版本號：a
東方電氣自動控制工程****培訓教材
汽輪機高壓抗燃油液壓伺服系統
培訓教材
（第一分冊）
turbine hydraulic pressure control system of
hp fire-resistant oil
中國東方電氣集團
東方電氣自動控制工程****
內容提要
本教材是針對大型火力發電機組高壓抗燃油液壓伺服（控制）系統的培訓而編寫的，可用於135mw、200mw、300mw等機組。本教材著重介紹eh系統，主要內容是汽輪機液壓伺服系統原理、組成、裝置及元件說明、抗燃油和汙染控制等。詳細內容也可參閱相關說明書。
本書適用於電廠執行、維修人員學習使用，也適用於我公司經營、服務、管理、生產人員學習使用。
前言隨著高壓抗燃油全電調數字電液控制系統（deh）在電站汽輪機控制中的應用和發展，廣大使用者和相關技術人員都迫切需要有一冊較為詳盡的，關於汽輪機液壓伺服（控制）系統及其元件的基本原理、結構、安裝、除錯、執行、維護等方面內容的說明指導書。為此，根據編者多年從事電站汽輪機液壓伺服系統設計、除錯工作的經驗，結合當前國內電廠中較為典型的液壓伺服系統應用例項，在參考大量的液壓技術資料的基礎上，特編輯、整理了本培訓手冊，以方便使用者和相關技術人員的學習與工作。
本手冊共分兩個分冊。第一分冊為eh系統分冊，主要內容是汽輪機液壓伺服系統原理 、組成、裝置及元件說明、抗燃油和汙染控制等。第二分冊是執行維護分冊，主要內容包括安裝、除錯、執行、維護及常見故障診斷等。
我們確信您將發現本手冊的價值，使其成為您工作中的助手和夥伴。
編者二00二年十二月
目錄（第一分冊）
第一篇概述 1
第二篇液壓技術原理及特性 2
第三篇汽輪機典型eh控制系統 3
第四篇主要液壓部件 13
第五篇液壓輔件 25
第六篇液壓油 27
第七篇汙染控制 31
在近十餘年中，國內電站汽輪機控制系統的發展經歷了一段較快的成長期，其突出標誌為電液控制系統在汽輪機控制中的應用和推廣。以往汽輪機控制大都採用傳統的機液式或液壓式的調節、保護系統，其存在著自動化程度低、控制精度差、故障率高、操作複雜、檢修維護困難等缺點。我國在20世紀80年代末、90年代初從國外（如西屋、日立等公司）引進了較先進的數字電液控制技術，從而引發了一場國內電站汽輪機控制系統的轉型變革。
數字電液控制技術是建立在兩大基礎技術之上的：其一為數字電子技術，它主要包括計算機技術、網路控制技術、電子積體電路技術等。其二為液壓伺服控制技術。
從20世紀70年代開始，隨著大規模或超大規模積體電路技術的應用和推廣，計算機及網路控制技術的普及和發展，數字電子技術的可靠性、安全性已越來越高；同時，液壓伺服控制技術也得到了充分的發展，如液壓裝置的整合化，電液比例閥、伺服閥的使用等。所有這些綜合運用於汽輪機控制、保護系統，就形成了適合電站汽輪機控制的數字電液控制系統，簡稱deh。在deh控制系統中，訊號流部分（主要包括訊號的採集、處理和放大）採用的是數字電子技術；而能量流部分（主要包括能量或功率的傳遞和放大）則採用了液壓伺服控制技術。
液壓系統是依靠對封閉液體的推力來工作的。它有兩個表示其特徵的主要引數，即壓力p和流量q。液壓系統通過壓力來傳遞功率，通過流量來產生運動。
只要液體流動，必然存在引起運動的不平衡力，亦即必然存在壓差或壓降。該壓差或壓降是克服管道的摩擦阻力所必需的。在流量恆定的系統中，系統不同點之處的動能與壓力能之和必恆定。
