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1基于 MACSV 系统的 DEH 基础培训课程 之DEH 基础知识DEH 基础知识2一 .DEH 的概述 二 . 液压执行机构 三 . 油系统 四 . 汽轮机的自动保护系统 五 . 机炉协调控制 六 . 发电机及并网DEH 基础知识目录3第一章 DEH 的概述DEH 基础知识1. DEH 的发展2. DEH 的控制对象 3. DEH 的控制方案4 早期的汽轮机调节系统是由离心飞锤（或旋转阻尼）、杠杆、凸轮等机械部件和错油门、油动机等液压部件构成的，称为机械液压式调节系统（ Mechanical Hydraulic Control System,MHC ） , 简称液调。 在此之前还有过电液并存的系统，随着电气元件的可靠性的提高， 20世纪 50 年代中期，出现了不依靠机械液压式调节系统做后备的纯电调系统，开始采用的纯电调系统是由模拟电路组成，称为模拟式电气液压调节系统 (Analog Electric Hydraulic Control system,AEH), 简称模拟电调。 随着计算机技术的发展及其在自动化领域中的应用， 20 世纪 80 年代，出现了以数字计算机为基础的数字式电气液压控制系统（ Digital Electric Hydraulic Control System,DEH ） , 简称数字电调。DEH 基础知识第一章 DEH 的概述1. DEH 的发展5电调与液调的比较液调 电调 设 备 方 面转速测量 弹性调速器、旋转阻尼及脉冲泵（测量 范围在 3000 转 / 分附近，非线性）磁阻发讯器（测量范围大 0 4000 转 / 分，线性）功率测量 无 发电机有功功率 油动机 机械平衡式油动机 电液伺服油动机 调节器 比例（有差）调节 PI （无差）调节 承受干扰的能力受油质、油温影响大，承受干扰能力弱 受油质、油温影响小，承受干扰能力 强 控 制方 功面 能系统迟缓率 0.2 0.5% 0.06% 升速控制手动升速 自动升速 升速率和升负荷率 手动升速 自动升速 功率控制 开环控制（不能克服内扰）闭环控制（能够克服内扰）主汽压控制 无此功能 有此功能，可以实现机调压 RB 控制无 有 CCS 及 AGC 控制 无 有 自动负荷管理控制无 有 应用运行、维护及调试 难度 较难 较易 综合 评价调节控制品质 低 高 自动化程度 低 高 对电厂综合自动化 的适应能力低 高 DEH 基础知识第一章 DEH 的概述1. DEH 的发展6· 发电工艺流程第一章 DEH 的概述DEH 基础知识2. DEH 的控制对象控制对象7· 汽轮发电机组空气空气冷却塔给水泵循环泵凝汽器发电机汽轮机 高压缸锅 炉电 网油开关再热调节阀过 热 器再 热 器再热主汽阀高压主汽阀 高压调节阀高压逆止阀低 压 旁 路汽轮机 中低压缸高 压 旁 路DEH 基础知识第一章 DEH 的概述2. DEH 的控制对象8 给水泵将水打入锅炉，水在锅炉中蒸发产生饱和蒸汽，再吸收热量变成为过热蒸 汽。过热蒸汽进入汽轮机后膨胀做功冲动叶片，叶片带动汽轮发电机转子旋转， 发电机通过电网向用户输送电能。 蒸汽在汽轮机中做功后进入冷凝器，通过将废热排到大气中，蒸汽重新凝结成水 ，再通过给水泵打入锅炉。DEH 基础知识第一章 DEH 的概述2. DEH 的控制对象 ·汽轮发电机组DEH 通过改变调节阀开度来控制机组的转速及功率。· 汽轮机的分类按热循环方式分类(1)(1) 凝汽式汽轮机蒸汽在汽轮机内膨胀做功后 , 除了小部分轴封漏汽外 , 全部进入凝汽器结成水的汽轮机(2)(2) 背压式汽轮机蒸汽在汽轮机内做功后 , 以高于大气压力排出汽轮机 , 用于工业生产或居民采暖的汽轮机(3)(3) 中间再热式汽轮机对于高参数、大功率的汽轮机，主蒸汽的初温、初压都比较高，蒸汽在汽轮机内膨胀到末级，其湿度不断加大，为了减少排气湿度，将做过部分功的蒸汽从高压缸排出，再加热，然后进入中低压缸继续做功。