锅炉、汽轮机和发电机是火电厂的三大主设备，汽轮机及其控制系统在火电厂中
对保证电力品质（电压与频率）和整套设备的经济运行起着重要的作用。随着火
电厂的装机容量的不断增大，需要控制的参数数量也越来越多和分散，这就要求
控制系统功能更先进、强大和智能化。调节系统的主要功能是调节汽轮机的功率，
使之与外界负荷相适应。
1.2汽轮机发电机组的自调节特性
汽轮机发电机组在运行中，其其转子上受到三个力矩的作用，一个是蒸气作用在汽轮机转
子上的主动力矩Mt ，另一个是发电机转子在磁场中旋转时受到的电磁阻力Me ，第三个是转
子旋转时的摩擦阻力矩Mf 。在高负荷下，Mf 比Mt 、Me 小的多，可忽不计，则转子的运动
方程为 Ipdw/dt=Mt-Me
式中 Ip —转子的转动惯量
w —转子的转动角速度，即转速；
dw/dt—转子的角加速度。
蒸气作用在汽轮机转子上的主动力矩Mt 可以用式表示
Mt=9555pi/n
由式（6—2）可知，在汽轮机功率一定时，汽轮机转子上的主动力矩Mt 与转速成反
比，如图6-1所示。随着转速的升高，主动力矩逐渐减少。
电磁阻力矩与转速的关系取决于外界负载的特性，电网中负载大致可以分为三类：（1）
频率变化对有功功率没有直接影响的负载，（2）有功功率与频率成正比变化的负载，（3）有
功功率与频率呈三次方或高次方变化的负载。
由式（6-1） 可知，当Mt=Me时，dw/dt=0，则w=常数，即n=常数；Mt>Me时，dw/dt>0，
则n 升高；Mt
1.3汽机调节系统的分类
1.4各种调节系统的比较
从发展的观点看，调节系统从液压系统、功频模拟电液调节系统到数字电液调节系统，
是从低一级向高一级的调节系统的发展，一般而言，后一种调节系统优于前一种调节系统。
功频模拟电液调节系统与液压调节系统的比较，其优点是：
（1）功频模拟电液调节系统的电气部分，具有快速、准确和灵密度高的特点，系统调节
精度高，迟缓率为0. 1%，而一般的液压调节系统，迟缓率则高达0. 3%~0. 5%。
（2）功频模拟电液调节系统多为回路多变量调节系统，PID 的综合运算能力强，具有较
强的适应外界负荷变化和抗内扰的能力，而液压调节系统仅为单变量的比例调节系统，调节
性能差。
（3）功频模拟电液调节系统的转速或功率实际值能准确地等于给定值，静态特性良好；在
动态特性方面更为突出，机组甩负荷时，由于功率给定切除可以防止反调，转速稳定在
3000r\min上，系统的动态升速比液压调节系统减少一个速度变动率值，动态特性很好。
（4）功频模拟电液调节系统可提供调频、带基本负荷和单向调频等不同的运行方式。在机
组启动过程中，有大小范围测速可供选择，大范围测速从100~200r\min起就能精确地对转
速实行闭环控制，即使蒸气参数波动，也能保持给定转速，升速稳定，精确度可达±2#~3r\min;
转速达到2850r\min左右，改小范围测速系统，调节精确度更有所提高，便于并网。而一般
液压调节系统，转速达到2700r\min后才可投入闭环控制系统，调节精确度仅为±1~15r\min,
差距较大
（5）*功频模拟电液调节系统中的电气部分，便于比较、综合各种信号，便于在线改变运
行方式和调节参数，便于参数调整和运行检修，便于机炉协调控制，有利于机组的自动化，
而未经改造的液压调节系统，这些方面几乎受到局限，在实现机炉协调控制方面的难度较大。
数字电液调节系统和功频模拟电液调节系统比较，除具有功频模拟电液调节系统的所有
优点外，由于实施计算机控制，还有新的特点，其如下：
（1）用计算机取代模拟电调中的电子邮件，特别是采用了微处理机和使功能分散到各处理
单元后，显著提高了可靠性。
（2）计算机的远算、逻辑判断与处理功能特别强，除控制手段外，在数据处理、系统监
控、可靠性分析、性能诊断和运行管理等方面，都可以得到充分的发挥。
（3）调节品质高，系统的静态和动态特性良好。
（4）利用计算机有利于实现机组协调控制、厂级控制以至优化控制，这是模拟电液调节系
统无论如何也不能相比的。
总之，由于大型机组转子相对较轻，超速的可能性大，对调节品质和安全措施方面都要求
