第七章 汽轮机DEH数字电液调节系统 - 图文

第七章 汽轮机DEH数字电液调节系统

第一节 汽轮机调节基础

一、汽轮机调节的任务 1、供电质量要求

电力用户对电力的供应有一定量和质的要求：

量的要求：电能无法大量储存，而电力用户对电能的需要是随时变化的，因此要求汽轮发电机组能随时按用户的电量需要来调整功率。

质的要求：一是电压，二是频率。供电电压除与汽轮发电机组运行转速有关外，还与发电机的励磁电流有关，电厂主要通过调整发电机励磁电流的大小来调节电压。供电频率取决于汽轮发电机组的运行转速。电厂中绝大多数发电机具有一对磁极，其频率f（Hz）与转速n（r/min）的关系是f＝n/60或n＝60f。 当频率为额定值（50Hz）时，相对应的转速额定值为3000 r/min。一般供电频率控制范围是50±0.5 Hz，相应的机组转速变化控制范围是3000±30 r/min，电厂通过调整汽轮发电机组的运行转速来保证供电频率不超进允许范围。

2、汽轮发电机组转速变化规律

汽轮发电机组运行时，作用在转子上的力矩有三个：一是汽轮机的蒸汽主力矩Mt，二是发电机的电磁阻力矩Me，三是机械阻力矩MfMf比Mt、Me小得多，可忽略不计，所以，根据牛顿第二定律，可列出转子运动方程式，即

Mt－Me?J? 式中： J—转子的转动惯量； ω—转子的角速度，?＝

d? （7-1） dt?30n；

d?—转子的角加速度； dtPin（7-2）

由汽轮机内功率Pi、转子转动角速度ω与蒸汽主力矩Mt的关系Pi＝Mtω可推出： Mt＝9555根据发电机的负载特性，电磁阻力矩可近似地表示为：

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Me＝k1＋k2n＋k3n＋k4n （7-3） 式中k1、k2、k3、k4—比例系数。

由式（7-2）可知，当汽轮机内功率Pi一定时，蒸汽主力矩Mt与转速n呈双曲线变化规律，如图7-1中所示。n增大时Mt逐渐减小。

由式（7-3）可知，电磁阻力矩Me与转速n呈三次方曲线变化规律，如图7－1中Me所示。ｎ增大时Me随之增大。

由式（7-1）可知，当Mt＝Me时，当Mt＜Me时，

d?d?＝0；相应地，n＝n0＝常数。当Mt＞Me时，＞0，n相应增大；dtdtd?＜0，n随之减小。 dt 0

图7-1汽轮机与发电机的力矩-转速特性

图7-1中汽轮机蒸汽主力矩特性线Mt1与发电机电磁阻力矩特性线Me1的交点ａ为转子的平衡工况点，其转速为na。当外界负荷减小时，引起发电机电磁阻力矩减小为Me2，发电机特性线变动到Me2，此时若汽轮机进汽量未相应调整，内功率Pi不变，蒸汽主力矩不变仍为Mt1。则由于Mt1＞Me2，汽轮机转速升高，会导致Mt1减小而Me2增加，两者靠近。最终在一更高转速下达到新的平衡Mt1＝Me2，，新的平衡点为b，新的平衡转速为nb。由此可见，汽轮发电机组依靠自身力矩与转速之间的变化特性可以自发地从一个稳定工况调整到另一稳定工况，这种调整能力称作汽轮发电机组的自平衡能力。事实上，这种自平衡能力很弱，转速变化幅度很大，不仅使机组发出的电能频率和电压不满足用户要求，而且对汽轮发电机组零件强度及运行效率来说也是不允许的。因此，汽轮机必须装有自动调节装置，当外界负荷改变时，能自动调节进汽量，使蒸汽主力矩随同改变，保持力矩平衡，转速稳定。如图7-1中，主力矩改变为Mt2，则新的稳定转速为nc，相对于原稳定转速na，转速的变化是很小的。 3、汽轮机调节的任务 汽轮机内功率为：

Pi＝GΔHtηri （7-4） 式中G——汽轮机主蒸汽流量，kg／s ΔHt——汽轮机的蒸汽理想焓降，kj／s ηri——汽轮机相对内效率。

汽轮机相对内效率ηri主要取决于汽轮机通流部分结构的完善化设计，在高负荷运行时变化不大。定压运行汽轮机的蒸汽理想焓降ΔHt为一常数，因此，汽轮机内功率唯一可调手段是调节汽轮机主蒸汽流量G，具体措施是改变汽轮机调节阀开度。滑压运行汽轮机内功率的调节手段是在调节阀处于全开位置情况下改变主蒸汽压力，使汽轮机的蒸汽理想焓降ΔHt以及主蒸汽流量G作相应改变。

综上所述，汽轮机调节的任务是根据外界负荷变化及时调整汽轮机的功率，使机组出力能满足外界负荷变化的需要，同时保证转速不超过允许范围。 二、汽轮机调节系统的型式

汽轮机调节系统按其结构特点可划分为两种形式： 1、机械液压调节系统－MHC

早期的汽轮机调节系统主要由机械部件与液压部件组成，主要依靠透平油作工作介质来传递信息因而被称为液压调节系统。又由于根据机组转速的变化来进行自动调节，因而又被称作液压调速系统。这种调节系统的高节精度低，控制油压低、反应速度慢，运行时工作特性是固定的，不能根据转速变化以外的调节信号作及时调整。纯液压调节系统由于调节功能少，保护功能不够完善、动作灵敏度低等原因，在大功率汽轮机中已经不再采用。 2、电液调节系统

随着单机容量的不断增大、蒸汽参数的逐步提高、中间再热循环的广泛采用以及机组运行方式的多样

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化，对机组运行的安全性、经济性、自动化程度以及多功能调节提出了更高的要求，仅依靠原有的液压调节技术已不能完全适应。于是，电液调节系统便应运而生了。该系统主要由电气部件、液压部件组成。电气部件测量与传输信号方便，液压部件用作执行器（进汽阀驱动装置）时充分显示出响应速度快、输出功率大的优越性，是其它类型执行器所无法取代的。

由于早期电气部件的可靠性较低，所以在给机组配置电液调节系统的同时还配有液压调节系统作后备。当电液调节系统因故障而退出工作时，由液压式调节系统来接替工作，以保证机组能安全连续运行。随着电气部件可靠性的提高，后来就不需要配置液压调节系统统作后备了。 （1）模拟电液调节系统

早期的电液调节系统是以模拟电路组成的模拟计算机为基础的，所以被称为模拟电液调节系统，也可简称为模拟电调(Analog Electro-Control)或AEH。 （2）数字电液调节系统

随着数字计算机技术的发展及其在电厂热工过程自动化领域中的作用，开发了以数字计算机为基础的数字式电液调节系统，也可简称为数字电调(Digital Electro-Hydraulic Control)或DEH。前期的数字电调大多以小型计算机为主机构成；后期随着微机的出现以及微机技术的发展，数字电调改用为以微机为主机，困此可称为微机型数字电调。 三、调节系统的主要指标 (一)、速度变动率 1、速度变动率的定义

根据调节系统的静态特性曲线，当机组孤立运行时，功率为零时对应的稳定转速为n1，功率为额定值P0时对应的稳定转速为n2，当功率由额定值P0减至零时转速的静态偏差相应是Δn（n1-n2）。设机组额定转速为n0，则速度变动率可用下述数学表达式来定义：

?＝ n－ n2 ?n?100％＝1?100％（7-5）

n1＋n2n02 2、速度变动率大小对机组一次调频的影响

负荷与功率是两上完全不同的概念。只有在机组处于稳态时两面才对应相等。

一个电网上往往有许多台机组在并列运行，在稳定运行状态时，各台机组的功率不会相同，但所有机组所发功率之和必与电网外界总负荷相平衡，即总供给等于总需求，从而共同维持住一个稳定的电网频率，各台机组的运行转速完全相同。当出现外界负荷扰动时，总供给与总需求之间的平衡关系被打破，若将电网中所有并列运行机组简化合成为一台功率等效的机组，则会引进这台功率等效机组的转速变化，也就是引起电网频率变化。在这个频率变化影响下，各台机组调节系统相应动作，汽轮机功率相应改变，当在新的条件下总供应与总需求达到平衡时，电网便达到了新的稳定状态。

图7-2 速度变动率不同的机组并网运行

为了进一步说明电网中并列运行机组的负荷自动分配特性，现假定电网中只有两台机组并列运行，两台机组的静态性曲线如图7-2所示，两台机组的额定功率分别为P1和P2,速度变动率分别为δ1和δ2，并且δ1＞δ2。当外界负荷减少ΔP时电网频率上升Δn，两台机组的调节系统各自动作改变机组功率。重新获得

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稳定后，两机组功率按各自的静态特性发生了变化，1号机功率减少ΔP1，2号机功率减少 ΔP2，ΔP1＋ΔP2＝ΔP。若将调节系统静态特性线近似看成直线，则根据相似三角形按照参数的变化方向可得：

1号机

??1?n＝ （7-6） ?1?1n0??2?n＝ （7-7） ?2?2n0??1??2＝?2 （7-8） ?1?2??1??2? （7-10） ?1?22 号机

两式合并后可得： ?1由于 δ1＞δ2 所以

由此可见：在电网负荷变动时，速度变动率大的机组功率的相对变化量小，而速度变化率小的机组功率的相对变化量大。

根据电网负荷经济调度的原则以及机组负荷变动的适应性，通常选择功率大、效率高的机组带基本负荷；在电网频率变化时，尽量使这些机组功率变动较小，以保证有较高的运行经济性与安全性，因而带基本负荷机组的速度变动率应选得大些，取5％～6％。另一类机组主要承担尖峰负荷，一般是一些效率相对较低、负荷变动适应性强的中型机组；这类机组的速度变动率应选得小些，取3％～4％。根据外界负荷变化的需要，汽轮机调节系统按其静态特性自动地调整功率，用以减少供电频率的变化，这种调节过程叫作一次调频，由于汽轮机调节系统调节进汽量后，新的平衡转速具有转速有差静态特性，所以一次调频不能维特电网频率不变，甚至不能保证电网频率不超过合格范围，它只能减缓频率变化程度。

并列运行的某台机组，如果速度变动率特别小，则当电网频率小幅度波动时就会引起这台机组功率大幅度晃动，机组工作不稳定，影响机组运行安全性、经济性。从这里也可以看出汽轮机调节系统不宜采用转速无差调节方式。为了使机组能可靠地运行，转速变动率不应小于3％。但是，如果速度变动率选得过大，则当电网负荷变化时，这台机组的功率变化很小，也就是一次调频能力很差，这将导致同一电网中其它机组的一次调频负担加重，另一方面，速度变动率过大易使机组甩负荷时超速量大，因而机组的速度变动率也不能过大，一般要求不超过6％。从机组甩负荷的安全性和正常运行负荷的稳定性考虑，速度变动率既不能太大又不能太小。 3、局部速度变动率

因为调速系统存在非线性化的环节，实际静态特性线不是直线，而是曲线。如图7－3所示。电网频率改变引起的功率变动取决于工作点附近静态特性线的斜率，也就是取决于局部速度变动率。各功率区段的局部速度变动率是根据运行的不同要求来确定的。

