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1、汽轮机调节保安系统及设备第一节概述 汽轮机调节与保护系统是实现汽轮机启停、带负荷运行、防止机组在事 故工况下严重超速、保护机组安全的转速（或频率）与负荷（或功率） 的自动调节装置。一个好的调节系统在运行中应能适应各种运行工况的 要求，即及时地调节汽轮机的功率，使它满足外界负荷的变化需要，同 时又要维持电网的频率在50Hz左右，使两者有机地互相联系起来。一、汽轮机运行对调速系统的要求 汽轮发电机组在运行中，作用在子上的力矩有：蒸汽作用在汽轮机转子 上的主动力矩Md ;转子旋转时叶轮和轴颈等产生的磨擦阻力矩Mf ; 发电机转子在磁场中旋转时受到的电磁阻力矩Mem。若视汽轮发电机 组的转子为刚体，则
2、根据刚体转动的定律，转子的运动方程式为式中，I和3分别为汽轮发电机组转子的转动惯量和旋转角速度为时 间。1、电负荷变化后转速变化规律当功率平衡时，即Md二Mf+Mem时,Icko/dT = 0时，由于当0 ,则dcu/dT = O,也就是说转子的角速度等于常数；当用户耗电量减少时，引起电磁阻力矩Mem相应减少，如果保持主动力矩Md和磨擦阻力矩Mf不变，则Md Mf+Mem ,dco/dTO，也就是说转子角速度增加,备状态、汽机热应力及各限制机组出力的过程变量。当出现非常工况（如 真空降低、汽压降低等）时，系统将把负荷指令信号限制到一个适当值， 并发出负荷限制报警信号并给出接点输出。4、阀门试验
3、及阀门管理。运行人员可在试验台上对阀门进行试验，可 实现阀门开闭状态的在线和离线试验。DEH还应具有阀门管理功能（汽 机进汽方式选择）。5、热应力计算和控制功能。系统可计算高压转子和中压转子的热应力,自动设定升速率，实现转速自动控制，实时热应力值将同极限值比较。当任一热应力超过极限值时，应发出保持转速或保持负荷的信号。在机组运行过程中，系统还可根据汽机转子热应力对汽机周期性寿命消 耗进行计算并累计，计算结果将在CRT显示及打印。6、当CCS投入时，DEH系统应满足锅炉跟踪、汽机跟踪、机炉协调、 定压变压运行、快速减负荷（RUNBACK）、手动等运行方式的要求。7、DEH具有OPC超速保护功能，
4、并可通过DEH操作员站完成汽机超 速试验。8、显示、报警和打印。能通过CRT向运行人员提供汽轮机启动和运行过程中的全部信息（如参数曲线等）及每一步骤的操作指导。9、系统具有检查输入信号的功能，一旦出现故障时，给出报警，但仍能维持机组安全运行无需运行人员干预。该装置具有内部自诊断和偏差 检测装置，当该系统发生故障时，能切换到手动控制，并发出报警。10、DEH具有冗余设置和容错功能,手动、自动切换功能，功率反馈 回路和转速反馈回路的投入与切除功能。11、DEH具有最大、最小和负荷变化率限值的功能。12、阀门快关功能(fast valving ) o13、DEH与CCS系统有完善、可靠的接口。二、D
5、EH系统的基本要求 由纯电调和高压抗燃油液压伺服系统组成的数字式电液控制系统(DEH), 能在锅炉跟随、汽机跟随、协调控制、变压(滑压)运行、定压运行、手 动方式等几种方式中任何一种机组运行方式下安全经济的运行。此外，DEH系统还能充分适应其它的包括机组事故工况(如RB)和工艺 系统要求的各种启动方式在内的启停运行要求。为此，DEH系统具有 转速控制、负荷控制、超速保护、汽轮发电机参数监视、热应力计算、 寿命管理、甩负荷以及启停顺序控制等功能。DEH系统能保证汽轮机采用与其热状态，进汽条件和允许的汽轮机寿 命消耗相适应的最大升速率，自动地实现将汽轮机从盘车转速逐渐提升 到额定转速的控制。转速调
6、节范围：0-3360r/min-转速控制回路的控制精度：1转/分-最大升速率下的超调量：不大于0.15%额定转速迟缓率：0.067%自动升速系统的设计与汽轮机及其旁路系统的设计相配合，能适应汽轮 机带旁路或不带旁路，中压缸启动或高中压缸联合启动等各种启动方式。系统能根据不同热状态下的启动升速要求，实现高压主汽门、高压调节 汽门和中压调节汽门三阀门之间在各个升速阶段的自动切换。汽轮机升速过程中的升速率既能由DEH系统根据汽轮机的热状态自动 选择，也可以由人工进行选择。转速控制回路能保证自动地迅速冲过临界转速区。四节EH系统我公司的660MW汽轮机EH系统包括供油系统（EH供油系统由供油 装置、抗
