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同时系统中非常完善的自诊断功能可以对系统中绝大多数异常进行有效的鉴别、报警，必要时自动将故障部件从系统中隔离。

目前，自诊断都可以达到具体I/O通道。

从而充分保证了系统的安全可靠。

随着材料科学的发展，加工技术的进步，汽轮机参数越来越高，容量越来越大，对执行机构提升力的要求也越来越高。

目前，300MW以上机组一般都单独配置供油装置，采用抗燃油（三芳基磷酸脂）作为工作介质，其工作压力超过10Mpa。

汽轮机控制与保护系统主要有以下几部分组成：

●电子控制装置（DCS--DControlSystem）

●高压抗燃油供油系统（DEH--DigitalElectronicHydraulicControl）

●伺服执行机构

●透平油及机械脱扣系统

●汽轮机危急跳闸系统（ETS--EmergencyTripSystem）

●汽轮机超速保护控制系统（OPC—OverSpeedControl）

●TSI系统（TSI--TurbineSupervisoryInstrumentation）

一、电子控制装置

电子控制装置包括控制柜、工程师站、操作员站及手操盘。

控制柜装有计算机、模拟量和开关量（脉冲量）输入输出组件和电源等。

完成数字运算和逻辑运算，输出控制与保护指令。

工程师站建立和管理数据库，进行组态和编程。

当该站处于在线状态时，可监视操作员站全部功能等。

操作员站可选择控制方式、修改设定值、操作控制系统、显示和确认报警等。

手操盘是当计算机系统故障时，通过手操盘控制阀位，维持机组运行。

二、高压抗燃油供油系统

2.1.概述

汽轮机数字电液控制系统（简称DEH），由电子控制系统和液压系统（简称EH）两部份构成。

其中液压系统主要包括：

供油系统、执行机构、危急遮断系统、机械超速及手动停机装置。

（见图2-1）

供油系统的功能是提供高压抗燃油，并由它来驱动执行机构，执行机构按受DEH控制系统的指令，以调节汽轮机各蒸汽阀门的开度，控制机组的转速或发电机功率，执行机构的油动机都是单侧进油，开启是靠控制油的压力，关闭是靠弹簧力。

危急遮断系统是由汽轮机的遮断参数所控制，当这些参数超过其运行限制值时，危急遮断系统（ETS）通过电磁阀组，关闭汽轮机所有进汽阀门或只关闭调节阀门。

机械保安系统可实现机组超速时，通过机械危急遮断器飞出自动停机或人为手动停机。

高压抗燃油液压系统的控制油和润滑油是分开的，润滑油是由汽轮机主轴直接拖动的主油泵供给，介质为低压透平油。

而控制油是由专门的高压抗燃油供油系统供给，介质为三芳基磷酸脂。

液压系统由于采用高压抗燃油，其介质自燃点高，可减少火灾的发生，控制油压力高，在提升力相同

2.2.供油系统

2.2.1.供油系统的工作原理

由交流电机驱动恒压变量柱塞泵，是一种变量的液压能源,泵组根据系统所需流量自行调整,以保证系统的压力不变.采用变量式液压能源减轻了蓄能器的负担,也减轻了间歇式能源特有的液压冲击,变量式液压能源也有利于节能。

正常运行时通过油泵吸入滤网将EH油箱中的抗燃油吸入，油泵出口的压力油经过滤油器通过单向阀及溢流阀进入EH油箱出口高压蓄能器，和该高压蓄能器相联的高压油母管（HP）将高压抗燃油送到各执行机构和危急遮断系统,为机组的正常运行提供压力稳定且化学性能优良的工作介质。

泵出口的压力可在0-21MPa之间任意设置，通常EH系统的工作压力为14.00.5Mpa。

供油系统有二路独立的泵组,它既可以同时工作,使流量提高2倍,又可以在正常时独立工作,互为备用。

正常运行时，一台工作，另一台备用，当汽轮机调节系统需要较大流量,或由于某种原因系统压力偏低,通过压力控制器联锁另外一台油泵,使它们投入工作,以满足系统对流量的需要，当系统瞬间用油量很大时蓄能器将参与供油。

