汽轮机的调节保安系统

发布于：2024-05-30 17:38:30 来自：电气工程/电气资料库 [复制转发]

一、

高压抗燃油系统

高压抗燃油液压控制（简称EH系统）系统由一套供油系统、若干套控制阀门运动的执行机构和一套危急遮断系统组成。

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。

阀门执行机构及危急遮断系统均采用高压抗燃油机控制。每只高中压调门分别用一只独立的单侧进油高压油动机驱动，油动机上装有电液伺服阀和位移变送器，油动机位置可由DEH系统精确控制，这样，各调门的位置均由DEH根据转速调节、功率调节及运行方式的要求进行控制，从而实现各种复杂的控制功能。

供油装置

供油装置是提供控制部分所需要的高压抗燃油，并由它来驱动伺服执行机构，以调节汽机各蒸汽阀开度，同时保持液压油的正常理化特性和运行特性。它由安装在座架上的不锈钢油箱、有关的管道、蓄压器、控制件、二台变量柱塞泵、二台电动机、滤油器以及热交换器等组成，集中布置于汽机房零米的抗燃油站。

高压抗燃油是一种三芳基磷酸脂，它是有良好的抗燃性能和流体稳定性。

油箱设计成能容纳900升液压油的油箱。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。油箱的底部安装有一个加热器，在油温低于20℃时通电加热，提高EH油温，油箱侧面也装有油温测点、油位指示器。

磁性过滤器在油箱内回油管出口下面，装有一个不锈钢网兜，网兜内有一组永久磁钢组成的磁性过滤器，以吸取EH油中的铁金属垃圾。同时整套滤器可拿出来清洗及维护。

冷油器二个冷油器装在油箱旁，冷却水由冷油器循环冷却水的出口处的电磁水阀控制。冷油器回水口管道装有电磁水阀。

抗燃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，并采用双泵并联工作系统，以提高供油系统的可靠性，布置在油箱的下方，通过油泵吸入滤网将油箱中的抗燃油吸入，以保证正的吸入压头。从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。

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。

油泵既向系统供油，同时也给蓄能器充油，当油压到达系统的整定压力14.5MPa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14.5MPa。当系统瞬间用油量很大时，蓄能器将参与供油。

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。

自循环滤油系统在机组正常运行时，系统的流量较小故滤油效率较低。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。

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。冷却系可以由温度开关控制，也可以由人工控制启动或停止。

控制块安装在油箱顶部，它加工成能安装下列部件：

a. 四个滤芯。

B. 二个单向阀装在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母管中，它用来监视油压，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。

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，只隔离双泵系统中的一路，不影响机组的运行，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。

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油至油箱，对蓄能器进行试验与在线维修。

再生装置

再生装置是用来储存吸附剂,使抗燃油得到再生的装置（保持中性、去除水份）。主要由硅藻土滤器和精密滤器（即波纹纤维滤器）组成。

精密过滤器与硅藻土滤器串联，独立安装在自循环滤油的管路上。

滤器顶部还装有一个压力表，如果任一个滤器的油温在43－54℃之间，压力高达0.21MPa时，就需调换滤芯，当管路上的阀门关闭时，拆去滤器盖即可。

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。四个蓄能器分别装在二个支架上，位于汽机左右二侧靠近高压调门伺服机构旁。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，能将蓄能器与系统隔绝并放掉蓄能器中的高压EH油，进行在线维修。考虑抗燃油内少量水份对碳钢有腐蚀作用，设计全部采用不锈钢材料，其他部件尽可能采用不锈钢材料。

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。

各执行机构的回油通过压力回油管先经过3微米回油滤油器，然后通过冷油器回至油箱。

高压母管上压力开关能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。

二、

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，从汽轮机组的发电容量来分有600MW、300MW、200MW、125MW等等，但从其汽轮机控制系统的执行机构来看，其工作原理均是一致的。

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。执行机构的油缸，属单侧进油的油缸，液压油缸与一个控制块连接，在这个控制块上装有隔离阀、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。