很高，液压或模拟电液调节系统都已很难适应。因此，随着计算机性能价格比的提高，运算
功能和判断功能的不断强大，运行经验的积累和丰富，特别是自控部分在大型电厂中越来越
受到重视和已经成为一个重要的部分，所以，现在国内外新建的较大容量机组上，都普遍采
用数字电液调节系统。
1.5汽机液压调节系统的组成结构
1）转速感受机构：感受汽轮机转速变化，并将其变换成位移变化或油压变化的信号送至
传动放大机构。按其原理分为机械式、液压式、电子式三大类。
2）传动放大机构：放大转速感受机构的输出信号，并将其传递给执行机构。
3）执行机构：通常由调节汽门和传动机构两部分组成。根据传动放大机构的输出信号，
改变汽轮机的进汽量。
2.1DEH 调节系统的原理
汽轮机在机组并网前，必须将转速由零提升到额定转速附近。为机组并网创
造条件。为了提高升速过程的安全性、经济性，减少设备的寿命损耗，通常采用
多阀组合式升速控制方案。汽轮机在采用高压缸启动方式时，冲转前将旁路系统
切除，通过高压主汽阀与高压调节汽阀的顺序开启组合来控制升速过程。
2.2DEH 系统的组成
数字电液调节系统（Digital Electro-Hydraulic Control System），简称DEH
系统。
图7 DEH 系统的原理示意图
DEH 系统由数字式控制器、阀门管理器、液压控制组件、进汽阀门和控制
油供油系统组成，并与工作站（操作员站和工程师站）、数据采集系统（DAS ）、
机械测量系统（TSI ）、防超速保护（OPC ）、跳闸保护系统（ETS ）、自动同期装
置（AS ）相连接，还留有与锅炉燃烧系统（BMS ）等的通信接口。它又是分布
式控制系统（DCS ）的一个子系统，可实现机、炉协调控制（CCS ）。
2.3 DEH调节系统的控制模式
（1）主汽阀（TV ）控制模式
主汽阀控制有两种控制方式：
1）主汽阀自动方式。也称数字系统控制方式。当计算机发出指令进行控制
时，称汽轮机主汽阀自动控制；当运行人员控制时，成为汽轮机主汽阀操作员自
动控制。
2）主汽阀手动方式。此时数字系统不参与，而通过模拟系统进行机组进行
控制。
（2）调节汽阀（GV ）控制模式
1）调节汽阀自动模式。它有五种运行模式：（1）操作员自动控制方式。（2）
遥控方式。
(3)电厂计算机控制方式，（4）自动汽轮机控制方式。（5）电厂限制控制方式。
2）调节汽阀手动方式
在调节汽阀手动控制方式下，计算机不参与控制，而是由运行人员发出指令，
通过模拟系统输出的信号进行控制。
2.4汽轮机电液调节系统中的主要部件
2.4．1 转速测量元件
转速测量元件的作用是将转速信号转变为直流电压模拟信号后发送给
DEH ，主要由磁阻发信器与频率变送器组成。而磁阻发信器是用来将被测转速信
号转换为相应的频率信号的测量元件。
测速头
磁阻发讯器
1—磁钢；2—线圈；
3—铁芯；4—测速齿轮
如图上图1所示，磁阻发信器是由测速齿轮和测速头组成，测速齿轮在汽轮
机轴上，测速头固定在齿轮旁边的支架上，处于齿轮径向位置。测速头内装有永久的磁钢、铁芯和线圈，铁芯端部与齿轮之间有较小的间隙。根据电磁原理，当
齿轮随主轴转动时，铁芯与齿轮之间的间隙变化，从一个齿到另一个齿，气隙磁
阻交变一次，相应的线圈中的磁通量交变一次，从而在线圈两端感应出交变电势，
作为测速头的输出信号，其频率f 与齿数z 、汽轮机转速n(r/min)的关系为 f=nz/60
当齿数一定时，频率f 汽轮机转速n 成正比。一般取z=60，所以f=n。例如
当n=3000r/min时，电势的频率f=3000(1/s), 即测速头每秒钟输出的信号的频率
在数值上等于汽轮机每分钟的转数，因而可以方便地将f 作为转速n 的信号。
2.4.2. 功率测量元件
功率测量元件的功能包括发电机的有功功率的测量和放大，以及不平衡功率
的校正。在功频电液调节系统中采用较多的功率测量元件是霍尔效应测功器。
霍尔测功原
理
2.4.3. 线性位移差动变送器（LVDT ）
LVDT 的作用是把油动机活塞的位移（同时也代表调节汽阀的开度）转换成
电压信号。它是有一个芯杆与外壳组成，如图6-29所示，在外壳中有三个绕组，
一个是一次绕组，供给交流电源；在中心点的两侧各绕一个二次绕组，这两个绕