图7－3 具有不同局部速度变动率的静态特性曲线

在低功率段（P＜10％P0），曲线斜率应大些，有利于机组并网，并且可以提高机组低功率运行时的稳定,保证暖机的效果。

在额定功率附近，曲线斜率应大些，这样既可以使机组稳定在经济工况附近工作以保证有较好的经济性，又可以使机组电网频率较低时不超载。

中间功率段，曲线斜率较小，这样既可以使机组在此段有较强的一次调频能力，又可以使总的平均速

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度变动率不超过规定范围，为避免局部不稳定，通常要求最小的局部速度变动率不小于2％，静态特性曲线的形状应保证平滑而连续地向功率增大的方向倾斜。 （二）、迟缓率 1、迟缓现象

按照图7－3所示静态行性的曲线：一个转速应该只对应着一个稳定功率，两者之间存在一一对应关系。但在实际运行中并不完全如此，如在单机运行时，同一功率所对应的转速发生摆动；在并网运行时，同一转速所对应的功率发生摆动，这就是调节系统的存在的迟缓现象导致。究其原因：一是各调节部套的运动副中存在摩擦力，例如滑阀与套筒之间的摩擦力，阻碍调节动作而形成迟缓；二是传动构件铰链处有间隙；三是滑阀的油口的过封度；四是工作油具有粘滞力。 2、迟缓率的定义

由于迟绶现象的存在，使得静态特性曲线不再是一根线，而是具有一定宽度的带状区域，如图7－4所示，带的纵向宽度为△nε＝na－nb。当转速上升时沿着转速上行线变化；转速下降时沿着转达速下行线变化，纵向宽度△nε越宽，迟缓越严重。该区域是调节的不灵敏区，区域内转速与负荷不存在一一对应关系，也不存在两者的互相约束，由此产生了迟缓现象。

图7－4 考虑迟缓的调节系统静态特性

通常用迟缓率来衡量迟缓程度，在同一功率下因迟缓而出现的最大转速变动量△nε与额定转速n0的比值被定义为迟缓率，即

?＝?n?n－nb?100％＝a?100％ （7-12） n0n0 3、迟缓对机组运行的影响

机组单机运行时，迟缓会引起转速晃动，最大晃动最为△nε＝εn0

机组并网运行时，转速取决于电网频率，迟缓会引起功率晃动。当调节系统静态特性简化为直线带时，功率晃动的最大数值可按相似三角形关系推算出：

??＝?0 （7-13）

由上式可知：并网运行机组因迟缓引起的自发性功率晃动量的大小与迟缓率成正比，与速度变动率反比，与机组额定功率密切相关。

虽然希望迟缓率ε越小越好，但过高的要求会来设备制造的困难。一般要求液压调节系统的迟缓率ε＜0.3％～0.5％；电液调节系统的迟缓ε＜0.1％。 4、液压调节系统的局限

调节系统静态特性线一般按额定参数条件绘制。当汽轮机的蒸汽参数（主汽压力、主汽温度、排汽压力等）偏离额定值时，例如主汽压力下降到某一定值时，液压调节系统无法感受这种变化，因而调节汽阀开度保持不变。然而，此时汽机蒸汽流量G、蒸汽理想焓降△Ht却相应降低，由式（7-4）可知，在忽略汽轮机相对内效率微小变化时，汽轮机的内功率将减小，也就是就破坏了第四象限中原来的调节阀“升程-流量”关系与汽轮机“流量－功率”关系构成的组合特性；进而改变了调节系统的静态特性→“转速与功

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率”之间的静态对应关系，使静态特性线的位置产生了自发漂移，如图7－5所示，静态特性线的位置由Ｉ－Ｉ自发漂移到Ⅱ－Ⅱ。漂移效应可看成是静态特性线的平移与旋转两种运动的合成结果。由图7-5可知，不仅在同一转速下功率自发减小，而且静态特性线斜率（代表速度变动率）自发增大，即速度变动率自发增大，如果蒸汽压力由于锅炉扰动上升超过额定值，则其结果与上述相反。

图7－5 主汽压力变化对静态特性线的影响

综上所述。由于液压调节系统只能根据转转速变化信号来自动调节功率，而无法接受蒸汽参数变化信号来自动调节功率，因此，液压调节系统不具备抵抗蒸汽参数变化等内部扰动信号的能力，调节品质较差。同时液压调节系统迟缓率较大，动态超调量大。因此，采用性能优良的DEH数字电液调节系统是大机组的首选，目前国内生产的大功率汽轮机大多采用北京新华电站控制公司引进美国西屋技术生产的DEH-ⅢA数字电液调节系统及其改进型系统；日立公司、三菱重工、ABB公司的DEH数字电液调节系统引进型机组配套采用较多。

第二节 EH供油系统

一、EH供油系统工作原理

EH供油系统的作用是提供控制部分所需的EH油及维持EH油压力稳定，并由它来驱动液压执行机构正常动作，同时保持EH油质正常。它是由不锈钢油箱、EH油泵、过滤油泵、冷却油泵、滤油器、磁性过滤器、冷油器、再生装置、高压蓄能器、低压蓄能器、溢流阀、控制块、ER端子箱和一些对油压、油温、油位的报警、指示和控制的设备及油管路系统所组成的独立供油系统。

正常工作时，由交流马达驱动高压变量柱塞泵，通过油泵吸入滤网将EH油箱中的抗燃油吸入，油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流入和高压蓄能器联接的高压油母管将高压抗燃油送到各执行机构和危急遮断系统。

EH油泵输出压力可在0~21MPa之间任意设置。本系统允许正常工作压力设置在11.0～15.0Mpa，本系统额定工作压力为14.5Mpa。

EH油泵启动后,以全流量约85 L/min向系统供油，同时也给系统中的高压蓄能器充油，当油压到达系统的整定压力14.5Mpa时，高压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作EH油泵的变量机构，使EH油泵的输出流量减少，当EH油泵的输出流量和系统用油流量相等时，EH油泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或减少用油量时，EH油泵会自动改变输出流量，维护系统油压在14.5Mpa。当系统瞬间用油量很大时，高压蓄能器将参与供油。溢流阀在高压油母管压力达到17±0.2Mpa时动作，起到过压保护作用。各执行机构的压力回油通过有压回油管先经过3微米回油滤油器，然后通过冷油器回至油箱。EH供油系统工作原理如图7-6所示。高压EH母管上压力开关17( 63/MP)于EH油压低自动启动备用EH油泵; 压力开关 13(63/HP)、14(63/LP)当油压偏高、偏低时进行报警。冷油器回水口管道装有电磁水阀，油箱内也装有油温测点的位置孔及提供油位报警和遮断油泵的油压信号，油位指示器按放在油箱的侧面。

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图7-6 EH供油系统工作原理图 二、EH 供油系统设备

1、 EH油箱

EH油箱设计成能容纳 900升液压油的油箱，正常运行时油箱储油量700kg。考虑抗燃油内少量水份对碳钢有腐蚀作用，设计中油箱及油管路全部采用不锈钢材料制造，其他部件尽可能采用不锈钢材料。

油箱板上有液位开关（油位报警和遮断信号）、磁性滤油器、空气滤清器、控制块组件等液压元件。另外，油箱的底部安装有一个5KW、220V的单相电加热器，在油温低于20℃时应给加热器通电，提高EH油温。 2、EH油泵

考虑系统工作的稳定性和特殊性，本系统采用进口高压变量柱塞泵，30KW、380VAC、三相。并采用双泵并联工作系统，当一台泵工作，则另一台泵备用，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，泵的出口与油箱之间设有再循环管，配合变量机构工作维持EH油泵出口恒压。 变量柱塞泵通过改变油泵的输出流量来保证出口油压恒定，图7-7为恒压变量泵的工作原理。当活塞向右运动时，变量泵符号的带箭头斜线受变量活塞的推动变得更陡，表示泵的排量更少。图示的泵属于内控式。如果泵的输出流量过大，会引起系统压力升高。此时，控制滑阀端部的液压力大于调压弹簧的弹力，而使阀芯右移，压力油进入变量活塞的左端。变量活塞的右端始终通压力油。变量活塞两端承压面积差产生的液压推力推动泵的变量机构，使变量泵的排量减少，因而输出流量减少，泵的工作压力也随之降低。当滑阀左端面的上的液压力刚好等于调压弹簧的预紧力时，滑阀关闭，变量活塞停止移动，变量过程结束，泵的工作压力稳定在调整值。

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图7-7 恒压变量泵的工作原理图

1、变量活塞 2.弹簧 3.调压弹簧 4.控制滑阀 a,b,c均为节流孔

3、控制块

控制块安装在油箱顶部，集成安装下列部件，四个10微米滤芯的金属过滤器、二个单向阀、一个溢流阀（过压保护阀）、两个截止阀。控制块结构参见图7-8。

图7-8 控制快示意图

4、单向阀（止回阀）

当卸荷阀处于排油状态时，集管与油箱通过卸荷阀连通。因此为了阻止在卸荷阀排油状态下，集管内高压油通过卸荷阀倒流回油箱，控制组件上，在油泵出口管与集管之间设有止回阀(见图7-9)。当卸荷阀处于排油状态时，油泵出口与油箱连通，油压很低，因而止回阀的弹簧将阀关闭，阻止高压油集管压力油倒流回油箱。而当卸荷阀复位以后，油泵出口压力建立，顶起止回阀，将油输入高压油集管。

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图7-9 单向阀

5、溢流阀（过压保护阀）

油箱控制块上设置了一个溢流阀，溢流阀和单向阀后的高压EH油母管连通，以防高压EH油母管超压，当油压高于整定值(17±0.2Mpa) 时，将油送回油箱，确保系统正常地工作，提高系统的可靠性。过压保护阀结构如图7－10所示。当高压油集管的油压升至16.8～17.2MPa时，由节流孔13、14流至锥阀左侧的压力油的作用力克服弹簧7的压力使锥阀右移，将滑阀12内腔的油泄入油箱，从而使滑阀上移，高压EH油母管中的压力油经套筒3的排油窗口排入EH油箱。溢流阀的动作压力可用手轮调整弹簧7的预紧力来整定。

图7－10 溢流阀

6、截止阀

在控制块上还装有两个截止阀，正常全开，装在单向阀之后的高压管路上，手动关闭这两个阀门，就使得控制块与高压EH油母管隔绝，以便对该路的滤油器、单向阀以及泵等进行在线维修或更换。关闭其中一个阀门，只隔离双泵系统中的一路，不会影响机组的正常运行。 7、磁性过滤器

在油箱内回油管出口下面，装有一个200目（200孔/cm2）的不锈钢网兜，网兜内有一组永久磁钢组成的磁性过滤器，以吸取EH回油中的铁金属微粒。同时整套过滤器可拿出来清洗及维护。

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8、蓄能器

（1）、高压蓄能器

为了维持系统的EH母管油压在执行机构动作时的相对稳定，在EH供油系统中装有五只活塞式蓄能器，也称高压蓄能器(见图7-11)，其中一只容量为19L，安装在EH油箱边上，另外四只容量为40L，安装在汽机左右两侧高压调节汽阀附近的两个支架上。活塞式蓄能器实际上是一个有自由浮动活塞的油缸。活塞的上部是气室，下部是油室，油室与高压油集管相通。为了防止泄漏，活塞上装有密封圈。蓄能器的气室充以干燥的氮气，充气时，用隔离阀将蓄能器与系统隔绝，然后打开其回油阀排油，使油室油压为0，此时从蓄能器顶部气阀充气，使活塞落到下限位置。正常的充气压力是9.1Mpa。

