调节班DEH讲课资料

1、1调节班 DEH 讲课资料一、一、 DEH 系统简介系统简介气轮机数字电液控制系统，简称 DEH。在近十余年中，国内电站汽轮机控制系统的发展经历了一段较快的成长期， 其突出标志为电液控制系统在汽轮机控制中的应用和推广。 以往汽轮机控制大都采用传统的机液式或液压式的调节、保护系统，其存在着自动化程度低、控制精度差、故障率高、操作复杂、检修维护困难等缺点。我国在 20 世纪 80 年代末、90 年代初从国外（如西屋、日立等公司）引进了较先进的数字电液控制技术，从而引发了一场国内电站汽轮机控制系统的转型变革。数字电液控制技术是建立在两大基础技术之上的：其一为数字电子技术，它主要包括计算机技术、网络控

2、制技术、电子集成电路技术等。其二为液压伺服控制技术。从 20 世纪 70 年代开始，随着大规模或超大规模集成电路技术的应用和推广，计算机及网络控制技术的普及和发展，数字电子技术的可靠性、安全性已越来越高；同时，液压伺服控制技术也得到了充分的发展，如液压装置的集成化，电液比例阀、伺服阀的使用等。所有这些综合运用于汽轮机控制、保护系统，就形成了适合电站汽轮机控制的数字电液控制系统，简称 DEH。在 DEH 控制系统中，信号流部分（主要包括信号的采集、处理和放大）采用的是数字电子技术；而能量流部分（主要包括能量或功率的传递和放大）则采用了液压伺服控制技术。二、液压技术原理及特性二、液压技术原理及特性

3、液压系统是依靠对封闭液体的推力来工作的。它有两个表示其特征的主要参数，即压力 P 和流量 Q。液压系统通过压力来传递功率，通过流量来产生运动。只要液体流动，必然存在引起运动的不平衡力，亦即必然存在压差或压降。该压差或压降是克服管道的摩擦阻力所必需的。在流量恒定的系统中，系统不同点之处的动能与压力能之和必恒定。液压系统的应用领域非常广泛， 如机械加工业、建筑装备业、塑料加工业、 农业机械、行走机械等等。它已成为人类生产、生活活动中不可缺少的技术。汽轮机阀门的驱动、控制为什么必须采用液压伺服系统呢？这是由于同机械、电力、电子和气动等其它控制系统相比，液压系统具有许多无可比拟的优点：1、无级变速性无

4、级变速性。液压系统的执行器（如液压缸等）可以很容易地实现无级变速控制；并且变速过程平稳、可靠。2、方向可逆性方向可逆性。很少有原动机是可以反向的。可以反向的原动机通常必须先减速到完全停止然后才能反向。而液压执行器则能在全速运动中突然反向且不损坏。3、控制精确性控制精确性。液压控制系统有极好的运动精度。这是由于其采用的传递介质（液压油）的性质所决定的。由于油液的可压缩性很小，因此其控制精度可达到极高的水平。4、过载保护性过载保护性。液压系统中可设置溢流阀以防止过载损坏。当负载超过设定值时，溢流阀把来自泵的流2量引向油箱，限制输出力或力矩。这样液压执行器可在过载时停止运动而无损坏，并将在负载减小后

5、立即起动。5、高功效性高功效性。液压系统可在高达 40MPa 的范围内工作，由于元件的高速、高压能力，可以用很小的重量和尺寸提供很大的输出功率。加之集成化、通用化的设计，可使系统紧凑、合理，有较高的性能价格比。三、三、DEH 系统硬件组成部分系统硬件组成部分汽轮机的 DEH 控制系统主要由液压伺服系统、液压遮断系统和抗燃油供油系统组成。DEH 数字电液控制系统在生产过程中完成机组的挂闸、阀门驱动、遮断等任务，确保机组的安全、稳定运行。1、 液压伺服系统液压伺服系统是 DEH 控制系统的重要组成部分，它主要由操纵座、油动机、LVDT 组件等构成。液压伺服系统的关键部件是油动机。油动机是汽轮机调节

6、保安系统的执行机构，它接受 DEH 控制系统发出的指令，操纵汽轮机阀门的开启和关闭，从而达到控制机组转速、负荷以及保护机组运行安全的目的。油动机由油缸和一个控制集成块相连而成，两者之间由“O”形密封圈实现静密封。按照其控制方式的不同，油动机分为连续型（主要用于调节阀油动机）和开关型（主要用于主汽阀油动机）两类。按照其结构方式的不同，则可分为单作用缸和双作用缸两类。汽轮机 EH 系统中最常用的油缸为单作用缸，其开启由抗燃油驱动，而关闭是靠弹簧紧力，属单侧进油的油缸。为保证油缸快速关闭时，蒸汽阀碟对阀座的冲击力在允许的范围内，在油缸活塞的尾部采用了缓冲装置，它可在活塞到达行程末端时迅速减速。油缸为

7、活塞式液压伺服缸，主要由活塞、活塞杆、前端盖、后端盖、缸筒、缓冲装置、防尘导向环、活塞杆串联密封、 活塞密封和相应的联结件构成。 所有的密封件对于磷酸脂抗燃油都具有优良的理化适应性。其结构见下图3控制集成块的作用是将所有的液压部件安装连接在一起。 由于采用了油路块， 大大减少了系统中元件之间相互连接的管子和管接头，消除了许多潜在的泄漏点。油动机的控制块上装有伺服阀（或电磁阀） 、卸荷阀、遮断电磁阀、单向阀及测压接头等。所有“O”形密封圈均采用氟橡胶材料。油动机的工作原理：液压伺服系统有两个功能：一是控制阀门的开度，二是伺服机构、阀门系统的快速卸载，即阀门的快关功能。对于连续型油动机，其阀门的开

8、度控制是一个典型的闭环位置控制系统。对于开关型油动机其阀门的开度控制则是一个开环控制系统。现以连续型（调节阀）油动机为例加以说明。其液压原理如图1-2所示。如当遮断电磁阀失电时，控制油通过遮断电磁阀进入卸载阀上腔，在卸载阀上腔建立起安全油压，卸载阀关闭； 同时在安全油的作用下， 切断阀打开，将压力油接通至伺服阀， 此时，油动机工作准备就绪。计算机送来的阀位控制信号通过伺服放大器传到伺服阀， 使其通向负载的阀口打开， 高压油进入油缸下腔，使活塞上升并在活塞端面形成与弹簧相适应的负载力。由于位移传感器 （LVDT 2只，冗余配置） 的拉杆与活塞连接， 所以活塞的移动便由位移传感器产生位置信号， 该