7、燃油再生装置及油管路系统组成），执行机构和危急遮断系统, 供油系统的功能是提供高压抗燃油，并由它来驱动伺服执行机构，执行 机构响应从DEH送来的电指令信号，以调节汽轮机各蒸汽阀开度。危 急遮断系统是由汽轮机的遮断参数所控制，当这些参数超过其运行限制 值时，该系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，或只关闭调节汽阀。一、供油装置 供油装置的主要功能是提供控制部分所需要的液压油及压力，同时保持 液压油的正常理化特性和运行特性。它由油箱、油泵、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢流阀、蓄能器、冷油器、EH端子箱和一些对油压、油 温、油位的报警、指示和控制的标准设备以及一套自循环滤油系统和自 循环冷却系统所组成。
8、为了控制油温，油箱底部装有电加热器（早期产品配置浸入式电加热器） （HTR/EH）,由温度控制器（TI0030）自动控制其启停；在有压回油母管上配置了冷油器，手动操作冷油器出水截止阀实行油温手动控制，当 油温仍不能下降到正常范围时还可以启动循环泵，进一步冷却油箱中存 油的温度。油箱上配有磁翻板式液位计和液位开关（71/HL、LL、LLL1、LLL2）, 用于显示实际液位和在液位高于或低于正常范围时报警以及在液位过 低（肯定是系统中油大量外泄造成）时联动停泵。从油箱盖向下插入油中 的几根磁棒是为了吸附油中磁性颗粒。在油箱下方布置了 2组相同容量、并联运行的EH主油泵，可以互为备用，油泵上配置了调
9、压阀，可以调节系统油压，油泵的输出流量则是根 据系统的需用量自动调节。每台油泵配有吸入口滤芯和出口滤芯，出口 滤芯配有压差开关(63/MPF-1. 2),在滤芯压差大于整定值时发出报 警信号。油泵出口的流量计(FIC-P1、2)可以时刻监视油泵的输出流量。 油泵出口逆止阀是为了保护处于备用状态的油泵不受到高压油的反向 冲击。每组油泵进出口上都配置了隔离截止阀，供在线维修用，正常工况下均 应处于打开状态。高压母管上配置的溢流阀的压力设定值一般要高于油泵出口油压2MPa以上，正常工作时应处于关闭状态，仅在油泵调压功能故障，为 系统免遭高压冲击而设，实际就是一个安全阀。如果溢流阀的压力设定 值过于接
10、近系统油压，就会有少量高压油通过溢流阀直接回油箱，不仅 浪费能量，还会造成油箱油温的升高。EH油箱上显示系统油压的压力表(GA4080、4090、4100、4110)共 有4块，分别显示油泵出口压力和系统压力，同时还可以依此观察油泵 出口滤芯的上、下游压力，得出具体压差值。高压母管上配置的压力变送器(XD/EHP).可以将EH系统油压送到电厂 集控室显示，为电厂运行人员提供监视信号。蓄能器是为了稳定油泵出口油压。压力开关（63/MP）的信号接点串入EH主油泵的自动启动回路,以便 在系统油压下降到整定值时自动启动备用油泵。该压力开关前设置了一 个节流孔，压力开关后设置了一个手动截止阀，用于对备用
11、油泵作定期 活动试验。当打开截止阀时，压力开关（63/MP）就会接收到系统压力 低的信号，将备用油泵启动起来，但由于节流孔的存在而不会影响系统 的实际油压。试验成功，将手动截止阀恢复后，压力开关上的油压会自 动恢复，然后必须手动操作停止启动起来的备用油泵，因为除了 EH油 箱油位低-低外，任何情况下EH主油泵都不会自动停止。EH滤油系统分成二个部分，一部分由滤油系统交流马达和泵、滤油器、 一只三通阀及冷油器组成，如果滤芯长期使用后污染较严重时，则差压 开关就会发出报警信号，此时就应更换滤油器滤芯。另一部分由离子交 换树脂过滤器组成，由于离子交换树脂过滤器的工作原理与一般的纤维 滤芯不同，它是通
12、过离子交换方式来去除EH油中的污染物，所以在离 子交换树脂过滤器上没有差压报警开关，离子交换树脂过滤器工作正常 与否，是通过对油质的化验来确定的。EH滤油系统交流马达和泵是当油箱中油温在回油冷油器投运后仍然踞 高不下时投运，可以有效地降低油箱中存油的油温。另一种离子交换树脂过滤器采用高压母管旁路布置方式，在进油口配置 节流孔减压和控制流量。离子交换树脂型再生装置，其滤芯分阳离子型 和阴离子型2种，可以高效吸附EH油中的离子状污染物，而且消除了 滤芯材料本身对EH油造成粉末污染的危险。但树脂滤芯没有吸收水分的功能，相反，在离子交换过程中还会产生水分，而水分对EH油来说 是一种加剧老化的催化剂，为