图7-11 高压蓄能器

机组运行时，蓄能器中的气压与系统中的油压相平衡，不会发生气体泄漏。但停机时，系统中无油压，会有一定的漏气发生。当气室压力小于7.932Mpa时，需要再次充氮气。

气体是可压缩的介质，故EH油压高于气压时，活塞上移，压缩气体，油室中油量增多。在调节机构动作回油时，蓄能器的储油借助气体膨胀而被活塞压入EH油母管，以保证调节机构动作需油量及所需的动作油压，通过就近补充系统的用油量，同EH油泵一起共同维持EH油母管正常，保证驱动机构动作的快速性。 （2）、低压蓄能器

在通向EH油箱的压力回油管路上装有四个低压蓄能器。低压蓄能器结构是球胆式的(见图7-12)。由合成橡胶制成的球胆装在不锈钢壳体内，通过壳体上的充气阀可以向球胆内冲入干燥的氮气，充气压力为0.21Mpa。壳体下端接压力回油管，球胆将气室与油室分开，起隔离油气的作用。由于合成橡胶球胆可以随氮气的压缩或膨胀任意变形，因此使低压蓄能器在回油管路上起调压室的缓冲作用，减小回油管中的压力波动。当球胆中氮气压力降到0.1655Mpa时，必须再充气。

图7-12 低压蓄能器

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9、ER 端子箱

ER 端子箱内装有接线端子排及以下的压力开关组件：

⑴、 两个压差开关（63/MPF-1；63/MPF-2）每个压差开关指示出装在油泵出口油路上的滤芯进口侧主出口侧的压差。如果压差达到0.55MPa 时，则触点开关就动作，可用以表示此滤芯被堵塞，并且需要清洗或调换。

⑵、 一个压力开关（63/PR）感受压力回油管路中油压过高，当压力增加到0.21MPa时，接点闭合，可提供报警信号。

⑶、 二个压力开关（63/Mp）感受到油系统的压力过低信号，当压力低至11.2±0.2MPa时，接点闭合，提供启动备用油泵信号。

⑷、 二个压力开关（63/Hp）感受油系统压力过高信号，当压力高到16.2±0.2MPa时，接点闭合，提供音响报警信号。

⑸、 二个压力开关（63/Lp）感受油系统的压力过低信号，当压力低到11.2±0.2MPa 时，接点闭合，提供音响报警信号。

⑹、两个压差开关（63/MPC－1; 63/MPC－2）感受1号及2号油泵出口压力，可作为监视泵是否运转之用。 ⑺、 一个压力传感器XD/EHP将0～21MPa的压力信号转换成4～20mA的电流信号，此信号可以用作用户的下列选择性项目： ①、驱动一个记录仪。

②、 送到一个电厂计算机去，以监视EH油压。

③、 将信号送给一个装在控制室中的传感接收器（压力指示器）。

⑻、一个电磁阀20/MPT，它可以对备用油泵起动开关进行遥控试验。当电磁阀动作时，就使高压工作油路泄油。随着压力的降低，备用油泵压力开关（63/MP）就使备用油泵起动。此电磁阀以及压力开关与高压油母管用节流孔隔开，因此试验时，母管压力不会受影响。备用油泵起动开关的试验还可以通过打开现场的手动常闭阀来进行试验，此常闭阀和电磁阀及压力开关均装在端子箱内。

⑼、 一个压力式温度开关（23/EHR）整定在20℃。当联锁状态时，油箱油温低于20℃时，此温度开关可控制加热器通电，对油箱加热，同时应该切断主油泵电机的电源。当油箱油温超过20℃时，停加热器，同时接通主油泵电机的电源。 10、冷油器和滤油器

国产引进型300MW机组EH油系统在有压回油管道上装有两套滤油器－冷油器组合装置，所有的EH有压回油在送回油箱以前均流过滤油器和冷油器。正常运行时，只需一套装置便可以满足系统的需要，另一套作为备用装置。

为使油温保持在正常范围内，在冷油器循环冷却水出口处装有温度控制电磁阀, 它与浸在油箱中的温度控制器测温包相连，由油箱下面测温开关20／CW通过继电器控制电磁阀，对流过冷油器的冷却水进行控制。当油箱温度超过上限值55℃时电磁水阀打开，冷却水流过冷油器，当油温降到下限值38℃时电磁水阀关闭。冷却水进口管路中装有配备清洗塞的滤网。冷油器装在油箱边上，冷却水在管内流过，EH回油在冷油器外壳内环绕管束流动。冷却水量除通过温度控制阀控制外，也可由手动控制。水量应调到保证系统的回油温度在38～55℃之间。油箱表盘上的盘式温度计随时指示油箱中的油温。当油温高到60℃时，由一个温度敏感开关发出报警信号。

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滤油器的过滤元件为具有互换性的10μm渗透性滤芯。为了便于调换滤芯，在每个滤油器外壳上装有一个可拆卸的盖板。

正常情况下，有压回油通过一个滤油器－冷油器组合装置流回油箱。油的流向由一个手动的三通方向控制阀确定。用这个三通阀可以隔绝两个滤油器－冷油器装置中的任一个，以进行清洗和维修。当三通阀阀芯处于中间位置时，两套装置同时投入运行。三通阀之前有一个压力开关，在感受油压达0.2069Mpa时，接点闭合，发出警报，表示正在运行的滤油器或冷油器已经变脏。这个报警信号表明回油管路压力已经达到了最大极限，若继续运行，就会使污物穿过滤油器的可能性增加，这时应将三通阀置于另一套装置运行的位置，对以污脏的滤油器滤芯进行检查、清洗。一般，冷油器出问题的可能性很小，因为流进冷油器的油是高度净化了的。清洗、调换滤芯工作完毕后，应将三通阀重置于此滤油器－冷油器位置，检查油压，如此反复，直至报警信号消失。

为了保证在各种条件下运行可靠，在三通控制阀前设置了另一通向油箱的回油管路。一个弹簧加载逆止阀，装在压力回油的管路上。正常情况下，弹簧逆止阀关死。(见图7-6中28所示)。当滤油器或冷油器堵塞造成有压回油压力过高时，油压作用力将顶开弹簧逆止阀，使回油直接通过该阀，绕过冷油器及滤油器回EH油箱。

供油系统除正常的系统回油冷却外，还增设一个独立的自循环冷却系统，以确保在非正常工况（例如：环境温度过高）下工作时，油箱油温能控制在正常的工作温度范围之内。冷却泵可以由温度开关23/CW控制，也可以由人工控制启动或停止。冷却泵的流量为50 L/min，电机功率为2KW。电源380VAC，三相。 11、浮子型液位报警装置

两个浮子型液位报警装置安装在油箱顶部。当液位改变时，推动微动开关，能提供高(560mm)、低（430mm）EH油位报警信号；并在极限低油位（≤200mm）时，能提供信号使遮断开关动作，跳EH油泵。 三、抗燃油及其再生装置

随着汽轮发电机组容量的不断增大，蒸汽温度不断提高，控制系统为了提高动态响应而采用高压控制油，在这样情况下，电厂为防止火灾而不能采用传统的透平油作为控制系统的介质。所以EH系统国产化设计的液压油为磷酸酯型抗燃油。其正常工作温度为20～60℃。

1、 抗燃油的特性

EH抗燃油是DEH系统的控制和安全油，抗燃油系统的油质受到污染将影响许多重要部套的正常工作，严重时还可能损坏某些部套，危害机组安全，甚至造成机组停机事故。原装美国AKCO公司EH抗燃油物理和化学性能见表7-1：

表7-1 美国AKCO公司EH抗燃油物理和化学性能

37.8℃(saybolt)220粘度（ASTMD 445-72）mm2/s 98.8℃ (saybolt) 43秒 5 47 酸指数(毫克KOH/克) 0.03 粘度指数 比重600 F(16℃) 0 1.142 最大发泡(起泡沫) 最大色度 (ASTM) 10 1.5 11

最大含水量Wt% 最大含氯量ppm (x射线荧光分析) 最小电阻值 OHM/cm 最低闪点 燃点 0.03 20 12×09 235℃ 352℃ 颗粒分布 (SAEA-6D) 水解稳定性 (48小时) 热膨胀系数在1000F 空气夹带量 (ASTMD 自燃点 三级 合格 0.00038 1.0 566℃ EH抗燃油的水分、氯含量、电阻率和酸值等指标超标会导致机组控制系统中伺服阀腐蚀、磨损、卡涩

等不利状况发生，给机组带来严重的危害。

EH抗燃油应具有较高电阻率，电阻率降低会造成机组控制系统的伺服阀及其它部套严重腐蚀。油中水分含量高会使电阻率降低，影响泡沫特性和空释值，是油动机发生抖动的主要原因之一。

油温度高，油中的水分、杂质以及空气中的氧化污染会加速油质的恶化，所以必须严格控制EH抗燃油的温度、水分和杂质。

鉴于EH抗燃油的特殊理化性能，系统中作用密封圈材料均为氟橡胶，金属材料尽量选用1Cr18Ni9Ti不锈钢。

2、抗燃油再生装置

为延长抗燃油的使用寿命，必须保持抗燃油油质良好，使其物理和化学性能都符合规定，通常可用再生装置达到此目的。

抗燃油再生装置(参见图7-13)是一种用来储存吸附剂和使抗燃油保持中性、去除水分等的装置。该装置主要由硅藻土滤器和精密滤器(即波纹纤维滤器)串联而成。带节流孔的管道与高压EH油母管相通，它们安装在独立循环滤油的管路上，打开再生装置前的截止阀，即可以使再生装置投入运行，关闭该截止阀即可停止使用再生装置。对国产引进型300MW机组，通过节流孔管路使每分钟大约有3.78L的油流过油再生装置，然后进入油箱。硅藻土过滤器根据具体情况可以经旁路使油仅通过波纹纤维滤油器。再生装置的大小应适当，一般如果再生装置太小，酸值则很难维持在较低水平。

7-13 再生装置组件

每个滤油器还装有一个压力表，当滤油器需要检修时，此压力表就指出不正常的高压值。硅藻土滤油器以及波纹纤维滤油器均为可调换滤芯的结构。当滤油器的油温在43～54℃之间，而压力达0.21MPa时，滤芯需要更换，可关闭通往再生装置管路上的阀门，拆去滤油器盖，调换滤芯。

在机组正常运行时，系统的流量较小故滤油效率较低。因此，机组经过一段时间的运行以后，EH油质会变差，而要达到油质的要求则必须停机重新油循环。同时不影响机组的正常运行，同时保证油系统的清洁度，使系统长期可靠运行，在供油装置中增设独立自循环滤油系统。滤油泵从油箱内吸入EH油，经过两个过滤精度为1μm的过滤器回油箱。油泵可以由ER端子箱上的控制按钮直接启动或停止，泵流量为20 L/min，电机功率1KW。电源380VAC，三相。 四、油管路系统

油管路系统主要由一套油管及附件和四个高压蓄能器组成。油管作用是连接供油系统、危急遮断系统与执行机构，并使之构成回路。蓄能器通过一个蓄能器块与油系统相连，蓄能器块上有二个截止阀，此二阀组合使用能将蓄能器与系统隔绝，并放掉蓄能器中的高压EH油，对蓄能器进行测量氮气压力与在线维修。

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正常工作时，这些蓄能器的充氮压力为9.1MPa 。

第三节 汽轮机DEH数字电液调节系统的组成

国电石嘴山发电有限公司机组采用北京新华控制工程公司生产的DEH－ⅢA型数字电液调节调节系统。控制系统采用数字计算机，执行部件采用EH高压抗燃油伺服机构。它具有控制功能本多、精度高、灵活可靠、动作快以及自动化程度高等特点。 一、DEH控制回路的组成