9、信号通过解调器反馈到伺服放大器的输入端，直到与阀位指令相平衡时，伺服阀回到零位，遮断其进油口和排油口，活塞停止运动。此时蒸汽阀门已经开到了所需要的开度， 完成了电信号液压力机械位移的转换过程。 随着阀位指令信号有规律的变化，油动机不断地调节蒸汽阀门的开度。卸载阀装在油动机的控制集成块上。正常工作时，阀芯将负载压力、回油压力和安全油压力分开，当汽轮机机组遮断时，安全系统动作，安全油压泄压，卸载阀在油动机活塞下油压的作用下打开，这时油动机活塞下油压的压力迅速降低， 油动机活塞在阀门操纵座弹簧紧力下迅速下降。 油动机活塞下的油液通过卸载阀向油动机活塞上腔转移，多余的油液则通过单向阀流回油箱，使阀门快

10、速关闭。油动机自身关闭时间常数为 0.15 秒。油动机液压原理图如下图：4（油动机液压原理图）当需要油动机做快关试验（如OPC动作）时，可以通过每个油动机上的遮断电磁阀（或OPC母管上的OPC电磁阀）带电来实现。其过程同安全系统动作类似。当需要重新建立工作状态时，油路的设置保证了先建立安全油，使卸载阀关闭，油动机活塞下腔与回油通道切断，油动机就可以再次实现位置伺服控制。二、液压遮断系统液压遮断系统的任务是接受DEH或ETS控制系统的指令，在出现危害机组运行安全的紧急情况时，迅速泄掉各油动机的安全油，快速关闭各阀门，遮断机组进汽。其中高压遮断及超速限制、压力开关组件原理图如图5（遮断、超速、压力

11、开关组件原理图）液压遮断系统的关键部件是高压遮断模块。它控制着汽轮机 EH 系统安全油的排油口，是整个遮断系统的总枢纽。为保证其动作的安全、可靠性，高压遮断模块大都采用四只电磁遮断阀（分别控制各自的卸荷阀）两两并联再串联的结构，并可通过对设置在前后两组电磁遮断阀中部的两只压力开关的监测，在线对电磁阀分别进行活动试验。 为保证汽机在失去保安电源的情况下能迅速遮断， 高压遮断模块的电磁阀一般都采取正常运行时长期带电，失电则跳机的方式。压力开关组件由安装在高压安全油管路上的三只压力开关构成。 它监测系统的安全油压， 当安全油压降低至压力开关的设定值时（通常为 7.8MPa） ，压力开关动作发讯，DE

12、H 装置接受压力开关的动作信号，经三取二逻辑判断后，发出汽机遮断指令。汽机 EH 系统中的高压安全油除受高压遮断模块控制外，还受低压系统的隔膜阀（或机械遮断阀）的6控制，当汽机的机械式危急遮断器（飞锤或飞环）动作或就地手动遮断时，可迅速打开隔膜阀（或机械遮断阀）所控制的高压安全油排油口，泄掉安全油压，遮断机组进汽。超速限制模块由两只 OPC 电磁阀及其所控制的卸荷阀组成。它的作用是控制各调节阀油动机的安全油。当汽机甩负荷或转速超过 103%额定转速时，OPC 电磁阀带电动作，快速泄掉各调节阀油动机的安全油压，使调门快关，以避免机组超速。遮断、超速、压力开关组件通常设计为一个整体，以便于现场的安

13、装布置。三、 供油系统供油系统的作用是为调节保安系统各执行机构提供符合要求的高压工作油（1114MPa） 。供油系统主要由EH供油装置、抗燃油管路、油动机过滤器及蓄能器组件等构成。如图：7油泵两台 EHC 泵均为压力补偿式变量柱塞泵。当系统流量增加时，系统油压将下降，如果油压下降至压力补偿器设定值时，压力补偿器会调整柱塞的行程将系统压力和流量提高。同理，当系统用油量减少时，压力补偿器减小柱塞行程，使泵的排量减少。本系统采用双泵工作系统。一台泵工作，另一台泵备用，以提高供油系统的可靠性。二台泵布置在油箱的下方，以保证正的吸入压头。蓄能器组件蓄能器组件安装在油箱底座上，蓄能器组件主要包括 210L

14、 高压蓄能器，DN25 截止阀，DN6.4 截止阀，25MPa 压力表各一个。关闭 DN25 截止阀可以将相应的蓄能器与系统母管隔开，因此蓄能器可以在线修理。DN6.4 截止阀用以泄放蓄能器中的剩油，压力表指示系统的工作油压力。冷油器二个冷油器装在油箱上部或侧部。设有一个独立的自循环冷却系统（主要由循环泵和温控水阀等组成） ，温控水阀可根据油箱油温设定值，调整水阀进水量的大小。以确保在系统运行时，油箱油温能控制在正常的工作温度范围之内。8再生装置抗燃油再生装置由硅藻土滤器和精密滤器（即波纹纤维滤器）组成，每个滤器上装有一个压力表和压差指示器。压力表指示装置的工作压力，而压差指示器用以指示各过滤

15、器的前后压差，当其动作发讯时，表示过滤器的滤芯需要更换。硅藻土过滤器以及波纹纤维过滤器均为可调换式滤芯，关闭相应的阀门，打开滤油器盖即可调换滤芯。抗燃油再生装置是保证液压系统油质合格的必不可少的部分， 当油液的清洁度、 含水量和酸值不符合要求时，启用液压油再生装置，可改善油质。在机组运行中应定期或长期投入抗燃油再生装置，以维护油液的品质。油箱油箱是由不锈钢板焊接而成，密封结构，设有人孔板和底部排污口供维修清洁油箱时用。油箱上部装有空气滤清器和干燥器， 使供油装置呼吸时对空气有足够的过滤精度， 避免空气中的粉尘和水份进入油箱，以保证系统的清洁度。油箱中还插有磁棒，用以吸附油箱中游离的铁磁性微粒。