DEH 基础知识第一章 DEH 的概述2. DEH 的控制对象按用途分类（ 1 ）电站汽轮机：仅用来带动发电机发电的汽轮机称为电站汽轮机（ 2 ）供热式汽轮机：即带动发电机发电又对外供热的汽轮机称为供热式汽轮机（ 3 ）工业汽轮机：用来驱动风机、水泵、压缩机等机械设备的汽轮机称为工业汽轮机 按汽轮机的进汽压力分类(1) 低压汽轮机 进汽压力为 1.2 1.5MPa(2) 中压汽轮机 进汽压力为 2.0 4.0MPa(3) 次高压汽轮机 进汽压力为 5.0 6.0MPa(4) 高压汽轮机 进汽压力为 6.0 10MPa(5) 超高压汽轮机 进汽压力为 12 14MPa(6) 亚临界汽轮机 进汽压力为 16 18MPa(7) 超临界汽轮机 进汽压力为大于 22.17MPaDEH 基础知识第一章 DEH 的概述2. DEH 的控制对象· 汽轮机的分类11母管制 : 小机组通常采用母管制运行方式 , 母管制锅炉的蒸汽压力与几台锅炉、汽轮机的总产汽量及耗汽量有关。 DEH 不宜采用机调压，协调等方式。单元制：大机组通常采用单元制运行方式 , 在调节过程中应兼顾锅炉产汽量与汽轮机耗汽量的平衡。 DEH 宜采用机炉协调控制方式。DEH 基础知识第一章 DEH 的概述2. DEH 的控制对象· 汽轮机的供气方式12第一章 DEH 的概述DEH 基础知识2. DEH 的控制对象·汽轮机旁路控制系统13在机组启动阶段或事故状态下将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引入下一级 管道或凝汽器 , 将主蒸汽旁通汽轮机的高压缸引入到再热器为高压旁路 , 将再 热蒸汽旁通汽轮机的中 、低压缸引入到凝汽器为低压旁路。DEH 基础知识第一章 DEH 的概述2. DEH 的控制对象 ·汽轮机旁路控制系统旁路系统的作用 :DEH 基础知识第一章 DEH 的概述2. DEH 的控制对象·汽轮机旁路控制系统旁路系统的功能 :（ 1 ） 改善机组的启动性能。机组冷态启动初期，当锅炉输出的蒸汽参数尚未到达气轮机冲转条件时，这部分蒸汽就有旁路系统旁通到凝汽器，以适应机组暖管的要求。在热态启动时，使用旁路后，锅炉可以快速生温，使之与汽轮机的金属温度匹配，缩短启动时间。（ 2 ） 在机组启动时可以控制主汽压力和中压缸进汽压力，以适应机组进行中压缸启动、定压和 滑压运行的要求。（ 3 ） 启动工况或者汽轮机跳闸时 , 旁路系统可保证再热器有一定的蒸汽流量 , 避免再热器干烧 , 起到保护再热器的作用。（ 4 ） 当主汽压力或者再热汽压力超过规定的值时，旁路系统迅速开启，进行减压、泄流，避免锅炉超压并回收工质。15DEH 基础知识第一章 DEH 的概述2. DEH 的控制对象 · 汽轮机控制系统163.DEH 的控制方案输出信号D/ALVDT 反馈控制指令目标转速 n*升速率 dn/dt转速给定 n实际转速 2/3PI目标功率 N*升负荷率 dN/dt功率给定 N实际功率 2/3PI-+阀位给定 V低真空保护低汽压保护功率高保护并网控制方式手动方式一次调频指令手动指令已跳闸或打闸0 指令+-+DEH 基础知识第一章 DEH 的概述17转速控制回路转速控制回路包括转速目标值给定，转速变化率给定，升速曲线的生成及选择，转 速 PI 调节器，转速测量及三取二逻辑，转速不等率和不调频死区设定，频率同期的自动或手动控制等。本回路承担汽轮发电机组的转速控制任务。功率控制回路功率控制回路包括目标功率值给定，功率变化率给定，一次调频对功率给定的修正，最大功率限制及限制值给定，功率测量及三取二逻辑，功率 PI 调节器，机炉协调控制的投入 / 切除等。本回路构成了汽轮发电机组的功率闭环控制。防超速保护控制回路（ OPCOPC ）接受油开关跳闸辅助接点信号和转速 103%n0信号，经逻辑运算发出快关调门控制信号，并通过硬接线使快关电磁阀带电，迅速关闭调节阀。DEH 基础知识第一章 DEH 的概述 3.DEH 的控制方案· 控制回路18阀控方式司机通过设置目标阀位直接控制调门开度， DEH 维持阀位不度。这时，机组负荷与蒸汽压 力自动平衡。压控方式司机通过设置目标压力来控制机前压力， DEH 控制调门开度来维持主汽压力不变。 CCSCCS 方式在 CCS 方式下， DEH 接受 CCS 主控器来的阀位给定信号，直接控制调门开度。 DEH 与 CCS 主控器配合可完成机跟炉，炉跟机以及机炉协调的各种控制功能。一次调频DEH 具有一次调频功能，调频特性 ( 不等率、死区 ) 可在线修改。DEH 基础知识第一章 DEH 的概述· 功能3.DEH 的控制方案19第二章 液压执行机构DEH 基础知识1.DEH 的硬件组成结构2. 液压部分 3.DEH 系统控制说明20 DEH 可与 DCS 实现一体化； 可实现 DEH 和 DCS 系统共用网络、操作员站、工程师站和服务器等。DEH 基础知识第二章 液压执行机构1.DEH 的硬件组成结构·· 体系结构21·· DEH 的硬件组成各部分功能操作员站：主要完成的是人机接口，运行人员通过操作员站完成能够利用 DEH 完成的正常操作。