供油系统设有溢流阀作为系统的安全阀,当系统压力由于某种原因高于设定值时,溢流阀动作,使系统不致于承受过高的油压冲击。

溢流阀在高压母管压力达到17.00.2MPa时动作起过压保护作用。

液压系统各执行机构的回油通过压力回油母管（DP）,经过一个3微米的回油滤器回到油箱。

除此以外,本装置还设有自成体系的滤油和冷油系统,专门的油泵（循环泵组）将油从油箱吸出进行过滤和冷却,即使伺服系统不工作,油液的冷却和过滤也可进行。

回油过滤器设有过载旁路装置,当因回油流量波动（如系统快速关闭）致使回油压力超过0.24Mpa时,过载旁路装置动作,避免回油过滤器的损坏。

该系统备有再生泵组,可按油液质量需要随时投运再生装置,以改进油液的品质。

高压母管上的压力开关63/MP以及63/HP、63/LP能自动启动备用油泵和对油压偏离运行正常值进行报警提供信号,冷油器的出口管道装有油箱温度控制器（

）,油箱内还设计有油温过高报警测点并提供低油位报警和遮断油泵的信号装置.

2.2.2.供油系统的功能及组成

供油系统的主要功能是为执行机构提供所需的液压动力，同时保持液压油的正常理化特性。

它由油箱、油泵-电机组件、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢流阀、蓄能器、自循环冷却系统、抗燃油再生过滤系统、EH油箱加热器、ER端子盒和一些对油压、油温、油位进行报警、指示和控制的标准设备所组成。

见图2-2

2.2.2.1油箱

用不锈钢板焊接而成，密封结构，设有人孔板供维修清洁油箱时用。

EH油箱下面有一个手动泄放阀，以泄放EH油箱中的抗燃油。

2.2.2.2油泵

考虑系统工作的稳定性及其工作介质的特殊属性，该系统采用了柱塞式变量泵。

油泵启动后,油泵以全流量向系统供油,同时也给蓄能器充油,当油压达到系统的整定压力14Mpa时,高压油推动恒压阀上的控制阀,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,维持系统油压在14Mpa。

两台泵布置在油箱下方以保证油泵正的吸入压头。

2.2.2.3控制块组件

控制块组件安装在油箱的侧面,它设计成能安装下列部件:

a）高压过滤器

两个高压过滤器位于油泵出口的高压EH油管路上,用以过滤进入系统的EH油。

b）溢流阀

一个有安全阀作用的溢流阀位于两台油泵出口高压EH油管路上，它用于监视系统油压，并且当系统油压高于设计值时将EH油液返回EH油箱,以确保系统的工作压力在正常的范围内，以避免系统承受不必要的高压。

c）直角单向阀

两只直角单向阀装在EH油泵的出口侧高压EH油路中.以防止高压EH油倒流。

d）压差发讯器

两个压差发讯器位于油泵出口的高压EH油管路上,用来检测高压过滤器流动情况,并给出相应的报警信号。

这两个压差发讯器是一种远传式压差发讯器，当高压滤器因污物堵塞至使压降大于0.24Mpa时该压差发讯器发出信号以示警告。

e）蓄能器

两个20升的蓄能器装在油箱控制块上方，蓄能器组件含有2组10L高压蓄能器、SHV25截止阀（进口）、SHV6.4截止阀（出口）、25MPa压力表，各自组成二个独立的系统，关闭SHV25截止阀可以将相应的蓄能器与母管隔开，因此蓄能器可以在线维修。

