为了加强汽轮机专业理论知识学习，提升员工专业技能水平，日前，森达沿海热电公司汽轮机专业组织集中学习汽轮机专业理论知识，在专工朱福同的带领下，全体汽轮机员工认真学习，专心记录，细心听讲，学习活动圆满成功，取得了较好的学习效果。现将主要的学习内容摘录如下

南汽调速系统专业知识

一、汽轮发电机组调节系统

   1、调速系统压力油的建立

启动前主油箱内汽轮机油经过高压电动泵升压后建立压力油，正常运行后经主油泵建立压力油

2、高压压力油的用途

1）通过错油门进入油动机改变调门的位置

2）通过错油门进入油动机改变旋转隔板的位置

3）通过主油箱内部的注油器降压增加流量后替代交流润滑油泵为汽轮机供应润滑油

4）进入危急遮断及复位装置，保证处于遮断位置

5）进入喷油阀，进行飞锤式危急遮断器的活动试验。

6）经过启动挂闸装置建立安全油、启动油、复位油。

7）经过电磁保护装置泄掉安全油，并建立事故油

3、复位油及安全油的建立

挂闸电磁铁得电后，压力油通过挂闸滑阀，建立复位油，将危急遮断及复位装置、危急遮断油门中的活塞移动，切断安全油泄油通道。同时压力油经过节流孔板建立安全油（经过节流孔板的原因是保证安全油油压不至于过高）。