任意一台操作员站可以定义成工程师站，工程师和 DEH 软件维护人员可以通过工程师站进行组态等修改算法和配置的功能。HUBHUB ：网络集线器，实现上层网络的通讯物理接口。控制柜：实现 I/O 模块的安装布置和接线端子的布置， I/O 模块通过 DP 通讯线和主控单元连接构成底层的数据网络， I/O 模块主要实现对所需要的控制信号的采集转换工作。通过工程师站将 DEH 控制算法下装到控制柜，控制柜中的主控单元实现 DEH 控制算法的实现和运算。DEHDEH 专用的伺服模块：主要实现的功能是该模块和电液转换器（ DDV 阀）、油动机、LVDT （位移传感器）共同组成一个伺服油动机，实现对汽轮机的控制。DEHDEH 专用的测速模块：主要实现的功能是转速测量、加速度测量、 103 动作、 110 打闸、加速度微分前馈。DEH 基础知识第二章 液压执行机构1.DEH 的硬件组成结构22·· 电液转换器：是 DEH 最为重要的环节，主要完成的是将电信号转换为可控 制的液压信号，和利时公司采用的 DDV 阀是直流力矩马达伺服阀解决了困绕 DEH 多年的电液转换不稳定和卡涩的问题。·· 油动机：最终液压的执行机构。通过机械杠杆、凸轮、弹簧等机械连接实现对汽轮机的进入蒸汽和抽汽等的流量控制。从而实现对汽轮机的转速、功率、汽压等最终目标的控制。·· LVDT （位移传感器）：是油动机行程的实时反馈系统， FM146A 伺服模块通过它的反馈信号和主控单元的指令进行比较从而调整输出信号，实现对油动机的稳定快速控制。DEH 基础知识第二章 液压执行机构2. 液压部分233.DEH 系统控制说明DEH 基础知识第二章 液压执行机构·· 控制框图24电液转换器 （ DDV 阀）油动机主控主控I/O 模块I/O 模块伺服模块处理通用标准信 号 AI 、 DI 、 AO 、 DO 、 PI 等等操作员站HUB控制柜专用模块与液压转 换装置和执行部件 构成伺服油动机LVDT 反馈DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明25·· 电液伺服执行器作用：电液位置伺服执行器驱动主汽门和调节汽门连续运动，产生符合机组负荷要求的主汽门及调节汽门开度。组成：由电液伺服阀、油缸、快速卸载阀、隔离阀、单向 ( 逆止 ) 阀，以及位置反馈线性差动位移变送器等组成。电液伺服阀控制进入油缸的流量，由此控制油缸活塞的运动速度；油缸为动力输出；快速卸载阀控制油缸的快速关闭，单向阀起到电液执行器与低压回油油路及 OPC 或 AST 油路的隔离作用，以便在机组运行中，在线维修和更换电液执行器部件。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） 喷嘴挡板式电液伺服阀（ MOOG 阀）：传统电液伺服阀，在高压抗燃油系统中应用比较 广泛，抗污染能力低，易损坏； DDV 阀 ：新型电液伺服阀，可靠性和抗污染能力大大提高，在高压抗燃油和低压 ; VOITH 阀：一种电液比例阀，控制精度和动态响应不如电液伺服阀，抗污染能力 较强，适用于低压透平油系统； CPC 阀：出口油压控制精确，适用于小机组和小型执行机构。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明27DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - MOOG 阀 28DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - MOOG 阀 29控制原理：汽轮机电液控制系统所用电液伺服阀，主要由力矩马达、喷嘴挡板和滑阀套筒等三大部件组成。力矩马达将电流信号转变为挡板的旋转机械运动；喷嘴档板作一级液压放大，由挡板两侧的泄油间隙控制滑阀两端腔室的油压，进而控制滑阀的位移，即控制通过滑阀油口的流量。反馈弹簧管的弹性力与滑阀两端所受的轴向液压力相平衡，从而在线圈电流与滑阀油口间建立起伺服控制关系。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - MOOGMOOG 阀 301 零位调节塞 2 插座 3 阀芯 4 阀套 5 端罩盖 6 对中弹 簧 7 直流 马达 8 阀 芯位置传感器 （ LVDTLVDT ） 9 集成电子线路DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - DDVDDV 阀31特点： DDV 阀采用集成电路实现阀芯位置的闭环控制，阀芯的驱动装置是永磁直线力马达。