非周期性速度波动的调节策略

机械工作时，如果输入功在很长一段时间内总是大于输出功，则机械运转速度将不断升高，以致出现“飞车”现象，从而导致机械损坏。反之，若输入功总是小于输出功，则机械运转速度将不断下降，直至停车。汽轮发电机组在供汽量不变而用电量突然增减时就会出现这类情况。这种速度波动是随机的、不规则的，没有一定的周期，因此称为非周期性速度波动。

对于非周期性速度波动，安装飞轮是不能达到调节目的的，这是因为飞轮的作用只是“吸收”和“释放”能量，它既不能创造能量，也不能消耗能量。非周期性速度波动的调节问题可分为两种情况：

（1）当机械的原动机所发出的驱动力矩Md是速度的函数且具有下降的趋势时，机械具有自动调节非周期性速度波动的能力。

如图13－3所示，当机械处于稳定运转时，Md＝Mr，此时机械的稳定运转速度为ωs，s点称为稳定工作点。当由于某种随机因素使Mr增大时，由于Md＜Mr，主轴的角速度会下降，但由图中可以看出，随着角速度的下降，Md将增大，所以可使Md和Mr自动地重新达到平衡，机械将在ωa的速度下稳定运转；反之，当由于某种随机因素，使Mr减小时，由于Md＞Mr，主轴的角速度将会上升，但由图中可以看出，随着角速度的上升，Md将减小，所以可使Md与Mr自动地重新达到平衡，机械将在ωb的速度下稳定运转，这种能自动调节非周期性速度波动的能

力称为自调性，选用电动机作为原动机的机械，一般都具有自调性。(www.xing528.com)

图13－3　M—ω函数曲线

（2）对于没有自调性的机械系统（如采用蒸汽机、汽轮机或内燃机为原动机的机械系统），只能采用特殊的装置使输入功与输出功趋于平衡，以达到新的稳定运转，这种特殊装置称为调速器。调速器的种类很多，如图13－4所示为机械式离心调速器的工作原理图：当机械系统的工作负荷减小时，其主轴转速升高，调速器本体的中心轴的转速也随之升高，由于离心力的作用，两重球K将张开并带动滑块和滚子M上升，最后通过连杆机构关小节流阀6，以减少进入原动机的工作介质（煤气、燃油等），从而使系统的输入功与输出功相等，以便机械系统在较高的转速下重新达到稳定状态。反之，当机械系统的工作负荷增大时，其主轴转速降低，调速器本体的中心轴的转速也随之降低。两重球K将下落并带动滑块和滚子M下降，最后通过连杆机构开大节流阀6，以增加进入原动机的工作介质。经上述调节，系统的输入功与输出功相平衡，机械系统在较低的转速下重新达到稳定状态。

机械式调速器结构简单，工作可靠，成本低廉，在内燃机等机械上应用较广。但它的体积庞大，灵敏度低，近代机器多采用电子调速装置实现自动调节。

图13－4　机械式离心调速器工作原理图