4、启动油的建立

安全油建立后，安全油将启动挂闸装置切换阀压下，压力油经节流孔板、主汽门开关电磁阀变成启动油，进入主汽门自动关闭器底部。使自动关闭器活塞上升，开启主汽门。

5、事故油的建立

OPC电磁阀得电后，压力油经过两级节流孔板建立了事故油。

6、润滑油的运行原理

1）润滑油的建立通过三个途径建立

A、主油箱的汽轮机油通过交直流润滑油泵建立

B、主油箱的汽轮机油通过高压油泵经注油器建立

C、主油箱的汽轮机油通过汽轮机主油泵经注油器建立

2）途径：主油箱----油泵（注油器）------冷油器-----滤油器-----轴承（包括推力瓦及盘车）

3）当润滑油压过高时，通过低压油过压阀泄掉压力，保证润滑油压正常。

4）当润滑油压过低时，通过压力开关连锁进行相应条件的执行

7、调节保安油的运行

1）启动高压油泵建立压力油

2）通过启动挂闸装置，建立复位油、安全油、启动油，自动主汽门开启。

3）手拉复位装置，进入危急遮断及复位装置的压力油与复位油路连通，建立复位油

4）能泄掉安全油的装置：（主汽门关闭条件）

电磁保护装置的AST电磁阀、危急遮断及复位装置、危急遮断油门、主汽门挂闸电磁铁

5）能建立事故油的装置：（调速汽门关闭条件）

电磁保护装置OPC电磁阀、安全油泄掉

8、复位油的作用

汽轮机机械超速后，危急遮断油门就会动作，泄掉安全油，复位油的作用使危急遮断油门活塞移动，关闭安全油路的泄油口，为建立安全油做准备。

复位油的建立两种：危急遮断及复位装置，启动挂闸装置

9、启动及挂闸装置运行原理

1）挂闸电磁铁得电，压力油经过挂闸滑阀，利用节流孔泄压后变为复位油

2）复位油将压力切换阀的滑阀压下，压力油通过节流孔泄压后变为安全油、

3）安全油将主汽门启动切换阀的滑阀压下将排油孔堵住，同时压力油经节流孔板及主汽门挂闸电磁铁变为启动油，用于开启主汽门。

4）主汽门挂闸电磁铁平常不带电，如果带电将切断压力油，同时将启动油泄掉，关闭主汽门。

5）如果挂闸电磁铁失电，则复位油失压，造成安全油压失压，启动油泄掉，所有调门及自动主汽门关闭

10、电磁保护装置运行原理

1）AST电磁阀带电，造成经过节流孔板的压力油压力丧失（滑阀顶部压力），常开式插装阀滑阀在弹簧作用升起，将安全油泄掉。

2）安全油失去后，OPC常开式差装阀滑阀顶部压力失去，压力油进入事故油管，建立事故油

3）安全油没有失去，当OPC电磁阀得电后，压力油通过电磁阀进入事故油管，建立

事故油

11、 自动关闭器的运行原理

1）启动油进入自闭器滑阀下部，将滑阀托起，打开通往活塞底部的油路。

2）活塞在启动油压压力下，克服弹簧力开启主汽门。

3）通过旋转手轮，将活塞底部启动油压降低，造成主汽门咋弹簧作用下关闭。

12、电液转换器的工作原理

1）CSV9，CSV9H电液转换器的电流-位移转换部分是由磁钢、导磁罩、内外导磁板、动圈及弹簧所组成的动圈式力马达，液压伺服放大部分是由控制阀芯、随动活塞所组成的具有直接位置反馈的三通道滑阀控制差动缸(详见图一)。动圈与控制阀芯为刚性连接。安装方式为板式连接。

2）当控制电流流过处在磁隙固定磁场中的动圈绕组时产生电磁力，此电磁力克服弹簧力后推动动圈与控制阀芯产生与控制电流成比例的位移。

3）当压力油自P口进入电液转换器，并经过控制阀芯与随动活塞间的上下可变节流口，再经过T口回油。此时油压直接作用于随动活塞下腔，使之产生一个始终向上的推力。而上下节流口间的控制油压，则作用在随动活塞的上腔，使之产生一个向下的推力。此时如果无控制电流流过动圈，即控制阀芯静止不动。由于此时上下节流口的过流面积设计成相等，因而上腔的控制油压刚好等于下腔油压的一半。又由于随动活塞上腔面积设计是下腔面积的两倍，因此作用在随动活塞两端的液压推力相等，所以随动活塞自动稳定在这一平衡位置。

4）当向动圈输入正向控制电流时，电磁力使动圈与控制阀芯向下移动，此时上节流口关小，下节流口开大，随动活塞上腔的压力升高，从而推动活塞下移。当活塞位移达到控制阀芯的位移量时，上、下节流口过流面积重又恢复相等，随动活塞两端的液压推力恢复相等，随动活塞便自动稳定在这一新的平衡位置。

5）当向动圈输入反向电流时，动圈与控制阀芯向上移动，下节流口关小，上节流口开大，压力油经T 口回油，从而使随动活塞上腔油压降低，活塞随之向上运动，直至达到新的平衡位置。由于控制阀芯与随动活塞间的节流口精确配合，因此CSV9电液转换器的零耗流量与压力漂移都很小，负载刚度则很大。又由于是差动缸结构，CSV9电液转换器还具有液压应急功能。在紧急情况下，只要通过二位四通换向阀把P、T两口换向，或在P、T口同时通入压力油，随动活塞就会立即下推到低。

13、主油泵启动排油阀的作用

它的下部承受高压油泵出口油压，上部承受主油泵出口油压，在主油泵没有参加工作前由于出口压力低于高压油泵的压力为了不使主油泵打闷泵，主油泵的出口与排油接通，当主油泵的油压高于高压油泵出口油压、主油泵停止泄油。主油泵向系统供油。

14、危急遮断及复位装置的作用

1）复位装置工作原理：机组高压油进入复位阀内，此时拉出复位手柄，内部滑阀移动，接通高压油去机组内部遮断油门活塞上部，在复位油的下压下活塞下移，挂钩受柱销上扭弹簧的作用，逆时针方向旋转，与活塞重新搭扣，然按进复位手柄断开复位油，危机遮断油门便处于正常位置。

2）危急遮断装置的工作原理：手打危急遮断装置后，滑阀下移，导通安全油与泄油口德路径，造成安全油泄掉。挂闸前拉出，关闭泄油通道，建立安全油。

3）危急遮断及复位装置的作用：在紧急时，手动停机；在启动时，手动复位，建立安全油

15、危急遮断油门的作用机组超速后，危急遮断器飞环因离心力增大客服弹簧力而飞出撞击危急遮断油门的挂钩，使其脱扣，在弹簧作用下滑阀上移，接通排油口，造成安全油泄掉。在复位手柄及复位电磁阀作用下恢复挂钩。