用大功率的直线力马达替代了小功率的力矩马达、用先进的集成块与微型位置传感器替代了工艺复杂的机械反馈装置。简化了结构，提高了可靠性。工作原理：当一个电指令信号加到阀芯位置控制器集成块上时，此电信号 将转换成一个脉宽调制（ PWM ）电流，振荡器就使阀芯位置传感器（ LVDT ）励磁。经解调后的阀芯位置信号和指令信号进行比较，使阀芯位置控制器产生一个电流给力马达，力马达驱动阀芯，一直使阀芯移动到指令位置。DDV 阀有 P 、 A 、 B 、 T 、 Y 五个油口， A 与 B 是流量控制口，由阀芯控 制。 P 接压力油， T 、 Y 为回油口。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - DDVDDV 阀VOITH 阀的磁力驱动和液压部分的减压阀一起作用使具有压力调节阀的 功能。动态和无磁滞，转换结果优于 0.1% ，精度不会受空气间隙、磁滞现 象、温度或电压波动的影响。 输入信号： 4-20MA 标准模拟量信号输出信号： 0.15-0.45MPA 标准油压通过错油门转换为 0-100 油动机阀位FM151A 输出阀位指令（ 4-20MA ）DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - VOITH 阀 VOITH 阀一种电液比例阀，控制精度和动态响应不如电液伺服阀，抗污染能力 较强，适用于低压透平油系统。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - VOITH 阀 PA 二次油（输出）P 压力油 T 回油X0 、 X1 电位计 UHALL 霍尔电压 VOITH 阀的应用：DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - VOITH 阀 CPC 阀原理是控制指令信 号和输出油压信号比较作闭 环控制已精确控制输出油压 。 DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - CPC 阀 由于 CPC 阀抗污 染能力较差，现在 WOODWARD 公司正推 出 CPC 代产品在 中国试用DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - CPC 阀 输出油压与控制电流指令成比例变化 DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明·· 电液转换器（ DEH 常用的电液转换器） - CPC 阀 38·· 线性位移差动变送器 LVDT线性位移差动变送器 (LVDT), 把油动机 活塞的位移转换成电压信号，反馈到伺服 放大器，与计算机来的信号进行比较。LVDT 由一铁芯和外壳组成，如图， 一个是一次侧绕组，在中心点的两侧各绕 有一个二次侧绕组，这两个绕组反向连接 ，二次绕组的输出是两个绕组感应电动势 之差。二次侧绕组感应电动势经整形滤波 后，转变为铁芯与绕组间相对位移的电信 号输出。输出的信号便可模拟电动机的位 移，也即是阀门的开度。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明· 测速传感器 DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明 在使用中，转速传感器安装在支架上，正对着测速齿盘的齿顶。测速齿盘安装在被测转子上。随着转子旋转，在转速传感器上将产生感应电压。电压波形与正弦 波相似，频率 f 随转子转速 n 变化而变化。 测速信号频率 f （ Hz ）与机组转速 n （ r/min ）间的关系为：60nzfDEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明· 测速传感器 z 为测速齿盘的齿数41·汽轮机的配汽机构在全液压调节系统中， 执行机构又称配汽机构 ，它由活塞式油动机和 调速汽门组成，作用是 根据转速或抽汽压力的 变化，控制汽轮机进汽 量和抽汽量，满足电网 或热网的需要。驱动调节汽阀的传动机 构有三种：提板式、杠 杆式和凸轮式。