300MW汽轮机高压抗燃油EH液压控制系统说明书.doc

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1、手册编号：C300MW汽轮机高压抗燃油EH液压控制系统说明书（ALSTHOM型机组）新华控制工程有限公司二000年十月目 录1 前 言2 供油系统21 供油装置22 抗燃油与再生装置23 自循环滤油系统24 自循环冷却系统25 油管路系统3 执行机构31 高压调节阀执行机构和再热调节阀执行机构32 高压主汽阀执行机构和再热主汽阀执行机构4 危急遮断系统41 四只电磁阀20/AST42 二只电磁阀20/OPC43 危急遮断控制块44 二个单向阀45 隔膜阀5 附图1 前 言EH系统包括供油系统、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，并由它来驱动执行机构，执行机构响应从DEH送来

2、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。2 供油系统（参见图CCC2. 500.153）EH供油系统由供油装置、抗燃油再生装置及油管路系统组成。21 供油装置（见图1）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。供油装置的电源要求：两台主油泵为 30

3、KW、380VAC、50HZ、三相 一台滤油泵为 1KW、380VAC、50HZ、三相 一台冷却油泵为 2KW、380VAC、50HZ、三相 一组电加热器为 5KW、220VAC、50HZ、单相2.1.1 工作原理由交流马达驱动高压变量柱塞泵，通过油泵吸入滤网将油箱中的抗燃油吸入，从油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流入高压蓄能器和与该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。泵输出压力可在021MPa之间任意设置。本系统允许正常工作压力设置在12.015.0MPa。油泵启动后，油泵以全流量约85 l/min向系统供油，同时也给蓄能器充油，当油压到达系统的整定压力14

4、MPa时 ，高压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油流量相等时，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，泵会自动改变输出流量，维护系统油压在14MPa。当系统瞬间用油量很大时蓄能器将参与供油。溢流阀在高压油母管压力达到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3微米油滤油器然后通过冷油器回至油箱。高压母管上压力开关63/MP以及63/HP、63/LP能分别为自动启动备用油泵和对油压偏离正常值时进行报警提供信号。冷油器出水口管道装有油箱温度控制器，油箱内也备装有油温过高报警测点的位置孔及

5、油位高低报警和油位低遮断油泵的信号测点，油位指示安放在油箱的侧面。2.1.2 供油装置的主要部件：2.1.2.1 油箱 设计成能容纳900升液压油的油箱(该油箱的容量设计满足1台大机和2台50小机的正常用油)。考虑抗燃油内少量水份对碳钢有腐蚀作用，设计中全部采用不锈钢材料。油箱板上有液位开关（油位高低报警和油位低遮断）、磁性滤油器、空气滤清器、控制块组件等液压元件。另外，油箱的底部外侧安装有一个加热器，在油温低于20时应给加热器通电，加热EH油。2.1.2.2 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，并采用双泵工作系统，当一台泵工作，则另一台泵备用，以提高供油系统的可靠

6、性，二台泵布置在油箱的下方，以保证正的吸入压头。2.1.2.3 控制块(参见图2)控制块安装在油箱顶部，它加工成能安装下列部件：a. 四个10微米的滤芯，每个滤芯均分开安装及封闭。b. 二个单向阀装每个泵的出口侧高压油路中。c. 一个溢流阀位于单向阀之后的高压油路中，它用来监视油压，并且当油压高于设计值时，将油送回油箱，确保系统正常的工作压力。d. 两个截止阀，正常全开，装在单向阀之后的高压管路上，手动关闭其中的一个阀门，只隔离双重泵系统中的一路，不影响机组的运行，以便对该路的滤器、单向阀以及泵等进行在线维修或更换。2.1.2.4 磁性过滤器在油箱内回油管出口下面，装有一个200目的不锈钢网兜

7、，网兜内有一组永久磁钢组成的磁性过滤器，以吸取EH油中的铁金属垃圾。同时整套滤器可拿出来清洗及维护。2.1.2.5 蓄能器一个高压蓄能器装在油箱旁边，吸收泵出口压力的高频脉动分量，维持油压平稳。此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，此阀能将蓄能器与系统隔绝并放掉蓄能器中的高压EH油至油箱，对蓄能器进行试验与在线维修。2.1.2.6 冷油器二个冷油器装在油箱旁，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（俗称油包水）。冷却水由冷油器循环冷却水的出口处的电磁水阀控制。2.1.2.7 电器箱（ER端子箱）电器箱内装有接线端子排及以下的压力开关组件：a. 两个压差