危急遮断器和危急遮断油门在汽轮机转速达到3000±50r/min时，在离心力作用下，危急遮断器上的飞锤快速出击，撞击危急遮断油门，使安全油迅速泄放，关闭所有进汽门

16、电液驱动供油系统的作用

1）组成部分：油箱、叶片泵、单向阀、溢流阀、双筒滤油器、冷油器、蓄能器

2）作用：为电液转换器提供控制用油

3）蓄能器：蓄能器作为缓冲装置，以改善执行机构的动态特性，并在供油泵发生故障时提供紧急操作所需压力油。

二、调速系统故障分析

1、汽轮机调节阀门波动的原因分析

1）DEH系统工作原理

DEH控制系统包括2个闭环回路：一是伺服阀控制回路，对阀门进行定位控制，采用PI调节规律；另一是转速、功率控制回路，对转速和功率进行闭环控制，也是采用PI调节规律。

计算机运算处理后的欲开大或关小调节阀的电气信号，经伺服阀放大器放大后，在电液转换器—伺服阀中将电气信号转换成液压信号，使伺服阀主阀移动，并将液压信号放大后控制动力油（高压抗燃油或低压透平油）通道，使动力油进入油动机活塞下腔，推动油动机活塞向上移动，经杠杆或连杆带动调节阀开启；或使压力油自活塞下腔泄出，借弹簧力使活塞下移关闭调节阀。当油动机活塞移动时，同时带动一个线性位移传感器，将油动机活塞的机械位移转换成电气信号，作为负反馈信号，与计算机处理送来的信号相加（因两信号相反，实际是相减），只有在原输入信号与反馈信号相加使输入伺服放大器的信号为零后，伺服阀的主阀回到中间位置，不再有高压油通向油动机下腔或使压力油自油动机下腔泄出，此时调节阀停止移动，停留在一新的工作位置。

2）可能引起调节阀门波动的原因在伺服阀控制回路中任一环节的设备有问题，都会引起调节汽门的波动，一般出现以下几方面问题：（1）控制器出现故障会引起计算机的指令不稳而使调节阀门波动，此问题可通过对主控制器进行检查，监视其输出点信号是否波动便能确定是否有问题，对于采用DCS的硬件做成DEH控制系统的，一般都具有故障诊断功能.因此在控制器出现问题时有诊断指示则更容易处理这类问题。（2）油动机引起调节阀门的波动主要与动力油压有关，通过对动力油压的监视可确定是否是因这一环节造成阀门波动。（3）伺服阀卡涩对油动机的正常工作有直接影响，如不正常会使阀门动作不稳，造成波动，严重时会使阀门不能正常按运行需要开大或关小。（4）阀位反馈环节中的波动主要是因反馈装置造成的。可通过观察阀位反馈曲线和实际阀门波动趋势是否一致进行判断。从调节原理很容易看出，在伺服阀控制回路中，调节门的波动是由于阀位信号的跳变引起的。由此可判断调节门的波动是由反映阀门位置的位移传感器的故障造成的。

2、位移传感器的故障和处理

1）用于DEH的位移传感器的原理都是将位移量转换成电信号，在汽轮机控制系统中常用的一种是线性位移传感器LVDT，它由芯杆与外壳组成，在外壳中有3个线圈，一个是初级线圈，供给交流电源；另外中心点两侧各绕有1个次级线圈，这2个线圈反向联接，故次级线圈的净输出是2个次级线圈所感应的电动势之差值。线圈中的铁芯在2个次级线圈的中间时，2个次级线圈感应的电动势相等，则输出的信号为零。当铁芯与线圈间有相对位移时，次级线圈感应出的电动势经整流滤波后，变为表示铁芯与线圈间相对位移的电气信号输出，由于铁芯通过杠杆与油动机活塞相连，输出的电气信号便可表示油动机的位移，即是调节阀的开度。另一种阀位反馈检测装置是德国产的磁滞式位移传感器LDT，其结构如图3所示，它的移动磁环安装在汽门的阀杆上，其余部分安装在油动机上，感应棒测出磁环的位置，在经过电子线路处理后输出阀位反馈信号。