组反向连接，因此二次绕组的净输出，是该两绕组所感应的电动势之差值。当绕
组内的铁芯处于中间位置时，两个二次绕组所感应的电动势相等，变容器的输出
信号为零。当铁芯与绕组有相对位移，例如铁芯向右移动时，则右半部绕组所感
应的电动势比左半部绕组所感应的电动势大，其输出的电压代表右半部的极性。
二次绕组感应的电动势经整形滤波后，转变为铁芯与绕组间相对位移的电信号输
出。在实际装置中，外壳是固定不动的，铁芯通过杠杆或直接与油动机活塞杆相
连，这样，输出的信号便可模拟油动机的位移，于是，也就代表了阀门的当前开
度
2.5DEH 调节系统的功能
DEH 调节系统主要有四大功能，包括汽轮机自动程序控制功能、汽轮机的
负荷自动调节功能、汽轮机的自动保护功能、机组和DEH 系统的监控功能。
（1）汽轮机自动程序控制（ATC ）功能
DEH 调节系统的汽轮机自动程序控制，是通过状态监测，计算转子的应力，
并在机组应力允许的范围内，优化自动程序，用最大的速率与最短的时间实现机
组启动过程的全部自动化。
（2）汽轮机的负荷自动调节功能
汽轮机的负荷自动调节有两种情况。冷态启动，机组并网带初负荷（5%额
定负荷）后，负荷由高压调节汽阀进行控制：热态启动时，在机组负荷未达到
35%额定负荷以前，由高、中压调节汽阀进行控制，以后，中压调节汽阀全开，
负荷只由高压调节汽阀进行控制。处于负荷控制阶段。
（3）汽轮机的自动保护功能
为了避免机组因超速或其他原因遭受破坏，DEH 的保护系统有如下的三种
保护功能:
1 )超速保护（OPC) 。该保护指涉及调节汽阀，即转速达到103%n。时快关中
压调节汽阀；在103%n。
中压调节汽阀，实现对机组的保护。
2）危机遮断控制。该保护是在ETS 系统检测到机组超速达到110%n。，通过
AST 电磁阀关闭所有的主汽阀和调节汽阀，实行紧急停机。
（4）机组和DEH 系统的监控功能
4. 该监控系统在启停和运行过程中对机组和DEH 装置两部分进行状况监
督。内容包括操作状态按钮指示、状态指示和CRT 画面，其中对DEH 监控的
内容包括重要通道等；CRT 画面包括机组和系统的重要参数、运行曲线、潮流
趋势等。
2.6DEH 调节系统的运行方式
在DEH 中调节系统设有四种运行方式，且机组可在其中任何一种方式下运行，其关系
是: 二级手动---一级手动----操作员自动----汽轮机自动A TC ，紧邻的两种方式相互摩擦，并
做到无扰切换。此外，居于二级手动以下还有一种硬手操，作为二级手动的备用，但两者无
跟踪，需对位操作后才能切换。
(1) 二级手动运行方式是跟踪系统中最低级的运行方式，作为备用运行方式。该级由常
规模拟元件组成，系统故障时，自动转入模拟系统控制，确保机组的安全可靠。
(2) 一级手动是一种开环运行方式，它具有操作超速保护控制器、主汽阀压力控制器、
外部触点返回等保护功能，该方式作为汽轮机自动方式的备用。
(3) 操作员自动方式是DEH 调节系统最基本的运行方式，它可以实现汽轮机转速和负荷
的闭环控制，且具有保护功能。
(4) 汽轮机自动是最高级运行方式，它不是来自于操作员，而是由计算机程序进行控制，
因此，是居于操作员自动上的一级最高运行方式。
3.1调节系统的电液伺服执行机构
在DEH 调节系统中，数字部分的输出，经过数／模转换后，进入电液伺服执行机构，该
机构由伺服放大器、电液转换器、油动机及其位移反馈(LVDT)组成，是DEH 的放大和执行机
构。
图6—3为引进型机组DEH 调节系统的液压系统图。一般机组的调节油和润滑油为分开的独立系统。这里介绍的为调节油，即EH 油系统，它有四大部分组成：图的右下方为保护和遮断系统，用于机组保护；右上方为遮断试验系统，用于系统试验；左上方为中压主汽阀(2个) 和调节阀(2个) 控制系统；左下方为高压主汽阀(2个) 和调节汽阀(4个) 控制系统。各油动机及其相应的汽阀称为DEH 系统的执行机构，整个调节系统有10个这种机构，由于其调节对象和任务的不同，其结构型式和调节规律也不相同，但从整体看，它们具有以下相同的特点：
图6-3 DEH调节系统的液压控制系统
