電液調節(jié)系統(tǒng)講義.doc

EH系統(tǒng)講義40萬噸熱電250MW汽輪機高壓抗燃油伺服系統(tǒng)構成機修中心-周志強引言：汽輪機是帶動發(fā)電機旋轉發(fā)電的原動機，由于外界負荷隨時都可能發(fā)生變化，而且不能大量存儲，所以要求發(fā)電量與外界負荷隨時保持平衡；同時要保證供電質量(頻率和電壓)。這些任務主要由汽輪機調節(jié)系統(tǒng)完成 。隨著計算機容量、速度和可靠性的飛速發(fā)展。出現(xiàn)了以數(shù)字計算機作為主要控制裝置，采用液壓執(zhí)行機構的第四代汽輪機控制系統(tǒng)高壓抗燃油系統(tǒng)；簡稱DEH。DEH系統(tǒng)通過控制汽輪機主汽門和調節(jié)器門的開度，實現(xiàn)對汽輪發(fā)電機組的轉速、負荷、壓力的控制。所以它是汽輪發(fā)電機組的重要組成部分，是汽輪機啟動、停止、正常運行和事故工況下的調節(jié)控制器。n DEH系統(tǒng)分為計算機控制和液壓控制系統(tǒng)兩部分，其中計算機控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)DEH的各種功能并發(fā)出指令使各蒸汽閥門動作。液壓控制系統(tǒng)（EH系統(tǒng)）用于接受計算機控制系統(tǒng)的指令并驅動各蒸汽閥門動作。EH系統(tǒng)構成及功能： n EH液壓控制系統(tǒng)是汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）中的一個組成部分，主要由供油系統(tǒng)（EH油站、再生裝置、抗燃油）、執(zhí)行機構（高主油動機、高調油動機、中低壓抽汽油動機）、危急遮斷系統(tǒng)（危急保安裝置、隔膜閥）、EH油壓低試驗模塊及油管路系統(tǒng)（油管路、高壓蓄能器）組成。n 新型的EH系統(tǒng)，除了能夠完成負荷控制、轉速控制等常規(guī)控制功能外，一般還具有各種汽輪機功能試驗、閥門試驗和超速試驗等許多附屬功能。EH油站工作原理 油泵啟動后（最大流量約為100L/min），經(jīng)過吸油濾器，從油箱中吸入抗燃油。從油泵出來后的壓力油，經(jīng)過油站出口組件，一路進入高壓蓄能器，即向蓄能器充油；一路進入和該蓄能器相連的EH液壓控制系統(tǒng)中。在充油過程中，系統(tǒng)流量會逐漸減少，油壓開始升高。當油壓到達泵的調整壓力時，泵的變量機構起作用，并改變泵的輸出流量，直到泵的輸出流量和系統(tǒng)流量相匹配時，泵的變量機構便維持在某一位置，從而穩(wěn)定系統(tǒng)油壓在14.5MPa。當系統(tǒng)流量改變時，泵會自動調整輸出流量。而在系統(tǒng)瞬間大油量時，供油則主要由蓄能器完成。EH油站部件： 油箱：n 油箱本體設計為不銹鋼材料，容積為1150升，可滿足1臺大機和2臺50小機和汽機旁路油動機的正常用油。在油箱上裝有一些液壓部件：主要由柱塞式主油泵、冷卻油泵、濾油泵、控制塊、濾油器、溢流閥、蓄能器、冷油器組成。該油站除主系統(tǒng)自身設置濾油設備外，還獨立設置了一套自循環(huán)濾油系統(tǒng)，同時夏天溫度較高，還特別設置了油循環(huán)冷卻系統(tǒng)。