13、此，配置离子交换树脂型再生装置后，还 要配置脱水型过滤装置，并与离子交换树脂型再生装置同时投运。二、系统设备在高压供油系统中必须使用三芳基磷酸脂型的合成油，严格地遵循油制 造公司的有关指导，包括油的使用，贮存，处理等。1、油箱组件一个有足够容量的不锈钢油箱。在油箱顶部的人孔装有一个由螺栓联接的盖板。油箱底部有一个手动的 泄放阀，配有多个油泵吸油口和回油口。2、相同容量的两个主油泵。每个油泵通过柔性联轴器分别与驱动马达相联。每个油泵设计成可连续 工作，并布置在油箱的下方，以保证正吸入头。3、一套循环泵组。一套用于冷却及过滤循环泵，油泵为叶片泵。正常运行时不必投运。泵 组上布置了可接软管的吸油口，
14、在经过相关阀门的适当操作后，可以通 过软管从油桶中吸油，即兼具了加油装置的功能。4、每一个泵吸油管上都安装了滤网，可以在相关的泵停运时更换滤芯。5、一个EH油箱控制块组件装在油箱顶部。它加工成能安装下列部件:1） 2个滤芯式3微米金属丝网滤器，一个泵出口通一个滤芯,每个滤 芯均分开安装及封闭。这些滤芯可以清洗和重新使用，但必须要按专门 的清洗技术进行。2）两个逆止阀装在每个泵的出口侧高压油路中，位于控制块中滤器的 下游。3）一个溢流阀位于逆止阀的下游，用来监视油压，并且当油压高于设 定值时，将油送回油箱。4）2个截止阀正常时全开，手动关闭其中的一个阀门，就使得控制块 中对应的部分与高压油总管隔
15、绝，便可对此部分的滤器、逆止阀以及泵 进行在线维修。关闭其中的一个阀门，只隔绝双重系统的一路，不会影 响汽轮机的运行。5）四根装有磁钢的空心不锈钢杆全部侵在油中。每个杆可以分别拆出 进行清洗。6）一个磁翻板液位计，用于显示油箱中的液位。在液位计上还配置了 液位报警开关，当液位改变时，推动开关机构。磁翻板液位计还提供一 个420mA的液位远传信号供用户使用。液位报警开关的控制安排如下： a 一个液位高报警开关71/HL。及低液位报警开关动作。b 一个液位低报警开关71/LL0c 一个液位低一低报警开关71/LLL1Od 一个液位低一低报警开关71/LLL2 ,与停泵联锁动作。7）一个针阀装在油泵
16、压力开关邻近油路上。可用于对备用油泵启动开 关进行控制，定期进行备用油泵启动试验。8）一个数显式的温度控制器，安装在油箱端子盒ER的侧面，显示油 温，兼有温度开关功能。9）一个弹簧加载逆止（溢流）阀装在有压力回油的旁路管路上，这样 可在冷油器故障被切除时，使回油旁路绕过冷油器进入油箱，避免有压 回油管中压力过高。10 ）两个冷油器装在油箱边上，冷却水在管内流过，而系统中的油在冷 油器外壳内环绕管束流动，冷却水量可手动控制。11）在进入两只冷油器的油管路上分别安装有二只三通阀，三通阀是用 来选择进入冷油器的通道及进行冷油器的检修及维护。12 ） 一个端子箱装有接线端子排及以下的压力开关组件：a
17、2个压差开关(63/MPF-l和63/MPF-2)。每个压差开关指示出装在 主油泵出口油路上的滤芯进口侧与出口侧的压差。如果压差达到大约 0.69MPa，则开关就会发出报警信号，以表示此滤器被堵塞，并且需要 清洗或调换。b 一个压力开关(63/MP)感受油系统的压力过低信号，调整到当压力低 至10.4ll.IMPa表压时，接点闭合，并启动备用油泵。c 一个压力开关(63/LP)感受油系统的压力过低信号，调整到当压力低 至9.3110.2MPa表压时，接点闭合，并发出报警信号。d 一个24VDC电源，用来给油箱温度控制器提供工作电源。13 ) 一个气液式高压蓄能器装在油箱的旁边，用来减小系统压力
18、 波动。此蓄能器是一个有丁基橡胶气囊的油缸。气囊内预先充进的氮气 压力与外侧油系统中的油压相平衡。此蓄能器通过一个蓄能器块与油系 统相连。蓄能器块上有一个截止阀能够将蓄能器与系统隔绝。以进行充 气压力检查、重新充气或维修。蓄能器氮气一侧有一个压力表，用以检 查充氮压力，某些进口蓄能器产品不配压力表，而是提供一个手提式测 压工具。6、精密滤器 供电频率随之增加。反之，当用户耗电量增加时，转子角速度3减少, 供电频率降低。2、汽轮机运行对调节系统的要求一个好的调节系统在运行中应能满足如下要求:1）当电网频率不变时，调节系统应能保证机组的转速不变。2）当蒸汽参数或供电频率在允许范围内变化时，调节系统