(1)所有的控制系统都有一套独立的汽阀、油动机、电液伺服阀(开关型汽阀例外) 、隔绝阀、止回阀、快速卸载阀和滤油器等，各自独立执行任务。
(2)所有的油动机都是单侧油动机，其开启依靠高压动力油，关闭靠弹簧力，这是一种安全型机构，例如在系统漏“油”时，油动机向关闭方向动作。
(3)执行机构是一种组合阀门机构，在油动机的油缸上有一个控制块的接口，在该块上装有隔绝阀、快速卸载阀和止回阀，并加上相应的附加组件构成一个整体，成为具有控制和快关功能的组合阀门机构。
3.2高压主汽阀和调节汽阀的组合机构
高压主汽阀(TV)和高压调节汽阀(GV)是一种控制型的阀门机构，运行时可以根据需要将汽阀控制在任意的中间位置上，其调节规律是蒸汽流量与阀门的开度成正比。
1．控制型汽阀的工作原理
图6—4为控制型汽阀的工作原理图，图中给出了组合阀门的各种主要功能构件，TV 和GV 两种汽阀的结构相同。
图6—4 高压主汽阀和调节汽阀的工作原理图
高压抗燃油经隔绝阀和滤油器到电液伺服阀，由伺服阀控制油动机。在每一个控制型的伺服执行机构前，即在DEH 控制器中均有一块伺服回路控制卡(VCC卡) ， DEH控制器中经计算机运算处理后的阀位指令信号在综合比较器中和线性差动变送器(LVDT)来的并经解调器处理后的负反馈信号相比较即相减，其差值信号经放大器放大后控制电液伺服阀，在电液伺服阀中将电气信号转换成位移信号，使伺服阀的主滑阀移动，并将液压信号放大后控制油通道。当增加负荷时，伺服阀使高压油进入油动机活塞下油腔，油动机活塞向上移动。经杠杆或连杆使汽阀开启；当减小负荷时，伺服阀使压力油自活塞下腔泄出，借助弹簧力使活塞下移而关小汽阀。只要阀位指令信号与活塞位移(LVDT的反馈) 的差值不为零，伺服阀就控制油动机的活塞位移。只有差值为零时，电液伺服阀的主滑阀回到中间位置，从而切断油动机的油通道，油动机停止运动。此时油动机活塞及阀门停留在DEH 控制器所要求的位置上，从而控制了阀门的开度及汽轮机的进汽量。
主汽阀和调节汽阀的油动机旁，各设有一个快速卸荷阀，用于汽轮机故障需要停机时，通过安全油系统使遮断油总管失压，快速泄去油动机下腔的高压油，依靠弹簧力的作用，使汽阀迅速关闭，以实现对机组的保护。在快速卸荷阀动作的同时，工作油还可排人油动机的上腔室，从而避免回油旁路的过载，这是一种巧妙的设计。
2．电液伺服阀(电液转换器)
电液伺服阀的任务，是把电量转换为液压量去控制油动机。如图6-5所示为该阀的工作原理。它是由一个力矩马达、两级液压放大和机械反馈系统等组成。第一级液压放大是双喷
图6-5 电液伺服阀的工作原理
1— 过滤器； 2、11—节流孔板； 3—喷嘴； 4—可动衔铁； 5—力矩马达；
6—线圈； 7—弹簧管； 8—挡板； 9—反馈杆； 10—阀芯
嘴和挡板系统，第二级放大是滑阀系统。
当伺服放大器输出的电流改变时，电液伺服阀内力矩马达的衔铁线圈中有电流通过，产生一磁场，在其两侧磁铁的作用下，产生一旋转力矩，使衔铁旋转并带动与之相连的挡板转动，当挡板移近某一只喷嘴时，该喷嘴的泄油面积减小，流量减小，喷嘴前的油压升高；与此同时，另一只喷嘴与挡板的距离增大，流量增加，喷嘴前的油压降低；由于挡板两侧喷嘴的油压与下部滑阀的端部油室是相通的，当两只喷嘴前的油压不相等时，则滑阀两端的油压也不相等，差压导致滑阀移动，使滑阀凸肩所控制的油口开大或关小，并控制通往油动机活塞下腔的高压油，使油动机活塞上升时为开大汽阀，下降时为关小汽阀。
为了增加调节系统的稳定性和保证挡板返回中间位置，在伺服阀中设置了反馈弹簧片，该弹簧片的作用有两个：一是当四通滑阀产生压差时，滑阀向一方移动，打开油口使油动机进(或泄) 油并运动，线性位移变送器反馈使伺服放大器的输出趋于零，电液伺服阀内的引力和弹簧片等的反力矩与输入电流所产生的正力矩平衡时，电液伺服阀回到中间位置，油动机断流并在新位置上保持平衡。二是该反馈弹簧在伺服阀调整时有一机械零偏，以便在运行过程中突然发生断电或失去电信号时，借助于机械力的作用，仍可使得阀偏移一侧，保证调节汽阀的关闭。
3．快速卸荷阀
快速卸荷阀是一种由导阀控制的溢流阀，用于机组发生故障时，迅速泄去安全油，实现紧急停机。