側面主要有翻板式液位計（帶液位變送器）、壓力表、PH儀表盒等；頂上主要有液位開關、油站出口集成塊組件、空氣濾清器等。各泵吸油口、油箱回油管和磁性過濾器在箱體內(nèi)部，底部則安裝了一個遠紅外加熱器。油泵：n 為保證供油系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)配置了兩臺高壓變量柱塞泵，即一臺泵工作，另一臺泵備用。二臺泵布置在油箱的下方，以便于泵的檢修和正壓吸入。n 主油泵 (2臺):電機30KW（附圖重點介紹）n 濾油泵 (1臺):電機0.75KWn 冷卻油泵 (1臺):電機1.5KWn 調節(jié)裝置分為二部分：調節(jié)閥和推動機構。調節(jié)閥裝在泵的上部，感受泵出口壓力變化并轉化成推動機構的推力，其上的調整螺釘用于設定系統(tǒng)壓力。n 推動機構在泵體內(nèi)部，活塞產(chǎn)生的推動力克服彈簧力來決定泵斜盤傾角。該調節(jié)器包括一個殼體，內(nèi)含控制閥芯、加載彈簧、端盤和加載彈簧機構。通過調整加載彈簧的預緊力，可以確定泵的設定壓力。 系統(tǒng)壓力（泵出口壓力）作用于控制閥芯的左端，只要系統(tǒng)壓力低于加載彈簧設定值，控制閥芯就被彈簧推向左端，從而使得伺服活塞連接于泵體泄油口,伺服彈簧則把泵保持于全排量。當泵出口壓力升高到設定壓力時，控制閥芯克服彈簧力向右端移動，使伺服活塞連接于泵的壓力進口。該壓力克服伺服彈簧力使伺服活塞移動并減小泵的斜盤傾角。隨著系統(tǒng)壓力升高斜盤傾角減小從而減小柱塞行程直到泵的輸出流量減小到剛好把系統(tǒng)壓力維持于設定值所需要的流量。 油站出口組件：n 油站出口組件安裝在油箱頂部，其上裝有：n a 10微米的濾芯兩只，并聯(lián)安裝，分別裝在兩臺泵的出口側高壓油路中。n b 單向閥兩只，并聯(lián)安裝，分別裝在兩臺泵的出口側高壓油路中。n C 溢流閥一只，裝在單向閥后的高壓油路中。當系統(tǒng)油壓高于泵設定值時，溢流閥動作溢油，起到過壓保護作用。（170.2MPa動作）n d 截止閥兩只，分別裝在兩臺泵出口側的單向閥后的高壓油路上，運行時均打開。關閉其中的一個截止閥，可對該路的濾油器、單向閥以及泵等進行在線檢修或更換。磁性過濾器： n 油箱內(nèi)回油管出口側下面，裝有一組永久磁鋼組成的磁性過濾器，用以吸取液壓油中的金屬微粒。蓄能器： n 高壓蓄能器一只，裝在油箱側面，并與泵和系統(tǒng)相連，可吸收泵出口壓力的高頻脈動分量，向系統(tǒng)供油，維持油壓平穩(wěn)。蓄能器塊上有一個進油和一個回油截止閥，通過此二閥可將蓄能器與系統(tǒng)隔離并放掉蓄能器中的高壓油和氮氣，以進行在線維修。冷油器： n 冷油器二只，立在油箱旁，冷卻水在管內(nèi)流過，液壓油在冷油器外殼內(nèi)環(huán)繞管束流動。冷卻水的通斷由電磁水閥控制，也可以就地手動控制。油站冷卻系統(tǒng)： n 系統(tǒng)除正常的回油冷卻外，在油站中還設置了一套獨立的冷卻系統(tǒng)，以確保在任何情況下，油箱油溫都能控制在正常的工作范圍（2060）之內(nèi)。