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机械液压调节系统及电液调节系统的原理和应用分析[摘要]本文以某汽轮机液压调节系统为例，阐述了机械液压调节系统及电液调节系统的原理，比较了二者系统的性能，并结合山西某发电厂3#汽轮机，探讨调节系统的应用情况。
[关键词]汽轮机;调节系统;原理;应用1、机械液压调节系统在生产实践中，往往对系统的结构和所采用的元件加以改进，下面以哈尔滨汽轮机厂生产的100MW 汽轮机的液压调节系统为例来说明机械液压调节系统的工作原理。
如图1.图1 机械液压调节系统原理图当汽轮机转速升高时，离心式调谏器的飞锤向外飞出，弹性钢带发生变形，使挡板向右侧移动。
加大了随动滑阀的喷嘴的排油间隙s。
压力油经节流孔板f1和f2进入随动滑阀的右侧油室，并从这里经排油间隙s排向回油。
排油间隙s加大后，喷嘴的排油面积加大，随动滑阀活塞右侧油室中的油压Pm降低，在油压差的推动下，随动滑阀就向右移动。
随动滑阀的位移，通过杠杆的传动带动分配滑阀向右移动，增大了分配滑阀上的排油口A的面积。
压力油从反馈油口上的油口B和油动机滑阀上的油口c进入脉动油路，然后由排油口A排出。
排油口A面积的增大，使脉动油压Px降低。
脉动油压Px作用油动机滑阀底部，与其顶部的压力油压力相平衡，脉动油压Px的降低，使油动机滑阀上下的油压发生不平衡，由于顶部的压力油压力大于底部的脉动油压力，压力差推动油动机滑阀向下移动。
油动机滑阀的位移使油动机活塞上腔经常闭油口a与压力油接通，而下腔则经油口b与回油相通，因此使油动机活塞在上下压差的作用下向下移动，使反馈滑阀向右移动，开大了反馈滑阀上的进油口B，增大了进入脉动油路的油量，使油压Px上升，使油动机滑阀又向上移动。
当最后达到稳定状态时，油动机滑阀仍回到原来位置，将油口a和b完全盖住，油动机就不再继续运动了。
图中的油口B起到局部反馈的作用。
当油压Px下降而使错油门向下移动时，油口B开大，使油压Px回升，从而限制了错油门的行程，使整个调节过程比较平稳。
油液在线监测系统产品手册“油液在线监测系统”采纳先进的磨粒探测技术和流体传感技术，能实时监测设备在用油液的劣化状态、污染状态、磨损状态，还能监测设备滑动轴承油膜厚度、受力状态等机械性能指标。
“广研检测”依照众多企业设备润滑磨损状态在线监测的需要，专门组建了由教授级高工、博士、硕士组成的“油液在线监测研发室”，在实验室离线监测技术的基础上，开发了多系列“油液在线监测系统”，取得多项国家专利，已在船舶、电力、石化、冶金等行业的大型机组上取得普遍应用。
产品介绍在线油液监测系统由1台操纵运算机（简称：上位机）与多台（依照用户需要配置）搜集器（简称：下位机）组成，可同时实现监测多台机械设备在用润滑油的黏度、水分、温度等信息；液压油污染度信息；在用油中的磨损颗粒（图像）信息。
对监测获取的油液定量信息与自动提掏出的磨粒图像参数化信息进行趋势分析，依如实际机组的工况设置故障预警，并通过液晶显示屏实时显示。
产品型号￭GTIO-0502型柴油机油在线监测仪该型号可用于大型柴油机的状态监测。
采纳流体振动传感技术、介电常数传感技术和铁磁磨粒感应技术，能够及时发觉柴油机由于机械故障或破损发生燃油稀释或冷却液污染，检测发动机中钢、铸铁摩擦部件的磨损情形。
1、大体参数●外观尺寸：256*200*151mm●重量：7.4kg●工作压力：＜20 bar●工作介质温度：-40~85℃●工作环境温度：-30~70℃●测试参数与范围：●40℃黏度：5~50cst●铁磁颗粒＞70μm；非铁磁颗粒＞200μm●水含量＞%wt●IP品级：IP67●工作环境相对湿度：95%max●介质黏度范围：2~400 cSt●介质流量：＜8L/min●供电：24VDC（或选配220VAC电源箱）●功率损耗：8 W2、技术指标(1)油品粘度：采纳流体振动传感技术，检测内燃机油的黏度转变，当内燃机由于机械故障或破损发生燃油稀释或冷却液污染时，即可及时发觉报警。
液压油水污染在线连续检测传感器研究孙衍山;邓可;王钧【摘要】采用聚酰亚胺水分子选择性覆膜，设计一种新型连续曲率双螺旋电容水污染传感器。
分析该新型传感器的基本原理并建立数学建模，介绍其组成和软件算法流程。
测试结果表明：该新型传感器可在线连续地检测液压油液中的水分，且含水率检测精度高。
该传感器已成功用于液压装置的实时状态监控，为大型设备的主动维护提供依据。