16、主泵出口过滤器组件过滤器组件（集成块）上安装有用作系统安全阀的溢流阀，还有直角单向阀，高压过滤器及检测高压过滤器滤芯污染状况的压差发讯器各两套，各成独立回路。系统的高压油由组件下端引出，共分三路，各由高压球阀控制启闭，按需取用，可供一台大机和两台给水泵小汽机 EH 系统用油。回油过滤器供油装置的回油过滤器，内装有精密过滤器，为避免当过滤器堵塞时过滤器被油压压扁，回油过滤器中装有过载单向阀，当回油过滤器进出口间压差大于 0.5MPa 时，单向阀动作，将过滤器短路，油液直接泄放回油箱。供油装置有两个回油过滤器，一个串联在有压回油管路，过滤系统回油；另一个回油过滤器布置在旁路循环回路上，在需要时启动

17、系统，过滤油箱中的油液。油加热器油加热器由两只管式加热器组成。当系统油温低于设定值时，启动加热器给油液加热，此时，循环泵同时（自动）启动，以保证油液受热均匀。温度控制器通过电气上的联接，使当油液被加热至设定值时，自动切断加热回路，以避免由于人为的因素而使油温过高。循环泵组供油装置设有自成体系的油滤和冷油系统，即旁路循环泵组系统，在油温过高或油清洁度不高时，可启动该系统对油液进行冷却和过滤。9必备的监视仪表供油装置中配有泵出口压力表、系统压力测口、回油压力测口、压力开关、液位开关、温度传感器等必备的监视仪表。这些仪表与集控室仪表盘，计算机控制系统，安全系统等联接起来，可对供油装置及液压系统的运行

18、进行监视和控制。供油装置工作原理由交流马达驱动的高压变量柱塞泵， 通过泵进口滤网由泵将油箱中的抗燃油吸入， 从油泵出口的高压油经过压力滤油器流入高压油母管，将高压抗燃油送到各执行机构和高压遮断系统。溢流阀在高压油母管压力达 170.2MPa 时动作，起到过压保护作用。各执行机构的回油通过压力回油管先经过回油滤油器然后回至油箱。高压油母管上的压力开关能在油压偏离正常值（11.2MPa）时提供报警信号，并提供自动启动备用泵的开关信号。高压油母管上另外三只压力开关能在油压极低（7.8MPa）时送出遮断停机信号（三取二逻辑） ，每台主泵出口设置的压力开关和两只试验电磁阀可用于主泵的液压联锁试验。油箱内

19、装有温度控制器，以及油箱油温过高、过低、报警的测点和油位高、低报警和低低遮断的装置。油箱油位指示器安放在油箱的侧面。油动机过滤器组件在每个油动机进口的高压油管路上，都设置有过滤器组件。其主要由集成块、滤壳、滤芯、压差发讯器、截止阀等部件组成。滤芯的过滤精度为 3m，主要用于保护油动机上的伺服阀、电磁阀等精密元件。当滤芯受污染物阻塞达到压差发讯器的设定值（0.5MPa）时，压差发讯器动作，提醒运行人员更换滤芯。过滤器组件原理如图 3-5 所示。过滤器组件原理图蓄能器组件除供油装置中包含有一组高压蓄能器组件外，在抗燃油油管路系统中还设置有两组高压蓄能器组件。高压蓄能器安装在高压油供油母管上，并尽量

20、靠近油动机布置。其作用是储存能量，消除油压波动，维持系统油压稳定。每组高压蓄能器组件中主要包括 25L 高压蓄能器，DN25 截止阀，DN6.4 截止阀，25MPa压力表各两套。 关闭 DN25 截止阀可以将相应的蓄能器与系统母管隔开， 因此蓄能器可以在线维修。 DN6.410截止阀用以泄放蓄能器中的剩油。压力表指示的是系统的工作油压力，而不是充氮压力。蓄能器组件原理如图 3-6 所示。蓄能器组件原理图对于在 EH 系统中含有双作用缸或较多推缸（单作用缸，工作时推压弹簧作功）的情况下，通常需设置低压蓄能器组件。 低压蓄能器组件与高压蓄能器组件结构相同， 其主要作用是减少油动机快关时的瞬间排油冲

21、击。抗燃油油管路系统汽轮机 EH 系统中各分立元件、部套间（如供油装置、各油动机、过滤器组件、蓄能器组件及高压遮断及超速限制模块、压力开关组件等）的相互连接以及液压能的传输，都是通过管道、接头和控制阀块孔道等进行的。系统中常用的管接头有金属球面接头， “O”型圈密封接头及卡套式管接头等。EH 系统的管道，采用的是耐腐蚀的不锈钢冷扎无缝管，耐压高于 21Mpa。管道与管道的连接采用氩弧焊方式，以确保焊缝部位的清洁度和连接强度。四、主要液压部件及工作原理四、主要液压部件及工作原理液压缸液压缸是直线执行器，它能把液压能转换为直线运动的机械能。在整个行程中，缸的出力和速度可以保持不变，也可以随意变化。

22、液压缸可以脱离驱动装置独立布置，使系统布置具有很大的自由度。各种可能的固定和联结方式，及其与杠杠、连杆机构的结合，更增加了液压缸的通用性。在汽轮机阀门操纵系统中所采用的液压缸主要有两种类型： 单作用弹簧回程缸和双作用差动缸。 前者当活塞杆外伸时，施加在无杆端油口的油压力压缩弹簧。油压力去除时，弹簧使杆内缩。后者外伸和内缩皆靠油压力驱动，但由于活塞杆截面积的影响，使得内缩时的受压面积小于外伸时的面积。图为典型工业用液压缸的结构示意图。 其中运动部分为镀铬钢制活塞杆及活塞总成。 为防止液压缸行程结束时的撞击，在活塞运动的上下止点，可根据需要设置缓冲环或缓冲柱塞。压力容腔总成则由钢端盖即无杆端钢头、