再生裝置功能： n 再生裝置安裝在EH油站旁，是一套獨立的循環(huán)油路。該裝置可用來存儲吸附劑并能使抗燃油得到再生，即使油液變的更清潔并保持中性、去除水份等。其構成主要為硅藻土濾器和精密濾器（波紋纖維素濾器）。n 再生裝置每個濾器上裝有一個壓力表。當油溫在4354之間，而任一個濾器的壓差高達0.21MPa時，就需檢修該裝置。關閉管路上的閥門，打開濾器蓋，便可更換其內(nèi)的濾芯?？谷加停?n 本系統(tǒng)采用的工作介質是一種抗燃性的液壓油即磷酸酯型抗燃油，其正常工作溫度為3060，閃點（）235 ，自燃點（）530，顆粒度SAE749D級（美國汽車工程協(xié)會）5級，NAS1638（美國國家宇航學會）8級（每mL油液中大于10m顆粒數(shù)280）。n 注意事項：避免抗燃油接觸受傷的皮膚并誤吞入；避免抗燃油濺落在保溫層并滲入熱金屬表面；抗燃油侵蝕電纜包皮（如聚氯乙稀材料）后應立即清洗并檢查損傷程度。執(zhí)行機構： n 執(zhí)行機構是EH系統(tǒng)中的重要部件，它直接控制著汽機蒸汽閥門的關閉及其閥門的開度。本系統(tǒng)共有7只執(zhí)行機構：1個高主油動機、4個高調油動機、1個中抽油動機和1個旋轉隔板油動機。n 執(zhí)行機構分為開關型與伺服型兩種。 開關型用于主汽閥的驅動，不參與調節(jié)，根據(jù)掛閘信號處于全開或全關兩個位置。伺服型可根據(jù)DEH指令信號要求，驅動閥門在任何位置，從而有效控制機組的轉速和負荷。工作原理 n 高主油動機為單側進油油缸，其開啟由抗燃油壓力驅動，而關閉是靠操縱座上的彈簧力。由于油動機為開關型結構，因此油動機(即主汽閥)只能處于全開和全關二種工作狀態(tài)。 n 掛閘后，高壓抗燃油經(jīng)過截止閥、電磁閥(常開)和節(jié)流孔后進入油缸下腔，油缸下腔油壓逐漸升高，克服彈簧力，將油動機(即主汽閥)逐漸打開，直至主汽閥門全部打開。n 當電磁閥通電時，壓力油被切斷，回油接通，油缸下腔的壓力油經(jīng)過節(jié)流孔、電磁閥后接通壓力回油，油缸下腔油壓逐漸降低，主汽閥在彈簧力的作用下逐漸關閉，直至閥門全關。當閥門全關時對應行程開關發(fā)訊。n 高主油動機上裝有一個卸荷閥。當汽輪機出現(xiàn)故障需要停機時，危急遮斷系統(tǒng)動作并卸掉危急保安油（AST），卸荷閥打開，快速泄去油缸活塞下油，在彈簧力作用下，閥門被快速地關閉。靜態(tài)時遮斷關閉時間常數(shù)為0.150.3秒。高主油動機部件：n 高主油動機主要由液壓油缸、集成塊、截止閥、濾網(wǎng)、二位四通電磁換向閥、卸荷閥、和單向閥等部件所組成。其中，液壓油缸與集成塊相接，而其余部件則裝在集成塊上。電磁換向閥： n 油動機上設置了一只電磁換向閥，這是一種常開型二位四通電磁閥，用作油動機活動試驗用。電磁鐵斷電時，油路接通，高壓油進入油缸下腔，閥門打開。電磁鐵通電時，切斷來油的同時，油缸下腔的油接通回油，在彈簧力的作用下，閥門開始關閉。卸荷閥： n 卸荷閥裝在油動機集成塊上。它的作用是：當機組發(fā)生故障要停機時，危急保安(或脫扣)裝置動作使危急遮斷油卸油失壓，卸荷閥動作，油動機活塞下腔的壓力油經(jīng)卸荷閥快速卸掉，在操縱座彈簧力作用下，閥門快速關閉。