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明提板式42DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明 ·汽轮机的配汽机构凸轮式·阀门管理固定阀门管理：采用一台油动机驱动多台调节汽门，通过固定阀门开启规律，混合调节配汽机构，在低负荷工况下实现节流调节，在高负荷工况下实现喷嘴调节。两种条件方式随负荷变化而自然转换，通过合理安排调节汽门升程，可以得到连续、线性的升程流量特性。可变阀门管理：采用一台油动机直接驱动一台调节汽门，通过阀门管理软件，电凸轮配汽结构，实现节流调节（单阀控制）和喷嘴调节（顺序阀控制）的在线无扰切换。在机组变负荷的过程中，改善转子、汽缸热应力和部分负荷时的经济性；在顺序阀控制条件下，可设置阀门的开启顺序，进行阀门线形修正，以求得到连续、线性的升程流量特性。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明在中小型汽轮机组上使用的调速 汽门多为群阀提板式结构。调速汽门可按先后顺序开启，锁紧 螺母与横梁之间的间隙大小，决定了 调速汽门开启的先后顺序。在开启时，不是等到前一个汽阀完 全开满，达到最大流量时再开下一个 汽阀，而是在前一个汽阀开到 80% 90% 左右时，下一个汽阀开启，即在 开启的过程中有一定的重叠度，该重 叠度一般在制造厂调整好的，使用过 程中不需要进行调整。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明· 阀门管理45大型汽轮机组高压调解汽阀有 4 8 个，每个高压调节汽阀均配有一个独立的伺服控制回路，阀门的开启用一个专用的程序进行管理，使阀门按预先设定的顺序进行开启。阀门的调节方式有单一的阀门（单阀）控制和顺序阀门（多阀）控制两种方式。 单阀控制方式是所有调节汽阀同时接受一个阀门的控制信号，同时开大或关小，来实现机组的转速或负荷控制。其特点是节流调节、全周进气。这种方式使高压缸汽室温度分布较均匀。但是调节汽阀节流损失较大，降低了机组的热效率。 多阀控制方式是随着机组转速或负荷的改变逐个开启或关闭调节汽阀，开启的个数正比于机组所带的负荷量，在任何时候只有一个汽阀处于半开启的调节状态，其它的调节汽阀或处于全开状态或处于全关状态。其特点是喷嘴调节、部分进汽，汽轮机的热效率比较高，但温度分布不均匀，转子和静子之间温差较大。DEH 基础知识第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明· 阀门管理46DEH 基础知识每种控制方式都有优缺点，机组在不同运行状态时应采用不同的控制方式。一般冷 态启动或带基本负荷运行，要求采用单阀控制方式；机组带部分负荷时，为了提高 经济性，采用多阀控制。第二章 液压执行机构3.DEH 系统控制说明· 阀门管理47第三章 油系统DEH 基础知识1. 油系统的分类2. 高压抗燃油4. 自容式电液执行器3. 低压透平油系统48高压抗燃油系统与低压透平油系统的比较 采用抗燃油为工质：抗燃油电液调节系统 特点：控制精度高、运行方式灵活。结构复杂，对油质要求高，有污染 ( 西方国家按核污染等同 ), 投资高，运行费用高（ 3 年换一次油， 10 万） 。 适用 200MW 以上机组。采用透平油为工质：透平油液调节系统。 特点：结构简单、功能与高压抗燃油电调完全相同！投资少、运行费用低、维护方便。适用 200MW 以下机组。DEH 基础知识第三章 油系统1. 油系统的分类汽轮机配备 DEH 数字式控制器，驱动蒸汽阀门的执行机构 采用高压抗燃油（油压14MPa 左右） 作为动力的纯电调系统称为高压抗燃油纯电调系统；执行机构采用低压透平油（油压 1.0 2.0MPa ） 作为动力的纯电调系统称为低压纯电调系统。 49高压抗燃油纯电调的优点是 ：（ 1 ）油动机动态响 应较好（ 2 ）可软件实现阀门管理。DEH 基础知识第三章 油系统1. 油系统的分类50DEH 基础知识第三章 油系统2. 高压抗燃油51·EH 油源站DEH 基础知识第三章 油系统 2. 高压抗燃油 EH 抗燃油供油装置主要功能是提供电液控制部分所需要的压力油，同时保持压力油的正常理化特性和运行特性。供油装置由油箱，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，油位报警，指示和控制的标准设备所组成。系统工作时，由交流电动机驱动高压叶片泵，抗燃油箱中的抗燃油通过油泵入口的滤网被吸入油泵。