DEH讲课资料.doc

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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、网络控制技术、电子集成电路技

2、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液压系统是依靠对封闭液体的推力来工作

3、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、无级变速性。液压系统的执行器（如液压缸等）可以

4、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，并将在负载减小后立即起动。5、高功效性、高功效性。液压

5、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保安系统的执行机构，它接受DEH控制系统发出的指令，操

6、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

7、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34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

8、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

9、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：5（油动机液压原理图

10、）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6（遮断、超速、压力开关组件原理图）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，

11、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，DEH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

12、块控制外，还受低压系统的隔膜阀（或机械遮断阀）的7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E

13、H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：8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

14、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。 9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

15、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。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

16、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。

17、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。10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

18、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

19、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11力表各两套

20、。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。DN6.4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

21、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。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

22、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、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。12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

23、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。13伺服阀基本结构简图力矩马达：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

24、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

25、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

26、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

27、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14力最后可使滑阀偏移一侧，使调节阀关闭。方向阀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

28、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

29、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

30、用下关闭，切断高压油进油。插装阀15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

31、，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

32、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4-165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。图4-5 PVP变

33、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17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

34、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

35、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

36、，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，供油泵联锁，报警等使用。加热器18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

37、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。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，

38、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19冲击。液压油随着发电机组功率的增大，蒸汽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）20六、六、DEH在气轮机控制系统中的作用在气

39、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

40、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 =4.73DH0 0e /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

41、(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，K2，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 ，Mf d/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M

42、T 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。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变MT 21，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

43、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、ICV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

44、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，

45、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)22式中： N-发电机功率；n0-额定转速；dn/dN-在静态曲

46、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

47、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。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

48、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：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

49、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23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。高中压调节阀在各自的工作压力下，其通流能力之比为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