控制系统有三个反馈控制回路，即转速反馈控制回路（外环WS）、功率反馈控制回路（中环MW）、调节级压力反馈控制回路（内环IMP）。

1、 转速反馈控制回路

转速反馈控制回路又叫一次调频回路，是DEH控制回路的主回路。并网前转速反馈控制回路投入，可实现转速自动控制。并网后投入，转速变化在频差校正器死区以外时，机组参加一次调频，消除电功率偏差的同时精确控制转速。

2、 功率反馈控制回路

功率反馈控制回路的作用是精确地调整机组电功率，消除功率偏差。另外，在调节动态过程中，通过中环功率反馈控制回路将实际的功率动态偏差值信号与来自外环一次调频回路的功率静态偏差请求值信号相比较，根据其差值进行调节，差值越大，调节幅度也越大，速度也越快，因此，可减小动态调节过程中的动静偏差量，从而改善了功率调节的动态特性。

3、调节级压力反馈控制回路 通过上述分析可知，系统的内环、中环通过改变调节汽阀的开度来补偿内部蒸汽参数扰动对功率的影响，从而能维持功率不变。

当系统的中环断开时，虽然可以依靠内环来抗内扰，但不能精确地维持功率不变。

当系统的内环断开时，虽然可以依靠中环来抗内扰，精确地维持功率不变，但调节的过渡过程时间长些。 根据凝汽式汽轮机变工况结论可知，将定压运行的凝汽式汽轮机所有非调节级取作一个级组时，调节级后压力的变化与主汽流量的变化成正比，而凝汽式机组的机械（内）功率与流量成正比。因此，调节级后压力可代表汽机的机械功率，调节级汽室压力的变化提前反应出汽机调节阀开度变化或蒸汽参数波动等因素引起的汽轮机机械功率变化。它比电功率信号及转速信号快得多。所以，调节级压力反馈控制回路是功率调节过程的快速反应内回路，实现提前快速粗调机组功率的作用，减小了中环的调节幅度，功率的细调是通过中环进一步调整来完成的。其次，利用内环还能及时消除蒸汽参数波动引起的功率内扰。

由上述分析可知：中环与内环本质上都是用于功率调节的。除此之外，内环、中环通过改变调节汽阀的开度来补偿内部蒸汽参数扰动对功率的影响，从而能维持电功率不变。 当系统的中环断开时，虽然可以依靠内环来抗内扰，但不能精确地维持电功率不变。当系统的内环断开时，虽然可以依靠中环来抗内扰，精确地维持电功率不变，但调节的过渡过程会长些。

控制系统的三个控制回路用来控制机组的整个启停过程、参加电网一次调频、接受电网调度、改变负荷等。三环全投入时，DEH处于功频调节方式；三环全切除时，DEH处于手动方式。DEH数字电液调节系统控制如图7-14所示。

图7-14 （a） DEH数字电液调节系统控制回路图

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图7-14 （b） DEH数字电液调节系统控制原理图

二、DEH控制系统组成

DEH调节控制系统主要由两个基本系统即EH液压控制系统和计算机控制系统组成。EH液压控制系统主要由：EH供油系统；伺服执行机构；危急遮断油路三部分组成。计算机控制系统主要包括：电子控制器；CRT显示器和打印机；运行人员操作盘三部分组成。DEH数字电液调节系统组成如图7- 15 所示。DEH控制系统由数字系统和模拟系统混合组成的，数字系统通过模拟系统输出阀门控制信号的。它根据运行要求的转速、负荷、主汽压力等设定值（亦称目标值）与汽轮机的反馈信号进行基本运算．然后向主汽阀或调节阀的伺服回路发出控制信号。

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1、电子控制器

电子控制器是DEH系统的核心部分，它由模拟系统和数字系统混合组成。数字部分由硬件和软件组成，它完成了输入信息处理，给定值的计算处理和进行控制运算，并通过模拟系统给出阀位控制信号，而该信号经过电液转换器后，控制主汽阀的液压执行机构，对机组进行转速或功率控制。电子控制器硬件主要由中央处理计算机和输入与输出接口（I/O）组成。软件部分主要由系统软件和应用软件两部分组成，系统软件主要是实时操作系统，对中央处理计算机及应用程序进行管理和调度及实现人机对话。应用软件包括基本DEH程序和ATC软件包两部分。基本DEH应用程序主要功能是：确定给定

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值；将给定值与反馈信号进行比较和控制运行，确定阀位开度数字信号；进行阀位管理。 2、 DEH－ⅢA系统的硬件组成

DEH－Ⅲ硬件配置主要由操作员站、工程师站、基本控制DPU，与其他系统的通信接口站以及各种I/O卡件、硬件及后备手盘等组成。

DEH－ⅢA的各站之间及控制DPU之间，由冗余的数据高速公路相连。高速公路为以太网，通信速率为10M，是目前最流行的通信网络之一。各DPU控制处理单元的I/O站，通过冗余的BITBUS工业控制网络与DPU相连。BITBUS网络通信速率375k，是常用的现场监控网络之一。DEH－ⅢA的基本控制部分，由一对冗余的DPU 及相应的I/O控制卡件组成。转速测量卡(MCP卡)、模拟量测量卡(AI卡)、开关量输入卡(DI卡)、回路控制卡(LC卡)、开关量输出卡(DO卡)组成基本控制的信号输入部分。输入I/O可见及重要信号均采用三选二冗余配置。由另外三块测速卡(MCP卡)及OPC卡组成超速保护控制功能块，专门用于硬件逻辑判断。基本控制DPU软件中，同时也具有OPC控制功能，因而这一功能有硬件、软件双重保护。由多块阀门控制卡(VCC卡)组成阀门伺服控制系统部分，每一块VCC卡用于一个阀门的控制，相互独立。VCC卡件的设计保证即使

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在主机故障情况下，也能通过硬手操盘，手动控制机组阀门，并通过其中的AO卡显示机组阀门开度。一块VCC卡故障只影响一个阀门，且可以立即在线更换。操作员站由一台PENTIUM工业控制机组成，配一台大尺寸(20inch)彩色监视器CRT。操作员站是运行操作人员与DEH的人机接口，操作员可通过薄膜键盘或鼠标(跟踪球)对DEH进行各种操作。 工程师站配置与操作员站相同，可由热工专业人员通过工程师站对DEH系统进行组态、维护，专业工程师在授权的情况下，可以在现场对系统进行在线或离线修改。同时，所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看，增加了用户对系统掌握的程度，以及系统软件、硬件的透明度。当不需组态时，可运行与操作员站完全相同的软件，达到互为备用的目的。

DEH－ⅢA的软件固化在EEPROM或电池后备的RAM中，停电后不丢失。工程师站组态的软件还存在工程师站本身的硬盘中，可随时调用。因而，DEH－ⅢA的软件组态修改是透明、方便和可靠的。但由于DEH的重要性，有关控制的组态必须要经授权和认可后才能进行。

DEH－ⅢA配一个专用的后备硬手操盘，其上主要有阀门增减按钮和阀位指示等。由于它是通过

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硬件的方式直接操作阀门控制卡(VCC卡)，而其阀位指示也由硬件卡给出，因而，只要VCC卡及直流电源正常，在DPU等其他计算机均故障或停电的情况下，仍能对汽轮机进行手动控制。控制器的硬件是由INTEL公司生产的8086（CPU）与模拟印刷电路板混合组成、CPU、模拟板、逻辑电路、设定值、信号输入、放大器、自动及手动控制器、电源和内部接线端子组成控制装置。所有这些分装在六只控制机柜中。如图7－16中的00、01、02、03、04、05机柜，这些控制机柜放在计算机房。用电缆与CRT图象站相连。 具体如下：

图7－16 330MW汽轮机数

字电液控制系统图

（1）00柜———基本控制计算机机柜。主要由

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电源、1对冗余DPU、3个基本控制模拟量输入I/O站、1个OPC超速保护站及1个伺服控制系统站组成，完成对汽轮机的基本控制功能，即转速控制、负荷控制及超速保护功能。

（2）01柜———基本控制端子柜。现场信号先接到端子柜，经端子板变换，通过内部预制电缆接到对应的I/O卡件。另外，DEH仿真器于DEH－ⅢA的连接插头也在端子柜上。控制实际汽轮机时，信号连到现场，带仿真器时，信号连到仿真器。还可在现场带实际油动机和阀门进行仿真试验。 （3）02柜―――阀门控制柜。也为基本控制柜的一部分，内装有永磁机直流电源一只、维修面板一块、多用数字万用表一只，VCC端子箱及端子排五排。

维修面板上装有六只波段开关，经过有关组合，可在数字电压表上显示各块VVC板上的阀位反馈值，伺服阀线圈的电压值，超速保护控制器（OPC）及主汽阀压力控制器（TPC）的设定值以及汽轮机控制试验点数值。

（4）03柜―――ATC控制I/O柜。在03机柜中装有二只ATC控制用的多路直流电源，ATC通道箱（DAS箱）和七排I/O端子。

（5）04柜―――是ATC控制主机柜。04机柜为

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装有一只ATC控制计算机的机箱，有C机软盘；硬盘驱动器四排开关量输入/输出端子排及二排LVDT端子排。

（6）05柜―――是电源柜双UPS 。冗余配置，保证工作电源的可靠性。

3、外部设备

外部设备为独立的CRT图象站。它包括19英寸工业用彩色CRT；一台PC—AT机，一只智能操作盘，一只信号指示盘和打印机等，它们与控制机柜之间用电缆相连。

手动操作盘。手动操作是DEH的一种后备操作方式，当控制用的一对冗余DPU均故障时(这种情况极少)，可用手动操作维持运行，等待系统恢复，也可在操作员站发生故障时，为安全起见，切到手动操作。运行人员通过手动操作盘对DEH进行应急手动操作。

CRT图象站安装在控制室内，是机组的控制中心；操作盘和指示盘包括电指示器、按钮开关。用于显示控制中机组主要信号的状态，显示机组转速或负荷的目标值和给定值，阀门的位置和限制值。通过各种按钮操作人员可以改变控制器的输入值，按不同的速率来改变转速与负荷。可以在操作盘上通过控制器来给定“目标值”。控制前将转速、第

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一级后蒸汽压力以及发电机的功率信号与给定的“目标值”相比较。控制进汽阀的开度。

操作人员可从CRT显示观察到汽轮发电机组的各种参数报警值和测量值，如温度、压力等。打印机可打印出机组的运行参数与报警参数，它打印出的报警参数与CRT显示相同。

4、模拟系统 模拟系统主要有：

(1)、阀位指令数模转换器：其作用是把电子控制器的数字阀位信号转换成模拟信号输入伺服回路。并与阀位反馈信号比较。 （2）手动备用控制系统：自动控制系统发生故障时，投入手动操作方式控制汽机，手动系统输出信号送到数字系统，作为数字系统的跟踪信号，自动系统恢复正常后，实现手动、自动、无扰切换。 (3)、超速保护的特殊功能

主要由超速逻辑和甩负荷逻辑组成，它的作用是当汽轮机甩全负荷或负荷急剧下降时，避免超速引起汽轮机遮断（OPT）停机。超速保护的特殊功能（OPC）共三部分，其组成与功能如下：

①、中压调节阀快关功能（CIV）

在电力系统故障而出现发电机甩负荷时，汽轮机的机械功率超过发电机功率的预定值而引起超速

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时，保护控制使CIV触发器动作而置位，使中压调节汽阀（IV）瞬间（0.15s ）快速关闭，如果此时发电机的励磁电路是闭合的，表明机组只是甩去部分负荷，关中压调节阀使机械功率减小，用以适应外部负荷下降，保持动态的功率平衡，避免继续超速。经过一定时间（0.3～1.0s可调）的延迟后，若机组转速不再升高，再重新开启中压调节阀，若仍有变化，可以重复上述控制。中压调节阀快关功能适用于电网的短期故障，以保证发电机仍可以在电网中继续运行，避免机组因超速从电网中退出，从而保证电网的稳定性。