油泵输出的抗燃油经过 EH 控制单元中滤油器，卸荷阀，止回阀和过压保护阀（又称溢流阀，安全阀），进入高压供油母管和蓄能器，建立起系统需要的油压。当油压达到 14MPA 左右时，卸荷阀动作，切断油泵出口与高压油集管的联系，将泵出口的油直接送回油箱。此时，油泵在卸荷状态下工作， EH 系统的油压由蓄能器维持。DEH 基础知识·EH 油源站第三章 油系统 2. 高压抗燃油DEH 基础知识第三章 油系统 2. 高压抗燃油·EH 油源站 在运行中，伺服机构和系统中其他部件的间隙漏油会使 EH 系统内的油压逐步降低，当高压油管的油压降低至 12MPA 左右时。卸荷阀复位，高压油泵的出油重又向 EH系统供油。高压油泵就这样在承载和卸荷的交变工况下运行，使能量的消耗量和油温的升高量减少。抗燃油的回油 管是压力回油管，回油管中的压力靠低压蓄能器维持。系统正常运行时，油压由卸荷阀控制维持在 12-14MPA 范围内。当油泵在卸荷状态下工作时，位于卸荷阀和高压集管之间的逆止阀可防止抗燃油从 EH 油系统通过卸荷阀反流进入油箱。运行和备用的两套装置有一个共同的过压保护阀（溢流阀），用以防止 EH 油系统油压过高，当压力达到 15-16MPA 时，过压阀动作 , 将油泵出口油直接送回油箱。54· 供油装置的主要部件 油箱：油箱能保证设备运行所需的总油量 , 里面的磁棒用来吸附可能带有的导磁性杂质 , 要定期清洗。油温控制在 21-57 ，油温低时用加热器加热，油温高时，用冷却水降温。油位要保持在正常范围，过高或过低，要遮断停机。 高压油泵： EH 油系统的压力抗燃油由交流电机驱动的高压叶片泵提供，两台油泵相互独立。正常运行时，一台油泵的出油就能满足整个 EH 油系统的运行，两台互为备用，也可以同时运行。 EH 油再生装置： EH 油再生装置是用来存储吸附剂使抗燃油再生的装置，主要由硅藻土滤油器和波纹纤维滤油器串联而成，硅藻土滤油器主要用来除去油中含有的酸，波纹纤维滤油器是用来防止泥沙等杂质进入油中。 蓄能器：蓄能器可将系统中的能量存储起来，在需要的时候又重新放出，用以维持系统的油压和补充系统的用油量。DEH 基础知识第三章 油系统 2. 高压抗燃油55DEH 基础知识第三章 油系统 2. 高压抗燃油 · 高压部套样品56DEH 基础知识第三章 油系统 2. 高压抗燃油 · 高压部套样品57DEH 基础知识第三章 油系统3. 低压透平油系统DEH 基础知识第三章 油系统 3. 低压透平油系统· 低压透平油调节部分 DEH 基础知识3. 低压透平油系统第三章 油系统低压透平油调节部分是 DEH 控制信号的执行者，这部分的机械和液压性能的好坏直接影响到控制的精度和灵敏度。DEH 基础知识第三章 油系统3. 低压透平油系统· 低压透平油调节部分 如上图所示，压力油在经过双通滤油器后，进入到电液转换器 DDV 阀的 P 油口，若 DDV 阀芯位置在 50% 以上，则从 A 油口 产生脉动油；若 DDV 阀芯位置在 50% 以下，则油口 P 和 T 油口导通，形成回油。 B 口封闭不用。从 A 油口产生的脉动油进 入到错油门滑阀的下腔，与错油门反馈油口生成的脉动油汇和，脉动油在滑阀的下部产生一个向上的力，滑阀上顶部分有压力 油作用，他们形成了一对平衡的力，使错油门滑阀的阀芯浮动在错油门内腔。 以上图为例，若阀位指令信号加大，那么 A 口开大，脉动油进油量增加，滑阀阀芯打破平衡力，向上移动，此时油动机下腔进 入压力油，上腔回油，油动机滑杆向上运行，对液力弹簧式机组来说，调门开启。 在 OPC 指令送出， OPC 电磁阀将动作，它会快速地泻掉脉动油管路中的脉动油，使得油动机迅速关闭。保证了汽轮机的安全 性。614. 自容式电液执行器高压抗燃油电液伺服系统，采用独立的高压抗燃油油源站供油，电液油动机结构简单 ，定位精确，动态响应快，调节品质好。但是，所采用的工质为抗燃油，有毒性，很难 降解，大量应用会造成恶劣的环境污染。低压透平油电液伺服系统，是在常规油动机的基础上改造而成，其性能受原设备的限 制，其静态精度和动态响应均不如高压系统，而且品种多，性能差异大，给现场工程应 用带来很大的工作量。自容式电液执行器，将两种电液伺服系统统一起来，即可用于大型机组，也可用于中 小型机组。自容式电液执行器适用于对大机组现有的高压抗燃油 DEH 进行环保改造和优 化，也可用于大机组新机配套。同时，也可用于中、小机组的 DEH 控制。尤其是那些陈 旧的、调节系统损坏严重的机组，采用自容式电液执行器可以圆满解决此类机组电调改 造的问题。