8、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与出口侧的压差。如果压差达到0.55MPa时，则开关就提供报警信号，以表示此滤芯被堵塞，并且需要调换。b. 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，并提供报警信号。c. 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11.20.2MPa时，接点闭合，提供启动备用油泵信号。d. 二个压力开关（63/HP）感受油系统压力过高信号，当压力高到16.20.2MPa时，接点闭合，提供音响报警信号。e. 二个压力开关（63/LP）感受油系统的压力

9、过低信号，当压力低到11.20.2MPa时，接点闭合，提供音响报警信号。f. 一个压力传感器XD/EHP将021MPa的压力信号转换成420mA的电流信号，此信号可以用作用户的下列选择性项目：） 驱动一个记录仪。） 送到一个电厂计算机去，以监视EH油压。） 将信号送给一个装在控制室中的传感接收器（压力指示器）。g. 一个电磁阀20/MPT，它可以对备用油泵启动压力开关（63/MP）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）触点翻转，就可使备用油泵起动。此电磁阀以及压力开关与高压油母管用一节流孔隔开，因此试验时，母管压力不会受影响。备用油泵

10、起动压力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。h. 一个压力式温度开关（23/EHR）整定在20。联锁状态时，当油箱油温低于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。2.1.2.8 温度控制回路测温开关23/CW来的信号控制继电器，再由继电器操作电磁水阀20/CW，当油箱温度超过上限值55时电磁水阀被打开，冷却水流过冷油器，当油温降到下限值38时电磁水阀被关闭。2.1.2.9 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

11、，推动开关机构，能报警高、低油位；并在极限低油位时，送出一个遮断开关动作信号（停主油泵）。2.1.2.10 一个弹簧加载逆止阀装在压力回油箱的管路上，这样可在滤器和冷油器两者中任一个堵塞时或回油压力过高（大于0.21MPa）时，使回油直接通过该阀回到油箱。2.1.2.11 回油过滤器回油过滤器组件装在油箱旁边的压力回油管路上，为了便于调换滤芯，在滤器外壳上装有一个可拆卸的盖板。2.2 抗燃油与再生装置2.2.1 抗燃油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

12、化设计的液压油为磷酸酯型抗燃油。其正常工作温度为2060。鉴于磷酸酯抗燃油的特殊理化性能，本系统中所用密封圈材料均为氟橡胶。原装EH抗燃油（型号EHC美国AKZO公司出品）物理和化学性能如下：粘度（ASTMD 44572）37.8(saybolt) 220秒 (47mm2/s)98.9(saybolt) 43秒 (5mm2/s)酸指数(毫克KOH/克) 0.03粘度指数 0最大发泡(起泡沫)(ASTMD 892-72)毫升 10比重 60F(16) 1.142最大色度(ASTM) 1.5最大含水量Wt 0.03颗粒分布(SAEA-6D) 试运3级最大含氯量ppm(x射线荧光分析) 20水解稳定

13、性(48小时) 合格最小电阻值0HM/cm 12109热膨胀系数在100F时(38) 0.00038最低闪点 455 F (235)空气夹带量(ASTMD 3427)分钟 1.0燃点 665 F (352)自燃点 1100 F (594)2.2.2 再生装置(参见图3)抗燃油再生装置是一种用来储存吸附剂并使抗燃油得到再生的装置(使油保持中性、去除水份等)。该装置主要由硅藻土滤器和精密滤器（即波纹纤维滤器）等所组成。一个精密过滤器与一个硅藻土滤器相串联，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。每个滤器上还装有一个压力表，

14、当滤器需要检修时，此压力表就指出不正常的高压力。硅藻土滤器以及波纹纤维滤器均为可调换滤芯的结构。当管路上的阀门关闭时，滤器盖可以拆去，以便调换滤芯。如果任一个滤器的油温在4354之间，压力高达0.21MPa时,就需调换该装置。2.3 自循环滤油系统在机组正常运行时，系统的滤油效率较低。因此，经过一段时间的机组运行以后，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。为了不影响机组的正常运行，为了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。油泵从油箱内吸入EH油，经过两个过滤精度为1m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

