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一、汽轮机调速系统简介 调速系统发展经历了三个阶段，早期的机械调节系统，中期的液压调速系统，现在的电液调节系统也就是DEH。用于汽轮发电机组的DEH数字电液控制系统综合固态电子学和高压液压系统的优点，用来控制汽轮机的蒸汽流量。 汽轮机数字电液控制系统 (Digital Electric Hydraulic control system)简称DEH。汽轮机数字电液调节系统的主要任务就是调节汽轮发电机组的转速、功率，使其满足电网的要求。汽轮机控制系统的控制对象为汽轮发电机组，它通过控制汽轮机进汽阀门的开度来改变进汽流量，从而控制汽轮发电机组的转速和功率。在紧急情况下其保安系统迅速关闭进汽阀门，以保护机组的安全。 汽轮机数字电液控制系统DEH分为电子控制部分和液压调节保安部分。电子控制主要由分布式控制系统 DCS及DEH专用模件组成，它完成信号的采集、综合计算、逻辑处理、人机接口等方面的任务。液压调节保安部分主要由电液转换器、电磁阀、油动机、配汽机构等组成，它将电气控制信号转换为液压机械控制信号，最终控制汽轮机进汽阀门的开度。 调速系统应满足下列要求： 1、当主汽门全开时，调速系统应能维持汽轮机空负荷运行。 2、当汽轮机由满负荷突然甩负荷时，调速系统应能维持汽轮机的转速在危急保安器的动作转速以下。 3、主汽门和调速汽门阀杆、错油门、调速系统连杆上的各连接装配应没有卡涩和松动现象，当负荷改变时，调门应平均而平稳地移动，当系统负荷稳定时，负荷不应晃动。 4、当危急保安器动作时，应保证主汽门关闭严密。 调速系统的迟缓率 汽轮机调速系统的迟缓率是指在调速系统中由于各部件的摩擦、卡涩、不灵活以及连杆等结合处的间隙、错油门的重叠度等因素造成的动作迟缓程度。机械液压型调速器最好的迟缓率ε= 0.3～0.4 %。采用电液压式数字型调速器灵敏度很高,迟缓率(人工死区)可以调节到接近于零。 迟缓率过大的影响 调节系统迟缓率过大造成对汽轮机运行的影响有： （1）在汽轮机空负荷时；由于调节系统迟缓率过大，将引起汽轮机的转速不稳定，从而使并列困难。 （2）汽轮机并网后，由于迟缓率过大，将会引起负荷的摆动。 （3）当机组负荷骤然甩至零时，因迟缓率过大、使调节汽门不能立即关闭，造成转速突升，致使危急保安器动作。如危急保安器有故障不动作，那就会造成超速飞车的恶性事故。 速度变动率 速度变动率是指汽轮机由满负荷到空负荷的转速变化与额定转速之比,其计算公式为: δ=(n1 - n2)/n×100% 式中n1汽轮机空负荷时的转速, n2: 汽轮机满负荷时的转速, n汽轮机额定转速。对速度变动率的解释如下:汽轮机在正常运行时,当电网发生故障或汽轮发电机出口开关跳闸使汽轮机负荷甩到零,这时汽轮机的转速先升到一个最高值然后下降到一个稳定值,这种现象称为'动态飞升'。转速上升的最高值由速度变动率决定,一般应为4～5 %。若汽轮机的额定转速为3000转/分,则动态飞升在120～150转/分之间。速度变动率越大,转速上升越高,危险也越大。 速度变动率的必要性 机组突然甩往负荷时，汽轮机转速将迅速上升，此时调速系统应能将汽轮机转速控制在危急保安器动作数值以下。否则将造成危急保安器动作，使汽轮机停机或转速下降，增加重新并网前的操作，延长事故处置时间甚至致使事故扩大。更危险的情况是万一危急保安器不动作，可能引发飞车事故。 二、DEH系统的组成部分 DEH控制系统是汽轮机的重要系统，可以说是汽轮机的神经中枢系统，该控制系统由下列五个主要部分组成： 电子控制器、人机接口、蒸汽阀伺服执行机构、EH供油系统、危急遮断系统 DEH电子控制器 DEH电子控制器是将转速或负荷的给定值和汽轮机各反馈信号进行基本运算，并发出控制蒸汽阀门执行机构的输出信号。