锅炉、汽轮机和发电机是火电厂的三大主设备，汽轮机及其控制系统在火电厂中
对保证电力品质（电压与频率）和整套设备的经济运行起着重要的作用。随着火
电厂的装机容量的不断增大，需要控制的参数数量也越来越多和分散，这就要求
控制系统功能更先进、强大和智能化。调节系统的主要功能是调节汽轮机的功率，
使之与外界负荷相适应。
1.2汽轮机发电机组的自调节特性
汽轮机发电机组在运行中，其其转子上受到三个力矩的作用，一个是蒸气作用在汽轮机转
子上的主动力矩Mt ，另一个是发电机转子在磁场中旋转时受到的电磁阻力Me ，第三个是转
子旋转时的摩擦阻力矩Mf 。在高负荷下，Mf 比Mt 、Me 小的多，可忽不计，则转子的运动
方程为 Ipdw/dt=Mt-Me
式中 Ip —转子的转动惯量
w —转子的转动角速度，即转速；
dw/dt—转子的角加速度。
蒸气作用在汽轮机转子上的主动力矩Mt 可以用式表示
Mt=9555pi/n
由式（6—2）可知，在汽轮机功率一定时，汽轮机转子上的主动力矩Mt 与转速成反
比，如图6-1所示。随着转速的升高，主动力矩逐渐减少。
电磁阻力矩与转速的关系取决于外界负载的特性，电网中负载大致可以分为三类：（1）
频率变化对有功功率没有直接影响的负载，（2）有功功率与频率成正比变化的负载，（3）有
功功率与频率呈三次方或高次方变化的负载。
由式（6-1） 可知，当Mt=Me时，dw/dt=0，则w=常数，即n=常数；Mt>Me时，dw/dt>0，
则n 升高；Mt
1.3汽机调节系统的分类
1.4各种调节系统的比较
从发展的观点看，调节系统从液压系统、功频模拟电液调节系统到数字电液调节系统，
是从低一级向高一级的调节系统的发展，一般而言，后一种调节系统优于前一种调节系统。
功频模拟电液调节系统与液压调节系统的比较，其优点是：
（1）功频模拟电液调节系统的电气部分，具有快速、准确和灵密度高的特点，系统调节
精度高，迟缓率为0. 1%，而一般的液压调节系统，迟缓率则高达0. 3%~0. 5%。
（2）功频模拟电液调节系统多为回路多变量调节系统，PID 的综合运算能力强，具有较
强的适应外界负荷变化和抗内扰的能力，而液压调节系统仅为单变量的比例调节系统，调节
性能差。
（3）功频模拟电液调节系统的转速或功率实际值能准确地等于给定值，静态特性良好；在
动态特性方面更为突出，机组甩负荷时，由于功率给定切除可以防止反调，转速稳定在
3000r\min上，系统的动态升速比液压调节系统减少一个速度变动率值，动态特性很好。
（4）功频模拟电液调节系统可提供调频、带基本负荷和单向调频等不同的运行方式。在机
组启动过程中，有大小范围测速可供选择，大范围测速从100~200r\min起就能精确地对转
速实行闭环控制，即使蒸气参数波动，也能保持给定转速，升速稳定，精确度可达±2#~3r\min;
转速达到2850r\min左右，改小范围测速系统，调节精确度更有所提高，便于并网。而一般
液压调节系统，转速达到2700r\min后才可投入闭环控制系统，调节精确度仅为±1~15r\min,
差距较大
（5）*功频模拟电液调节系统中的电气部分，便于比较、综合各种信号，便于在线改变运
行方式和调节参数，便于参数调整和运行检修，便于机炉协调控制，有利于机组的自动化，
而未经改造的液压调节系统，这些方面几乎受到局限，在实现机炉协调控制方面的难度较大。
数字电液调节系统和功频模拟电液调节系统比较，除具有功频模拟电液调节系统的所有
优点外，由于实施计算机控制，还有新的特点，其如下：
（1）用计算机取代模拟电调中的电子邮件，特别是采用了微处理机和使功能分散到各处理
单元后，显著提高了可靠性。
（2）计算机的远算、逻辑判断与处理功能特别强，除控制手段外，在数据处理、系统监
控、可靠性分析、性能诊断和运行管理等方面，都可以得到充分的发挥。
（3）调节品质高，系统的静态和动态特性良好。
（4）利用计算机有利于实现机组协调控制、厂级控制以至优化控制，这是模拟电液调节系
统无论如何也不能相比的。
总之，由于大型机组转子相对较轻，超速的可能性大，对调节品质和安全措施方面都要求