②、甩负荷预测功能（LDA） 当机组负荷大幅度下跌，如全甩机组所带负荷、励磁电路断开、再热器压力出现低限故障等情况下，控制回路检测到机组失去所带的全部负荷后，LDA触发器动作而置位，发出关闭高压调节阀和中压调节阀的指令，机组自动由负荷控制方式转入转速控制方式。当负荷大于30%额定负荷以上及发电机主油开关断开的条件下，甩负荷预测功能才起作用；此时，迅速关闭高压调节阀和中压调节阀，经过5 s（1～10 s可调）后，当转速回复到小于103%额定转速时，LDA触发器动作而复位，使OPC电磁阀失电，OPC油压重新建立，再次打开中压调节汽阀，

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高压调节汽阀仍受DEH控制，转速下降到3000rpm，高压调节汽阀打开；重新并网。设置甩负荷预测功能的目的是当机组负荷大幅度下跌时，防止汽轮机超速过大，导致110%超速危急遮断保护动作（OPT）引起停机；从而缩短机组重新启动时间。 超速试验功能（OPC） ③、超速控制功能

当机组在非OPC测试情况下出现转速高于103%额定转速时，迅速将高、中压调节汽阀关闭，并将转速给定为额定转速，功率控制改为转速控制。由高压调节阀来控制机组转速，同时根据转速调整中压调节汽阀，逐步将积累在再热器中的蒸汽排出。此外，在操作盘上也可切除103%转速的超速控制功能，以允许在111%额定转速时对汽轮机进行危急保安器的超速试验。

④、超速保护的特殊功能因为CIV、LDA和OPC在功能上有相似之处，下面总结比较一下三者的区别和联系。

Ⅰ、LDA和OPC属于电超速保护的范畴，前者是在机组甩去全负荷从电网解列后，转速可能还没有来得及反应就先由电气信号动作，关闭调解阀，是一种预防转速升高的措施；而后者则是在转速已经升高103％ ，在达到机械超速保护动作之前，

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由电气信号动作保护系统，关闭调节汽阀，是一种补救转速升高的措施。

Ⅱ、CIV是为了维护电力系统的稳定而在汽轮机上采取的措施。它与LDA的最大差别就是LDA时机组已从电网解列，而CIV时电负荷通常并未降到零，而且主短路器仍然闭合着。 Ⅲ、CIV和LDA都是关闭调节汽阀而不是关闭主汽阀，汽轮机并未跳闸，都是关一定时间后再启动，但CIV只关中压调节汽阀，而LDA和OPC是高、中压调节汽阀一起关。 Ⅳ、LDA和CIV最初都有汽轮机功率与发电机功率不平衡的问题，LDA关心的是这个不平衡将带来汽轮机的超速；而CIV关心的是这个不平衡会使发电机产生同期振荡。假如降到了零而断路器未跳闸，则LDA不会动作，而CIV动作的结果，也起到了防止超速的作用。 4、伺服控制回路

DEH控制系统是通过伺服执行机构去控制和操纵各个蒸汽阀。因为计算机数字系统输出的阀位控制信号，经模拟系统的数/模（D/A）转换器输出的信号为模拟电气信号，而该信号不能直接用来控制阀门。所以，要将模拟控制信号转换为液压控制信号才能去控制阀门，必须设置“伺服控制回路”。

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伺服控制回路的作用：一是将模拟信号转换为液压控制信号；二是在危急情况下，使危急保护装置动作，关闭调节汽阀和主汽阀并停机。 5、EH控制系统

EH控制系统包括：EH供油系统和各进汽阀门的油动机控制系统。EH供油系统的组成如本章上节所述；进汽阀门的组成是：两个高压主汽阀（TV）、四个高压调节汽阀（GV）、两个中压主汽阀（RSV）、两个中压调节汽阀（IV），各个进汽阀结构见第二章第一节。

6、危急遮断（ETS）控制系统

危急遮断控制系统简称ETS控制系统。它主要用于监视汽轮机的转速、推力瓦磨损、低润滑油压、低EH油压低、冷凝器真空等参数。当这些参数超过运行规定的限制值时，该系统能迅速关闭汽轮机的主汽阀，使机组停机。该系统也可接受外部跳闸信号如差胀大、振动大等。通过遥控，使机组跳闸停机。它主要由ETS控制柜和危急跳闸控制块两大部分组成。

该系统中还装有汽轮机监视仪表，（简称TSI）有汽缸膨胀、串轴、差胀、转子偏心、振动、相位角、转速、零转速八项监视仪表。以观察机组的启动、运行和停机。这些仪表的输出在DAS上显示。

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第四节 汽轮机 DEH数字电液调节

系统的控制功能

一、 DEH数字电液调节系统的基本功能

1. 汽轮机挂闸(ASL)、开主汽阀、摩擦检查。 2. 自动和手动升速。

3. 转速闭环控制(冲转、升速、暖机、转速保持、自动冲过临界转速)。 4. 自动、手动同期(AS)。

5. 超速试验(103％n0、110％n0、111％n0)。 6. OPC超速保护(Over speed protection

controller)、AST跳闸保护(Auto stop tripped). 7. 并网后自动带初负荷、切缸。

8. 功率闭环控制(发电机功率、调节级压力和主蒸汽压力)。

9. 协调控制(CCS)；AGC方式运行。 10. 一次调频投入和切除。

11. 汽压保护(TPC)、真空低\\快速减负荷、外部负荷返回(RUNBACK)。

12. 阀门在线试验(主汽阀严密性试验、调节阀活动试验)。

13. 阀门管理(单阀与顺序阀切换)。

14. 手动与自动的互相跟踪，实现无扰动切换。 15. ATC方式。实现汽轮机自动启动、监视和自

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动加减负荷。

16. 参数显示、应力计算显示和寿命损耗统计。 17. 具备人机对话，计算机间数据传输等功能。 二、 DEH数字电液调节系统的性能指标

⑴ 转速控制范围20～3600r/min，转速控制回路控制精确度±1r/min；

⑵ 迟缓率小于0.06％；

⑶ 转速不等率范围3％～6％(可调)；

⑷ 甩满负荷时，转速超调量≯7％，新的稳定转速为额定转速；

⑸ 负荷控制范围6％～115％，负荷控制精确度±0.5％(±1MW)；

⑹ 油动机全行程快速关闭时间≤0.15s。 ⑺ 系统控制运算周期＜50ms；

⑻ DEH平均连续无故障运行时间＞8000h，电控装置＞20000h；

⑼ 系统可用率＞99.9％。

三．DEH系统主要控制功能 1、转速控制

对应不同的升速阶段，转速控制回路有主汽门控制回路、高压调门控制回路、中压调门控制回路三种，用于不同的启动方式和不同的升速阶段，DEH

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转速控制原理见图7-17。在升速过程中，操作员给定目标转速后，DEH将给定值与汽轮机实际转速相比较，通过PID调节器的输出控制汽机的调节汽门。在其过程DEH系统具有目标转速值自动避开共振转速和快速通过共振区的功能，在投用自动同步装置后，汽轮发电机自动控制达到电网周波对应转速，准备并网。

转速调节回路的控制精度为±1rpm，最大升速下超调量不大于4rpm，转速调节范围20～3600rpm，本系统同时具备自动同步并网功能。

图7- 17 DEH转

速控制原理图

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2、负荷控制

DEH能在汽轮发电机并入电网后实现从接带初始负荷后到满负荷的全程自动控制，DEH负荷控制原理见图7-18。系统具有开环和闭环两种控制方式来调节汽轮发电机组负荷。开环控制根据负荷目标值及频差信号确定阀门开度指令；闭环控制则以汽轮机的实际功率及调节级后压力作为反馈信号进行调节。压力回路、功率回路和一次调频回路的投入与切除，可根据机组工况特征定，这些回路也受控于PID调节器。上述回路的投入/切除与运行方式如表7-2所示。该系统负荷控制精度±2MW，速度变动率3%～6%，局部速度变动率3%～2000%迟缓率小于0.06%。

7-2 负荷控制回路状态与运行方式

方式 转功调节级压速 率 力 1 阀位控OUT OUT OUT 制 2 定功率OUT IN OUT 控制 3 功-频运IN IN IN

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行 4 纯转速IN OUT OUT 调节 当机组运行工况异常时，DEH能对机组的功能和负荷进行限制，具体表现在以下几方面： （1）、功率反馈切除

当实测功率值与给定功率值偏差超过规定值时，控制系统自动切除功率反馈回路，将负荷控制方式闭环切为开环控制，相当于液调系统的调节，同时降低功率给定值，限定实际功率值，以免发电机甩负荷时，产生不正确的汽阀动作，导致危急遮断AST电磁阀动作。

甩负荷时同时切除功率给定值，在该情况下，功率回路无偏差输出，系统依靠转速回路输出的负偏差信号，迅速关闭调节汽阀，克服“反调”，改善动态特性，稳定转速等于额定转速，因此，甩负荷的功率给定同时切除，是DEH系统首选的，也是安全的运行方式。

（2）、改变负荷变化率限制

根据在线热应力计算结果自动监督运行过程中机组应力裕度系数K情况，当应力裕度系数K降至规定数值时，限制回路能自动按比例降低人工选定负荷变化率，使应力裕度系数K回升。必要时发出

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跳闸信号，使机组退出运行。 （3）最高、最低负荷限制，限值由操作员人工设定。 （4）加速度限制：在负荷控制方式下，系统可根据转子加速度，确定调节阀门开度指令，以便在机组甩去部分负荷时，迅速减少调节阀门开度。

（5）蒸汽压力限制（TPC）：当主汽压力降低到规定限值时，主汽压力限制回路投入工作，输出减小调节汽阀开度指令去限制负荷，协助锅炉尽快恢复主汽压力。主汽压力限制值有操作员、遥控、固定三种设定方式，此时进汽阀控制回路不再接受负荷控制回路的指令。

图7-18 DEH

负荷控制原理图 3、中压缸启动

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中压缸启动，属机组低参数下启动、低负荷下运行，转子受到热冲击小，启动过程中热应力也小。启动前先预暖高压主汽阀与高压缸。预暖步骤结束后，可以进行中压缸冲转、升速、并网、带负荷，当机组功率达到15%额定功率左右时，进行高压缸切换关闭抽真空阀，逐渐开启高压调节阀，维持主蒸汽压力不变，高压旁路开始关小，高压缸切换约90秒完成。

4、阀门管理（VM）

DEH提供了阀门管理功能，包括单阀全周进汽方式（近似）和多阀喷嘴进汽方式及单阀/多阀控制的无扰切换。启动及负荷变动，选用单阀控制方式所有阀门开度一样，全周进汽受热均匀；带负荷后的稳定阶段，为了减少全周进汽在调门部分开启对应节流损失，采用多阀控制方式，这时汽轮机采用喷嘴进汽，各调节汽门开度不同。当控制方式改变时，如高压主汽门（TV）控制切换为高压调节汽门（GV）控制；中压调节汽门（IV）控制切换为高压调节汽门（GV）控制等，DEH系统可以实现无扰切换。