n 卸荷閥是插裝閥與油路塊的組合件，在系統(tǒng)原理圖中作圖符號使用的是插裝閥符號。n 有三種不同的型式的卸荷閥，即先導溢流閥、電磁換向卸荷閥和DUMP閥。卸荷閥工作原理n 正常工作：AST電磁閥帶電遮斷油建立 P1 P2杯形閥、隔開HP與油缸下腔接通閥門開度加大 （節(jié)流孔是產(chǎn)生快速卸載閥的復位油的） 單向閥： n 集成塊中裝有兩個單向閥：一只是通向AST油總管（或OPC油總管），該單向閥的作用是防止危急遮斷母管上的AST油（或OPC油）倒流回油動機；另一只逆止閥是通向回油母管，該閥的作用是防止回油管里的油倒流回油動機。當關閉油動機上截止閥，便可以在線檢修(或更換)油動機上的電磁閥(或伺服閥)、卸荷閥、油缸、濾網(wǎng)等，而不影響其它汽閥正常工作，而此在線檢修只有在具有多閥功能的情況下才能進行。高調油動機： n 高調油動機裝于閥門彈簧操縱座上，其活塞桿與閥桿相連，活塞運動時帶動閥桿相應運動。中抽油動機： 中抽油動機為雙側進油油缸，其開啟、關閉均由抗燃油壓力驅動。該油動機屬于伺服型，可以將油動機（或調節(jié)汽閥)控制在任意的位置上。中抽油動機為拉力油缸工作原理 從DEH來的指令信號經(jīng)過伺服放大器放大后，在伺服閥中將電氣信號轉換成液壓信號，使伺服閥主閥移動，高壓油進入中油動機活塞下腔，油動機活塞上腔接通排油，活塞向上移動，并帶動調節(jié)汽閥使之開啟；當指令為關閥門時，其動作過程與上相反。當油動機活塞移動時，裝在油動機上的兩個線性位移傳感器同時被帶動，并將油動機活塞的機械位移轉換成電氣信號，作為負反饋信號與前面的DEH指令信號比較相加，當其運算結果為零，即輸入伺服放大器的信號為零后，伺服閥的主閥便回到中間位置，從而切斷油動機上下腔與油路的通道，此時汽閥便停止移動，停留在一個新的工作位置。n 中抽油動機上裝有兩個卸荷閥。當汽輪機出現(xiàn)故障需要停機時，危急遮斷系統(tǒng)動作并泄掉危急保安油和OPC油，閉鎖閥動作，切斷伺服閥與油缸上下腔的通道。同時，兩個卸荷閥打開，配置在中壓油動機旁的高壓蓄能器中的壓力油通過其中的一個卸荷閥快速進入中抽油動機活塞上腔，而中抽油動機活塞下腔中的壓力油則通過另一個卸荷閥進入到回油中，調節(jié)閥門被快速地關閉。靜態(tài)時遮斷關閉時間常數(shù)為0.150.3秒。 閉鎖閥： n 閉鎖閥主要由手動換向閥和滑閥組成，是一個伺服閥和油缸之間的開關型油路通道，滑閥受手動換向閥和OPC油的控制。n 正常運行時，建立起的OPC油通過手動換向閥（處于不閉鎖位置）進入到滑閥之中，并將滑閥移動到工作位置，即伺服閥和油缸之間的油路相通位置。當轉動手柄將手動換向閥置于閉鎖位置時，進入到滑閥之中的OPC油被泄掉，滑閥在彈簧力的作用下移動到彈簧的另一端，此時，伺服閥和油缸之間的油路被切斷，如關閉油動機上的截止閥，就可在線更換相應油動機上的伺服閥和濾網(wǎng)，而油動機仍可保持在當前工作狀態(tài)。旋轉隔板油動機： n 旋轉隔板油動機工作原理和結構同中抽油動機。其區(qū)別僅在于旋轉隔板油動機為推力油缸，而中抽油動機為拉力油缸。