15、20 l/min，电机功率1KW。电源380VAC，50Hz，三相。2.4 自循环冷却系统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，50Hz，三相。2.5 油管路系统油管路系统主要由二套高压蓄能器组件和二套低压蓄能器组件以及相应的不锈钢管和一些管路附件组成。油管作用是连接供油系统与执行机构，构成回路。二套高压蓄能器组件分别位于汽机左右二侧靠近高压主汽阀执

16、行机构旁。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。二套低压蓄能器组件分别布置在高压蓄能器组件侧翼，低压蓄能器通过一个球阀与压力回油母管相连，用于吸收系统回油的液压脉动。3. 执行机构（参见图1） 电一液伺服执行机构是DEH控制系统的重要组成部分之一，ALSTHOM 300MW汽轮机DEH系统有10只执行机构，分别控制2个高压主汽阀、4个高压调节汽阀、2个再热主汽阀和2个再热调节汽阀的位置。由于控制对象不同，形式不同，所以10只执行机构可分为2种类型执行机构。 所有执行机构的油缸，均属单

17、侧进油的油缸，阀门开启由抗燃油压力来驱动，而关闭是靠操纵座上的弹簧力。液压油缸与一个控制块连接，在这个控制块上装有隔离阀、伺服阀、电磁阀、快速卸荷阀和逆止阀等。加上不同的附加组件，可组成二种基本形式的执行机构（即开关型和控制（比例）型执行机构）。另外，在油动机快速关闭时，为了使蒸汽阀碟与阀座的冲击应力保持在允许的范围内，在油动机活塞尾部采用液压缓冲装置，可以将动能累积的主要部分在冲击发生的最后瞬间转变为流体的能量。现将二种类型蒸汽阀的执行机构分别说明如下：3.1 高压调节阀执行机构和再热调节阀执行机构该二种执行机构除组成部件的尺寸大小不同外，至于工作原理和组成部件形式完全相同，故放在一起进行说

18、明。此二种执行机构属于控制型，可以将汽阀控制在任意的中间位置上，成比例地调节进汽量以适应需要。3.1.1 工作原理如下：（参见图4）经计算机运算处理后的欲开大或者关小汽阀的电气信号由伺服放大器放大后，在电液转换器一伺服阀中将电气信号转换成液压信号，使伺服阀主阀移动，并将液压信号放大后控制高压油的通道，使高压油进入油动机活塞下腔，油动机活塞向上移动，带动汽阀使之启动，或者是使压力油自活塞下腔泄出，借弹簧力使活塞下移关闭汽阀。当油动机活塞移动时，同时带动两个线性位移传感器，将油动机活塞的机械位移转换成电气信号，作为负反馈信号与前面计算机处理送来的信号相加，由于两者的极性相反，实际上是相减，只有在原

19、输入信号与反馈信号相加后，使输入伺服放大器的信号为零后，这时伺服阀的主阀回到中间位置，不再有高压油通向油动机下腔或使压力油自油动机下腔泄出，此时汽阀便停止移动，并保持在一个新的工作位置。在该二执行机构的集成块上各有一个卸荷阀，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，并将快速卸荷阀打开，迅速泄去油动机活塞下腔中压力油，在弹簧力作用下迅速地关闭相应的阀门。3.1.2 控制型执行机构的主要部件（参见图5）该二种执行机构是安装在蒸汽阀的操纵座上，油动机活塞杆经操纵座中的连接块与汽阀杆相连，在活塞缩进移动时是打开阀门。现将该形式的执行机构的主要部件简要说明如下：3.1.2.1 截