19、仍能维持机组在零负荷至满负荷 之间稳定运行，并能保证汽轮发电机组能顺利并网或解列。3）当负荷变化时，调节系统应能保证机组安全地从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况， 而不发生较大的和长时间的摆动。4）当机组突然甩去全负荷时，调节系统应能保证机组维持空转。5 ）调节系统中的保护装置，应能在被监控的参数超过规定的极限值时, 迅速自动动作，自动控制机组负荷或使机组紧急停机，以保证机组的安 全。3、调节系统的静态特性和动态特性离子交换树脂型再生装置，代替原来的精密滤器组件。根据油质情况的 不同，可以选择投运阳性离子或阴性离子滤芯。同时，还需配置脱水装 力，与离子交换树脂M再生装置同时投运。7、高压蓄能器
20、辅助气液式高压蓄能器装在2个支撑架上，每个支架安装3个蓄能器,布置在汽机两侧主汽阀调节汽阀组件近旁。每个蓄能器均装有一个测量气压的压力表（某些进口产品不配压力表，而配测压工具），各个蓄能器均与一个集合块相连。此集合块可通过阀门隔绝任何一个蓄能器, 以进行充气压力检查、重新充气或检修。8、回油蓄能器四个气液式低压蓄能器分成二组，装在有压力回油管上，它们作为缓冲 器，在负荷快速卸去时，吸收回油系统中的油。蓄能器由一个橡胶气囊 和钢外壳组成，橡胶气囊是用来将气室与油室分开的，气囊中充有 0.207MPa的干燥氮气，外壳上装有与橡胶气囊相连的充氮肪护气体阀。 一回油蓄能器与一组高压蓄能器安装在同一个支
21、撑架上。9、油动机每个油动机与系统之间有3根油管相连，一根是由EH供油系统提供的 高压油作为油动机的动力油源送到每一个油动机，每个油动机在高压油 入口都配有隔离截止阀，在线维修时如需更换油动机上的某一元件，可以关闭此阀后进行，不必停泵。每个油动机上还有一根回油管与系统的 有压回油母管相通，出口处有一个逆止阀，防止在线维修时有压回油的倒流泄漏。另一根为安全油管，出口处也有一个逆止阀，用于在泄去某 一个油动机的安全油压以达到快关该油动机（如做汽阀门杆活动试验） 时不会影响其余油动机的工作状态。主汽门油动机（简称TV）和再热主 汽门油动机（简称RSV）的安全油管与危急遮断（AST）油总管相通;调节
22、汽阀油动机（简称GV）和再热调节汽阀油动机（简称IV）的安全油管与 超速保护（OPC）油总管相通。AST母管与OPC母管均通入危急遮断控 制块，在危急遮断控制块内，AST母管与OPC母管之间布置了 2个并联逆止阀，方向为OPC向AST可通，反向逆止，这样可以在超速保护 动作时只泄去OPC油压而保持AST油压，而在泄去AST油压（如停 机）时，OPC油压自动泄去，不必动作相关的OPC电磁阀。单侧型油 动机，油压提供开启力，关闭依靠弹簧力。油动机有可控型和全开全关 型2种，其中RSV为全开全关型，其余为可控型。10、危急遮断控制块危急遮断控制块上安装了 2只OPC电磁阀、4只AST电磁阀和两个逆止
23、门。2只OPC电磁阀对超速保护（OPC）信号起反应，由DEH控制。万一发生甩负荷（超过30%）,或者当机组超速到额定值的103%时, 则DEH将给电磁阀约3秒的脉冲信号，于是，将OPC油快速泄放到 回油管。主调节汽阀与再热调节阀将迅速关闭。止回阀将在OPC泄压 时保持危急遮断（AST）母管中的油压，使主汽阀及再热主汽阀保持开启 状态。DEH来的OPC信号，使调节汽阀及再热调节阀关闭，在汽轮机 内部的余汽膨胀后，汽轮机转速将降低。当汽轮机转速稍稍降低后，将 切断电磁阀电源，电磁阀将关闭。DEH控制调节汽阀，调节汽轮机转 速在同步转速。再热调节阀将以一受控制的速度打开。然后，将机组同 步并带负荷，
24、以防止机组迅速冷却。系统中提供两个OPC电磁阀，作为双重保护以防止一只阀失效，而使 OPC控制失效，为机组留下超速隐患。4只AST电磁阀分为两个通道。通道1包括20-1/AST与20-3/AST , 而通道2则包括20-2/AST与20-4/AST。每一通道由在危急遮断系统 控制柜中各自的继电器保持供电。危急遮断系统的作用为，在传感器指 明汽轮机的任一变量处于遮断水平时，打开所有的AST电磁阀，以遮 断机组。系统设计成在任一电磁阀故障拒动时，不会影响系统功能。这 就是如前所述，设计成两相同独立通道的原因。每一通道有其本身的继 电器、电源和监测所有汽机遮断变量的能力。遮断汽轮机需要两个通道 同时