5、超速保护

（1）超速保护103%（OPC）

当汽机转速超过额定转速的103%时，DEH立即必

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出指令，分别通过OPC电磁阀及电液伺服阀，泄去高压调门和中压调门的控制油，使其快速关闭，防止汽机转速进一步升高，转速低于103%，中压调节汽门（IV）先打开，当转速低于3000rpm时，中压主汽门（RSV）打开，高压调门（GV）控制转速稳定在3000rpm，重新并网。 （2）110%超速（OPT）

当汽轮机由于阀门故障而使转速继续升高到额定转速110%时，DEH发出指令，通过电液伺服阀和AST电磁阀迅速关闭全部的进汽阀门，紧急停机。高压主汽门（TV）、高压调节汽门（GV）、 中压主汽门（RSV）、中压调节汽门（IV）全关时间都小于0.15s，抽汽逆止门关闭时间小于1 s。 （3）、110%～112%机械超速（MOPT） 为了提高机组超速保护的可靠性，设置了两只危急保安器，机械式和电气式各一，动作转速为额定转速的110%～112%，一般整定为3330rpm。在DEH故障使110%超速保护未动作而转速上升到额定转速的110%～112%时，危急保安器动作，紧急停机。 6、快速减负荷（RUNBACK）

在某些事故情况下，DEH具有快速减负荷能力，它提供了三个RUNBACK接点输入，当其输入接点闭合时，按该接点设定的速度快速减负荷，RUNBACK

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减负荷速率分配为接点1：200%/min；接点2：100%/min；接点3：50%/min，减负荷限制全部为20%额定负荷。

7、汽轮机自动启动功能（ATC）

ATC-汽机自动控制在几乎无需人工干预情况下，将汽轮机从盘车转速升到同步转速后并网。自动将负荷带到设定目标值。ATC启动全程控制机组寿命，保持优化启动方式。

（1）ATC控制手段

控制汽轮机调节级后蒸汽温度变化速度就能控制热应力，这可通过控制负荷变化量和变化率来达到。

（2）ATC控制方式

ATC控制时，DEH按机组负荷和主汽压力计算出调节级和中压转子第一级后的表蒸汽温度经过转速和升速率修正，转换成调节级后，中压第一级后的转子表面温度 ，根据汽封间隙漏汽量计算出转子表面的放热系数，再算出转子表面到中心的温度分布，进而计算出高、中压缸转子表面和中心四个热应力中的最大值。根据其对应的最小应力裕度系数K来决定升速率和升负荷率，具体实现时负荷变化采取小选以下五种负荷变化率的最低值。

①由ATC软件计算转子应力所确定的应力裕度系数

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K对应负荷速率。

②发电机限制的负荷速率。

③外部输入负荷速率，包括OA，REMOTE和PLANT COMPUTER等。

④电厂内部允许的负荷速率，如TPC和RUNBACK限制等。

⑤运行人员根据设备状况给出的负荷变化率、DCS系统的负荷变化率。 四、DEH系统的运行方式 1、手动操作（MANUAL）

在DEH系统中，在A、B控制器故障、伺服放大器(VCC-SC)故障、DEH系统进入“维修测试”方式和机组处于转速控制时转速反馈回路故障等情况下，人工手动操作盘上的增减按钮可以直接控制汽轮机各阀门的开度，此时各种保护处于自动，这是DEH的一种备用方式。

手动操作是机组的备用控制方式，具体又可分为一级手动控制、二级手动控制和手动备用操作三种方式。

为了确保控制的可靠，DEH控制系统有四种运行方式，机组可在其中任何一种方式下运行，其顺序和关系是：

二级手动←→一级手动←→操作员自动←→汽

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轮机自动ATC。紧邻两种运行方式相互跟踪，并可做到无扰切换。此外，居于二级手动以下还有一种硬手操作，作为二级手动的备用，但两者无跟踪，需对位操作后才能切换。

二级手动运行方式是跟踪系统中最低级的运行方式，仅作为备用运行方式。该级全部由成熟的常规模拟元件组成，以便数字系统故障时，自动转入模拟系统控制，确保机组的安全可靠。

一级手动是一种开环运行方式，运行人员在操作盘上按键就可以控制各阀门的开度，各按钮之间是逻辑互锁，同时具有操作超速保护控制器(OPC)、主汽阀压力控制器(TPC)、外部触点返回和脱扣等保护功能。该方式作为汽轮机自动方式的备用。由于为手动，因此采用简单的比例控制系统。 2、操作员自动方式（OA）

这是DEH最基本的运行方式,也是机组第一次启动要求采用的方式。在此方式下可进行转速、负荷、压力等闭环控制，同时具备所有保护和试验功能。此时，目标转速升速率、目标负荷升负荷率均由操作员设置。但ATC仍提供应力裕度系数K及对应的升速率和负荷变化率，供操作人员参考。 3、自启动方式（ATC） （1）ATC运行

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DEH内部计算程序自动设定目标转速、升速率；目标负荷、升负荷率；自动实现机组启动全程控制。 （2）ATC监视

ATC监视方式是一种联合控制方式，其实际组合形式有：OA-ATC、CCS-ATC、DCS-ATC、ADS-ATC和REMOTE-ATC等几种。此时，由前者给定目标负荷和升负荷速率，ATC负责指令完成和安全监视，保证机组的热应力不越限。 4、遥控方式（REMOTE）

在遥控方式下，DEH接受CCS控制系统来的负荷增减指令，自动切除调节级压力回路和功率控制回路，变成开环控制方式。

（1）、当处于操作员自动（OA）或ATC方式时，DEH可以通过接口接受自动调度系统（ADS），分散控制系统（DCS）或协调控制系统（CCS）的指令就会进行转速或功率控制或实现同期的自动完成。

（2）、协调控制方式—汽机跟踪、锅炉跟踪、机炉协调控制、复合滑压运行 ①机跟炉运行方式（TFB）

由锅炉调负荷，汽轮机调汽压，机组不参加一次调频。

②炉跟机运行方式（BFT）：

由汽轮机调负荷，锅炉调汽压（蒸汽流量），

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机组参加一次调频，但此时投入主蒸汽压力控制（TPC）功能，当主蒸汽压力下降到设定值（90%p0）时，汽轮机自动降负荷，以维持锅炉出口压力。 ③机炉协调控制（CCS）

当与CCS系统连接以后，DEH系统只投入转速反馈回路。并且DEH的负荷指令由CCS主控器来的目标设定信号控制机组，DEH可以接受CCS来的脉冲信号，也可以接受CCS来的模拟信号。 ④复合滑压运行方式（CRR）

在锅炉允许改变压力的范围内来改变负荷时，机组可以用只改变蒸汽压力来调节其负荷的大小，即滑压运行。这时，DEH系统采用顺序阀控制调节汽阀（GV），并保持调节汽阀开度不变，机组负荷随着锅炉出口蒸汽压力的变化而变化。0～35%额定负荷范围内为定压运行，35%～91%额定负荷范围内为滑压运行，91%以上额定负荷范围内为定压运行。 五、 DEH系统的试验 (一) 调节汽阀试验 1． 试验条件

⑴ 系统处于操作员自动方式。 ⑵ CRT选择调节汽阀试验画面。 2． 操作步骤

⑴ 按下“试验投入”键，灯亮，说明已进入阀门

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试验状态。

⑵ 按下“关闭”键，灯亮。

⑶ 每个阀门下有一个按钮，选择需试验阀门，按下按钮。观察被试阀门阀位指令和反馈值同时下降20％

⑷ 按下“复位”键，灯亮，阀门恢复到试验前阀位，复位完成后，(复位)键灯灭。

⑸ 按下“开启”键，灯亮，被试阀门上升20％，按下“复位”键，阀门恢复到试验前阀位。 ⑹ 逐一进行所有阀门(8个)试验。 ⑺ 试验过程中，如发现异常情况，如负荷突降等，可按下“保持”键，使阀门停在原位不动，以便处理故障。正常后，再按“保持”键一下，继续试验。

⑻ 按“试验结束”，退出试验状态。

(二)主汽阀活动试验(该试验需在并网状态下进行)

⑴ 检查系统处于操作员自动状态下。 ⑵ 弹出“主汽阀试验”软操盘。

⑶ 按下“试验投入”键，灯亮，进入试验状态。 ⑷ 按下“关闭”键。

⑸ 所选的主汽阀关小(显示器上看不到，需到现场观察)，触动行程开关后，活动电磁阀自动复位，

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主汽阀重新回到全开位。

⑹ 逐一进行所有阀门(4个)试验。

⑺ 试验结束后，按“试验退出”键，退出试验。 (三)阀门严密性试验

1．主汽阀严密性试验步骤

⑴ 检查处于操作员自动状态下，高压启动油泵启用。

⑵ 弹出“主汽阀试验”软手操盘。

⑶ 按下“TV严密”键，灯亮，检查高中压主汽阀均应关闭，各阀门不关。

⑷ 转速每下降50r/min，记录一次。

⑸ 转速降至1000r/min以下，试验合格。 2．阀门严密性试验步骤

⑴ 检查系统处于操作员自动状态下，高压启动油泵启用。

⑵ 弹出“主汽阀试验”软手操盘。

⑶ 按下“GV严密”键，灯亮，检查高中压主汽阀不关，各阀门关闭。

⑷ 转速降至1000r/min以下为合格。 (四)超速保护试验

超速保护试验包括“103％n0”“110％n0”和“危急遮断”试验。

试验前，先将硬手操盘上超速保护钥匙开关置向

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试验位置。

1．“103％n0”试验步骤

⑴ 弹出“其他控制”软手操盘。

⑵ 检查“110％n0”按钮和“危急遮断”按钮均未投，按下“103％n0”键，灯亮。

⑶ 按下“目标值”键，设定目标值3090r/min。 ⑷ 按下“进行”键，汽轮机升速，当转速升至3090r/min时，OPC电磁阀动作，高中压调门关闭。

⑸ OPC动作后，目标值应自动置于3000r/min。延时3～4s后，当转速下降时，调节汽阀自动打开，维持汽轮机转速3000r/min。

⑹ 进行下步试验或并列带负荷。 2．“110％n0”试验步骤

⑴ 弹出“其他控制”软手操盘。

⑵ 检查“103％n0”键及“危急遮断”键均未投，按下“110％n0”键灯亮。 ⑶ 设定目标值3310r/min。

⑷ 按下“进行”键，汽轮机升速，当转速升至3300r/min时，“110％n0”超速保护动作。 ⑸ 检查高、中压主汽阀、调节汽阀均应关闭，所有阀门指令置于0，即目标值此时应为0。

⑹ 观察转速开始下降，按“保护复归”按钮，使AST电磁阀复位、挂闸、检查高、中压主汽阀开启。 ⑺ 弹出“转速控制”软操盘，设阀限100％，按“GV控制”键，目标值将自动设为实际转速值，维持现有转速。

⑻ 重新设定目标值3000r/min，按“进行”键，升速至3000r/min。 3．“危急遮断”试验步骤(保留机械超速遮断的系统)

⑴ 弹出“其他控制”软手操盘，检查“103％n0”、“110％n0”键均未投。 ⑵ 按下“危急遮断”键，灯亮。 ⑶ 设定目标值3330r/min。

⑷ 按下“进行”键，汽轮机升速至3240～3330r/min范围内，危急遮断器应动作，记录动作转速及危急遮断器编号。如机组转速达3330r/min，危急遮断器还未动作，应手动打闸。