SHV6.4截止阀用以泄放蓄能器中的剩油,压力表指示系统的工作压力。

此蓄能器用来吸收油泵出口的高频脉动分量,稳定系统油压。

2.2.2.4空气滤清器（兼作加油口）

安装在油箱上部，使供油装置呼吸时对空气有足够的过滤精度及吸收空气中的水分，以确保油系统的清洁度

2.2.2.5磁性过滤器

在油箱箱盖装有一组三个由永久磁钢组成的磁棒作为磁性过滤器，以便吸附EH油中的金属杂质。

整套磁性过滤器可拿出清洗及维护。

2.2.2.6磁翻柱式液位报警装置

一个磁翻柱式液位报警装置安装在EH油箱的侧面，当液位改变时，推动开关机构，在液位达到设定值时发出报警或停机信号。

2.2.2.7自循环冷却-滤油系统

供油系统除供油母管上设有滤油装置外，又增设了两个冷油器和一台滤油器，以确保在非正常情况下工作时，油箱油温能控制在正常工作范围内，并保证EH抗燃油的质量。

机组在正常运行时，系统的回油滤油效率较低，因此系统经过一断时间的运行后，EH油品质会变差，而要达到油质的要求则必须重新进行油循环。

为了不影响机组的正常运行,同时保证油系统的清洁度,使系统长期运行可靠,在供油装置中设置了独立的自循环冷却-滤油系统。

自循环冷却-滤油系统的设置可实现在线油循环。

即在油温过高或油清洁度不高时,可启动该系统对油液进行冷却和过滤,设置了该系统,即使伺服系统不工作,油液的冷却和过滤也可进行。

油泵可以由ER电控箱上的控制按钮直接启动或停止.该泵的流量为40L/min。

自循环冷却-滤油系统是由一台油泵-电机组件、一台3微米滤油器、两台冷却器及两个电磁水阀组成。

循环油泵可以由温度开关23/CW来控制，也可以由人工控制启动或停止（启动按钮在电控箱上）。

2.2.2.8抗燃油再生装置

油再生装置是保证液压控制系统油质合格的必不可少的部分，当油液的清洁度、含水量和酸值不符合要求时，应启用再生装置，可以改善油质。

EH供油装置所配套的再生装置有三个滤芯，其中一个为硅藻土滤芯：

它用以调节三芳基磷酸脂抗燃液的理化特性，及去除水分及降低抗燃液的酸值：

另两个滤芯用以对抗燃液中的颗粒度进行调整。

在每一个滤芯的外壳上均有一个压差指示器。

当滤芯污染程度达到设计值时，压差指示器的发出报警信号，表明该滤芯需要更换。

再生泵组用以给油再生装置供油，再生泵的流量为：

10L/min,电机功率为0.75KW,电源380VAC、50Hz、三相。

硅藻土滤器以及波纹纤维滤器均为可调换式滤芯，关闭相应的阀门，打开过滤器壳体的上盖即可调换滤芯。

2.2.2.9．压力开关、温度开关及电磁阀

a）一个压力开关（63/MP）：

感受EH油压低信号，调整到当系统压力低至11.20.05MPa时接点闭合，并启动备用油泵B。

b）一个压力开关（63/HP）：

感受EH油系统油压过高信号，调整到当系统压力高于16.20.05MPa时,接点闭合，并发出报警信号。

c）一个压力开关（63/LP）：

感受EH油系统油压过低信号，调整到当系统压力低于11.20.05MPa时接点闭合，并发出报警信号。

d）一个压力传感器（XD/EHR）：

将0-21MPa的压力信号转换成4-20mA的电流信号，或驱动一个记录仪，或送到电厂计算机，或以监视EH油压、或将信号送给一个装在控制室中的传感器接收器（压力指示器）。

。

e）一个EH油泵启动试验电磁阀20/MP，利用它可以实现对备用油泵启动开关（63/MP）进行远方试验，当电磁阀（20/MP）动作时，使高压油路泄油，随着压力的降低,备用油泵压力开关（63/MP）就会将备用油泵起动。