20、止阀供到执行机构的高压油均经过此阀到伺服阀去操作油动机，关闭截止阀便切断高压油路，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、检修或更换伺服阀、快速卸荷阀和位移传感器等，该阀安装在液压块上。3.1.2.2 滤 网为了保证经过伺服阀的油的清洁度，以确保阀中的节流孔、喷咀和滑阀能正常工作，所有进入伺服阀的高压油均先经过一个滤网，过滤精度为10微米。在正常工作条件下，滤网要求每6个月更换一次。3.1.2.3 伺服阀（参见图6） 伺服阀是由一个力矩马达和两级液压放大及机械反馈系统所组成。第一级液压放大是双喷咀和挡板系统；第二级放大是滑阀系统，其原理如下： 当有欲使执行机构动作的电气信号由

21、伺服放大器输入时，则伺服阀力矩马达中的电磁铁线圈中就有电流通过，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，此挡板伸到两个喷咀中间。在正常稳定工况时，挡板两侧与喷咀的距离相等，使两侧喷咀的泄油面积相等，则喷咀两侧的油压相等。当有电气信号输入，衔铁带动挡板转动时，则挡板移近一只喷咀，使这只喷咀的泄油面积变小，流量变小，喷咀前的油压变高，而对侧的喷咀与挡板间的距离变大，泄油量增大，使喷咀前的油压力变低，这样就将原来的电气信号转变为力矩而产生机械位移信号，再转变为油压信号，并通过喷咀挡板系统将信号放大。挡板两侧的喷咀前油压与下部滑阀的两个腔室相通，因此，当两个喷咀前的

22、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，以控制高压油通向油动机活塞下腔，克服弹簧力打开汽阀，或者将活塞下腔通向回油，使活塞下腔的油泄去，由弹簧力关小或关闭汽阀。为了增加调节系统的可靠性，在伺服阀中设置了反馈弹簧并在伺服阀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，借机械力量最后使滑阀偏移一侧，使伺服阀关闭，汽阀亦关闭。3.1.2.4 位移传感器 线性位移传感器是由芯杆、线圈、外壳等所组成。TDZlB位移传感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

23、靠性强的特点。当铁芯与线圈间有相对移动时，例如铁芯上移，次级线圈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，作为负反馈。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，也就是汽阀的开度，为了提高控制系统的可靠性，每个执行机构中安装二个位移传感器。3.1.2.5 快速卸荷阀（参见图7） 快速卸荷阀安装在油动机液压块上，它主要作用是当机组发生故障必须紧急停机时或在危急脱扣装置等动作使危急遮断油泄油失压后，可使油动机活塞下腔的压力油经快速卸荷阀快速释放，这时不论伺服放大器输出的信号大小，在阀门弹簧力作用下，均使阀门关闭。

24、 目前使用的卸荷阀都是插装阀结构，它有阀套、阀芯、弹簧和节流孔组成。在阀芯下部的腔室与油动机活塞下的高压油路相通。阀芯上部的油室一路经逆止阀与危急遮断油相通，而另一路是经节流孔与高压进油相连。在正常运行时，阀芯上部的油压作用力加上弹簧力将大于阀芯下高压油的作用力，阀芯压在阀套上，使高压油与油缸回油相通的油口关闭。油缸活塞下腔的高压油建立。执行机构具备工作条件。当危急遮断油跌掉后，阀芯上腔的压力也经逆止阀跌去，阀芯将被下腔高压油的作用力顶开，使油缸高压腔的油经壳体上的通孔流向回油或油缸上腔。阀门在操纵座弹簧力的作用下，迅速关闭。3.1.2.6 逆止阀有两个逆止阀装在液压块中，一只是通向危急遮断油

25、总管，当运行中欲检修此执行机构时，必须关闭此执行机构的截止阀，使油动机活塞下的油压降低或消失，这时其它执行机构仍在正常工作。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，该阀的作用是阻止回油管里的油倒流到检修的执行机构各个部分。3.2 高压主汽阀执行机构和再热主汽阀执行机构（参见图8）该二执行机构属开关型执行机构，阀门在全开或全关位置上工作。油缸形式为拉力单侧进油。 该二执行机构分别安装在对应的主汽阀操纵座上，它们的活塞杆通过操纵座上的连接块与汽阀阀杆直接相连。因此，活塞杆缩进去时开启阀门，活塞杆缩伸出去时关闭阀门，油动机是单侧作用的，打开阀门靠油动机的拉力