⑸ 恢复操作与“110％n0”试验相同(不同点是挂闸时，需按下“机挂闸”按钮，进行挂闸操作，并检查隔膜阀应恢复正常)。

(五)EH油压低联动试验

⑴ 调出EH系统简图(画面)。

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⑵ 查零米表盘连锁开关投入正确(投备用泵连锁)。

⑶ 按下泄油电磁阀按钮。当节流孔后的压力降至11.6MPa时，63/MP压力开关动作，备用油泵联启。 ⑷ 再按下泄油电磁阀按钮，则电磁阀关闭。

⑸ 调整运行方式，用相同方法试验另一台泵的低油压连锁。 注：电磁阀失灵时，可现场手操泄油电磁阀旁路门进行试验。 (六)EH油压低保护试验

⑴ 调出DEH的低油压保护试验图。

⑵ 在试验选择栏下，选择“低油压试验”，弹出“低油压试验开始”信号。 ⑶ 在通道选择栏下，选择通道一(或二)，弹出“选择一(或二)通道”。 ⑷ 点击通道一(或二)的试验电磁阀按钮，弹出“LPT1(或LPT2)动作”。

⑸ 压力开关动作后，该通道两个压力开关图示由绿变红。弹出“试验完成”。 ⑹ 按“试验结束”键，进行另一通道试验或退出试验。

注：⑴ 若电磁阀未动作或压力开关动作不正常，则弹出红色报警。 ⑵ 电磁阀失灵时，可现场手动电磁阀旁路门进行试验。 (七)AST电磁阀试验

⑴ 调出DEH低油压保护试验图

⑵ 在试验选择栏下选择“电磁阀试验”，弹出“AST试验开始”。 ⑶ 在通道选择栏下选择通道一，弹出“选择通道一”。

⑷ 点击打开#1(或#3)AST电磁阀，则该AST电磁阀打开，弹出“AST20-1(或AST20-3)动作”，ASP油压低报警，弹出“通道一动作”，弹出“试验完成”。

⑸ 按“试验结束”按钮进行下一步试验。

⑹ 按电磁阀试验按钮，弹出“AST试验开始”，选择通道二，弹出“选择通道二”。

⑺ 点击#2(或#4)AST电磁阀，则该电磁阀打开，弹出“AST20-2(或AST20-4)动作”，则ASP（先导油）油压低报警，弹出“通道二动作”，弹出“试验完成”。(若电磁阀动作不正常或ASP压力开关动作不正常，则弹出红色“试验未完成”请查)。

⑻ 按“试验结束”键。

第五节 汽轮机 DEH数字电液调节系统的控制部件

汽轮DEH数字电液调节系统的控制部件主要是三部分: 操作盘――设置发出控制指令；监视画面――提供控制状态及参数提示或画面项目操作；电液伺服执行机构――最终完成DEH调节指令或保护项目。 一、 操作盘

DEH－ⅢA共有三类操作盘。 1． 图像画面软操盘

⑴ 转速控制操作盘提供汽轮机升速过程中常用的“目标值”、“升速率”、“进行”、“保持”、“阀限”、“自动同步”等操作按键。

⑵ 负荷控制操作盘提供负荷控制方面的各项功能，其中有：目标值、变负荷率的设定，各种负荷控制回路的投切，单阀与多阀的切换，CCS遥控的投入。

⑶ 其他控制操作盘可进行TPC、机调压等控制方式的投切，以及机组超速试验。 ⑷ 主汽阀试验操作盘可进行主汽阀活动试验及主汽阀、调节汽阀严密性试验。 2． 触摸式薄膜键盘

DEH－ⅢA触摸式键盘采用新华公司XHPS系统的通用键盘，键盘上共分七个区：

⑴ 用户定义键。共有40个用户定义键，上半区定义了一些DEH专用操作键，操作员可以操作这些按钮直接输入指令；下半区定义了一些画面快捷键，可通过这些键迅速调出相应的监视画面(模拟图)。键的定义和修改可在工程师站中进行。

⑵ 标准功能键。可按“单点”、“一览”、“趋势”等调用相应功能。

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⑶ 报警功能键。可调出报警测定点和进行报警确认。 ⑷ 鼠标键。可用光标移动键替代鼠标，选择目标。

⑸ 字母键。操作过程中所需输入的数字、字符均在字母键区输入。 3． 硬手操盘

DEH－ⅢA配备了一块硬手操盘，盘上集中了DEH－ⅢA的手动操作功能和部分重要的开关操作。 ⑴ 手动操作。当DEH发生故障，无法实现自动控制时会切至手动。此时硬手操盘手动灯亮，操作员如需操作阀门位置，必须先将手动/自动钥匙开关切至手动位置，然后按相应的阀门增、减键，并通过两块条形指示表观察实际阀位。

⑵ 超速试验。可选择“试验”、“投入”或“切除”三种开关位置。正常时，开关应在“投入”位置，一般不插入钥匙，以免无关人员误操作。

⑶ 联调按钮。此按钮可在手动时选择调节汽阀的动作方式，如按下按钮，则可以分别增大、减小高、中压调节汽阀的开度；反之中压调节汽阀跟随高压调节汽阀动作，其开度为高压调节汽阀的3倍。 二、 监视画面

1、监视画面中不可操作的项目有：

⑴ 运行参数曲线图。此画面显示功率、主再热汽温汽压、调节级压力、真空、转速的运行参数曲线。此画面有两个：画面1的时间单位为0.5min，显示周期为0.5s。画面2的时间单位为15min，显示周期为15s。

⑵ 差胀、轴向位移、偏心度。显示高、中、低压差胀的实际值、报警值、跳机值；轴向位移(两块)的实际值、报警值、跳机值；高、中压缸绝对膨胀值；主轴偏心度值、报警值。

⑶ 轴承振动。以棒图显示1～8瓦及X、Y方向轴振大小。 ⑷ 轴承金属温度(瓦温)。以棒图显示1～8瓦温度。

⑸ 蒸汽压力与温度。在系统图上标有甲、乙主、再热蒸汽压力与温度，甲、乙高压缸排气压力与温度，调节级压力与温度，两个低压缸的排汽温度。

⑹ 缸壁温度。显示高压缸上、下缸温度(8点)、中压缸上、下缸温度(4点)。

⑺ 状态显示。显示出目标值、实际转速、实际功率、升速率、变负荷率、汽轮机状态、各回路状态、阀门方式、控制方式。

⑻ 阀位输入与反馈。可监视各主汽阀、调节汽阀的开度指令反馈情况。 2、监视画面中可操作的项目有：

⑴ DEH系统简图。可监视EH系统油压、油温、运行方式等。可操作启停甲、乙EH油泵；进行油泵低油压连锁试验。

⑵ DEH保护试验图。可进行DEH的低油压保护试验；AST电磁阀动作试验。 ⑶ 调节汽阀试验图。可进行各调节汽阀的开关活动试验。

3、 热工控制监视图共有8张VCC卡原理图、一张转速控制原理图、一张负荷控制原理图。 三、电液伺服执行机构

电液伺服执行机构是DEH控制系统的重要组成部分之一，电液伺服执行机构主要由控制块、油动机、电液转换器（伺服阀）、线性位移差动变送器（LVDT）、快速卸荷阀、截止阀、止回阀、滤网、伺服放大器、解调器等组成。DEH液压控制系统执行机构见图7-19。330MW汽轮机DEH系统有十只单侧进油的油动机，分别控制两个高压主汽阀（带有预启阀碟）；四个高压调节汽阀；两个再热主汽阀(带有预启阀碟)和两个再热调节汽阀，共有四组执行机构。

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图7-19 330MW机组的DEH液压系统

进汽阀门开启由EH油压力来驱动，而关闭是靠操纵座上的弹簧力。正常高压EH油通入油动机的下腔室。当EH油进入油动机的下腔室时，开启进汽阀门；EH 油压消失时，在油动机弹簧力的作用下，关闭进汽阀门。中压主汽阀只有全开和全关两个状态，无中间阀位调节，无需反馈信号，所以没有电液转换器、线性位移差动变送器，属开关型。其余进汽阀皆配置电液转换器、线性位移差动变送器，根据控制需要，进汽阀可实现任意开度，属控制型。

各进汽阀既可独立控制，也可协调控制。在机组中压缸启动的冲转、升速、并网、低负荷阶段，由中压调节汽阀控制；切缸后，由高压调节汽阀进行控制。其中伺服放大器、解调器装在DEH控制柜中，油动机油缸、电液转换器（伺服阀）、线性位移差动变送器（LVDT）、快速卸荷阀、截止阀、止回阀、集成在控制块上。控制块是用来将所用部件安装及连接在一起，也是所有电气接点及液压接口的连接件。 (一)、、高压主汽阀及高压调节汽阀执行机构

高压主汽阀及高压调节汽阀执行机构主要由控制块、油动机油缸、电液转换器、线性位移差动变送器（LVDT）、快速卸荷阀、截止阀、止回阀、滤网等组成 1、油动机

330MW机组高压进汽机构有两只高压自动主汽门油动机，水平方向操作，卧式布置。有四只高压调节汽阀油动机，垂直方向操作、立式布置。这二种油动机除组成部件的尺寸大小不同外，至于工作原理和部件组成完全相同，油动机属于控制型，可以将汽阀控制在任意的中间位置上，其控制规律是进汽量与阀门开度成正比。图7-20是高压主汽阀及高压调节汽阀的执行机构工作原理图，其工作原理如下：

图7-20 高压主汽阀和高压调节汽阀的工作原理图

当给定或外界负荷变化时，计算机运算处理后的开大或者关小汽阀的电压信号由伺服放大器转换成电流信号并进行功率放大后输入电液转换器，在电液转换器中将电流信号转换成液压信号，使电液转换器的

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滑阀移动，控制高压EH油的通道并将液压信号功率放大后，使高压EH油进入油动机活塞下腔室，油动机活塞向上移动，进汽阀开度增大，或者是使高压EH油自油动机活塞下腔室泄出，借上部弹簧力使活塞下移，减小汽阀开度。当油动机活塞移动时，同时带动两个线性位移差动变送器（LVDT）工作，通过LVDT将油动机活塞的机械位移(同时代表调节汽阀的开度)转换成交流电压信号，经解调器整形滤波后的信号（直流电压）作为负反馈信号与前面计算机处理送来的电压信号比较，由于两者的极性相反，实际上是相减，只有在原输入信号与反馈信号相加后，使输入伺服放大器的偏差信号为零后，这时电液转换器的滑阀回到中间位置，不再有高压EH油通向油动机下腔室或使EH压力油自油动机下腔室泄出，此时油动机活塞便停止移动.活塞及调节汽阀停留在DEH计算机要求的目标阀位上，实现了阀门开度和进汽量的控制。

高压主汽阀及高压调节汽阀的控制块见图7-21、7-22，在两个执行机构的控制块上各有一个快速卸荷阀，在汽轮机发生故障需要迅速停机时，安全系统便动作使危急遮断油失去，并将快速卸油荷阀打开，迅速泄去油动机活塞下腔室中EH压力油，在弹簧力作用下迅速地关闭相应的进汽阀。

图7-21、高压主汽阀控制块

图7-22高压调节汽阀控制块

2、电液转换器

电液转换器由一个力矩马达和两级液压放大及机械反馈系统所组成。电液转换器的作用是把电流信号转换为液压信号去控制油动机。第一级液压放大是双喷嘴和单挡板系统，第二级放大是滑阀系统。工作原理图如7-23所示。电液转换器的工作原理如下所述：