该控制器硬件由数字计算机和一套装于框架上的各种电路卡件、电源以及连接线的端子排等组成。 人机接口 人机接口通常是指DEH系统中的工程师站和操作员站，它是由工作站、键盘、CRT、打印机等组成。 运行人员通过操作员站可获取汽轮机运行的各种参数和信息，并发出指令通过电子控制器对汽轮机进行控制。 工程师站是用作改变电子控制器内部参数、进行调试、软件装载、修改、备份等。 显示屏幕（CRT）通常位于运行人员操作盘旁，借助CRT，可观察到故障报警、汽机信息以及诸如温度和压力等各种汽机参数的测量值。 蒸汽阀执行机构 各个蒸汽阀的位置是由各自的执行机构来控制的。执行机构是由一个液压油缸所组成。其开启由抗燃油压力控制，而关闭是靠弹簧力。 再热主汽门的执行机构仅能控制阀门的全开或全关。依靠关闭快速卸载阀建立油压开启。另有一个供试验用的电磁阀，可开启快速卸载阀并使油液经节流管道泄放，从而慢慢关下汽阀。 主汽阀、调节汽阀和再热调节汽阀的执行机构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。执行机构上装有一个伺服阀和一个线性位移变送器（LVDT）。 EH供油系统 EH供油系统的功能是提供高压抗燃油并由它来驱动伺服执行机构。该执行机构响应从电子控制器来的电指令信号，以调节汽机各蒸汽阀开度。EH油是一种三芳基磷酸脂，具有良好的抗燃性能和流体稳定性。 EH油经EH控制块、滤油器、逆止阀和溢流阀，进入高压集管和蓄能器，以建立14MPa的表压力，回油经一个方向控制阀引导流经一组冷油器。当系统油压增加到16.4～16.8MPa表压时，则经高压溢流阀回入油箱。 高压蓄能器：高压蓄能器防止油压的瞬时波动，当供油总管油压下降时，高压蓄能器释放压力，维持系统压力。 低压蓄能器：低压蓄能器装在回油管路上，它作为一个缓冲器，在负荷快速卸去时，吸收回油系统的消除排油压力波动。 有压回油：机组运行中油动机正常调整的泄油以及机组跳闸后油动机的泄油。 无压回油：保护动作后的危急遮断安全油，要求不能形成压力，一路包括AST，OPC油通过电磁阀，另一路是通过隔膜阀。 AST油压：危急遮断油压，AST电磁阀组动作泄掉的油压。 OPC油压：快速关闭调门和逆止门，防止甩负荷或其他原因造成汽轮机超速。 ASP油压:ASP油压一般为监视油压，是AST油压的一般左右，用来监视AST电磁阀的好坏，或者做机组跳闸通道试验时使用。 危急遮断系统 位于前轴承座上的隔膜阀，提供了高压抗燃油系统的AST（自动停机遮断）部分和润滑油系统的机械超速和手动停机部分之间的接口。通过泄去隔膜阀上部的润滑油压，会使弹簧开启隔膜阀，泄去AST油而停机。润滑油和抗燃油彼此相互不接触。 四个自动停机遮断电磁阀（20/AST）,正常运行时励磁关闭。当电磁阀打开，总管泄油，导致所有蒸汽阀关闭而停机。通过串并联布置，具有多重保护性。 两个超速保护控制电磁阀（20/OPC），受DEH控制器控制，布置为并联。正常运行时失磁关闭，转速超过103%时打开，使调节汽阀和再热调节汽阀立即关闭。