23、经珩磨精加工的钢制缸筒、有杆端缸头及活塞杆导向套构成。11拉杆和螺母用来把缸头和缸筒连在一起。 静密封件保持连接压力严密。 导向套通常用压盖和螺钉固定以便拆卸。设置活塞杆防尘圈以防止外界杂质进入导向与密封区。运动表面的密封性由活塞杆密封圈和活塞密封圈来提供。液压缸的主要尺寸特征参数为：活塞直径、活塞杆直径、行程。主要计算公式为：FPA，QAV液伺服阀电液伺服阀是 DEH 控制系统中电液转换的关键元件，它可将电调装置发出的控制指令，转变成相应的液压信号，并通过改变进入液压缸液流的方向、压力和流量，来达到驱动阀门、控制机组的目的。伺服阀是一个由力矩马达、 两级液压放大及机械反馈所组成的系统。 第一

24、级液压放大是双喷嘴挡板系统；第二级放大是滑阀系统。其基本结构如图4所示。伺服阀基本结构简图12力矩马达：一种电气机械转换器，可产生与电指令信号成比例的旋转运动，用在伺服阀的输入级。力矩马达包括电气线圈、极靴和衔铁等组件。衔铁装在一个薄壁弹簧管上，弹簧管在力矩马达和阀的液压段之间起流体密封作用。衔铁、挡板和反馈杆刚性固接，并由薄壁弹簧管支撑。先导级：挡板从弹簧管中间伸出，置于两个喷嘴端面之间，形成左、右两个可变节流孔。衔铁的偏转带动挡板，从而可改变两侧喷嘴的开启，使其产生压差，并作用于与该喷嘴相通的滑阀阀芯端部。功率放大级：由一滑阀系统控制输出流量。阀芯在阀套中滑动，阀套上开有环行槽，分别与供油

25、腔 P 和回油腔 T 相通。当滑阀处于“零位”时，阀芯被置于阀套的中位；阀芯上的凸肩恰好将进油口和回油口遮盖住。当阀芯受力偏离“零位”向任一侧运动时，导致油液从供油腔 P 流入一控制腔（A 或 B） ，从另一控制腔（B 或 A）流入回油腔 T。阀芯推动反馈杆端部的小球，产生反馈力矩作用在衔铁挡板组件上。当反馈力矩逐渐等于电磁力矩时，衔铁挡板组件被移回到对中的位置。于是，阀芯停留在某一位置。在该位置上，反馈力矩等于输入控制电流产生的电磁力矩，因此，阀芯位置与输入控制电流的大小成正比。特点：衔铁及挡板均工作在中立位置附近，线性好喷嘴挡板级输出驱动力大阀芯基本处于浮动状态，不易卡住阀的性能不受伺服阀

26、中间参数的影响，阀的性能稳定，抗干扰能力强，零点漂移小工作原理：当力矩马达没有电信号输入时，衔铁位于极靴气隙中间，平衡永久磁铁的磁性力。当有欲使调节阀动作的电气信号由伺服放大器输入时，力矩马达的线圈中有电流通过，产生一磁场，在磁场作用下，产生偏转力矩，使衔铁旋转，同时带动与之相连的挡板转动，此挡板伸到两个喷嘴中间。在正常稳定工况时，挡板两侧与喷嘴的距离相等，两侧喷嘴泄油面积相等，使喷嘴两侧的油压相等。当有电气信号输入，衔铁带动挡板转动时，挡板移近一只喷嘴，使这只喷嘴的泄油面积变小，流量变小，喷嘴前的油压变高，而对侧的喷嘴与挡板间的距离变大，泄油量增大，使喷嘴前的压力变低，这样就将原来的电气信号

27、转变为力矩产生机械位移信号，再转变为油压信号，并通过喷嘴挡板系统将信号放大，挡板两侧喷嘴前油压与下部滑阀的两个端部腔室相通，当两个喷嘴前的油压不等时，滑阀两端的油压也不相等，使滑阀移动，由滑阀上的凸肩所控制的油口开启或关闭，从而控制通向油动机活塞下腔的高压油，以开大调节阀的开度，或者将活塞下腔通向回油，使活塞下腔的油泄去，由弹簧力关小调节阀。为了增加系统的可靠性，在伺服阀中设置了反馈弹簧，使伺服阀有一定的机械零偏（可外调） 。在运行中如突然发生断电或失去电信号时，靠机械力最后可使滑阀偏移一侧，使调节阀关闭。方向阀13方向阀的作用是实现两个不同液压回路之间的连通和切断， 或是在不同液压回路间实现

28、连续的交叉切换。通过方向阀可控制执行机构的起动、停止或运动的方向。对于方向阀来说，油路通道的数目和阀工作位置的数目是非常重要的。对于每个确定位置，方向阀的图形符号都含有一个单独的方框，表示该位置的流动路径。在液压伺服系统中，最常用的方向阀有电磁换向阀和单向阀等。 电磁换向阀是用电磁铁推动阀芯， 从而变换流体流动方向的控制阀。 在液压伺服系统中，它主要用于控制油路的通断和切换，或作为先导阀，控制卸荷阀。类型和结构：DEH 液压系统中采用的是湿式电磁换向阀，有两种形式，即二位四通阀和三位四通阀。现以二位四通阀为例加以说明。滑阀机能符号如图 4-3 所示。其主要由阀体、一个电磁铁、控制阀芯和一个复位

29、弹簧组成。电磁换向阀机能符号工作原理：在未操纵（电磁铁断电）状态下，阀芯由复位弹簧保持在初始位置，油口 P 与 A 相通，B 与 T 相通。当电磁铁通电时，电磁铁的力径推杆作用在控制阀芯上，将推到末端的换向位置。此时，油口 P 与 B 相通，A 与 T 相通。当电磁铁断电时，控制阀芯靠复位弹簧返回初始位置。单向阀是单向的方向阀，它允许油液沿一个方向自由流动，却封闭沿另一个方向的流动。在 EH 系统中常用作主系统与子系统间的隔离阀。 如每个油动机中安全油支路与安全油母管之间， 有压排油支路与排油母管之间都设置有单向阀。 它们的作用是可防止母管中的油液倒流回油动机。 当切断油动机的压力油进油后，可

30、在线检修更换油动机集成块上的伺服阀、电磁阀、卸荷阀等。另外，在油动机集成块上安装的切断阀也是一种单向阀，它是由安全油压控制通断的液控单向阀。当机组挂闸，安全油压建立后，切断阀在安全油的作用下导通，高压油通过切断阀后到达伺服阀前，使油动机处于受伺服阀控制的状态。而当机组遮断时，安全油泄压，切断阀在自身弹簧力的作用下关闭，切断高压油进油。插装阀传统的液压系统各元件间大都采用的是管式连接方式。随着液压技术的发展，为提高系统效率，减少机械加工量，降低制造成本，越来越多的系统采用了将阀插入油路集成块中标准化腔孔的结构，这样大大14减少了系统中元件之间相互连接的管道及管接头数量， 消除了许多潜在的泄漏点并