25、动作。如果发生一偶然性遮断事故，至少在每一通道中有一 AST 电磁阀应动作,才能遮断汽轮机。每一通道可以分开地在汽轮机运行时作试验 而不会产生遮断或在实际需要遮断时拒动。在试验时，通道的电源是隔 离的，所以一次只能试验一个通道。11s EH油压低试验块EH油压低试验块为EH油压低压力开关（63/LP）的取样源，同时还配置压力表可以直接观察压力值。EH高压油（HP）从进油口处接入，经 进口截止阀后进入两路并联油路。任意一路都先经节流孔后通向压力表 和压力开关（63-l4/LP）,中间旁路电磁阀和手动试验阀均排回油。试验时，2个电磁阀是电路互锁的，不会在试验时同时打开，2个手动 试验阀应注意不可在
26、开机时同时打开，避免造成停机。在打开一个电磁 阀或手动试验阀时，该路压力表和压力开关将接收到油压低信号，但因 与母管之间有节流孔隔离，故不会影响母管压力，从而达到试验的目的。正常运行时，节流孔将基本不起作用，压力表和压力开关将感受系统的 实际压力。12、隔膜阀隔膜阀是低压油危急保安系统与EH系统之间的一个接口，其主阀的进 口通AST母管，出口通回油。隔膜阀的关闭依靠隔膜上方引入的低压 安全油压，开启依靠弹簧力。通过隔膜阀的作用，可以将低压油危急保 安系统（如危急遮断器，手动停机装置等）的停机信号（低压安全油压 力低）传递给EH系统（泄去AST油压）。13、空气引导阀空气引导阀是抽汽逆止阀与EH
27、系统之间的一个接口。在配置空气引导 阀的机组上，所有抽汽逆止阀应该是气动式的，空气引导阀控制抽汽逆 止阀压缩空气气源。空气引导阀的开启依靠OPC油压，关闭依靠弹簧 力。机组正常运行时，OPC油压将空气引导阀开启，使压缩空气经空 气引导阀送到所有抽汽逆止阀,DCS可以操作抽汽逆止阀上的电磁阀来 确定其开启或关闭；当0 PC油压泄去时（表示机组处于超速控制状态）, 空气引导阀依靠弹簧力关闭，隔断压缩空气气源，同时打开排大气口， 使抽汽逆止阀端管道中的余气排掉，不管此时DCS的指令如何，均无 条件地将所有抽汽逆止阀关闭，防止超速。第五DEH调节的液压伺服系统为了通过对主蒸汽和再热蒸汽控制实现对汽轮机
28、的转速和功率进行调 节，主蒸汽首先经过对称布置在汽轮机两侧的两个高压主汽调节联合汽 阀（每个联合汽阀由一个高压主汽阀和两个调节阀组成），进入汽轮机 高压缸作功。高压缸的排汽经过再热器再热后，由对称布置在中压缸两 侧的两只再热联合汽阀（每个联合汽阀由一个再热主汽阀和两个中压调 节阀组成）进入中压缸作功，其排汽导入低压缸继续作功，最后排入排一、DEH调节的液压伺服系统在660MW超临界汽轮机DEH调节系统中，由计算机处理、比较、综 合和运算后的信息，经D/A转换器把数字量转变成模拟量，然后进入 液压伺服系统，该系统由伺服放大器、电液伺服阀（电液转换器）、油 动机（或称油缸）、快速卸载阀、线性位移差
29、动变送器（简称LVDT ） 等组成，是DEH调节系统的末级放大与执行机构。上图为上汽600MW超临界机组DEH调节系统的液压伺服系统图。它 由四大部分组成：图的左下方为保护和遮断系统，用于机组保护；左 上方为遮断试验系统，用于系统的试验；右上方为中压主汽阀（2个） 和中压调节汽阀（4个）控制系统；右下方为高压主汽阀（2个）和高 压调节汽阀（4个）控制系统。各油动机及其相应的汽阀称为DEH系 统的执行机构，整个调节系统有12个这种机构。由于其调节对象和任 务的不同，其结构型式和调节规律也不相同，但从整体看，它们具有以 下相同的特点：1、所有的控制系统都有一套独立的汽阀、油动机、电液伺服阀（开关
30、型汽阀例外）、隔绝阀、止回阀、快速卸载阀和滤油器等，各自独立执 行任务。2、所有的油动机都是单侧油动机，其开启依靠高压动力油，关闭靠弹 簧力，这是一种安全型机构，例如在系统漏油时，油动机向关闭方 向时动作。3、执行机构是一种组合阀门机构，在油动机的油缸上有一个控制块的 接口，在该块上装有隔绝阀、快速卸载阀和止回阀，并加上相应的附加 组件构成一个整体，成为具有控制和快关功能的组合阀门机构。二、液压执行机构的工作原理如图所示。每个油动机与系统之间有3根油管相连，一根是由EH供油 系统提供高压油作为油动机的动力油源送到每一个油动机，每个油动机 在高压油入口都配有隔离截止阀，在线维修时如需更换油动机上