液壓系統的應用領域非常廣泛，如機械加工業、建築裝備業、塑料加工業、農業機械、行走機械等等。它已成為人類生產、生活活動中不可缺少的技術。
為什麼汽輪機閥門的驅動、控制必須採用液壓伺服系統呢？這是由於同機械、電力、電子和氣動等其它控制系統相比，液壓系統具有許多無可比擬的優點：
● 無級變速性。液壓系統的執行器（如液壓缸等）可以很容易地實現無級變速控制；並且變速過程平穩、可靠。
● 方向可逆性。很少有原動機是可以反向的。可以反向的原動機通常必須先減速到完全停止然後才能反向。而液壓執行器則能在全速運動中突然反向且不損壞。
● 控制精確性。液壓控制系統有極好的運動精度。這是由於其採用的傳遞介質（液壓油）的性質所決定的。由於油液可壓縮性很小，因此其控制精度可達到極高的水平。
● 過載保護性。液壓系統中可設定溢流閥以防止過載損壞。當負載超過設定值時，溢流閥把來自幫浦的流量引向油箱，限制輸出力或力矩。
這樣液壓執行器可在過載時停止運動而無損壞，並將在負載減小後立即起動。
高功效性。液壓系統可在高達400bar的範圍內工作，由於元件的高速、高壓能力，可以用很小的重量和尺寸提供很大的輸出功率。加之整合化、通用化的設計，可使系統緊湊、合理，有較高的效能**比。
汽輪機的eh控制系統主要由液壓伺服系統、液壓遮斷系統和抗燃油供油系統組成（200mw機組典型油路系統圖如附圖1所示）。eh系統接受數字電液控制系統（deh）發出的指令，完成機組的掛閘、閥門驅動、遮斷等任務，確保機組的安全、穩定執行。
3.1 液壓伺服系統
液壓伺服系統是deh控制系統的重要組成部分，它主要由操縱座、油動機、lvdt元件等構成。
液壓伺服系統的關鍵部件是油動機。油動機是汽輪機調節保安系統的執行機構，它接受deh控制系統發出的指令，操縱汽輪機閥門的開啟和關閉，從而達到控制機組轉速、負荷以及保護機組執行安全的目的。
3.1.1 油動機的構成和型別：
3.1.1.
1 油動機由油缸和乙個控制整合塊相連而成，兩者之間由「o」形密封圈實現靜密封。按照其控制方式的不同，油動機分為連續型（主要用於調節閥油動機）和開關型（主要用於主汽閥油動機）兩類。按照其結構方式的不同，則可分為單作用缸和雙作用缸兩類。
3.1.1.2 油缸：
汽輪機eh系統中最常用的油缸為單作用缸，其開啟由抗燃油驅動，而關閉是靠彈簧緊力，屬單側進油的油缸。為保證油缸快速關閉時，蒸汽閥碟對閥座的衝擊力在允許的範圍內，在油缸活塞的尾部採用了緩衝裝置，它可在活塞到達行程末端時迅速減速。
油缸為活塞式液壓伺服缸，主要由活塞、活塞桿、前端蓋、後端蓋、缸筒、緩衝裝置、防塵導向環、活塞桿串聯密封、活塞密封和相應的聯結件構成。所有的密封件對於磷酸脂抗燃油都具有優良的理化適應性。其結構見圖3-1。
其特點是:
● 採用防塵導向環
● 活塞桿採用唇形串聯密封提高杆密封的可靠性
● 活塞密封採用活塞環密封
● 液壓缸緩衝採用圓錐形緩衝
圖3-1 油動機結構簡圖
3.1.1.3 控制整合塊：
控制整合塊的作用是將所有的液壓部件安裝連線在一起。由於採用了油路塊，大大減少了系統中元件之間相互連線的管子和管接頭，消除了許多潛在的洩漏點。
油動機的控制塊上裝有伺服閥（或電磁閥）、卸荷閥、遮斷電磁閥、單向閥及測壓接頭等。所有「o」形密封圈均採用氟橡膠材料。