31、减少了因泄漏而浪费的油液。在 EH 系统中常用的插装阀有盖板式和螺纹式两种。盖板式插装阀盖板式插装阀的主阀芯是一个插装件总成， 它插装入油路集成块中加工出的腔孔中， 上部由控制盖板通过螺栓把插装件固定在腔孔中。如图 4-4 所示，插装件包括阀套、锥阀芯、弹簧和密封件。插装阀的插装件可以看作是两级阀的主级。它有两个主流量油口，A 和 B。油路集成块中的钻孔流道把油口 A 和 B 连接到液压回路中。控制通道则连接在油口 X 上。对盖板式插装阀而言，一个重要的参数为阀芯面积比。插装阀的插件有三个面积（AA，AB和 AAP）影响阀芯在阀套中的开合。AA是锥阀芯暴露于 A 油口的有效面积。AB是锥阀芯暴

32、露于 B 油口的有效面积。AAP是锥阀芯暴露于弹簧腔 AAP的有效面积。 其中 AAP=AA+AB。 插件的面积比是 AA面积与 AAP面积之比。EH 系统中常用的插装阀面积比为 11.1（AAP为 AA面积的 1.1 倍）或 11.5（AAP为 AA面积的 1.5 倍） 。螺纹式插装阀螺纹式插装阀可实现与盖板式插装阀同样的功能， 但工作原理不同于盖板式插装阀。 其主要区别在于它们实现其所承担的液压控制功能的程度。一般来说，盖板式插装阀要靠先导阀来实现完整的控制功能。而大多数螺纹式插装阀可自己实现完整的控制功能。 螺纹式插装阀与盖板式插装阀在结构上也不同。 大多数盖板式插装阀为锥阀式，而螺纹式

33、插装阀既有锥阀芯又有滑阀芯。液压泵在汽轮机 DEH 控制系统中，采用了一种大流量、高性能的变量直轴式柱塞泵作为高压供油装置中的主要动力元件，它可为系统提供稳定、充足的液压动力油。现以 PVP 变量柱塞泵为例加以说明。工作原理PVP 柱塞泵采用的是斜盘直轴结构（如图 4-5 所示） 。泵中的缸体由驱动轴通过电机驱动，装在缸体孔中的柱塞连着柱塞滑靴和滑靴压板，所以滑靴顶在斜盘上。15图 4-5PVP 变量柱塞泵结构简图当缸体转动时，柱塞滑靴沿斜盘滑动，使柱塞沿平行于缸体的旋转轴线作往复运动。配流盘上的油口布置成当柱塞被拉出时掠过进口，当柱塞被推入时掠过出口。泵的排量取决于柱塞的尺寸、数量及行程。而

34、柱塞行程则取决于斜盘倾角。 改变斜盘倾角可加大或减小柱塞行程。 斜盘倾角可用下述任何一种方法调整，如手动控制、伺服控制、压力补偿控制及负载传感加限压器控制等。图 4-5 所示即为带压力补偿器控制的泵。压力补偿器控制工作原理压力补偿器工作原理如图16该补偿器包括一个壳体，内含控制阀芯、加载弹簧、端盘和加载弹簧机构。通过调整加载弹簧的预紧力，可以确定泵的设定压力。系统压力（泵出口压力）作用于控制阀芯的左端，只要系统压力低于加载弹簧设定值，控制阀芯就被弹簧推向左端，从而使得伺服活塞连接于泵体泄油口，伺服弹簧则把泵保持于全排量。当泵出口压力升高到设定压力时，控制阀芯克服弹簧力向右端移动，使伺服活塞连接

35、于泵的压力进口。该压力克服伺服弹簧力使伺服活塞移动并减小泵的斜盘倾角。 随着系统压力升高斜盘倾角减小从而减小柱塞行程直到泵的输出流量减小到刚好把系统压力维持于设定值所需要的流量。位移传感器 LVDT位移传感器 LVDT 是利用差动变压器原理，将直线运动的机械位移量转变为电量，从而进行位移监控的装置。传感器的外壳固定不动，铁芯与油动机活塞杆相连，随活塞的运动而上下移动。传感器的电气部分由 3 组线圈组成：初级线圈接受高频激励电压信号，次级线圈分为两组，其感应的电势信号经差动比较后输出，作为铁芯位置的信号。LVDT 结构简单、工作可靠、线性度好、重复精度高、动态响应快、使用维护方便。液压辅件油箱油

36、箱的主要功能是为系统存储和供应所需的油液。此外，它还具有散热，分离油液中的空气，沉淀固体污染物等功能。EH 系统的油箱由不锈钢板焊接而成。其内部由隔板将系统回油与泵吸油口分开，迫使油液沿油箱壁流动，将热量散到油箱外表面。同时由于油液流速降低，使污染物得以沉淀到箱底并可清除混入油液中的空气。油箱上盖或侧部设有检修用孔盖，能够方便地清除油箱各个部位的污垢。另外，油箱还含有多种附件。液位计液位计用于检测油箱的液位，通过其玻璃表面，可直接监测油箱的实际液位。有些液位计上还带有温度计，可用于显示油箱内的油温。液位开关液位开关安装在油箱顶部，采用的是浮球型。分为液位低低、液位低、液位高三个发讯位置，供油泵

37、联锁，报警等使用。加热器加热器装在油箱中液面以下靠近泵入口处。 其用于低粘度指数的油液在冬季寒冷时的加热， 以保护系统设备。加热器大都采用低加热密度型，以防止局部油液过热，造成油液老化。在投入加热器时，系统的17循环泵会自动投入运行，以保证油箱内油液的循环和充分的热交换。冷油器EH 系统中的冷油器采用的是典型的管式换热器水冷结构。液压油绕过水管在冷油器内循环，其热量通过冷却水带走。通过冷油器的液压油由循环泵提供动力，而冷却水流量则受温控水阀的控制，可根据油温的高低，自动调整控水阀的开度。空气滤清器空气滤清器用于油箱与外部的空气交换，以适应由于系统部件运动（如液压缸的伸缩）而产生的压力和温度变化