31、的某一 元件，可以关闭此阀后进行，不必停泵。每个油动机上还有一根回油管 与系统的有压回油母管相通，出口处有一个逆止阀，防止在线维修时有 压回油的倒流泄漏。另一根为安全油管，出口处也有一个逆止阀，用于 在泄去某一个油动机的安全油压以达到快关该油动机（如做汽阀门杆活 动试验）时不会影响其余油动机的工作状态。主汽门油动机（简称TV ） 和再热主汽门油动机（简称RSV ）的安全油管与危急遮断（AST ）油总 管相通；调节汽阀油动机（简称GV ）和再热调节汽阀油动机（简称IV ） 的安全油管与超速保护（OPC ）油总管相通。AST母管与OPC母管均 通入危急遮断控制块，在危急遮断控制块内，AST母管与O
32、PC母管之 间布置了 2个并联逆止阀，方向为OPC向AST可通，反向逆止，这样可以在超速保护动作时只泄去O PC油压而保持AST油压，而在泄去 AST油压（如停机）时，OPC油压自动泄去，不必动作相关的OPC电 磁阀。油动机均为单侧型，油压提供开启力，关闭依靠弹簧力。油动机有可控型和全开全关型2种，其中RSV为全开全关型，其余为可控型。在汽机复置（建立隔膜阀上方油压，关闭隔膜阀）和挂闸（给4个AST 电磁阀通电，使之关闭）后，高压油（HP ）经RSV的截止阀和节流孔 进入油缸高压腔，该油腔与卸荷阀高压腔相通，卸荷阀的主阀芯上有一 个节流孔，高压油流过节流孔后经逆止阀向危急遮断（AST ）油母管
33、供 油，使AST油压上升接近HP油压，随着油压的上升，RSV逐渐打开， 直到全开。要关闭RSV有3种途径，一是泄去AST母管油压（相当于 停机状态）；二是松开卸荷阀的压力调节手柄，使溢流阀打开，但由于 AST逆止阀的作用，AST母管油压不会泄去，因而其它油动机的状态不 会受到影响，适用于手动门杆活动试验或调试时对某一油动机进行单独 操作；三是给试验电磁阀（20/RSV ）通电，起到与松开卸荷阀的压力 调节手柄相同的效果，适用于进行遥控门杆活动试验。TV的工作原理，HP经隔离阀、滤芯后一路到伺服阀，另一路经节流孔 后成为AST油压，到一个2位3通电磁阀（20/TV ）。伺服阀相当于 一个三位四通
34、方向阀，用于单侧油动机时有一个输出口堵死，故相当于 一个三位三通方向阀，方向阀的开闭由伺服放大器输出的电流信号确定。 当伺服阀输入电流为零偏电流（接近于零）时，伺服阀相当于一个隔离 阀，各个油路均不通，使油动机保持开度不变；当伺服阀输入正向电流 （按油动机开的方向定义）,伺服阀就接通高压油与油缸高压腔的油路， 同时高压油到达卸荷阀。电磁阀20/TV后RSV的试验电磁阀20/RSV ） 的型号是相同的，但此处用作2位3通方向控制阀，断电时AST的进 出油口相通，通电时将AST进油口隔断，AST出油口与回油口接通。 当机组处于挂闸状态时，危急遮断电磁阀（20/AST ）和隔膜阀关闭，AST母管中就
35、会建立压力，卸荷阀就会关闭不通，则油缸活塞就会向上 移动；当伺服阀输入反向电流，伺服阀就接通油缸高压腔与低压腔的油 路油缸活塞就会在弹簧的作用下向下移动。我们将HP通入活塞杆腔， 活塞杆受拉力时开汽门的油动机称为拉式油动机，比较适用于油动机活 塞杆与汽门门杆直接相联的直动式结构。线性位移差动变送器（LVDT ） 是一个管状变压器，分布了 3组线圈，初级线圈输入1000Hz , 18VAC 交流电压，管中有一个纯铁铁芯，该铁芯与油缸活塞杆相联，当活塞移 动时带动铁芯移动，会使2组次级线圈的感应电压线性变化，调制解调 器将2组次级线圈的感应电压叠加整流后输出一个与活塞移动成正比 的线性反馈电压送到
36、加法器，加法器将LVDT的反馈电压与DEH的指 令电压相比较，其差值送入伺服放大器。当DEH指令电压大于LVDT 反馈电压时，表示油动机的开度不够，伺服放大器会输出正向电流，使 油缸活塞上移，LVDT反馈电压会同时增大，直到与DEH指令电压一 致，表示油动机开度已达到指令要求，伺服放大器的输入和输出均趋于 零，伺服阀隔断油路，油动机保持不动，完成一个油动机加大开度的过 程。反之亦然。GV的工作原理与TV基本相同，区别仅在于TV的危急遮断（AST ）油管对GV来说是超速保护（OPC）油管，GV的卸荷阀与RSV相同。IV的工作原理与GV相同,区别仅在于IV的卸荷阀是与TV相同的。三、本机组液压执行