電液轉換器（伺服閥以動畫介紹）： 伺服閥工作原理：給一指令（加大開度）：DEH指令 線圈擋板偏轉P左P右 滑閥右移HP與油缸下腔接通開度V=0滑閥回中位閥門在某一新的工作位置同理：加一反向電壓，回油與下腔接通，關小閥門。n 力反饋原理：無控制電流時，銜鐵由彈簧管支承在導磁體的中間位置，擋板也處于中間位置，滑閥在反饋桿小球的約束下處于中位，閥無液壓輸出。當有控制電流輸入時在銜鐵上產(chǎn)生逆時針方向的電磁力矩，使銜鐵擋板組件繞彈簧轉動中心逆時針方向偏轉，彈簧管和反饋桿產(chǎn)生變形，擋板偏離中位。這時，噴嘴擋板閥右間隙減小而左間隙增大，引起滑閥左腔控制壓力增大，右腔控制壓力減小，推動滑閥左移。同時帶動反饋桿端部小球左移，使反饋桿進一步變形。當反饋桿和彈簧管變形產(chǎn)生的反力矩與電磁力矩相平衡時，銜鐵擋板組件便處于一個平衡位置。在反饋桿端部左移進一步變形時，使擋板的偏移減小，趨于中位。這使左腔控制壓力又降低，右腔控制壓力增高，當閥芯兩端的液壓力與反饋桿變形對閥芯產(chǎn)生的反作用力以及滑閥的液動力相平衡時，閥芯停止運動，其位移與控制電流成比例。n 伺服閥由于供油壓力的變化和工作油溫度的變化而引起的零位變化稱為零飄。零飄一般用使其復位所需加的電流值與額定電流值之比來衡量。這一比值越小越好。n 由于制造、調整、裝配的差別，控制線圈中不加電流時，滑閥不一定位于中位。有時必須加一定的電流才能使其恢復中位（零位）。這一現(xiàn)象稱為零偏。零偏以使閥恢復零位所需加之電流值與額定電流值之比來衡量，一般零偏為2%。 危急遮斷系統(tǒng)： n 危急遮斷系統(tǒng)由危急保安裝置和隔膜閥組成。當汽輪機出現(xiàn)故障需要停機時，危急遮斷系統(tǒng)動作并卸掉危急保安油（AST）和超速保護控制油（OPC），關閉全部汽輪機蒸汽閥門，使汽輪機停機，以保護汽輪機安全。n OPC電磁閥采取冗余配置，AST電磁閥則是并串聯(lián)結構形式。n AST電磁閥接受下列停機指令；軸承油壓低，EH油壓低，軸向位移，凝汽器真空低，超速(110%額定轉速即3300轉)等。 AST電磁閥： n 我們右圖為例，介紹一下。AST是個二級閥，電磁閥帶點后，圖中左側的小閥關閉，高壓油進入后形成壓力腔室，頂住圖右側閥座，封住AST油通道。反之，電磁閥失電，左側小閥打開，高壓油卸掉，右側閥座在壓差作用下打開，AST油卸掉。但AST1中的AST油只能卸到AST2、4中，如果2、4中沒有一個動作，AST油是卸不掉的。所以，一組中至少有一個閥動作，才能卸掉。就是說，4個閥中任何一個誤動，AST油壓是卸不掉的。如果動作時，任何一個拒動，都不會造成油壓無法卸掉。圖中黃線表示高壓油，紅線表示AST油，綠線表示無壓回油。四個AST電磁閥分別是1、2、3、4。1、3一組，2、4一組。OPC電磁閥： n OPC電磁閥有二只，它們是受DEH控制器的OPC部分所控制，按并聯(lián)布置。正常運行時，該二只電磁閥是不帶電常閉的，即堵住了OPC總管OPC油液的卸放通道，從而建立起OPC油壓。n 當轉速達103額定轉速時（3090轉），OPC動作信號輸出，二個OPC電磁閥被勵磁（通電）打開，使OPC母管OPC油液卸放，從而使調節(jié)汽閥迅速關閉，延時3秒鐘且轉速下降至3090轉，OPC電磁閥失電復位，重新建立起油壓，開調門維持機組3000轉。