三、调速系统 调速系统最基本的组成部分包括： （1）感受元件：调速器（或调压器） （2）传动放大机构：错油门，油动机 （3）配汽机构：调速汽门及传动装置 （4）反馈装置 调速系统最基本组成部分的作用 （1）感受元件：在发电机电热负荷变化时，感受到汽轮机的转速变化或抽汽压力变化，并将此变化转变成其他物理量变化。 （2）传动放大机构：当汽轮机的转速发生变化时，调速器或调压器发出的位移和油压的变化信号值是很小的，而大容量机组中，调速汽门的自重及其受到的蒸汽作用力却比较大，因而用此信号直接操纵调速汽门是不可能的，需将信号加以放大后，再去控制调速汽门，这个任务则由传动放大机构来完成。 （3）配汽机构：配汽机构包括传动装置和调速汽门，其作用是接受传动放大机构放大后的信号，使调节汽门开度变化，调节汽轮机的进汽量。 （4）反馈装置：在调节过程中，当油动机活塞因错油门滑阀动作而动作时，又通过一定的装置反过来影响错油门滑阀的动作，使错油门滑阀回到中间位置。这种油动机对错油门的反作用称为反馈。反馈是调节系统不可缺少的环节之一，因为只有反馈才能使调节过程较快的稳定下来，不致在调节过程中产生振荡，从而使调节系统具有很大的稳定性。 调速系统的基本任务： （1） 汽轮机独立运行，当工况发生变化时调节汽轮机的进汽量，使之转速保持在规定范围内； （2） 汽轮机并入电网运行，当电网周波变化时，调整汽轮机负荷，使之保持在规定范围内； （3） 对于带调节抽汽的汽轮机来说，当汽轮机工况发生变化时，调整抽汽压力在规定范围内。 调速系统应满足下列要求： 1、当主汽门全开时，调速系统应能维持汽轮机空负荷运行。 2、当汽轮机由满负荷突然甩负荷时，调速系统应能维持汽轮机的转速在危急保安器的动作转速以下。 3、主汽门和调速汽门阀杆、错油门、调速系统连杆上的各连接装配应没有卡涩和松动现象，当负荷改变时，调门应平均而平稳地移动，当系统负荷稳定时，负荷不应晃动。 4、当危急保安器动作时，应保证主汽门关闭严密。 调速系统的动作过程
四、危急遮断系统的构成
AST系统的作用： AST是汽轮机紧急停机保护,它通过四个AST电磁阀实现.当汽轮机的某个参数达到停机值时,AST电磁阀失电打开,泄去安全油,汽轮机各汽门迅速关闭。四个AST电磁阀分两组,分别为一通道和二通道,这样既可以防止误动也可以防止拒动。 OPC系统的作用： OPC是汽轮机的超速保护,它通过两个OPC电磁阀实现.当汽轮机转速达到103%(即3090rpm)或甩负荷时,OPC电磁阀打开,OPC动作,关闭高中压调门和各抽汽逆止门。 （一）、 电磁阀及控制块
1、危急遮断控制块 OPC电磁阀( 两只) AST电磁阀( 四只) 单向阀（逆止阀，两只） （1）超速保护（OPC）电磁阀
两个电磁阀并联布置，一路拒动，另一路仍可动作 正常：关闭状态 － 当n＞103%n0时 ，励磁打开， OPC油管泄放，相应的快速 卸荷阀开启，使GV、IV关闭。 － 当n＜103% n0时，DEH控制器的OPC控制又使电磁 阀关闭，GV、IV重新开启。 （2）自动停机危急遮断（AST）电磁阀
AST:Automatic Shift Trip,自动危急遮断。 四个电磁阀串并联布置 两个阀并联组成一个通道，通道一和通道二串联。 通道中任何一个电磁阀打开，该通道泄放。 必须两个通道同时处于泄放状态，AST油路的油才会泄放。 不会因某个电磁阀拒动而妨碍AST油路的泄压，若有一只电磁阀误动作，不会使AST油泄压（通过 ASP压力来监视电磁阀是否动作）。 （3）电磁阀的工作原理
两级阀 - 第一级阀：电磁铁控 制 ETS ， 正常时带电关闭 - 第二级阀：油压控制， 安全油卸载阀 - 当参数超限时，ETS使电磁铁失电，一级阀开启，二级阀左移，保安油泄压。 （4）单向阀 安装在AST和OPC之间 当OPC油路泄压时，维持AST的油压，主汽门全开，GV、IV关闭。 AST电磁阀动作，则OPC油压也下跌，关闭所有阀门。