37、机构1s主汽门油动机（TV）主汽阀由主汽门油动机操纵，它的活塞杆与主汽阀阀杆直接相连，水平 安装，油动机向外拉出为开汽阀。油动机是单侧作用的，液压力提供开 汽阀的力，关汽阀依靠弹簧力。油动机的主要部件是油缸、控制块、溢流阀、截止阀、2个逆止阀、滤 芯、电液伺服阀、LVDT和电磁阀加节流孔板。油缸的直径根据打开汽阀所需的最大提升力及弹簧力设计，行程大于汽 阀的最大行程，并按照积木块设计原则，使各种油动机的油缸趋于一致。控制块是用来将所有的部件安装及连接在一起的，它也是所有电气接点 及液压接口的连接件。TV的卸荷阀结构比较特殊，是专门设计制造的，这是由于TV的油缸直径和行程都比较大，像其它油动机一
38、样采用市场品溢流阀作为卸荷阀已 不能满足快关要求。如图35 ,当OPC油压泄去时，溢流阀的阀芯在弹 簧力的作用下处于开启位置（向上）；当OPC油压上升时，首先将油 压作用于阀垫上方的小腔室，将阀体向下移动，直到上阀座低部密封线 密封（此时，阀体下密封线应留有一定的间隙，这是因为一方面在机械 加工上无法达到上下二道密封线同时严格密封的要求,另一方面是为了 一旦从油缸来的EH油有压力时，留下的间隙可以排油泄压，避免将阀 体向上推动，使上阀座下的密封线出现间隙，无法建立阀垫上方OPC 油压腔室内的压力,以至不能最终达到关闭卸荷阀的目的），然后OPC 根据汽轮机运行对调节系统的要求，在运行中，汽轮机调
39、节系统的静态 特性和动态特性也应达到一定的指标。静态特性是指在各稳定状态下，汽轮机功率与转速之间的关系。将这种 关系绘制成曲线即为静态特性曲线。速度变动率和迟缓率是衡量静态特 性的两个重要指标。在额定参数下，对于单机运行汽轮机，其空负荷时 所对应的最大转速nmax和额定负荷时所对应的最小转速nmin之差, 与汽轮机额定转速nO之比，称为该调节系统的速度变动率b ,即由于调节信号传递过程的延时及各部件的阻力和空行程,当外负荷变化 使转速变化时，汽轮机的功率并未随之变化，而是当转速变化到某一数 值时功率才开始变化，例如转速升高至nl时功率开始减小或转速降低 至n2时功率开始增加。因此在调节系统的静
40、态试验时，升负荷和降负 荷过程各有一条静态特性曲线，且不相重合，形成一个带状区域，称为 不灵敏区或调节死区。在此带状区域内调节汽门的开度失控。通常，用 迟缓率e来表示这种调节迟缓现象油通过节流孔进入阀垫上方OPC油压腔室，由于上阀座在装配以后留 有上下0.40.6的串动间隙，仅依靠阀垫与上阀座之间的“0”形橡胶 密封圈的弹力将间隙留在阀垫与上阀座之间，随着阀垫上方OPC油压 腔室内压力的升高，作用于阀垫大面积上的力将进一步压缩0形橡 胶密封圈，推动阀体向下移动，直到阀体下间隙消除为止，这就完成了 关闭卸荷阀的过程。由于0PC压作用于阀垫上的总面积约为从油缸来的EH油压作用于阀 体下方的面积的L
41、4倍，即使0PC油压略低时，卸荷阀也不会顶开。截止阀是用来切断供给油动机的高压油，这样就可以进行对油动机的不 停机检修，如更换电液伺服阀或快速卸荷阀。2个逆止阀分别位于回油管路和AST管路上。用在回油管路上的回油逆止阀，用来防止在油动机检修期间由有压力回油总管来的油流回到油动 机去。另一危急遮断油管路上的逆止阀，可在打开快速卸载阀关闭本油 动机（无论它是在作试验还是在维修）时不会泄去AST总管油压，使 其他油动机的位置不受影响，同时又防止检修时危急遮断油总管中的压 力油倒灌。所有进入油动机的高压油均经过3微米滤器，这保证了任何时间均能以 清洁的油供电液伺服阀工作。滤芯是金属丝网结构，至少应该一
42、年换一次。如果用专门的清洗设备（建议用超声波）进行清洗的话，它也可以 重新使用。电液伺服阀的原理如图。电液伺服阀是由一个电力矩马达以及带有机械反馈的二级液压功率放 大所组成。第一级是由一个双喷嘴及一个单挡板组成，此挡板固定在衔 铁的中点，并且在二个喷嘴之间穿过，使在喷嘴的端部与挡板之间形成 了二个可变的节流间隙。由挡板及喷嘴控制的油压作用在第二级滑阀两 端的端面上。第二级滑阀是四通滑阀结构，在这种结构中，在相同的压 差下，滑阀的输出流量与滑阀开口成正比。一个悬臂反馈针固定在衔铁 上，穿过挡板嵌入滑阀中心的一个槽内。在零位位置，挡板对流过二个 喷嘴的油流的节流相同,因此就不存在引起滑阀位移的压差
43、。当有信号 作用在力矩马达上时，衔铁及挡板就会偏向某一个喷嘴，使得滑阀两端 的油压不同，从而推动滑阀移动，使高压油进入油缸高压腔或将油缸高 压腔中的高压油泄放至回油，油动机的动作使LVDT的反馈信号与阀位 指令信号趋向一致。此时，作用在力矩马达上的电流消失，挡板在喷嘴 作用下回到中间位置,滑阀两端的压差为零，滑阀就在反馈针的作用下 回到原始位置，直到输入另一个信号电流为止。电液伺服阀的原理图LVDT即线性位移差动变送器，是一种电气机械式传感器，它产生与其 外壳位移成正比的差动电信号。它由三个等跨分布在圆筒形线圈架上的 线圈所组成，一个磁铁芯固定在油动机连杆上。此铁芯是沿轴向在线圈 组件内移动，