%A new type of sensor for water contamination detection was designed by using capacitance with PI selective film for water molecules and double spiral lines with continuously curvature.The basic principle of new type of sensor was analyzed,and its mathematic model was established.Its composing and software algorithm flow were introduced.The test re⁃sults show that this new type of sensor can be used in on⁃line detection of water in hydraulic oil continuously,and thede⁃tection precision of water content is high.This type of sensor has already been used successfully in real time state monito⁃ring for hydraulic device,which provides references for active maintenance of large type of equipments.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】5页(P102-105,132)【关键词】液压油;水污染;在线检测;电容传感器【作者】孙衍山;邓可;王钧【作者单位】天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072; 北京航峰科伟装备技术股份有限公司北京100141;北京航峰科伟装备技术股份有限公司北京100141;北京航峰科伟装备技术股份有限公司北京100141【正文语种】中文【中图分类】TN206随着现代液压技术的应用,液压装置的使用条件正向高压、高转速和高精度方向发展,液压系统的可靠性和元件寿命问题显得更为突出和重要。
液压设备在线监测技术及使用在线监测是液压设备及工艺过程故障诊断和状态监测的重要途径。
这一章结合实例论述多媒体和网络技术背景下液压装置在线监测系统的组成、功能、基本要求、相关因素和使用方法。
第1节设备在线监测技术概述14.1.1 综述随着现代化大生产的不断发展和科学技术的不断进步，为了最大限度地提高生产效率和产品质量，作为主要生产工具的机械设备正朝着大型、高速、精密、连续运转以及结构复杂的方向发展。
这样，在满足生产要求的同时，设备发生故障的潜在可能性和方式也在相应增加，并且设备一旦发生故障，就可能造成严重的甚至是灾难性的后果。
如何确保机械设备的安全正常运行已成为现代设备运行维护和管理的一大课题。
对机械设备进行在线监测是保障其安全、稳定、长周期、满负荷、高性能、高精度、低成本运行的重要措施。
所谓在线监测（on-line monitoring），是在生产线上对机械设备运行过程及状态所进行的信号采集、分析诊断、显示、报警及保护性处理的全过程。
设备在线监测技术以现代科学理论中的系统论、控制论、可靠性理论、失效理论、信息论等为理论基础，以包括传感器在内的仪表设备、计算机、人工智能为技术手段，并综合考虑各对象的特殊规律及客观要求，因此它具有现代科技系统先进性、使用性、复杂性和综合性的特征。
目前，在线监测技术发展的主要趋势如下：整个系统向着高可靠性、智能化、开放性以及和设备融合为一体的方向发展，从单纯监测分析诊断向着主动控制的方向发展。
采集器向着高精度、高速度、高集成度以及多通道方向发展。
精度从8位发展到12为甚至16位，采集速度从几赫发展到几万赫，采集器内插件有所减少，从通用电子元件的组装向专用芯片ASIC的方向发展。
采样方式从等时采样向着等角度同步整周期采样的方向发展，以获取包括相位在内的多种信息，采集的数据从只有稳态数据发展到包括瞬态数据在内的多种数据。
通道数量从单通道向多通道发展，信号类型从单个类型向着多种类型（包括转速、振动、位移、温度、压力、流量、速度、开关量以及加速度等）方向发展。