执行机构

各汽阀的位置是由各执行机构来控制的，抗燃油压力使汽门开启，弹簧力使汽门关闭。执行机构上的液压油缸与控制块连接，在控制块上装有隔离阀、卸载阀、逆止阀，有二种基本形式的执行机构。

开关型执行机构没有伺服阀，仅能控制阀门的全开或全关，高压抗燃油从节流孔进入油缸活塞的下部腔室，并由一个快速卸载阀所控制，当汽轮机挂闸后，此卸载阀就关闭，以使该腔室中的油压逐渐建立并开启阀门，当汽轮机打闸时，快速卸载阀动作，汽阀在弹簧作用下快速关闭。

控制型执行机构带有伺服阀，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，执行机构装有一个伺服阀和二个线性位移变送器(LVDT)，高压油经过一个10μ的滤网供给伺服阀，该伺服阀接受来自伺服放大器的阀位信号，从而控制执行机构的位置。LVDT输出一个正比于阀位的模拟信号，并将它反馈到DEH的伺服控制板。

隔离阀可使包括液压油缸在内的执行机构零件进行在线维修，逆止阀可防止油流经泄油回路或危急遮断回路倒流。

油动机又称液压伺服马达，是一个典型的反馈控制位置随动系统，主要由油动机活塞(或称油缸)及反馈机构等组成，是汽轮机调节系统中驱动调节汽门的执行机构。它能自动、连续、精确地复现来自中间放大环节输入信号的变化规律，使调节汽门的开度达到并保持在预定的控制状态。油动机具有惯性小、驱动力大、动作快、能耗低的突出优点，这是目前电磁式驱动机构不可比拟的。

线性位移传感器

是由芯杆、线圈、外壳等所组成。TDZ－l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。

三、

伺服阀

原理：当有信号输入时，力矩马达中的电磁铁线圈中有通过电流被励磁，在磁铁作用下衔铁旋转，同时带动挡板转动。稳定时挡板与喷阻距离相等，喷阻两侧的油压相等。移近一只喷咀，使喷咀前的油压变高，而对侧的喷阻与挡板间的距离变大，喷阻前的油压变低。由于喷咀前油压与滑阀腔室相通，因此，当两个喷阻前的油压不等时，则滑阀两端的油压也不相等，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（或将活塞下腔通向回油，使油泄去）。同时设置了反馈弹簧并在伺服阀调整时设有一定的机械零偏，增加了可靠性即使断电或失去电信号时，借机械零偏使滑阀偏移一侧，使伺服阀主阀芯负偏，关闭汽门。

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。

控制型执行机构

控制型执行机构可以将调门控制在任意位置。当计算机输出信号由伺服放大器放大后，在伺服阀中转换成液压信号，控制高压油的通道，使高压油进入油动机活塞下腔，推动活塞上移，开启汽门，或泄放活塞下腔的压力油，使调门关闭。在活塞移动时带动线性位移传感器，输出活塞的机械位移反馈信号，由计算机处理，直至原输入信号与反馈信号相同时，伺服阀回到中间位置，不再控制高压油变化，此时调门停止移动，稳定一个新的工作位置

控制型执行机构装置图

在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。

开关型执行机构

阀门在全开或全关位置上工作。

该执行机构安装于阀门弹簧操纵座上，它的活塞杆与阀门活塞杆（亦称阀杆）刚性连接在一起。因此，活塞运动时带动阀杆相应运动，油动机是单侧作用的，打开汽门靠油动机的推力，关汽门靠弹簧力。

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

四、

汽轮机危急遮断系统

低压油保安部分由危急保安器及遮断油门、危急遮断试验装置、两只危急遮断指示器、手动脱扣器组成；

高压抗燃油保安部分由卸荷阀、AST电磁阀、OPC电磁阀等组成。高低压安全油通过一只隔膜阀相连接。当手动脱扣器或危急保安器动作泄去低压安全油，导致隔膜阀动作，泄去高压安全油（AST油），通过卸荷阀动作关闭高中压主汽门、调门。当汽机主保护动作，则直接泄去高压安全油（AST油），高中压主汽门、调门关闭；而OPC电磁阀动作仅泄去控制调门的安全油（OPC油），高中压调门关闭。

隔膜阀.