很高，液压或模拟电液调节系统都已很难适应。因此，随着计算机性能价格比的提高，运算
功能和判断功能的不断强大，运行经验的积累和丰富，特别是自控部分在大型电厂中越来越
受到重视和已经成为一个重要的部分，所以，现在国内外新建的较大容量机组上，都普遍采
用数字电液调节系统。
1.5汽机液压调节系统的组成结构
1）转速感受机构：感受汽轮机转速变化，并将其变换成位移变化或油压变化的信号送至
传动放大机构。按其原理分为机械式、液压式、电子式三大类。
2）传动放大机构：放大转速感受机构的输出信号，并将其传递给执行机构。
3）执行机构：通常由调节汽门和传动机构两部分组成。根据传动放大机构的输出信号，
改变汽轮机的进汽量。
2.1DEH 调节系统的原理
汽轮机在机组并网前，必须将转速由零提升到额定转速附近。为机组并网创
造条件。为了提高升速过程的安全性、经济性，减少设备的寿命损耗，通常采用
多阀组合式升速控制方案。汽轮机在采用高压缸启动方式时，冲转前将旁路系统
切除，通过高压主汽阀与高压调节汽阀的顺序开启组合来控制升速过程。
2.2DEH 系统的组成
数字电液调节系统（Digital Electro-Hydraulic Control System），简称DEH
系统。
图7 DEH 系统的原理示意图
DEH 系统由数字式控制器、阀门管理器、液压控制组件、进汽阀门和控制
油供油系统组成，并与工作站（操作员站和工程师站）、数据采集系统（DAS ）、
机械测量系统（TSI ）、防超速保护（OPC ）、跳闸保护系统（ETS ）、自动同期装
置（AS ）相连接，还留有与锅炉燃烧系统（BMS ）等的通信接口。它又是分布
式控制系统（DCS ）的一个子系统，可实现机、炉协调控制（CCS ）。
2.3 DEH调节系统的控制模式
（1）主汽阀（TV ）控制模式
主汽阀控制有两种控制方式：
1）主汽阀自动方式。也称数字系统控制方式。当计算机发出指令进行控制
时，称汽轮机主汽阀自动控制；当运行人员控制时，成为汽轮机主汽阀操作员自
动控制。
2）主汽阀手动方式。此时数字系统不参与，而通过模拟系统进行机组进行
控制。
（2）调节汽阀（GV ）控制模式
1）调节汽阀自动模式。它有五种运行模式：（1）操作员自动控制方式。（2）
遥控方式。
(3)电厂计算机控制方式，（4）自动汽轮机控制方式。（5）电厂限制控制方式。
2）调节汽阀手动方式
在调节汽阀手动控制方式下，计算机不参与控制，而是由运行人员发出指令，
通过模拟系统输出的信号进行控制。
2.4汽轮机电液调节系统中的主要部件
2.4．1 转速测量元件
转速测量元件的作用是将转速信号转变为直流电压模拟信号后发送给
DEH ，主要由磁阻发信器与频率变送器组成。而磁阻发信器是用来将被测转速信
号转换为相应的频率信号的测量元件。
测速头
磁阻发讯器
1—磁钢；2—线圈；
3—铁芯；4—测速齿轮
如图上图1所示，磁阻发信器是由测速齿轮和测速头组成，测速齿轮在汽轮
机轴上，测速头固定在齿轮旁边的支架上，处于齿轮径向位置。测速头内装有永久的磁钢、铁芯和线圈，铁芯端部与齿轮之间有较小的间隙。根据电磁原理，当
齿轮随主轴转动时，铁芯与齿轮之间的间隙变化，从一个齿到另一个齿，气隙磁
阻交变一次，相应的线圈中的磁通量交变一次，从而在线圈两端感应出交变电势，
作为测速头的输出信号，其频率f 与齿数z 、汽轮机转速n(r/min)的关系为 f=nz/60
当齿数一定时，频率f 汽轮机转速n 成正比。一般取z=60，所以f=n。例如
当n=3000r/min时，电势的频率f=3000(1/s), 即测速头每秒钟输出的信号的频率
在数值上等于汽轮机每分钟的转数，因而可以方便地将f 作为转速n 的信号。
2.4.2. 功率测量元件
功率测量元件的功能包括发电机的有功功率的测量和放大，以及不平衡功率
的校正。在功频电液调节系统中采用较多的功率测量元件是霍尔效应测功器。
霍尔测功原
理
2.4.3. 线性位移差动变送器（LVDT ）
LVDT 的作用是把油动机活塞的位移（同时也代表调节汽阀的开度）转换成
电压信号。它是有一个芯杆与外壳组成，如图6-29所示，在外壳中有三个绕组，
一个是一次绕组，供给交流电源；在中心点的两侧各绕一个二次绕组，这两个绕
