几种典型的汽轮机控制系统（下）

四、 带有径向脉冲泵的全液压调节系统1：

图6是带有径向脉冲泵的全液压调节系统1

这种系统采用径向钻孔式离心油泵（或称脉冲泵）1作为转速测量元件，它的进出口油压差与转速平方成正比。当转速升高时，脉冲泵出口油压P_o也随着升高。油压P_o作用在压力变换器2的底部，与其顶部的弹簧力相平衡。

图6带径向脉冲泵的全液压调节系统1

1——脉冲油泵 2——压力变换器 3——油动机滑阀

4——油动机 5——反馈滑阀 6——调节汽阀

P_o升高时推动压力变换器活塞上移，关小脉冲油路P_x的排油口A。压力油P_o经固定节流孔f_o进入脉冲油路并从压力变换器上的油口A和反馈油口B排出。油口A减小，使得P_x升高，并使油动机滑阀3的活塞克服上部的弹簧力上移。油动机滑阀的移动使压力油经油口a进入油动机活塞下腔室，而上腔室则经油口b与回油接通，油动机因而向上移动，关小调节汽阀6，同时又使反馈油口B面积增加，脉冲油压P_x回降，油动机滑阀3回到原来位置，盖住油口a、b，油动机停止运动。

调速器以转速输入，以压力变换器活塞位移输出，改变压力变换器上部压弹簧的紧力，可以平移调速器静特性，由此组成同步器转速下降时，动作方向相反。

五、 带有径向脉冲泵的全液压调节系统2：

图7是带有径向脉冲泵的全液压调节系统2

图7 带有径向脉冲泵的全液压调节系统2

1——脉冲泵 2——压力变换器 3——油动机滑阀

4——油动机 5——反馈滑阀 6——同步器

这种调速系统的调速器采用径向脉冲泵，滑阀油动机部分与带有高速弹簧调速器的机械液压调节系统相同，其动作原理是带有高速弹簧调速器的机械液压调节系统及带有径向脉冲泵的全液压调节系统1两种系统的结合，这里不再重复。

六、 电液调节系统

为进一步提高调节系统的灵敏度并且能更适应电厂自动化控制水平的提高，也有采用电子或数字调节元件和液压调节元件相结合的电液调节系统。电子或数字调节元件运算精确，组合灵活，便于远距离控制以及几乎无迟缓等优点将使电液调节系统有广阔的发展前途。通常把采用电子调节元件的系统称为模拟式电液调节系统或AEH系统；把采用数字调节元件的系统称为数字式电液调节系统或DEH系统。下面叙述的是用转速作为反馈信号的汽轮机AEH系统。

图8是采用线性运算放大器的模拟式电液调节系统简图：

该系统以磁阻发送器9作为转速敏感元件，它输出的转速信号在频率电压变换器5中转换成相应的直流负电压，随后在运算放大器1中和转速给定3的正电压比较并放大，其输出电压作为转速偏差在运算放大器2中与同步器4的电压综合。

图8 模拟式电液调节系统

1、2—运算放大器 3——转速给定 4——同步器 5——转速测量

6——电液转换器 7——油动机 8——调节汽阀 9——磁阻发送器

改变同步器电压可以方便地平移运算放大器2的静特性。运算放大器1、2都组成反相加法器，当转速升高时，频率电压变换器5的输出电压更负，与转速给定正电压相加，运算放大器1输出为正电压。在运算放大器2中这个电压与同步器负电压相加使放大器2的输出正电压减小，经电液转换器转换后的油压P2相应减小，通过执行机构油动机关小调节汽阀8，减小汽轮机负荷。转速减小时，系统的动作方向相反。

除了上述系统功能比较简单的模拟式电液调节系统（AEH）外，上世纪六、七十年代还开发过“功频电液控制系统”，其原理如图9所示。

“功频电液控制系统”将汽轮机转速与发电机功率二个物理量作为被调量分别通过转速控制回路和功率控制回路进行控制。在汽轮发电机组并网前，改变转速设定，采用无差调节方式，控制机组转速从零开始升到额定转速并把转速设定固定在3000转/分；与电网并列后，改变功率设定，同样采用无差调节方式，控制机组功率从零开始升到额定功率。转速控制回路和功率控制回路在综合放大器综合，用PID调节规律实现调节，经信号功率放大后输出。在与电网并列后，为获得综合放大器输出为0的平衡状态，转速回路根据汽机转速变化产生的转速偏差，必将引起功率变化，调整转速放大器和功率放大器的放大倍数可以得到设计要求的转速不等率。无论转速控制，功率控制还是功频控制，都采用同一PID调节器。

图9 功频电液控制系统

“功频电液控制系统”的液压部分采用低压油作为动力，信号得到功率放大后，其输出通过电液转换器转化成油压信号，然后去控制2个高压调节阀组的4个调节阀，同时也去控制2个中压调节阀。4个高压调节阀依次开启，次序由连杆的吊环间隙决定；2个中压调节阀同时开启，开启量是高调节阀的3.3倍，在高压调节阀到达30%开度时，中压调节阀达到全开的开度。

对目前使用的DEH系统，把众多运算放大器的模拟运算集中由控制处理器替代，控制处理器实际上是一台可编程计算机，控制策略通过对处理器的编程、组态实现。更由于它强大的运算能力和数据处理功能，允许在编程中加入许多附加的调节功能，使系统的控制性能得以提高，这些附加功能有，电功率反馈回路，调节级压力反馈回路，功率限制器，阀位限制器，阀门管理，设定值生成回路等，但主要的功率调节和转速调节功能并没有改变。DEH的输出仍然通过液压执行器去驱动汽轮机的进汽阀门。因此DEH的含义就是数字（D）电（E）液（H）控制系统也就不难理解了。关于DEH控制系统内容本书的另外章节将有详细的介绍。

归纳以上所述，不难发现，尽管控制系统因其调节元件各有所异，但它们都是由转速测量元件，比较元件，中间放大元件，同步器和液压执行元件等几个部分组成。其中转速测量元件把汽轮机转速转换成相应的油压，位移或电压等物理量，通过力平衡，位移平衡或电流平衡等方式获得代表转速偏差的物理量，然后通过中间放大元件，或者放大或者与同步器综合，最后通过执行元件控制调节汽阀，改变汽轮机负荷或功率。由此可见发电用汽轮机的调节系统实质上是一个以转速偏差调节的有差调节系统。包括目前我们经常使用的DEH以及先前使用过的AEH也不例外。

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