当有欲使油动机动作的电流信号由伺服放大器输入时，则电液转换器力矩马达中的电磁铁线圈中就有电流通过，产生一磁场，并在两旁的磁铁作用下，产生一旋转力矩使衔铁旋转，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，使两侧喷嘴的泄油面积相等，则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，则挡板移近一只喷嘴，使这只喷嘴的泄油面积变小，流量变小，喷嘴前的油压变高，而另一侧的喷嘴与挡板间的距离变大，泄油量增大，使喷嘴前的油压力变低，这样就将原来的电流信号转变为力矩而产生机械位移信号，再转变为油压信号，并通过喷嘴挡板系统将信号放大。挡板两侧的喷嘴前油压与下部滑阀的两个腔室相通，因此，当两个喷嘴前的油压不等时，则滑阀两端的油压也不相等，两端的油压差使滑阀移动并由滑阀上的凸肩控制的油口开启或关闭，当控制高压EH油通向油动机活塞下腔时，克服弹簧力打开汽阀，或者将活塞下腔与回油接通，使活塞下腔的油泄去，由弹簧力关小或关闭进汽阀。为了增加调节系统的可靠性与稳定性和保证挡板回到

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中间位置，在电液转换器中设置了反馈弹簧并在电液转换器调整时设有一定的机械零偏，这样，假如在运行中突然发生断电或失去电信号时，借机械力作用仍可使滑阀偏移左侧，使电液转换器关闭，进汽阀亦关闭。

图7- 23 电液转换器工作原理图

3、 线性位移差动变送器（LVDT）

线性位移差动变送器是由芯杆、线圈、外壳等组成。如图7-24所示。本机采用的线性位移差动变送器是用差动变压器原理组成的位移传感器。内部稳压、振荡、放大线路均采用集成元件，故具有体积小、性能稳定、可靠性强的特点。

线性位移差动变送器作用是把油动机活塞位移（同时也代表调节阀的实际阀位）转换成电压信号经过解调器整流滤波后反馈到伺服放大器前，与计算机送来目标阀位信号相比较，其差值经伺服放大器功率放大，并转换成电流值后，驱动电液转换器、油动机直至进汽阀。当进汽阀实际开度满足了计算机输入信号要求时，伺服放大器的输入偏差为零，于是进汽阀处于新的稳定位置。

线性位移差动变送器作为阀位反馈元件，在它的外壳中有三个绕组。一个是一次侧绕组，供给交流电源；在中心点的两侧各饶有一个二次侧绕组，这两个绕组反向连接，因此，二次侧绕组的净输出，是本侧两个绕组所感应的电动势之差值。当绕组内的铁芯处于中间位置时，两个二次侧绕组所感应的电动势相等，变送器的输出信号为零。当铁芯与绕组有相对位移时，例如铁芯上移，则上部绕组的感应电动势大于下部绕组的感应电动势，其输出的电压代表上半部的极性，表明了开度变化的方向，反之亦然。二次绕组感应出电动势经过整流滤波后，便变为表示铁芯与线圈间相对位移的电气信号输出，作为代表实际阀位的负反馈信号。在具体设备中，外壳是固定不动，铁芯通过杠杆与油动机活塞杆相连，输出的电气信号便可模拟油动机的位移，也就是调节汽阀的当前开度，为了提高控制系统的可靠性，每个执行机构中安装两个线性位移差动变送器。

图7-24、LVDT 工作原理简图 4、快速卸荷阀

快速卸荷阀安装在油动机控制块上，它主要作用是： （1）、当机组发生故障必须紧急停机或危急保安器动作时，相应的遮断机构动作，危急遮断油（AST）泄油失压，油动机活塞下腔的高压EH油经快速卸荷阀快速释放，这时不论伺服放大器输出的目标阀位信号大小，在弹簧力作用下，所有进汽阀关闭，紧急停机。

（2）、103％OPC超速保护、甩负荷预测（LDA）条件下，相应的保护机构动作，危急遮断油（OPC）

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泄油失压，高、中压调节汽阀油动机活塞下腔的高压EH油经快速卸荷阀快速释放，这时不论伺服放大器输出的目标阀位信号大小，在弹簧力作用下，高、中压调节汽阀关闭。

快速缺荷阀是一个由导阀控制的溢流阀，工作原理图如图7—25所示。在快速卸荷阀中有一个杯装滑阀（导阀），杯状滑阀下部的腔室与油动机活塞下的高压EH油路相通，并受到高压EH油的作用，杯状滑阀的底部中间有一个小孔。使少量的EH油通过该孔到达杯状滑阀上部的复位油室。复位油室有两条油路，一路经止回阀与危急遮断油相通。正常运行时，由于遮断油总管上的油压等于高压EH油压，止回阀被封闭，复位油不能由此路泄去；另一路是经针阀控制的缩孔与油动机活塞上腔及有压回油通道相连行时，杯状滑阀上部的复位油压作用力加上弹簧力将大于滑阀下高压EH油的作用力，杯状滑阀压在底座上，使高压EH油与油动机有压回油相通的油口关闭，油动机活塞下腔的EH油压建立，执行机构具备工作条件。

当汽轮机故障，电磁阀动作使危急遮断油母管失压时，作用在杯状滑阀上部的复位油顶开止回阀泄去复位油，复位油压急剧下降，向下的作用力减小，杯状滑阀底部的高压油推动杯状滑阀上移，滑阀套筒上的泄油孔被打开，高压EH油与有压回油接通，油动机下腔室失压，在上部弹簧力的作用下，关闭进汽阀。

调试时，该针阀靠压力调整杆完全压死在阀座上，仅在现场用于手动卸荷阀时才拧开此针阀。杯状滑阀底部的套筒侧壁处有一小孔，通过小孔的阻尼作用对杯状滑阀起稳定作用，以免在系统EH油压变化时产生不利的振荡.

图7-25 快速缺荷阀工作原理图 5、止回阀

有两个止回阀装在高压油动机控制块中，一只是通向危急遮断油总管，其作用是当运行中欲检修此油动机时，必须关闭此油动机的截止阀，使油动机活塞下的高压EH油压降低或消失，这时其它油动机仍在正常工作,该逆止阀的作用是阻止危急遮断油母管上的油倒回到油动机。另一只逆止阀是通向回油母管，该阀的作用是在油动机检修时，阻止压力油回油管里的油倒流到检修的油动机。两阀共同保证了油动机的不停机检修。

7、截止阀(隔绝阀)

供到执行机构的高压油均经过此阀到电液转换器去操作油动机，关闭截止阀便切断高压EH油路，

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使得在汽轮机运行条件下可以停用此路执行机构，以便更换滤网、检修或调换电液转换器、快速卸荷阀和线性位移差动变送器等，该阀安装在油箱控制块上。

8、滤网

为了保证经过电液转换器的油的清洁度，以确保电液转换器内的节流孔、喷嘴和滑阀能正常工作，所有进入电液转换器的高压EH油均先经过一个滤网，过滤精度为10μm。在正常工作条件下，滤网要求每6个月更换一次。

（二）、再热主汽阀执行机构

再热主汽阀执行机构的主要部件由控制块、油动机油缸、二位二通电磁阀、快速卸荷阀、截止阀和止回阀（两个）等组成，该执行机构属开关型执行机构。如前所述再热主汽阀在全开、全关位置上工作，无中间阀位调节，无需反馈信号，所以没有电液转换器、线性位移差动变送器。该执行机构安装于再热主汽门弹簧室上，油动机的活塞杆与中压主汽阀的阀杆直接相连。因此，油动机活塞向上运动开启阀门，向下运动关闭阀门。油动机是单侧作用的，开启再热主汽阀时，通向快速卸荷阀的高压EH油路封闭，无进油，高压EH油进入油动机下腔室产生动力，打开再热主汽阀；当电磁阀（AST）动作时，它迅速地将中压再热主汽阀的危急遮断油泄去，止回阀打开，从而引起快速卸荷阀动作，使油动机下腔室高压EH油失压，弹簧力作用下再热主汽阀全关。再热主汽阀执行机构的工作原理见图7-26。

图7-26再热主汽阀执行机构的工作原理

二位二通电磁阀是用于遥控关闭再热主汽阀以进行定期的阀杆活动试验，保证阀杆无卡涩，其原理是二位二通电磁阀开启，逆止阀5导通，AST油泄去，快速卸荷阀动作，再热主汽阀快关。再热主汽阀的控制块见图7-27。

图7-27再热主汽阀的控制块

( 三)、再热调节汽阀执行机构

再热调节汽阀执行机构属控制型执行机构，可以将再热调节汽阀控制在任意的位置上，成比例地调节进汽量以适应负荷需要。该执行机构是安装在再热调节汽阀弹簧室上，油动机活塞杆经联接器与再热调节汽阀的阀杆相连，活塞杆向上动作为开再热调节汽阀，向下为关再热调节汽阀。重型关闭弹簧可以将调节汽阀保持在关闭的位置上，而油动机能克服弹簧力将再热调节汽开到任意所需阀位上。该执行机构主要由油动机的油缸、电液转换器、快速卸荷阀（DUMP）、试验电磁阀、线性位移传感器（LVDT）、截止阀、滤油器和止回阀等组成。

再热调节汽阀的执行机构工作原理与上述高压主汽阀和高压调节汽阀的执行机构相同。再热调节汽阀的执行机构工作原理如图7-28所示。

图7-28再热调节汽阀的工作原理图

和其它执行机构区别在于再热调节阀的油动机油缸为拉力油缸，弹簧布置在油缸外，是拉弹簧，一端

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固定于支架，另一端固定于阀杆。其它进汽阀的油动机油缸均为推力油缸，弹簧布置在油缸内，是压弹簧。此外，再热调节阀快速卸荷阀（DUMP）的结构和前面三种进汽阀执行机构的不同，下面将再热调节阀执行机构控制块上集成的主要部件简要说明，再热调节汽阀控制块见图7-29。

图7-29再热调节汽阀控制块

(1)、快速卸荷阀（DUMP）

该卸荷阀安装在中压油动机控制块上，当卸荷阀动作时，它将油动机的高压EH油迅速泄去，使再热调节汽阀快速关闭，弹簧使卸荷阀保持在打开位置。正常运行时，高压油通过试验电磁阀、节流孔进入腔室Y。此压力与电液转换器供给油缸的高压EH油压力相近，但由于在Y腔室中，它作用的面积较大，因而克服了弹簧力，以及阀下腔的高压EH油作用力，使卸荷阀关闭。当它关闭时，卸荷阀将油缸中的高压EH油与压力回油通道切断，在油缸活塞下建立起油压。

危急遮断油总管压力是等于或略高于送到Y腔室的压力。因而，当危急遮断油总管压力降低时，总管止回阀打开，卸荷阀内的止回阀也打开，腔室Y压力降低，卸荷阀打开，将油缸活塞下的高压EH油与压力回油接通，从而将再热调节汽阀关闭。

当试验电磁阀通电时，它将Y腔室的高压油与回油通道接通，这就使卸荷阀内的止回阀打开从而使卸荷阀打开，而关闭再热调节汽阀。当危急遮断油总管压力重新建立和试验电磁阀断电时，卸荷阀迅速关闭，使油缸活塞下建立起油压，以开启再热调节汽阀。再热调节汽阀快速卸荷（DUMP）阀结构如图7—30所示。

图7-30 再热调节汽阀快速卸荷（DUMP）阀结构图 （2）、试验电磁阀

该电磁阀装在中压油动机控制块上，用于遥控关闭再热调节汽阀，正常运行时，试验电磁阀是断电的，使高压油经过一个阻尼孔和该电磁阀后直接通到DUMP（卸荷）阀的上部腔室，这就是OPC安全油。当电磁阀通电时，阀位切换电磁阀打开回油通道，切断高压油供给。

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