2）位移传感器的几种故障及处理作为阀门位置反馈的线性位移传感器，随着阀门的变化而变化，其芯杆在线圈中反复移动，由于芯杆与线圈间存在一定的间隙，芯杆移动过程中经常与线圈发生摩擦，线圈磨损，金属芯杆与磨损的线圈接触会影响传感器的输出，造成位置反馈的不稳定引起阀门的波动。更严重的是芯杆被线圈卡涩而不能畅通地移动，在位移信号增大给芯杆积聚了一定的力后，又使芯杆产生一个跳动，通过调节回路的作用也使调节汽门产生波动。

3、伺服阀故障

伺服阀主要故障为卡涩和电化学腐蚀，表现为油动机始终处于全开或全关位置。伺服阀的阀芯与阀套间隙只有2 μm左右，极易造成卡涩，一旦卡死，将导致调节过程无法控制；伺服阀的喷嘴与挡板之间也容易发生卡涩，伺服阀喷嘴与挡板之间的间隙在0.03 mm左右，当油中有颗粒卡在当中时，就会使挡板始终靠近1个喷嘴且反馈杆无法将其拉回，主阀芯两端的压差始终存在，造成阀芯向一边开足，油动机就会处于全开或全关位置而无法控制。当其发生卡涩时，最好交给专业厂家对伺服阀进行清理。

伺服阀卡涩故障时，可能会引起气轮机调门摆动，容易引起负荷的晃动，对汽轮机及其危险；可能导致汽门突然关闭，或突然全开，容易引起左右侧进汽不平衡，引起汽轮机振动增大。当伺服阀内泄露量增大，发热量增大，严重时会引起系统压力降低。

三、南汽调节系统

1、调节系统的工作原理

1）性能：DEH-NTK汽轮机数字式电液控制系统，由计算机控制部分（也称数字控制系统）和EH液压执行机构组成。系统控制精度高、自动化水平高，同时热电负荷自整性也大为提高，它能实现升速（手动或自动），配合电气并网，电负荷控制（阀位控制或功频控制），抽汽热负荷控制及其他辅助控制，并与DCS通讯，控制参数在线调整和超速保护功能等。

2）DEH控制系统的主要目的是通过两台SVA9电液转换器分别控制高、低压阀门，从而控制汽轮发电机组的转速和功率

3）ETS即汽轮机紧急跳闸保护系统，用来监视对机组安全有重大影响的某些参数，以便在这些参数超过安全限值时，通过该系统去关闭汽轮机的全部进汽阀门，实现紧急停机。ETS系统具有各种保护投切，自动跳闸保护，首出原因记忆等功能。

4）TSI汽轮机监视仪表系统，用来在线监测对机组安全有重大影响的参数，以便在这些参数超过安全限值时，通过DEH和ETS控制汽机实现安全停机。

5）DEH-NTK系统对TSI系统有两种处理方式，一种是采用专用卡件可接受TSI传感器信号并通过软件进行分析处理用于测量显示和报警保护。另外一种是通过DEH的AI和DI通道采集独立的TSI系统的模拟量和开关量输出。

2、DEH基本工作原理

DEH系统设有转速控制回路、电功率控制回路、抽汽压力控制回路、主汽压控制回路、超速保护回路等基本控制回路以及同期、调频限制、解耦运算、信号选择、判断等逻辑回路。

机组在启动和正常运行过程中，DEH接受CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令，采集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。