提供了高压抗燃油系统的危急遮断部分和润滑油系统的接口，从机械超速和手动停机总管来的低压安全油供到隔膜阀的上部，克服弹簧刀将阀关闭，这样就封闭了自动停机危急遮断总管中的高压抗燃油(即AST油)的泄油通道，我们简称机械挂闸。只要机械超速和手动遮断总油管中的油压消失，譬如由一个遮断动作所引起，就会使弹簧开启隔膜阀，泄去遮断油而停机。润滑油和抗燃油彼此相互不接触。

危急遮断系统工作过程

在正常运行时，AST电磁阀是被通电励磁关闭这些，从而封闭了自动停机危急遮断（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，这样每个通道中至少须一只电磁阀打开，才可导致停机，具有多重的保护性；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停机。

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。正常运行时该两个电磁阀是不带电常闭的，封闭了OPC总管油液的泄放通道，使调节汽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控制板动作时，例如转速达到103％额定转速时该两个电磁阀就被励磁（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。

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。

危急保安器.

（图集第3页图3-24）又称危急遮断器，为飞环式结构，汽轮机前轴承箱内主轴的短轴上装有两个飞环式危急保安器，面向发电机方向，第一只为№.1危急保安器，与之对应的是№.1危急遮断油门，第二只为№.2危急保安器，与之对应的是№.2危急遮断油门。

危急保安器工作原理是：

借助偏心环的偏心作用，在高速旋转时产生离心力，当离心力大于压缩弹簧的预紧力时，偏心环飞出，撞击危急遮断油门的碰钩，使之跳闸，迅速泄掉低压安全油，关闭高中压主汽门、调速汽门，汽轮机转速下降后，危急保安器飞环便自动复位。偏心环上有两个对称的月牙形油槽，在作喷油试验时存油，以增加偏心环的重量和偏心距。使之在较低转速时飞出。喷油停止后，油槽中的存油借助于离心力从油槽顶部的小孔逸出，偏心环随之复位。，危急遮断试验装置、两只危急遮断指示器、手动脱扣器

危急遮断油门（图集第3页图3-25）是汽轮机超速保护的执行机构，动作时，飞环将喷钩击脱，活塞在弹簧作用下上移，将低压安全油与回油接通，迅速泄掉低压安全油，关闭高中压主汽门、调速汽门，在活塞上移同时压力油将通往超速指示器，以指示危急遮断油门的跳闸情况，当复位油通向活塞上部，将活塞压下，同时碰钩在销轴的扭弹簧作用下与活塞重新搭扣，将活塞限位在正常位置。

危急遮断试验油门

为经常检查危急保安器的备用情况，进行活动试验，正常情况下手轮处于正常中间位置，指示铭牌指示正常，试验时将指示铭牌上的小顶针按下，转动手轮使指示铭牌指示于被试位置，由于和手轮固定为一体的小轴和活塞上的销子是偏心的，因此转动手轮将使活塞左右移动，使赶压油通入被试危急保安器喷油试验装置，同时切断低压安全油通往被试危急遮断油门的去路，使危急保安器动作后不影响机组的正常运行。

超速指示器

可指示危急遮断油门所处的位置，危急遮断油门动作时，使指示油进入超速指示器，将活塞推向左端，前罩窗口内即显示出红色的指示板标记，表示相应的危急遮断油门处于“跳闸”位置，危急遮断油门复位后，指示油压消失，活塞被弹簧压至右端，指示板退出前罩窗口，表示相应的危急遮断油门处于“正常”位置。

手拍脱扣器

是汽轮机紧急停机的手动保护装置，安装于前轴承箱端面上，若需要紧急停机时，首先将手柄的防护罩拿掉，然后推动手柄，使活塞往里移动，此时低压安全油经该装置泄掉，从而使高中压主汽门、调速汽门关闭。

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