DEH 基础知识第三章 油系统62· 自容式电液执行器的优点自容式电液执行器把油源站与电液执行器集成为一体。油源、液压油、管路容纳于“ 自容式”中。集成性：将液压缸、操纵座、控制系统和油源系统集成在一起，并经过优化，省去油源站和外部油管路。节能性：根据系统的稳态耗油少，动态耗油时间短，可大量节省油系统内部循环能耗。环保性：采用抗磨液压油作为工作介质，避免磷酸酯抗燃油对环境的污染。故障危险分散性：若供油系统故障只影响其中一台油动机，可设法在线更换，机组其它油动机仍可以正常工作，避免停机检修。DEH 基础知识第三章 油系统4. 自容式电液执行 器63· 自容式电液执行器原理1. 电机泵组件 2. 溢流阀 3. 仪表组件 4. 蓄能器 5. 滤油器 6. 电磁换向阀7. 插装阀 8. 电液伺服阀 9. 油动机 10. 位移传感器DEH 基础知识第三章 油系统4. 自容式电液执行 器供油系统由马达、高压蓄能器、操纵座、油路集成块、油源块、电机油泵等部件 组成。每个阀门执行机构上都装有两台齿轮泵，它们各由一台交流马达驱动。正常 运行期间，只有一台油泵处于工作状态。执行机构工作用油的设计油压范围为 12 16MPa 。当蓄能器内的油压达到设计油压上限时，油泵马达停止运转，靠蓄能器 蓄存的高压油来维持执行机构的工作。一旦蓄能器内的油压降到设计油压下限，油 泵马达自动启动，向蓄能器补充高压油。如此周而复始，马达就处于这种断续运行 的工作状态。当其中的一台油泵或马达出现故障时，可立即启动另一台备用油泵， 此时可以对故障油泵或故障马达进行维护或更换。DEH 基础知识第三章 油系统4. 自容式电液执行 器 · 自容式电液执行器原理65油动机效果图DEH 基础知识第三章 油系统66油源 ( 泵站 ) 部分效果图DEH 基础知识第三章 油系统67工程应用DEH 基础知识第三章 油系统68DEH 基础知识第三章 油系统工 程 应 用69第四章 汽轮机的自动保护系统DEH 基础知识70在机组运行中，为防止部分设备失常造成机组严重损坏，系统装有自动停机危急 遮断系统（ ETS ）。机组设有自动停机危机遮断油路（ AST 油路）和超速保护控制油路（ OPC 油路）。DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统AST 电磁阀的工作过程， AST 电磁 阀带电，电磁阀带动阀芯下移 , 关闭高 压供油 HP 的泄油通路， X 腔的压力升 高，为高压供油压力，它克服弹簧 1 的 拉力，推动活塞向右移动，将 AST 危急 遮断油的泄油通道堵塞， AST 危急遮断 油油压建立。 AST 电磁阀失电时，电磁 阀阀芯在弹簧 2 的拉力作用下上移，打 开高压供油 HP 的泄油通路， X 腔的压 力降低，不足以克服弹簧 1 的拉力，活 塞在弹簧拉力的作用下左移，将 AST 危 急遮断油的泄油通道打开， AST 危急遮 断油失压。DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统72危机遮断系统组成 :主要有四只自动停机遮断电磁阀 AST 、两只超速保护控制阀OPC 、隔膜阀和控制块组成。AST 电磁阀正常通电励磁关闭，封闭遮断油泄油通道，使各油动机下腔油压建立， 失电打开，泄 遮断油，关闭各阀门。四只组成串并联布置，组成两个通道，每个通道至少一只打开，才能导致停机。任意 一只损坏或拒动均不会引起停机，提高了可靠性。OPC 电磁阀正常不带电关闭，封闭 OPC 泻油通道，使调节汽门下腔油压建立。通电打 开，泄 OPC 油，关闭各调节汽门。两只组成并联布置，任何一只打开，就能导致 OPC 泄油，提高了安全性。DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统73DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统74隔膜阀连接透平油（低压安全油 ）系统和 EH 油（高压安全 油）系统，当透平油系统 的压力降到停机值时，通 过 EH 油系统遮断汽轮机。机械超速或手动超速实验 ，均能使安全油降低，通 过隔膜阀泄 AST 遮断油， 遮断汽轮机。DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统75单向阀 ( 逆止阀 )位于危急遮断母管（ AST ）和超速保护母管（ OPC ）之间，在危 急遮断母管泄油时，也会导致超速母管的泄油，关闭所有的进汽阀门。 