26、，关阀门靠操纵座弹簧力。 执行机构的主要部件是由油缸、液压块、二位二通电磁阀、快速卸荷阀、截止阀和逆止阀等所组成，现将主要部件简要说明如下：3.2.1 液压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。3.2.2 二位二通电磁阀是用于遥控关闭阀门以进行定期的阀杆活动试验，当电磁阀动作时，把油缸高压腔的油通过一个节流孔排向回油，在弹簧力作用下，活塞杆缓慢移动。改变节流孔的大小可以改变阀门活动试验的速度。3.2.3 其余部件上面已作过介绍，不再重复。4. 危急遮断系统（参见图1） 为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致的汽轮机发生重大损伤事故，在机组上装有危急遮

27、断系统。危急遮断系统监视汽机的某些运行参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就送出遮断信号关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门。 被监视的参数有如下各项： 汽轮机超速、推力轴承磨损、轴承油压过低、冷凝器真空过低、抗燃油油压过低等。另外，还提供了一个可接所有外部遮断信号的遥控遮断接口。 危急遮断系统的主要执行元件由一个带有四只自动停机遮断电磁阀（20/AST）和二只超速保护控制阀（20/OPC）的危急遮断控制块（亦称电磁阀组件）、隔膜阀和相关压力开关及管路附件等所组成。4.1 四只电磁阀(20/AST) 该四个(AST)电磁阀受ETS的控制。在正常运行时，它们是被通电励磁关闭，从而封闭了自动停机危急遮

28、断（AST）母管上的抗燃油泄油通道，使所有蒸汽阀执行机构活塞下腔的油压能够建立起来。当电磁阀失电打开，则总管泄油，导致所有汽阀关闭而使汽机停机。电磁阀（20/AST）是组成串并联布置，这样就有多重的保护性。前后二个通道中只需各有一只电磁阀打开，（AST）安全油便迅速泄去，所有阀门在操纵座弹簧力作用下迅速关闭。同时也提高了可靠性，四只AST电磁阀中任意一只损坏或拒动作均不会引起误跳机。4.2 二只电磁阀(20/OPC)OPC电磁阀是超速保护控制电磁阀，它们是受DEH控制器的OPC部分所控制。该二个电磁阀是并联布置，正常运行时，该二个电磁阀不带电常闭，这样就封闭了OPC总管油液的泄放通道，使调节汽

29、阀和再热调节汽阀的执行机构活塞下腔能够建立起油压，一旦OPC控制板动作，例如转速达103额定转速时，该二个电磁阀就被励磁（通电）打开，使OPC母管油液泄放。这样，相应执行机构上的卸荷阀就快速开启，使调节汽阀和再热调节汽阀迅速关闭。4.3 危急遮断控制块该控制块主要功能是为自动停机危急遮断(AST)与超速保护控制(OPC)母管之间提供接口。控制块上面装有六只电磁阀（四只AST电磁阀，二只OPC电磁阀），内部有二只单向阀，控制块内加工了必要的通道，以连接各元件。4.4 二个单向阀二个单向阀安装在自动停机危急遮断（AST）油路和超速保护控制（OPC）油路之间，当OPC电磁阀通电打开，单向阀维持AST

30、的油压，使主汽门和再热主汽门保持全开。当转速降到额定转速，OPC电磁阀失电关闭，调节阀和再热调节阀重新打开，从而由调节汽阀来控制转速，使机组维持在额定转速，当AST电磁阀动作，AST油路油压下跌，OPC油路通过两个单向阀，油压也下跌，将关闭所有的进汽阀而停机。4.5 隔膜阀（参见图9）它联接着润滑油（低压安全油）系统与EH油（高压安全油）系统，其作用是当润滑油系统的压力降到不允许的程度时，可通过EH油系统遮断汽轮机。隔膜阀装于前轴承座的侧面，当汽轮机正常运行时，润滑系统的透平油通入阀盖内隔膜上面的腔室中，克服了弹簧力，使阀保持在关闭位置，堵住EH危急遮断油母管通向回油的通道，使EH系统投入工作。机械超速遮断机构或手动超速试验杠杆的单独动作，或同时动作，均能使透平油油压力降低或消失，因而使压缩弹簧打开隔膜阀阀门把EH危急遮断油排到回油管，AST安全油迅速失压将关闭所有的进汽阀。