此电磁阀及压力开关与高压EH油母管用节流孔隔开，因此试验时高压EH油母管压力不会受到影响。

f）一个数字式温度控制器（23/CW）：

当油箱温度低于20C时,此温度开关可提供控制加热器通电的信号,对油箱加热同时应切断主油泵电机电源并启动循环油泵。

当油箱油温超过53C时,停止加热。

当EH油箱油温高于560C时触点闭合，发出信号，冷却水控制电磁水阀打开，冷油器开始工作；

当EH油温低于370C时触点闭合，发出信号，冷却水控制电磁水阀关闭，冷油器停止工作。

2.2.2.10回油过滤器

一台3微米的回油过滤器组件装在油箱旁的压力回油管路上，为了便于更换滤芯，在滤器外壳上装有一个可拆卸的盖板。

2.2.2.11电加热器

EH油箱电加热器安装在EH油箱底部外侧,当EH油箱油温低于20C时电加热器在数字温度器

的控制下投入，当EH油箱油温高于53C或油箱油位处于低油位时停止加热。

三、执行机构

所有执行机构都是单侧进油，靠油压开启，靠弹簧关闭。

汽轮机的阀门分两种型式，一种是开关型，如RV，只有开和关二个位置，采用电磁阀控制，另一种是可控制型的，如TV、GV和IV。

它们的开度可以被控制在任一位置。

每个阀门都配有单独的油动机，都由一个单独的伺服回路控制。

油动机的油缸是单侧进油，其开启由抗燃油压力驱动，而关闭靠弹簧力。

3.1开关型执行机构

3.1.1工作原理

中压主汽阀执行机构接受ETS控制系统来的控制信号,在该油动机的油缸旁，有一个快速卸载阀，当汽轮机发生危急情况时自动停机危急遮断油（AST油）卸去后，快速卸载阀快速打开，迅速卸去执行机构活塞杆下腔的压力油，则主汽门在弹簧力的作用下迅速关闭。

在快速卸载阀的顶部有一个活动试验电磁阀（该电磁阀为二位四通电磁阀），该电磁阀将高压油与有压回油相连，当需要进行主汽门活动试验时，DEH控制装置发出一个信号，该电磁阀打开后将执行机构活塞下腔的压力油泄去一部分，使主汽门在弹簧力的作用下关闭，以达到进行主汽门活动试验的目的。

3.1.2主要部件组成：

a）隔离阀

高压抗燃油经过此隔离阀去操作中压自动关闭器执行机构，关闭该阀可切断高压油路，使得在汽轮机运行的条件下可以停用该路汽阀，以便更换滤网、检修或调换电磁阀、卸载阀和油缸等。

b）快速卸载阀

快速卸载阀装在执行机构控制块上，它主要作用是当机组发生故障必须紧急停机时，在危急遮断装置动作使自动停机危急遮断油（AST油）泄去，可使执行机构活塞杆下腔的压力油经插装阀快速释放，在阀门弹簧力的作用下，使主汽阀阀门关闭。

c）逆止阀

有两个逆止阀装在控制块上，一只通向自动停机危急遮断保护（简称AST）母管，该逆止阀的作用是阻止AST母管内的油倒流到回油腔室；

另一只逆止阀通向回油母管，该阀的作用是阻止回油管内的油倒流到油动机内。

关闭执行机构进油隔离阀使执行机构活塞杆下腔的油压降低或消失，便可在线检修油动机，这时其它汽阀仍在正常工作。

d）活动电磁阀

中压主汽阀执行机构设有活动电磁阀，这个电磁阀为两位四通电磁阀，接受来自DEH的控制信号。

f）行程开关

阀门全开及关闭方向设置行程开关，行程开关动作指示阀门开关状态。

3.2伺服型执行机构

3.2.1工作原理

经计算机运算处理后的开大或关小汽阀的电气信号经过伺服放大器放大后，在电液伺服阀中将电气信号转换为液压信号，使电液伺服阀主阀芯移动，并将液压信号放大后控制高压抗燃油通道，使高压抗燃油油进入执行机构活塞下腔，使执行机构活塞向上移动，带动调节汽阀使之开启，或者是使压力油自活塞下腔泄出，借弹簧力使活塞下移，关闭蒸汽阀门。

当执行机构活塞移动时,同时带动二个线性位移传感器（LVDT），将执行机构活塞的位移转换成电气信号，作为负反馈信号与前面计算机处理后送来的信号相加，由于两者极性相反，实际上是相减，只有在原输入信号与反馈信号相加后，使输入伺服放大器的信号为零时，伺服阀的主阀回到中间位置，不再有高压油通向执行机构活塞下腔，此时蒸汽阀门便停止移动，停留在一个新的工作位置。

在执行机构的油缸旁装有一个快速卸载阀。

当机组转速超过103%额定转速时，在DEH系统的控制下OPC电磁阀动作，此时超速保护（OPC）母管的油压跌落，快速卸载阀快速打开，迅速泄去执行机构活塞杆下腔的压力油，在弹簧力的作用下迅速关闭调节阀。