组反向连接，因此二次绕组的净输出，是该两绕组所感应的电动势之差值。当绕
组内的铁芯处于中间位置时，两个二次绕组所感应的电动势相等，变容器的输出
信号为零。当铁芯与绕组有相对位移，例如铁芯向右移动时，则右半部绕组所感
应的电动势比左半部绕组所感应的电动势大，其输出的电压代表右半部的极性。
二次绕组感应的电动势经整形滤波后，转变为铁芯与绕组间相对位移的电信号输
出。在实际装置中，外壳是固定不动的，铁芯通过杠杆或直接与油动机活塞杆相
连，这样，输出的信号便可模拟油动机的位移，于是，也就代表了阀门的当前开
度
2.5DEH 调节系统的功能
DEH 调节系统主要有四大功能，包括汽轮机自动程序控制功能、汽轮机的
负荷自动调节功能、汽轮机的自动保护功能、机组和DEH 系统的监控功能。
（1）汽轮机自动程序控制（ATC ）功能
DEH 调节系统的汽轮机自动程序控制，是通过状态监测，计算转子的应力，
并在机组应力允许的范围内，优化自动程序，用最大的速率与最短的时间实现机
组启动过程的全部自动化。
（2）汽轮机的负荷自动调节功能
汽轮机的负荷自动调节有两种情况。冷态启动，机组并网带初负荷（5%额
定负荷）后，负荷由高压调节汽阀进行控制：热态启动时，在机组负荷未达到
35%额定负荷以前，由高、中压调节汽阀进行控制，以后，中压调节汽阀全开，
负荷只由高压调节汽阀进行控制。处于负荷控制阶段。
（3）汽轮机的自动保护功能
为了避免机组因超速或其他原因遭受破坏，DEH 的保护系统有如下的三种
保护功能:
1 )超速保护（OPC) 。该保护指涉及调节汽阀，即转速达到103%n。时快关中
压调节汽阀；在103%n。
中压调节汽阀，实现对机组的保护。
2）危机遮断控制。该保护是在ETS 系统检测到机组超速达到110%n。，通过
AST 电磁阀关闭所有的主汽阀和调节汽阀，实行紧急停机。
（4）机组和DEH 系统的监控功能
4. 该监控系统在启停和运行过程中对机组和DEH 装置两部分进行状况监
督。内容包括操作状态按钮指示、状态指示和CRT 画面，其中对DEH 监控的
内容包括重要通道等；CRT 画面包括机组和系统的重要参数、运行曲线、潮流
趋势等。
2.6DEH 调节系统的运行方式
在DEH 中调节系统设有四种运行方式，且机组可在其中任何一种方式下运行，其关系
是: 二级手动---一级手动----操作员自动----汽轮机自动A TC ，紧邻的两种方式相互摩擦，并
做到无扰切换。此外，居于二级手动以下还有一种硬手操，作为二级手动的备用，但两者无
跟踪，需对位操作后才能切换。
(1) 二级手动运行方式是跟踪系统中最低级的运行方式，作为备用运行方式。该级由常
规模拟元件组成，系统故障时，自动转入模拟系统控制，确保机组的安全可靠。
(2) 一级手动是一种开环运行方式，它具有操作超速保护控制器、主汽阀压力控制器、
外部触点返回等保护功能，该方式作为汽轮机自动方式的备用。
(3) 操作员自动方式是DEH 调节系统最基本的运行方式，它可以实现汽轮机转速和负荷
的闭环控制，且具有保护功能。
(4) 汽轮机自动是最高级运行方式，它不是来自于操作员，而是由计算机程序进行控制，
因此，是居于操作员自动上的一级最高运行方式。
3.1调节系统的电液伺服执行机构
在DEH 调节系统中，数字部分的输出，经过数／模转换后，进入电液伺服执行机构，该
机构由伺服放大器、电液转换器、油动机及其位移反馈(LVDT)组成，是DEH 的放大和执行机
构。
图6—3为引进型机组DEH 调节系统的液压系统图。一般机组的调节油和润滑油为分开的独立系统。这里介绍的为调节油，即EH 油系统，它有四大部分组成：图的右下方为保护和遮断系统，用于机组保护；右上方为遮断试验系统，用于系统试验；左上方为中压主汽阀(2个) 和调节阀(2个) 控制系统；左下方为高压主汽阀(2个) 和调节汽阀(4个) 控制系统。各油动机及其相应的汽阀称为DEH 系统的执行机构，整个调节系统有10个这种机构，由于其调节对象和任务的不同，其结构型式和调节规律也不相同，但从整体看，它们具有以下相同的特点：
图6-3 DEH调节系统的液压控制系统