如果超速母管泄油，调节阀门（ GV 和 IV ）受控于超速保护控制器而迅 速关闭，单向阀则维持 AST 母管的油压不变，主汽阀和再热主汽门仍在 全开的位置。DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统76保 护 系 统 原 理DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统77机械超速及手动脱扣 ( 打闸 )由隔膜阀实现正常工作：透平油压建立关闭隔膜阀汽机出现故障：泄保安油隔膜阀打开泄 AST 油快速卸荷阀泄荷关闭所有阀门DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统78自动停机保护ETS 主要对汽轮机的一些重要参数进行监视，当这些参数超过其运行限 制值时， ETS 就送出遮断信号，使 AST 电磁阀动作，使 AST 油路泄油，所有进 汽阀关闭，机组停机。 被监视的参数：汽轮机超速、轴向位移、轴振动、冷凝器真空过低、轴承润滑油压过低等。正常工作： AST 电磁阀带电ETS 动作时： AST 电磁阀失电打开泄 AST 油（同时泄 OPC 油）快速卸荷 阀泄荷关闭所有阀门自动停机DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统79电超速保护超速保护控制系统 (OPC) ，当转速达到 103%n0时， OPC 电磁阀动作，使高压 调节汽阀及再热调节汽阀暂时关闭 , 减少汽轮机进汽量，当转速降到 103%n0以 下时， OPC 电磁阀关闭， OPC 油压重新建立，高压调节汽阀及再热调节汽阀可以 重新开启。 OPC 动作不会使气轮机停机。正常工作： OPC 电磁阀不带电103% 超速时的动作过程： OPC 电磁阀带电打开泄 OPC 油快速卸荷阀泄荷 关调门延时 2 秒钟且转速下降至 3090rpm OPC 电磁阀失电复位 重新建立安全油压 开调门 。DEH 基础知识第四章 汽轮机的自动保护系统80第五章 机炉协调控制DEH 基础知识81所谓 “协调”，就是协调机组内外能量平衡，以及压力控制和功率控制的 矛盾，来达到满意的控制过程。协调控制的根本任务就在于维持整个机组运行过程中的能量平衡，包括： 机组输入能量与输出能量的平衡； 机炉之间供需能量的平衡； 锅炉内部各子系统之间物资能量传递的平衡； 机组与电网之间的平衡。 DEH 基础知识第五章 机炉协调控制82DEH 基础知识第五章 机炉协调控制83负荷控制的三种基本方式1. 锅炉跟随的负荷控制方式，也称锅炉跟随汽轮机方式。如下图所示：DEH 基础知识第五章 机炉协调控制84·总之，锅炉跟随方式虽然对电网负荷变化有较快的响应，但动用锅炉的 蓄热量过大时，会使主汽压力产生大幅度的波动，造成机组运行不稳定。DEH 基础知识第五章 机炉协调控制·当负荷要求 P0 改变时 , 首先改变汽轮机调节汽门的开度 , 以改变汽轮机的进汽 量 , 使发电机的输出功率 PE 迅速与负荷要求相适应。当汽轮机调节汽门开度 变化的同时，锅炉出口蒸汽压力 PT 随即改变，通过汽压调节器改变锅炉 控制指令 PB ，以改变锅炉的燃料量、送风量和给水量。这种控制方式由 汽轮机控制机组的输出负荷，锅炉控制主汽压力。负荷控制的三种基本方式1. 锅炉跟随的负荷控制方式·锅炉跟随的负荷控制方式一般用于下列情况：当单元机组中的锅炉设备正常运行 , 机组的输出功率受到汽轮机限制时。承担变动负荷的机组，锅炉蓄热能力较大时。85DEH 基础知识第五章 机炉协调控制2. 汽轮机跟随的负荷控制方式，也称汽轮机跟随锅炉方式。如下图所示：负荷控制的三种基本方式86·总之，汽轮机跟随控制方式，根本不利用锅炉的蓄热量，汽压可以十分稳定，但负荷响应太慢，不能及时满足电网负荷需求，调频能力差。DEH 基础知识第五章 机炉协调控制负荷控制的三种基本方式2. 汽轮机跟随的负荷控制方式。 ·当外界负荷需求增加时，给定功率信号增加 P0 增加，首先是锅炉的控制 指令 PB 增大，即功率控制器的输出增大，增加燃烧率。随着炉内燃烧加强，主汽压 PT 升高，为了维持主汽压力不变，主汽压力调节器输出指令 PT 开大汽轮机调解汽门，增大汽轮机的进汽量，使 PT=P0 ，同时增加汽轮机的输出功率 PE ，使发电功率与给定功率 P0 逐步平衡。这种控制方式是锅炉控制机组负荷，汽轮机控制主汽压力。·汽轮机跟随的负荷控制方