1）机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH控制系统通过转速调节回路来控制机组的转速，功率控制回路不起作用。在此回路下，DEH控制系统接受现场汽轮机的转速信号，经DEH三取二逻辑处理后，作为转速的反馈信号。此信号与DEH的转速设定值进行比较后，送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号到伺服卡。此给定信号在伺服卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速。升速时，操作人员可设置目标转速和升速率。

2）机组并网后的控制 机组并网后，DEH控制系统便切到功率控制回路，汽轮机转速作为一次调频信号参与控制

A、阀位控制方式（即功率反馈不投入）

在这种情况下，负荷设定是由操作员设定百分比进行控制，设定所要求的开度后，DEH输出阀门开度给定信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门开度，以满足要求的阀门开度。在这种情况下功率是以阀门开度作为内部反馈的，在实际运行时可能有误差，但这种方式对阀门特性没有高的要求。

注意抽汽机组在冷凝运行时阀门最大开度由工况图确定

当机组运行于抽汽工况时，该回路与抽汽控制回路一起牵连运算，实现热电联调及静态自整。

B、功率反馈方式

这种情况下，负荷回路调节器起作用，DEH接受现场功率信号与给定功率进行比较后，送到负荷回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，满足要求的功率。投入功率控制要求阀门流量特性较好，否则将造成负荷波动。

对汽轮发电机组来讲，调节阀的开度同蒸汽流量存在非线性关系，因此要进行阀门的线性修正，DEH控制系统设计了阀门修正函数F(X)来进行阀门的线性修正。

3、DEH-NTK控制柜的组成

DPU I/O卡件 DO隔离继电器、信号处理装置 、DI隔离继电器、通讯模件、变送器

4、DEH专用I/O模件功能简介

1）KM523S卡：三块OPC高速测速卡分别测量三路转速，送到CPU单元进行逻辑运算，同时实现相关的超速判断，快速送出OPC超速保护信号，进行OPC组件进线三选二处理后输出信号到OPC电磁阀，实现超速保护功能。OPC卡同时也能快速输出110%超速信号，进行三选二处理后输出信号到ETS系统进行电超速停机保护，或者送给本柜的ETS组件做停机保护。

2）LVDH模件转换卡：主要是用于采集LVDT信号，如主汽门油动机行程

3）阀门控制卡:阀门控制卡是DEH最重要的卡件之一。阀门控制卡组成DEH的阀门伺服控制系统。EFW卡的控制指令来自DPU，并接受现场的调门反馈信号（通常是LVDT做反馈），每一块阀位控制器控制一个调门，即控制一个伺服阀油动机。

4）IO控制CPU模件：IO控制CPU模件是I/O通道卡与DPU之间联系的桥梁，负责传送主机数据及指令到I/O卡，并将I/O卡的数据和状态返回DPU.

5)模拟量输入模件：对基本控制的模拟量（4-20Ma,RTD\TC）进行输入，如功率、主汽压、调节级压力、各种温度测点等

6）开关量输入/输出模件：对基本控制的开关量输入/输出进行隔离

7）模拟量输出模件:将DPU输出的模拟量进行4-20mA转换，并对外输出

5、油动机：

油动机是调节汽阀的执行机构，它将由电液转换器输入的二次油信号转换为有足够作功能力的行程输出以操纵调节阀。

油动机是断流双作用往复式油动机，以汽轮机油为工作介质，动力油用～ 0.8MPa 的调节油。

油动机主要由油缸、错油门、连接体和反馈机构组成。

错油门通过连接体与油缸连接在一起，错油门与油缸之间的油路由连接体沟通，油路接口处装有 O 形密封圈。

油缸由底座、筒体、缸盖、活塞、活塞杆等构成。筒体与底座、缸盖之间装有 O 形密封圈，它们由 4 只长螺栓组装在一起。活塞配有填充聚四氟乙烯专用活塞环。活塞动作时在接近上死点处有～10mm 的阻尼区，用以减小活塞的惯性力和载荷力并降低其动作速度。缸盖上装有活塞杆密封组件，顶部配装活塞杆导轨及弯角杠杆支座。