3.2.2伺服型执行机构的主要部件

高压抗燃油经过此隔离阀供给电液伺服阀去操作各汽阀执行机构，关闭该阀可切断高压油路，使得在汽轮机运行的条件下可以停用该路调节汽阀，以便更换滤网、检修或调换电液伺服阀、电磁阀、卸载阀、位移传感器和油缸等。

b）滤网

为保证供给电液伺服阀的高压抗燃油的清洁度，以保证电液伺服阀中的节流孔、喷嘴和滑阀能正常工作，所有进入伺服阀的高压抗燃油均先经过一个10微米的滤网以进行过滤。

c）电液伺服阀见图1-14

图1-14

电液伺服阀由一个力矩马达两级放大及机械反馈系统组成。

第一级放大是双喷嘴和挡板系统；

第二级放大是滑阀系统，其原理如下：

当有电气信号有伺服放大器输入时，力矩马达中可动的衔铁上的线圈中就有电流通过，并产生一磁场，在两旁的磁铁作用下，产生一旋转力矩，使衔铁旋转，同时带动与之相连的挡板转动，此挡板伸到两个喷嘴中间。

在正常稳定工况时，挡板两侧与喷嘴的距离相等，使两侧喷嘴的泄油面积相等，则喷嘴两侧油压相等。

当有电气信号输入，衔铁带动挡板转动时，则挡板靠近一只喷嘴，使这只喷嘴的泄油面积变小，流量变小，喷嘴前的油压变高，而对侧的喷嘴与挡板间的距离增大，泄油量增大，流量变大，使喷嘴前的压力变低，这样就将原来的电气信号转换成力矩而产生机械位移信号，再转变为油压信号，并通过喷嘴挡板系统将信号放大。

挡板两侧的喷嘴前油压与下部滑阀的两个腔室相通，因此，当两个喷嘴前的油压不等时，则滑阀两端的油压也不相等，滑阀在压差的作用下产生移动，滑阀上的凸肩所控制的油口开启或关闭，便可以控制高压油由此通向油动机活塞杆腔，以开大汽阀的开度，或者将活塞杆腔通向回油，使活塞杆腔的油泄去，由弹簧力关小或关闭汽阀。

为了增加调节系统的稳定性，在伺服阀中设置了反馈弹簧，另外在伺服阀调整时有一定的机械零偏，以便在运行中突然发生断电或失去电信号时，借机械力量最后使滑阀偏移一侧，使汽阀关闭。