38、。空气滤清器中装有精密过滤器，可阻止空气中的灰尘进入油箱污染油液。同时空气滤清器中大多装有干燥吸附剂，可吸收进入油箱空气中所含的水份。蓄能器蓄能器的主要功能包括：贮备液压能；作为应急动力源（如系统瞬间耗油量突增或液压泵发生故障切换时） ；吸收与缓和液压冲击及振动。在汽轮机 EH 系统中，常用的蓄能器为气囊式，其皮囊由耐腐蚀的丁基橡胶材料制成。其结构示意如图 5-1 所示。气囊借助于气阀组件，固定钢制壳体内，可通过在钢壳上油阀组件处的开口，来拆除和更换皮囊。当皮囊充氮完全膨胀后，油阀组件关闭输入口，以免皮囊膨胀出钢壳外。阻尼装置则可使阀在打开瞬间免受冲击。液压油18随着发电机组功率的增大， 蒸汽

39、参数及汽轮机调速系统油压逐渐升高， 为防止高压油泄漏， 酿成火灾，调速系统控制液广泛使用合成磷酸酯抗燃液压油。简称抗燃油。抗燃油的性质磷酸酯抗燃油是一种透明、均匀、无沉淀物或悬浮物的化学合成油品。它是以不同侧链结构的磷酸酯为基础油，加入各种性能的添加剂混配而成的。由于基础油磷酸酯结构化学产品的独特性能，使其具有很多优良的特性。五、五、DEH 油路工作原理图讲解（看图讲解）油路工作原理图讲解（看图讲解）19六、六、DEH 在气轮机控制系统中的作用在气轮机控制系统中的作用发电厂生产的电能是不能大量储存的， 即各发电机送入电网的功率必须等于当时用户所需要的功率。 为保证各种用电设备能正常运转，不但要

40、连续不断地向电网输送电能，而且还要求电厂的供电品质，即频率和电压保持不变。我国电力工业法规规定:频率误差1%电压误差6%发电厂的首要任务就是以较低的成本，连续生产出品质符合规定的电能。 频率和电压二者与汽轮机转速都有一定的关系。电频率直接与汽轮机转速相对应; 电压除与汽机转速外还与发电机励磁电流有关。电压是通过发电机的励磁控制系统来调节的，不在汽机控制系统之内。所以汽机 DEH 控制系统的主要任务就是调节汽机的转速。使之维持等转速运行。在讨论汽轮发电机组的转速控制时，通常将汽轮发电机轴系看作一个整体旋转刚体。转子的转动方程为:J.d/dt=MT-MG-Mf(2-1)式中:J-汽轮发电机组转子的

41、转动惯量(Kg.m.s2)-转子的旋转角速度(s-1)MT-汽轮机蒸汽转矩(N.m)MG-发电机电磁转矩(N.m)Mf-各种阻力矩(N.m)转动惯量对于特定的机组安装完成后，即为一常数，DEH 要控制的转速 n 与角速度成正比.=2f=2n/60其中:f-频率(s-1)n-转速(r/min)由汽轮机工作原理知，蒸汽转矩 MT为:MT=4.73DH00e/n(N.m)(2-2)式中:D-进入汽轮机的蒸汽流量(Kg/h)H0-绝热焓降(KJ/Kg)0e-汽轮机相对效率n-转速(r/min)发电机电磁转矩 MG，它主要取决于负载的特性，可表示为MG=K1+K2.n+K3.n2(2-3)式中，K1，K

42、2，K3 为随机变量，且均为正值。各种阻力矩 Mf，它与转速、真空、轴系油温等很多因素有关，可视随转速增大的随机变量。由式(2-1)可知，若由于某种原因 nMT，MG，Mfd/dt0，n，重新回到新的平衡位置，即汽轮发电机组具有一定的自平衡能力(并网前，MG为零，故自平衡能力更差)。在外界扰动下，若没有汽轮机调节系统，单靠其自平衡能力是远远不够的。从式(2-2)可知，只要采用适当的手段控制汽轮机的 D，即能改变 MT，使 MT始终跟随 MG变化，以维持转速 n 即供电频率在规定的范围内，满足国家对供电品质的要求。20实际汽轮机控制系统都是通过执行机构(油动机)来控制安装在进汽口上的调节汽阀来改

43、变 MT，以调节汽轮机的转速。D300N 型汽轮机高压缸进汽口上配有四个调节汽阀，中压缸进汽口上配有 2 个中压主汽及调节联合汽阀，为保证汽机的安全运行，还配有相应的 2 个主汽阀。所述的 8 个进汽阀均采用液压执行机构油动机来驱动，以满足动作时间短、定位精度高的要求，在高压缸排汽口处还配有高排逆止阀，此外在所有抽汽口都配有抽汽逆止阀，以保证机组安全。汽轮机的工作转速为 3000r/min。当电网中的负荷变动时，引起汽轮机转速随之变动，汽轮机调节系统中的测速环节测量到汽轮机的实际转速，并与额定转速 3000r/min 相比较后，通过频差放大、调节器伺服控制等环节来控制高、中压调节阀 CV、IC

44、V 的开度，形成转速负反馈，使转速变化维持在预定范围内。汽轮机的上述 10 个进汽阀均采用高压抗燃油为工质的油动机驱动，6 个调节阀 CV、ICV与一侧高压主汽阀 MSV 用伺服阀与 DEH 的微机接口实现连续控制。其余 2 个中压主汽阀 RSV 和另一侧高压主汽阀 MSV 采用电磁阀与 DEH 接口实现两位控制。为保证汽轮机的安全运行，在液压系统中，还配有几套冗余的保护部套：a) 危急遮断器、飞环及试验电磁阀；b) 遮断、超速、压力开关组件；c) 机械停机电磁铁；d) 手动停机机构。高压抗燃油油源也配有 2 套冗余的压力油泵，以保证连续供油。详见液压系统说明书。汽轮机控制系统的主要任务就是通