隔膜閥： n 隔膜閥聯(lián)接著潤滑油（低壓安全油）系統(tǒng)與EH油（高壓安全油）系統(tǒng)，其作用是當?shù)蛪喊踩蛪毫档礁裟らy的動作值時，可通過EH油系統(tǒng)遮斷汽輪機。n 當汽輪機正常運行時，潤滑油系統(tǒng)的低壓安全油通入隔膜閥上面的腔室中，并克服彈簧力，使隔膜閥保持在關閉位置，堵住EH危急遮斷油母管通向回油的通道，從而建立起危急遮斷油壓（AST）。當潤滑油保護系統(tǒng)動作并泄掉低壓安全油后，隔膜閥在彈簧力的作用下而打開，卸掉EH危急遮斷油母管AST油，從而關閉所有的蒸汽閥門。（上海置道公司的隔膜閥在上腔的低壓安全油路上，安裝了一個用于快速掛閘的電磁閥。打閘時通過DCS遮斷掛閘電磁閥。） n 應用于高壓抗燃油系統(tǒng)中。n 通過該裝置泄去抗燃油安全油，使所有閥門隨著關閉。n 薄膜閥的上部作用著透平油安全油壓，下部作用著抗燃油安全油壓n 由于透平油安全油壓產(chǎn)生的作用力始終比抗燃油安全油壓大，因此，薄膜閥的活塞始終處于關閉位置n 一旦透平油安全油壓泄去，活塞將在抗燃油油壓的作用下開啟，使抗燃油油壓也泄去，高、低壓主汽閥和調節(jié)汽閥關閉 油管路系統(tǒng) 油管路系統(tǒng)主要由一套油管和六個高壓蓄能器組成。油管可將供油系統(tǒng)與執(zhí)行機構連接起來，構成一個工作回路，并輸送工作介質。二個高壓蓄能器固定在靠近高壓調門伺服機構的旁邊；二個高壓蓄能器固定在中抽油動機旁邊；二個高壓蓄能器固定在旋轉隔板油動機旁邊。蓄能器塊上有一個進油和一個回油截止閥，通過此二閥可將蓄能器與系統(tǒng)隔離并放掉蓄能器中的高壓EH油，以進行在線維修。EH油壓低試驗裝置： n EH油壓低試驗裝置主要用于在線試驗壓力開關，以檢測壓力開關的狀態(tài)并提高其可靠性。它主要由油路塊、壓力開關箱及支架組成，配置有節(jié)流孔、八只壓力開關、兩只壓力表、兩只二位二通電磁閥及兩只截止閥。n 正常運行時，通到壓力開關的油壓為系統(tǒng)壓力（14.5MPa），壓力開關接點閉合（整定值為9.0MPa）。給一側的電磁閥帶電或手動打開截止閥，則經(jīng)過節(jié)流孔進入到該側壓力開關的壓力油泄掉，壓力開關接點斷開并對外發(fā)信。由于兩側壓力開關同時動作才會發(fā)出停機信號，因此，試驗不會造成汽機遮斷。n 注意：試驗時，只能單側進行，切不可兩側同時進行試驗！系統(tǒng)構成小結： n 危急遮斷系統(tǒng)有什么作用？n 為了防止汽輪機在運行中因部分設備工作失常可能導致的汽輪機發(fā)生重大損傷事故，在機組上裝有危急遮斷系統(tǒng)。在異常情況下，使汽輪機危急停機，以保護汽輪機安全，危急遮斷系統(tǒng)監(jiān)視汽輪機某些參數(shù)，當這些參數(shù)超過其運行限制值時，該系統(tǒng)就關閉全部汽輪機進汽閥門。n 執(zhí)行機構單向閥有何作用？n 有兩個單向閥裝在液壓塊中，一只是通向危急遮斷油總管，該單向閥的作用是阻止危急遮斷油母管上的油倒回到油動機。另一只單向閥是通向回油母管，該閥的作用是阻止回油管里的油倒流到油動機。當關閉油動機的隔離閥，便可以在線檢修該油動機的伺服閥