d）位移传感器

线性位移传感器是由芯杆，线圈，外壳等组成。

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。

e）快速卸载阀见图1-15

快速卸载阀主要作用是当机组发生故障必须紧急停机时，危急遮断装置动作使危急保安油泄掉，可使油缸下腔油与回油接通，油动机在弹簧作用下迅速关闭。

图1-15

在快速卸载阀中有一个杯状滑阀，滑阀下部腔室与油动机活塞下的高压油相通，滑阀底部中间有一小孔使少量压力油通到滑阀上部。

滑阀上部的油室一路经逆止阀与危急遮断油相通，而另一路是经一针阀可调节滑阀上的油压。

正常时滑阀上的油压加上弹簧力大于滑阀下高压油的作用力，使杯阀压在底座上，关断滑阀套下部与回油相通。

四、透平油与机械危急脱扣系统

低压透平油来自汽轮机主轴带动的主油泵的输出，压力为1.2Mpa，它除了作机组轴承润滑油外，还同时为机械危急脱扣系统供油。

机械危急脱扣系统如图1-18

4.1作用

机组正常运行时，主油泵1出口的油经节流后分两路进入机械危急脱扣系统。

其中一路进入危急遮断器滑阀2，将滑阀泄油口关闭；

另一路引入至超速试验滑阀5，再进入危急遮断器滑阀。

这路油为机械超速危急脱扣油。

当机组转速超过10-12%n0时，撞击子3克服弹簧约束力打出，并作用到脱扣碰钩上，使碰钩旋转并带动滑阀右移，蝶阀随之打开，泄掉机械超速危急脱扣油。

危急脱扣油是作用在隔膜阀上，隔膜阀是透平油与高压抗燃油两个油路的接口，当隔膜阀有油压作用时，危急遮断油与泄油油路被切断，当隔膜阀上油压跌落时，阀门立即打开。

隔膜阀打开后，危急遮断油泄掉，使汽轮机汽门关闭机组停机。

这被称为汽轮机跳闸。

当汽轮机重新启动需要挂闸即复位。

汽轮机挂闸实际上将危急遮断器泄油口关闭。

汽轮机挂闸可就地手动，也可远方遥控。

手动时，即将挂闸手柄推向“复位”位置，使碰钩重新挂上。

即危急遮断器滑阀回到左端，泄油口关闭，机械超速脱扣油压建立。

汽轮机遥控挂闸时，四通电磁阀6通电，使压缩空气进到气缸4的上端，气缸下端接排气。

气缸活塞下移，碰钩挂上，此时行程开关指示复位状态。

图1-18

4.2危急遮断器、滑阀

危急遮断器设有一套飞锤式撞击子，控制一个危急遮断器滑阀，汽轮机正常运行时，滑阀顶到左止点位置，这时当汽轮机工作转速达额定转速的109%-110%时，撞击子的离心力克服了弹簧的约束力，撞击子便飞出打击危急遮断器碰钩，使危急遮断器滑阀向右移动，于是保安油与排油相通，致使薄膜阀讯速打开。

危急遮断器滑阀是危急遮断系统中的控制和试验装置。

它安装在前轴承箱内。

它包含有一个遮断滑阀、一个试验隔离滑阀、一个手动遮断杠杆和一个试验杠杆。

利用试验隔离滑阀可将该滑阀从压力母管中隔离出来，喷油试验时手动打开喷油试验截止阀压力油经喷油嘴进入危急遮断器飞锤下腔，此时飞锤将克服其弹簧的予紧力飞出。

4.3保安操纵装置

保安操纵装置为机组提供了远方挂闸电磁阀和挂闸气缸，当它接受到DEH的挂闸信号时气缸上行推动危急遮断滑阀的连杆时危急遮断滑阀复位。

五、汽轮机危急跳闸系统（ETS）

为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致机组发生重大损伤事故，在机组上装有危急遮断系统。

在异常情况下，使汽轮机紧急停机，以保护汽轮机安全。

危急遮断系统监视汽机的某些运行参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就关闭全部蒸汽阀门。

高中压主汽门的危急遮断油压是由高压抗燃油经过节流后产生，并受危急跳闸系统的执行机构电磁阀AST和隔膜阀控制。

见图1-19

ETS系统是把机组的所有跳闸信号综合，诸如EH油压低、真空低、润滑油压低、轴向位移大、振动大、机组超速等。

并进行逻辑判断后输出指令去控制AST电磁阀。

由于ETS硬件采用冗余配置和执行机构电磁阀采用两或一与的并联串联布置，这种设计即能实现在线试验，又能防止拒动或误动，使机组的安全可靠性大大提高。

图1-19

5.1AST-OPC电磁阀组件

由两只并联布置的的超速保护电磁阀（20/OPC-1、2）及两个逆止阀和四个串并联布置的自动停机危急遮断保护电磁阀（20/AST-1、2、3、4）和一个控制块构成超速保护-自动停机危急遮断保护电磁阀组组，该电磁阀组布置在高压抗燃油系统中。

它们是由DEH控制器的OPC部分和危急遮断系统ETS所控制，正常运行时两个OPC电磁阀是失电常闭的，封闭了OPC母管的泄油通道，使高压调节汽阀执行机构活塞杆的下腔建立起油压，当转速超过103额定转速时，OPC动作信号输出，这两个电磁阀就被励磁打开，使OPC母管油液经无压回油管路排至EH油箱。

这样相应的调节阀执行机构上的卸载阀就快速开启，使各高、中压调节阀及各抽汽逆止阀迅速关闭。

四个串并联布置的AST电磁阀是由ETS系统所控制，正常运行时这四个AST电磁阀是得电关闭的，封闭了