45、过改变调节阀的开度来调节汽轮机的转速。汽轮发电机组在并网运行时，其转速与电网频率相对应。电网中所有发电机输出功率的总和与所有负载消耗功率的总和平衡时，电网频率保持稳定，即并网机组的转速要由电网中所有机组共同调节。对电网中快速的、小的负荷变动量所引起的转速变动，汽轮机调节系统可利用锅炉的蓄能，不用改变其负荷设定点，调节系统测到转速的变化，自动改变调节阀的开度，即改变发电机的功率，使之适应电网负荷的随机变动，来调节汽轮机的转速，这就是一次调频。为使电网中各台机组所承担的一次调频量基本平衡，且控制系统稳定， 这要求各机组的静态特性曲线基本相同。描述汽轮发电机组，在稳定工况下，功率与转速的关系，称为调

46、节系统的静态特性。其斜率大小通常由转速不等率 表示。 =(n1-n2)/n0(2-4)式中： n1-空负荷转速(设定点不变)；n2-满负荷转速(设定点不变)；n0-额定转速。一般 在 3%6%内，出厂为 4.5%。由于调节系统中阀门存在较大的非线性，虽经修正，仍可能存在非线性。在工作点附近可引入局部不等率*的概念，来表示在此工作点附近承担一次调频的大小。*=-(dn/dN).N0/n0.100%(2-5)21式中： N-发电机功率；n0-额定转速；dn/dN-在静态曲线上，转速相对于功率的导数。在同样的转速偏差下，(*) 大的机组，功率变化量小；(*) 小的机组，功率变化量大。调节系统的静特性

47、一般可通过计算的方法求得。假设蒸汽参数和其它辅助系统在额定条件下，分别计算测速、频差放大、伺服驱动及阀门等各环节的静态特性，可算出调节系统的静态特性，从而求得不等率,*。对于电网中带基本负荷的机组，为使其能长期在经济工况点运行，在汽轮机调节系统中可人为地加入一次调频死区。转速在死区以内时，此台机组不参加一次调频，即此时局部不等率*为无穷大。对于电网大的负荷变动量(通常变化的速率较慢)所引起的转速变动，可采用改变调节系统负荷设定点的方法，改变发电机的功率，使之适应电网负荷的随机变动，来调节汽轮机的转速，这就是二次调频。改变调节系统的设定点，可使静特性线平移，从而在同样的转速下，可对应不同的功率。

48、现代汽轮发电机组均为中间再热单元制机组，即一台锅炉配一台汽轮机，因而为很好地完成二次调频的任务，不仅要适当改变汽轮机控制系统的负荷设定点，而且还要适当改变锅炉控制系统的负荷设定点，以保证能提供足够的能量及锅炉的安全运行，这就是所谓的协调控制。电网中一般由指定的机组参加二次调频。这些机组接受自动调频控制器的信号执行二次调频任务。对于大的负荷变化，电网中另设一些调峰机组，承担调峰任务。调峰机组接受调度中心给出的负荷变化指令，改变所承担的负荷。调度中心一般根据负荷变化的统计规律制定调度计划，以对调峰机组发出增减负荷的指令。参加二次调频和自动调峰的机组必须实行协调控制。机炉协调控制一般有下列三种方式：

49、锅炉跟随方式:汽轮机控制系统接到二次调频指令，增加负荷设定点，首先开大汽轮机调节汽阀，使发电机功率增加，引起主蒸汽压力下降，锅炉控制系统检测到此变化后，输出信号到燃料调节阀，以增加燃料量，使主蒸汽压力维持不变。汽机跟随(机调压)方式:锅炉控制系统接到二次调频指令，增加负荷设定点，首先开大燃料控制阀。随着燃料强度的增加，主蒸汽压力上升，蒸汽流量增加，发电机功率增加。为了维持主蒸汽压力为常数，汽轮机控制系统采用了主汽压力反馈，改变调节阀开度，使蒸汽流量增加，压力维持常数。汽机跟随(滑压)方式:锅炉控制系统接到二次调频指令，增加负荷设定点，开大燃料控制阀，随着燃烧强度的增加，主蒸汽压力上升，蒸汽流量

50、增加，发电机功率增加，而汽轮机控制系统一直维持调节阀全开位置，机炉协调控制方式:它吸取了上述两种机跟炉及炉跟机方式的优点。二次调频的功率指令直接作用到汽轮机控制系统和锅炉控制系统，首先改变调节阀的开度，利用锅炉的蓄能，在压力允许变化范围内，提高负荷响应速度，同时改变燃料控制阀，随着锅炉出力的改变，主汽压力维持不变。高中压联合启动是一种传统的启动方式。即为蒸汽分别同时从过热器（再热器）通过高压调节（中压调节阀）进入高压缸（中压缸）做功，最终将汽轮机带到额定工作状态。在启动过程中，为减少中压调节阀的节流损失，同时还要减少中间再热器对系统的影响。高中压调节阀22在各自的工作压力下，其通流能力之比为

51、1:3。中压缸启动是一种很特殊的启动方式。启动之前要进行高压缸和高压主汽阀预暖，使高压缸壁温和高主阀体温度达到 150 度。预暖完成后，在旁路自动方式下，蒸汽从中压调节进入中压缸做功。并网后，为使机组稳定，进行缸切换，让高中压调节阀的通流能力之比为 1:3。在启动过程中，高压缸一般采用全周进汽（节流调节）方式，这样可受热均匀，减小热应力。在正常运行中，由于汽缸温度场已基本稳定，高压缸一般采用部分进汽（喷嘴调节）方式，以减少节流损失，提高效率。在启动过程中，由于转子、汽缸的几何尺寸很大，且受热面温度升高较快。为减小汽轮机的热应力，需在升速和升负荷期间的某些点上停留，这叫作暖机。转子总有其固有的自

52、振频率。在转子旋转期间，当其未平衡完的偏心质量所产生的激振频率与自振频率一致时，转子发生共振，此时的转速称为临界转速。由于共振的幅度随时间的增大而增大，振动幅度太大将损坏汽轮发电机组，因此要求汽轮机快速通过临界转速区。汽轮发电机组通常需要并网运行。同期并网指汽轮发电机组带到工作转速后，安全地将发电机与电网并接的过程。同期并网的条件为合闸，油开关两侧（发电机、电网）间各相位的电位差等于零。即要求两侧电压同相序、同电压、同频率、同相位。D300N 汽轮机数字电液控制系统的核心部分采用了当代国际上先进的 OVATION 分散控制系统。它包括 4 个机柜、1 台打印机、1 个操作员站，1 个工程师工作