3.1.2 油動機的工作原理：
液壓伺服系統有兩個功能：一是控制閥門的開度，二是伺服機構、閥門系統的快速解除安裝，即閥門的快關功能。對於連續型油動機，其閥門的開度控制是乙個典型的閉環位置控制系統。
對於開關型油動機其閥門的開度控制則是乙個開環控制系統。現以連續型（調節閥）油動機為例加以說明。其液壓原理如圖1-2所示。
如當遮斷電磁閥失電時，控制油通過遮斷電磁閥進入解除安裝閥上腔，在解除安裝閥上腔建立起安全油壓，解除安裝閥關閉；同時在安全油的作用下，切斷閥開啟，將壓力油接通至伺服閥，此時，油動機工作準備就緒。計算機送來的閥位控制訊號通過伺服放大器傳到伺服閥，使其通向負載的閥口開啟，高壓油進入油缸下腔，使活塞上公升並在活塞端麵形成與彈簧相適應的負載力。由於位移感測器 （lvdt 2只，冗餘配置） 的拉桿與活塞連線，所以活塞的移動便由位移感測器產生位置訊號，該訊號通過解調器反饋到伺服放大器的輸入端，直到與閥位指令相平衡時，伺服閥回到零位，遮斷其進油口和排油口，活塞停止運動。
此時蒸汽閥門已經開到了所需要的開度，完成了電訊號——液壓力——機械位移的轉換過程。隨著閥位指令訊號有規律的變化，油動機不斷地調節蒸汽閥門的開度。
解除安裝閥裝在油動機的控制整合塊上。正常工作時，閥芯將負載壓力、回油壓力和安全油壓力分開，當汽輪機機組遮斷時，安全系統動作，安全油壓洩壓，解除安裝閥在油動機活塞下油壓的作用下開啟，這時油動機活塞下油壓的壓力迅速降低，油動機活塞在閥門操縱座彈簧緊力下迅速下降。油動機活塞下的油液通過解除安裝閥向油動機活塞上腔轉移，多餘的油液則通過單向閥流回油箱，使閥門快速關閉。
油動機自身關閉時間常數為 0.15 秒。
圖3-2 油動機液壓原理圖
當需要油動機做快關試驗（如opc動作）時，可以通過每個油動機上的遮斷電磁閥（或opc母管上的opc電磁閥）帶電來實現。其過程同安全系統動作類似。
當需要重新建立工作狀態時，油路的設定保證了先建立安全油，使解除安裝閥關閉，油動機活塞下腔與回油通道切斷，油動機就可以再次實現位置伺服控制。
3.1.3 主要技術引數：
3.1.3.1 額定工作壓力：14mpa
3.1.3.2 活塞桿結構形式：單活塞桿（拉缸）
3.1.3.3 各伺服油缸引數（以200mw機組為例）：
3.1.4 注意事項：
3.1.4.1 油動機在運輸、安裝過程中不能拆下進回油口上的保護蓋、閥塊上的沖洗板，以免灰塵、鐵屑等汙染顆粒進入液壓伺服缸。
3.1.4.2 油動機執行時，進入油缸的液壓油顆粒度應優於iso標準15/12級或nas標準6級。使用前，應對其進行低壓迴圈沖洗。
3.1.4.3 定期更換油動機入口濾油器精密濾芯，超過汙染標準時（壓差指示器動作）也應更換濾芯。
3.1.4.4 伺服油缸發生故障後，不允許使用者自行解體、檢修，以免拉傷缸體、損壞密封元件。如必須檢修時，應返回專業廠家或在專業人員的指導下進行。
3.2 液壓遮斷系統
液壓遮斷系統的任務是接受deh或ets控制系統的指令，在出現危害機組執行安全的緊急情況時，迅速洩掉各油動機的安全油，快速關閉各閥門，遮斷機組進汽。其中高壓遮斷及超速限制、壓力開關元件原理圖如圖3-3所示。
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