数据的传输从串行口和并行口通讯向着网络通讯（波特率可达10兆、100兆甚至几百兆）的方向发展。
监测系统向对用户友好的方向发展，显示直观化，操作方便化，采用多媒体技术实现大屏幕动态立体显示。
分析系统向多功能发展，不仅能分析单组数据，还可分析开停机等多组数据。
诊断系统向智能化诊断多种故障的方向发展，由在线采集离线诊断向在线采集和实时诊断的方向发展。
数据存储向大容量方向发展，存储方式向通用大型数据库方向发展。
诊断和监测的方式向基于Internet/Intranet的远程诊断和监测的方向发展。
14.1.2 在线监测的重点对象和基本要求（1）在线监测的主要对象须在线监测的重点设备主要如下：对生产影响最大的关键设备，包括工艺要求十分严格及产品质量要求十分严格的设备、连续运行的设备、单一生产流程中的设备、没有备用的设备、以及中间产品储量最少的设备等。
隐含危险的设备，包括在高温或高压或高电压下工作的设备、装有高速或大惯性运动部件的设备、处理危险或有毒介质的设备。
有严格的安全性要求的设备，包括故障发生可能引起爆炸的设备、故障一旦发生会造成灾难的设备等。
（2）监测的重点部位监测的重点部位主要如下：对机器的可靠性影响最大的薄弱环节。
负荷繁重且不可缺少的装置。
数据表明寿命最短的零部件。
对整台设备起安全保护作用的装置。
环境恶劣，人员难以接近的部位。
（3）在线监测系统的基本要求用户对在线监测系统的基本要求分别是：先进性。
在系统建设过程中应采用具有国际领先水平的技术，主要包括：采用先进的现场总线技术、OPC Server网络数据采集技术、标准的布线技术、先进的Internet/Intranet技术等，把各种先进技术融合在整个系统中。
实用性。
首先是系统具有实用的功能，其次是系统硬件配置和软件设计应从使用者的角度出发，尽可能方便、实用。
应根据设备维护和检修的实际需求，严格按照国家标准，使系统既能满足生产需求，又做到用户界面友好、操作方便。
有效性。
应保证分析、诊断结果的有效性，在被监测的设备出现故障前能起到预防作用，而当设备出现故障时能及时给出正确的判断。
可靠性。
在线监测系统的主要目的是保障生产机械的工作可靠性，因此其本身应具有更高的可靠性。
监测系统结构上采用层次式分布结构，以实现故障分散，保证高可靠性，即在任一单元发生故障情况下，不影响诊断系统其他部分的运行。
并考虑生产现场的环境恶劣，采用高抗干扰性的措施。
安全性。
应采用完备的模拟量、数字量隔离(如三端隔离)技术，正确的信号接地措施，以及系统的冗余性，确保整个系统的电气安全性；在网络系统上采用防计算机病毒系统；在系统数据管理方面考虑整个系统数据系统的备份的完备性。
可扩展性。
系统应具有可扩展和自我开发性能，能适应相关技术的发展和软件的升级换代。
系统必须提供和其它系统互联的良好接口。
经济性。
在保证满足监测和诊断要求的前提下，应尽可能地节省投资。
14.1.3 在线监测系统的组成各类在线监测系统可能由于使用场合和服务对象的不同、采用技术的复杂程度不同而呈现较大的差异，但一般主要由以下部分组成：1) 数据采集部分。
它包括各种传感器、适调放大器、A/D转换器、以及存储器等。
其主要任务是信号采集、预处理及数据检验。
其中信号预处理包括电平变换、放大、滤波、疵点剔除和零均值化处理等，而数据检验一般包括平稳性检验以及正态性检验等。
2) 监测、分析和诊断部分。
这部分由计算机硬件和功能丰富的软件组成，其中硬件构成了监测系统的基本框架，而软件则是整个系统的管理和控制中心，起着中枢的作用。
状态监测主要是借助各种信号处理方法对采集的数据进行加工处理，并对运行状态进行判别和分类，在超限分析、统计分析、时序分析、趋势分析、谱分析、轴心轨迹分析、以及启停机工况分析等的基础上，给出诊断结论，更进一步还要求指出故障发生的原因、部位、并给出故障处理对策或措施。
3) 结果输出和报警部分。
需要这部分的目的是将监测、分析和诊断所得的结果和图形通过屏幕显示、打印等方式输出。
当监测特征值超过报警值后，可通过特定的色彩、灯光或声音等进行报警，有时还可进行停机连锁控制。
结果输出也包括机组日常报表输出和状态报告输出等。
4) 数据传输和通讯部分。
简单的监测系统一般利用内部总线或通用接口（如RS232C接口、GPIB接口）来实现部件之间或设备之间的数据传递和信息交换，对于复杂的多机系统或分布式集散系统往往需要从用数据网络来进行数据传递和交换。