53、站。OIS 为电厂运行人员与汽轮机控制系统进行人机对话的主要设备。打印机在必要时能将各种重要资料记录存档。工程师工作站能方便的对控制逻辑进行设计、调试、修改。接受双路交流/不停电电源，内部有冗余设计，一路失电，另一路可自动接通。其直流电源采用了冗余技术，即一块电源模件故障，仍然不影响系统的正常工作。带 CPU 的控制器，按所完成的控制任务不同，在系统中分为两组：自动控制、自启动。每一组配置有冗余的处理器。超速保护及自动控制部分：主要完成转速测量以及各种紧急情况的处理，如甩负荷、负荷不平衡、超速限制、超速遮断等；完成参数的设置、反馈环路的投切、控制方式的选择、电磁阀试验、喷油试验.完成伺服控制、

54、手动自动方式选择、快卸、单阀/顺序阀、挂闸等等。自启动部分：主要完成信号检测与替换、参数越限报警保持、自动启动、应力计算。1、自动挂闸挂闸就是使汽轮机的保护系统处于警戒状态的过程。危急遮断器采用飞环式结构。高压安全油与油箱回油由危急遮断装置的杠杆进行控制。汽轮机挂闸状态为危急遮断装置的各杠杆复位，高压安全油与油箱的回油被切断，压力开关 PS1、PS2、PS3 发出讯息，高压保安油建立。挂闸允许条件：a)汽轮机已跳闸；b)所有进汽阀全关。当有“停机”和“所有阀关”信号，即允许挂闸。DEH 接收到挂闸指令后，继电器带电闭合，使复位电磁阀 1YV 带电导通，透平润滑油进入危急遮断装置，推动杠杆移动，

55、高压安全油至油箱的回油被切断，PS1、PS2、PS3 发讯，高压安全油油压建立，同时高压遮断电磁阀 6YV、7YV、8YV、9YV 带电。2、整定伺服系统静态关系整定伺服系统静态关系的目的在于使油动机在整个全行程上均能被伺服阀控制。阀位给定信号与油动机升程的关系为：给定 0100升程 0100%为保持此对应关系有良好的线性度，要求油动机上作反馈用的 LVDT，在安装时，应使其铁芯在中间线性段移动。在汽轮机启动前，可分别对 7 个油动机快速地进行整定。油动机整定通过一台 PC 机（配有超级终端）来操作。在启动前，整定条件为：a)汽轮机挂闸；b)所有阀全关。注意：必须确认主汽阀前无蒸汽，以免整定时

56、，汽轮机失控。整定期间，转速大于 100r/min 时，机组自动打闸。为保证上述关系有良好的线性，可先进行零位校正。零位校正时，给定值为 50，移动 LVDT 的安装位置，使油动机行程为 50即可。作静态关系整定时，用专用电缆把须校验的阀定位器同 PC 机串口连接起来，打开超级终端，按“ENTER”键，使阀定位器进入“Local”模式。（超级终端设置：Baud rate = 19200，Bits = 8 bits，Stop Bits = One stop bit，Parity = No parity）静态关系整定分零位校验、满位校验、全行程校验。在超级终端中键入“CALBOT”校验零位；键入“

57、CALTOP”校验满位；键入“CALFULL”校验全行程。选择校验方式后，等待结果。一般在作完静态关系的整定之后，还需进行线性度的测试。此时，在超级终端中发出开门指令，例如：demand = 20.0，在就地测量阀门实际行程。记录开门指令、阀门实际行程和阀门位置反馈，阀门实际开度和阀门位置反馈之差不能大于阀门全行程的 1%。3、启动前的控制和启动方式1 自动判断热状态汽轮机的启动过程，对汽机、转子是一个加热过程。为减少启动过程的热应力，对于不同的初始温度，应采用不同的启动曲线。DEH 在每次运行时，自动根据汽轮机调节级处高压内缸内上壁温 T 的高低划分机组热状态。T150冷态150T300温态

58、300T400热态400T极热态2 高压缸预暖启动前，可利用高压旁路蒸汽，通过 RFV 预暖阀从高压缸排汽口引入高压缸进行预暖。司机发出预暖指令，打开RFV 预暖阀及关闭抽真空阀 VV，关闭高排逆止阀，待高压缸温度达到规定值后，保持一小时，关闭 RFV 预暖阀，高压缸预暖完成。3 高压主汽阀预暖运行人员发出预暖指令，将一侧高压主汽阀开启 10，将主蒸汽引入两主汽阀体内，当阀体温度达到规定值后，预暖结束，关闭高压主汽阀。4 启动方式41 中压缸启动在预暖完成并具备启动条件后，打开 VV 阀，司机在 OIS 上选择“中压缸(IP START)” ，逐渐开启中压调门,机组升速至 3000r/min。

59、并网后,机组带初负荷,设置目标负荷、负荷率,按“进行/保持(GO/HOLD)”按钮，此时画面应当显示“进行(GO)”字样,机组开始升负荷。为保持中间再热压力不变，低旁逐渐关闭，当低旁全关时，可进行高中压缸切换，按下“缸切换(CAS CHG)”按钮,高、中压缸开始切换，即高压调节阀逐渐开启，为维持主蒸汽压力不变，高旁开始关闭，当高、中压缸进汽比例达到 1：3 时，即认为切换完成，高、中压调门同时参与控制。当缸切换进行时,将切除负荷控制,将 VV 阀关闭。42 高中压缸联合启动当旁路系统性能不完善或热态、极热态启动时，可采用高、中压缸联合启动方式,此时，高、中压调节阀同时开启。4、转速控制在汽轮发

60、电机组并网前，DEH 为转速闭环无差调节系统。其设定点为给定转速。给定转速与实际转速之差，经 PID 调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。在给定目标转速后，给定转速自动以设定的升速率向目标转速逼近。当进入临界转速区时，自动将升速率改为 400r/min/min 快速冲过去。在升速过程中，通常需对汽轮机进行中速、高速暖机，以减少热应力。1 目标转速除操作员可通过 OIS 设置目标转速外，在下列情况下，DEH 自动设置目标转速:汽机刚运行时，目标为当前转速；油开关刚断开时，目标为 3000r/min；汽机已跳闸，目标为零；目标超过上限时，将其改为 3060 或 3