44、并且形成一个连接线圈的磁力线通路，中央的线圈是初级 的，它是由交流中频电进行激励的。这样，在外面的二个线圈上就感应 出电压。这二个外面的线圈（次级）是反向串接在一起的，因而次级线 圈的二个电压相位是相反的，变压器的净输出是此二个电压的差。铁芯 的中间位置，输出为零，这就称作零位。零位是机械地调整在油动机行 程的中点。LVDT的输出是交流的，它必须由一解调器进行整流，以便 与要求的油动机位置信号相加。电磁阀加节流孔板有2个作用，一是在电磁阀不通电时，高压油经节流 孔向AST母管和卸荷阀供油而该油路与电液伺服阀的开关状态无关； 二是当电磁阀通电时，将卸荷阀上的AST油压泄去，使该油动机快速 关闭，
45、但借助于AST逆止阀的作用，对AST母管的油压不产生影响。2、高压调节汽阀油动机（GV ）高压调节汽阀由油动机操纵，它的活塞杆与调节汽阀阀杆直接相连，垂 直安装，油动机活塞向上移动为开汽阀。油动机是单侧作用的，液压力 提供开汽阀的动力，关汽阀依靠弹簧力。GV的主要部件和功能均与TV相同，仅仅是油动机的行程较短、卸荷 阀采用市场品溢流阀和卸荷阀由OPC油压控制。GV的溢流阀与EH油箱控制块上的溢流阀是相同的，但在油动机上作为卸荷阀使用，压力调节手柄只放在全开和全关2个位置，不作压力调 节用。整个阀由导阀和主阀构成，导阀是由OPC油压控制的，起到快 速泄油关闭油动机的作用。此种关闭与电气系统无关。
46、当快速卸荷阀动 作时，它将所有的工作油放到回油，此回油还与油缸的上端相连，并且 可将放出的油贮存在上端，因而就不会引起回油管过载。阀门组件上的 重型弹簧提供快速关闭所需的力。卸荷阀与油动机的油流通道相连。OPC油压作用在滑阀上方，HP油压 作用在滑阀下方，工作时两压力基本相等，靠着滑阀弹簧及上、下面积 差的作用，使滑阀贴紧在滑阀座上，使油动机的高压工作油不会漏到回 油去。当OPC油压泄去时，高压油顶开滑阀，将油缸中的所有工作油 放到回油去。该快速卸载阀也可以用来手动关闭油动机。手动关闭任何一个油动机时, 首先要关闭隔绝阀，以防止快速卸载阀放走大量的高压油，然后将快速 卸载阀的压力调整杆反向慢慢
47、旋出，观察油动机及阀门移动到关闭位置。如要重新打开油动机，首先将压力调整杆调到最高压力（向内旋足）的 位置，然后慢慢打开隔绝阀。3、再热主汽阀油动机（RSV ）再热主汽阀由油动机操纵，它装在每个再热主汽阀弹簧箱上，它的活塞 杆与再热主汽阀活塞杆直接相连。活塞向上运动顶开阀门，向下运动关闭阀门，阀门在全开或全关位置工作。油动机是单侧作用的，液压力提 供开汽阀的力，关汽阀是依靠弹簧力。RSV的主要部件有油缸、控制块、电磁阀、溢流阀、截止阀、2个逆止 阀。电磁阀只作为2位2通的关断阀，用于远距离关闭阀门以进行定期的汽 阀门杆活动试验。当电磁阀通电动作时，它迅速地将本再热主汽阀的 AST油压泄去，从而
48、引起快速卸荷阀动作。在再热主汽阀全关后，电磁 阀将失电，再热主汽门会重新开启。注意，在机组发出遮断信号时，系统将泄去AST油压，此时电磁阀无 论是否通电励磁都会使油动机快速关闭。4、再热调节汽阀油动机（IV ）再热调节汽阀由油动机操纵，它装在再热调节汽阀的上方，它的活塞杆 与再热汽阀门杆直接相联，活塞杆腔通高压油，向上为开汽门。油动机 是单侧作用的,液压力提供开汽阀力，关汽阀依靠弹簧力。IV的主要部件、结构与TV相同。区别仅在于作用于快速卸荷阀的是 O PC油压。第六节机械超速保护 本机组机械超速保护与我国飞锤式超速保护原理相同。飞锤偏心装在汽 轮机转轴上。并被压缩弹簧压在飞锤端部的定位块上。在3000r/min 时，由于飞锤的离心力小于阻止飞锤移动的弹簧压缩力，飞锤不能飞出。 随着转速的增加，飞锤的离心力逐渐增加。当离心力的增大略大于弹簧 压力时，飞锤开始外移，偏心距增大。虽然弹簧压缩力也增加，但是离 心力增加很快，并大于弹簧压缩力的增加。因而当飞锤离心力略大于弹 簧压缩力时，飞锤立即外移飞出。偏心距越大，离心力的增加比压缩力 增加越多。飞锤强有力的打在脱口板上，直到飞锤位移到机械限位为止。