(1)所有的控制系统都有一套独立的汽阀、油动机、电液伺服阀(开关型汽阀例外) 、隔绝阀、止回阀、快速卸载阀和滤油器等，各自独立执行任务。
(2)所有的油动机都是单侧油动机，其开启依靠高压动力油，关闭靠弹簧力，这是一种安全型机构，例如在系统漏“油”时，油动机向关闭方向动作。
(3)执行机构是一种组合阀门机构，在油动机的油缸上有一个控制块的接口，在该块上装有隔绝阀、快速卸载阀和止回阀，并加上相应的附加组件构成一个整体，成为具有控制和快关功能的组合阀门机构。
3.2高压主汽阀和调节汽阀的组合机构
高压主汽阀(TV)和高压调节汽阀(GV)是一种控制型的阀门机构，运行时可以根据需要将汽阀控制在任意的中间位置上，其调节规律是蒸汽流量与阀门的开度成正比。
1．控制型汽阀的工作原理
图6—4为控制型汽阀的工作原理图，图中给出了组合阀门的各种主要功能构件，TV 和GV 两种汽阀的结构相同。
图6—4 高压主汽阀和调节汽阀的工作原理图
高压抗燃油经隔绝阀和滤油器到电液伺服阀，由伺服阀控制油动机。在每一个控制型的伺服执行机构前，即在DEH 控制器中均有一块伺服回路控制卡(VCC卡) ， DEH控制器中经计算机运算处理后的阀位指令信号在综合比较器中和线性差动变送器(LVDT)来的并经解调器处理后的负反馈信号相比较即相减，其差值信号经放大器放大后控制电液伺服阀，在电液伺服阀中将电气信号转换成位移信号，使伺服阀的主滑阀移动，并将液压信号放大后控制油通道。当增加负荷时，伺服阀使高压油进入油动机活塞下油腔，油动机活塞向上移动。经杠杆或连杆使汽阀开启；当减小负荷时，伺服阀使压力油自活塞下腔泄出，借助弹簧力使活塞下移而关小汽阀。只要阀位指令信号与活塞位移(LVDT的反馈) 的差值不为零，伺服阀就控制油动机的活塞位移。只有差值为零时，电液伺服阀的主滑阀回到中间位置，从而切断油动机的油通道，油动机停止运动。此时油动机活塞及阀门停留在DEH 控制器所要求的位置上，从而控制了阀门的开度及汽轮机的进汽量。
主汽阀和调节汽阀的油动机旁，各设有一个快速卸荷阀，用于汽轮机故障需要停机时，通过安全油系统使遮断油总管失压，快速泄去油动机下腔的高压油，依靠弹簧力的作用，使汽阀迅速关闭，以实现对机组的保护。在快速卸荷阀动作的同时，工作油还可排人油动机的上腔室，从而避免回油旁路的过载，这是一种巧妙的设计。
2．电液伺服阀(电液转换器)
电液伺服阀的任务，是把电量转换为液压量去控制油动机。如图6-5所示为该阀的工作原理。它是由一个力矩马达、两级液压放大和机械反馈系统等组成。第一级液压放大是双喷
图6-5 电液伺服阀的工作原理
1— 过滤器； 2、11—节流孔板； 3—喷嘴； 4—可动衔铁； 5—力矩马达；
6—线圈； 7—弹簧管； 8—挡板； 9—反馈杆； 10—阀芯
嘴和挡板系统，第二级放大是滑阀系统。
当伺服放大器输出的电流改变时，电液伺服阀内力矩马达的衔铁线圈中有电流通过，产生一磁场，在其两侧磁铁的作用下，产生一旋转力矩，使衔铁旋转并带动与之相连的挡板转动，当挡板移近某一只喷嘴时，该喷嘴的泄油面积减小，流量减小，喷嘴前的油压升高；与此同时，另一只喷嘴与挡板的距离增大，流量增加，喷嘴前的油压降低；由于挡板两侧喷嘴的油压与下部滑阀的端部油室是相通的，当两只喷嘴前的油压不相等时，则滑阀两端的油压也不相等，差压导致滑阀移动，使滑阀凸肩所控制的油口开大或关小，并控制通往油动机活塞下腔的高压油，使油动机活塞上升时为开大汽阀，下降时为关小汽阀。
为了增加调节系统的稳定性和保证挡板返回中间位置，在伺服阀中设置了反馈弹簧片，该弹簧片的作用有两个：一是当四通滑阀产生压差时，滑阀向一方移动，打开油口使油动机进(或泄) 油并运动，线性位移变送器反馈使伺服放大器的输出趋于零，电液伺服阀内的引力和弹簧片等的反力矩与输入电流所产生的正力矩平衡时，电液伺服阀回到中间位置，油动机断流并在新位置上保持平衡。二是该反馈弹簧在伺服阀调整时有一机械零偏，以便在运行过程中突然发生断电或失去电信号时，借助于机械力的作用，仍可使得阀偏移一侧，保证调节汽阀的关闭。
3．快速卸荷阀
快速卸荷阀是一种由导阀控制的溢流阀，用于机组发生故障时，迅速泄去安全油，实现紧急停机。