有时还需要借助于调制解调器（MODEM）及光纤通讯方式来实现远距离数据传输。
对于远程诊断，显然要依赖Internet网络。
14.1.4 Intranet/Internet 远程诊断和监测系统Internet/Intranet的发展，使其在测控领域的使用日益受到关注。
利用Internet/Intranet技术可将必要监测信息送到企业内任意的PC机或移动计算机的屏幕上。
利用简单的HTML（超文本链结标示语言）文本，使用通用的Web浏览器，可在通用的接口下显示来自监控和数据采集系统和其它软件系统的信息。
目前很多Web服务器软件提供了对关系型数据库的访问方法，有些通用数据库也将数据发布为HTML格式，以供Web访问。
随着传统的故障诊断技术的日渐成熟以及新兴的计算机网络技术的飞速发展，可以依托Web构建轧机故障远程监测和诊断系统使传统的故障诊断技术集成化、网络化、信息化，为设备安全提供更有力的保障。
因此可通过Web技术访问数据库和获取系统信息。
决策、维修人员可以在任意远程或局域网上观测实时的测控信息，并实现网上远程诊断。
基于Internet的远程诊断，被称为新一代的远程诊断系统，是在Internet的迅速发展及ＷＷＷ成为其成熟的关键技术后发展起来的，它是将ＷＷＷ信息检索技术、数据库技术和实际工程使用的故障诊断技术结合起来，充分发挥它们的组合优势的一种诊断方式，它兼顾了点对点远程诊断的各自优点,借助于现有的教学科研网、企业内部网和Internet的资源，成本低,网络传输速度快，具有更好的性能价格比，并且开放性好，各种资源能得到充分的共享,可为多用户并行诊断。
国内外专家学者对远程诊断技术的研究方兴未艾，已经推出了大量实用化的远程诊断系统。
如将传统的发动机故障诊断技术和Ｗeb技术相结合,提出一种基于Web的航空发动机故障远程诊断系统模型,系统的建立使航空发动机的监控、诊断和维护技术融入网络环境,可以极大地提高发动机疑难故障诊断的准确性和及时性，体现了故障诊断技术网络化、信息化的发展趋势。
另一例子是以港口大型设备为主要研究对象，在探讨现代港口设备控制系统的主要原理和提出基于网络和信息技术的港口现代化管理和控制的四层递阶控制结构模式概念的基础上，论述了港口设备远程诊断技术的总体技术方案和特点。
单独使用某一诊断手段时诊断结果并不理想，然而每项手段都要求先进的诊断设备以及具有深厚专家知识的诊断人员，配备这些诊断手段以形成综合性的诊断系统需要大量的资金及人力投入，这对于广大中、小型企业来说是力所不及的。
近年来计算机网络技术的出现和飞速发展为我们提供了解决这一矛盾的方法。
远程故障诊断技术是通过传统故障诊断技术和计算机网络技术相结合，用若干台中心计算机作为服务器，在企业的重要关键设备上建立状态监测点，采集设备状态数据；而在技术力量较强的科研院所建立分析中心，对设备运行进行分析诊断的一项新技术。
网络化设备信息监测和诊断分析技术是企业获得社会有关技术人员支持，特别是全球性技术支持的必由之路。
它对于企业适应于网络化社会和生活，提高企业设备管理和维护水平，直接得到有关设计单位、生产单位、研究单位的技术支持,提高企业效益和国际竞争能力具有巨大作用。
此外，重要系统和设备的区域性和全球性远程诊断、控制、维护和管理是计算机和网络技术、信息技术、机电技术、管理技术等一体化的体现，是世界高新技术的发展趋势之一，具有普遍的理论研究价值和使用前景。
第2节液压系统的状态监测液压系统以其快速响应、大功率、高性能及易于远程操作和控制等特点被作为一种主要动力装置广泛使用于各种机械设备中。
其规模和复杂性日益提高，元件及系统的故障和失效原因也变得更加复杂，因此迫切需要提高系统运行可靠性和安全性的有效方法和措施。
设备状态监测技术可以有效地提高设备运行的可靠性和安全性，它将传统意义上的设备定期维护提升为按需维护和预测维护。
通过设备状态监测技术并综合运用各种故障诊断新技术和新方法，对液压元件及系统的运行状态及故障进行实时在线监测及诊断将是提高液压系统运行可靠性和安全性的一种有效手段。
14.2.1 液压系统状态监测目的和内容对液压系统的运行状态进行监测的主要目的应该是：实时地、真实地反映系统的运行状态,保证系统正常工作,防止意外事故发生；对系统中主要元件如电机、液压泵、换向阀、压力阀、伺服元件及过滤装置等的工作状态进行监测，对潜在故障进行预报，防止元件突然失效导致系统出现故障；预测系统状态变化趋势,对未来的运行趋势进行预报，对将要发生的故障进行报警并且给出故障处理方法及措施。
