械零位發生變化,零點漂移應不大于0.2mm/min。零點漂移過大會造出機組負荷陡增或甩負荷。產生零點漂移常見的原因有以下幾種:
  1) 位移傳感器零位變化即反饋存在偏差,由于位移傳感器均布置在水車室且沒有防護裝置,所以很容易被工作人員誤碰而使零位發生改變;
  2) 鎖緊螺母松動一方面引導閥調節螺栓因備帽未備緊而松動,另一方面是由于電液轉換器下部平衡桿調速螺母沒有備緊,從而導致機械零點發生變化,當超過調速器本身1.6V的自補償值時,就出現零點漂移信號。

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