（5）AST与OPC动作关系 EH 油泵出来的油经过每个油动机内部的一个节流孔和一个逆止阀后来到 AST 母管（OPC 油是经过调门油动机出来到 OPC 母管， AST 油是经过主汽门油动机出来到 AST 母管，而且 OPC 母管到 AST 母管是有单向阀的，也就是说 OPC 这路能到 AST，但是 AST 这路不能到 OPC，所以当 OPC 电磁阀动作，OPC 油卸压后调门关闭而主汽门不动作。但是如果 AST 电磁阀动作， AST油卸压后，由于 OPC 的压力比 AST 高，所以 OPC 也通过单向阀流到 AST 管路而同时卸压， 这时调门和主汽门同时关闭 。 2、空气引导阀 用于控制供给气动抽汽逆止门的压缩空气 - 当OPC母管有压力时，排大气口封住，压缩空气去逆止门。 - 当OPC母管无压力时，阀关闭， 压缩空气排大气。
3、跳闸试验块组件 作用：监视EH油压低和试验各压力开关的系统。 为双通道，有两个压力表，两个电磁阀，两个手动阀，四个压力开关 - 1、3开关 控制 1通道 - 2、4开关 控制 2通道 EH油压低时，压力开关动作，ETS跳闸，AST电磁阀动作，关闭进汽阀。 机组正常运行时，可试验，两个通道单独试验，可手动，可遥控。 节流孔在试验时，不会使EH系统油压泄压。 （二）、机械超速保护与手动遮断 1、隔膜阀 隔膜阀动作原理 当汽轮机正常运行时，脱扣油通入阀盖内隔膜阀的上部腔室中，其作用力大于弹簧约束力，隔膜阀处于关闭位置，切断危急遮断油总管通向回油的通道，使调节系统能正常工作。当机械超速机构或手动遮断杠杆动作时，通过危急遮断滑阀泄油，可使该范围内的润滑油压局部下降或消失，弹簧打开隔膜阀，泄去危急遮断总管上的安全油，通过快速卸载阀，快速关闭所有进汽阀和抽汽阀，实现紧急停机。 隔膜阀作用：封闭自动停机危急遮断总管中的高压抗燃油的泄油通道，当润滑油系统压力降到不允许的程度时，通过EH油系统遮断汽轮机。 原理：润滑油压消失开启隔膜阀，AST泄油。
2、机械超速保护和手动遮断的动作原理 当汽轮机转速达到110%额定转速时，危急保安器动作，通过隔膜阀卸去AST油，关闭高中压主汽门和高中压调门，实现停机。
当机组正常运行时，飞锤因偏心所产生的离心力，不足以克服弹簧反方向的约束力，飞锤不能出击。当机组超速时，随着转速的升高，离心力和约束力随之增加，当离心力大于约束力时，飞锤外移，偏心距加大，根据飞锤的设计特性，到达整定的转速后，离心力增加，克服约束而使飞锤出击。
出击的飞锤作用在脱扣碰钩上，使碰钩围绕其短轴旋转，带动危急遮断滑阀向右运动，碟阀随之离开阀座并泄油，导致机械脱扣油母管中的油压降低，通过隔膜阀的作用，危急遮断管中的油被泄放，使汽轮机紧急停机。 手动遮断
手动遮断机构是在危急情况下，就地操作使用的。当手动遮断时，用手将手动遮断与复位杠杆从“正常”位置推到“遮断”位置，导致危急遮断滑阀向右移动，泄油，停机。 3、相关试验 OPC超速保护试验； OPC是汽轮机的超速保护,它通过两个OPC电磁阀实现.当汽轮机转速达到103%(即3090rpm)或甩负荷时,OPC电磁阀打开,OPC动作,关闭高中压调门和各抽汽逆止门。 电超速保护试验； 电超速一般有三种，一种是叫OPC保护，动作转速103%额定转速；一种是DEH电超速，动作转速为110%额定转速，一种是ETS电超速，动作转速也为110%。因为电子类的保护，动作转速很准确。 110％机械超速保护试验。 机械超速 是靠飞环或飞锤动作泄去低压安全油来实现汽机跳闸的，动作转速因是机械的一般在109%-111%额定转速之间。 喷油试验 喷油试验阀装于汽机轴承座前侧，当它开启时，能将压力油喷入飞锤内腔，使飞锤在汽机额定转速时就击出，停止喷油后，飞锤又能自动退回。这种试验可以不改变汽机实际转速，模拟试验全部超速遮断机构的动作是否正确。
喷油试验目的：检验危急保安装置飞锤无卡涩，能可靠动作。
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