油动机借助油缸底座固定在阀支架上。油缸活塞杆上端装有拉杆，通过两端带有关节轴承的连杆使拉杆与调节汽阀杠杆相连接。

6、错油门

套筒装在错油门壳体中，其中上套筒及下套筒与壳体用骑缝螺钉固定，中间套筒在装配时配作锥销与壳体定位固定。

套筒与壳体中的腔室构成 5 档功用不同的油路，对照油动机图可看出，中间是动力油进油，相邻两个分别与油缸活塞上、下腔相通，

靠外端的两个是油动机回油。在工作时，油的流向由错油门滑阀控制，滑阀是滑阀体和转动盘的组合件，滑阀在套筒中作轴向、周向运动，在稳定工况，滑阀下端的二次油作用力与上端的弹簧力相平衡，使滑阀处在中间位置，滑阀凸肩正好将中间套筒的油口封住，油缸的进、出油路均被阻断，因此油缸活塞不动作，汽阀开度亦保持不变。若工况发生变化，如瞬时由于机组运行转速降低等原因出现二次油压升高情况时，滑阀的力平衡改变使滑阀上移，于是，在动力油通往油缸活塞上腔的油口被打开的同时，活塞下腔与回油接通，由于油缸活塞上腔进油，下空排油，因此活塞下行，使调节汽阀开度加大，进入汽轮机的蒸汽流量增加，机组转速上升，与此同时，随着活塞下行，通过反馈板，弯角杠杆，反馈杠杆等的相应动作，使错油门弹簧的工作负荷增大，当作用在滑阀上的二次油压力与弹簧力达到新的平衡时，滑阀又恢复到中间位置，相应汽阀开度保持在新的位置，机组也就在新工况下稳定运行。如出现二次油压降低的情况，则各环节动作与上述过程相反。为提高油动机动作的灵敏度，在油动机中采用了特殊结构的错油门，其主要特征是：在工作时错油门滑阀转动，上、下颤振。在构成滑阀的滑阀体和转动盘中加工有油腔和通油孔，在转动盘上端紧配有推力球轴承。

转动盘工作原理。压力油从进油孔进入滑阀中心腔室，进而从转动盘的 3 只径向、切向喷油孔喷出，在油流力作用下滑阀便连续旋转，转矩取决于喷油量，滑阀转速可借助调节阀来加以调节，滑阀的推荐工作转速为 300～800r/min（小尺寸滑阀用高转速），转速可从测速套筒处测量，不过通常靠经验判断，也可从错油门壳体上盖的冒汽管口观查滑阀的转动情况。

伴随着转动,滑阀还产生上、下颤振，这是因为滑阀每转动一转，滑阀下部径向的一只放油孔便与泄油孔沟通一次，在它们相通的瞬时，由于部分二次油泄放，二次油压略有下降，致使滑阀下移，而当随着滑阀的旋转，放油孔被封住时，滑阀又上移。只要滑阀转动，上述动作就一直重复，二次油压有规律的脉动使滑阀产生颤振，而滑阀的颤振引起油动机活塞、活塞杆和调节汽阀阀杆产生微幅振荡，这样油动机就能灵

错油门滑阀的振幅可利用调节阀来调整，振幅由油缸活塞杆的振幅间接测定，活塞杆振幅通常控制在 0.2～0.3mm。错油门壳体通过螺栓与两端的上盖、下盖连接在一起，盖与壳体接合面装有 O 形密封圈以防漏油。动力油及二次油从壳体侧面的接口 P、C 分别接至错油门壳体，错油门泄油及油缸回油接回油管。输入油动机二次油的变化范围是 0.15～0.45MPa，二次油压 P2 与油缸活塞杆行程hZ的对应关系与反馈板型线（反馈板与弯角杠杆上滚柱轴承接触点的轨迹）有关，根据汽阀特性，反馈板型线有直线和特定曲线两种，在反馈板型线已作的初始值，活塞起始动作时的二次油压值通常是通过错油门顶部的调节螺钉进行调整，必要时也可借助调节螺母来调整（调节螺母两端的螺纹旋向是相反的）。(曹兆军、杨定勇)