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抽汽式汽轮机调节系统
哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司
二ＯＯ
五年
目 录
１． 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１ ２． 抽汽汽轮机工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３
２．１ 单抽汽汽轮机工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ ２．２ 双抽汽汽轮机工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ ３． 双抽式汽轮机液压调节系统简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ ４． 双抽汽汽轮机电液调节系统（ＤＥＨ）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９
４．１ 电液调节系统构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９ ４．２ 电液调节系统基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３ ４．３ 电液调节系统主要功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７ ４．４ 电液调节系统性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０ ４．５ ＤＥＨ控制系统设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０ ４．６ 调节保安系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０
１． 概述
抽汽式汽轮机是电热联合生产的主要形式，即供电能，又供热能。由于电热联合生产的循环效率较高，能源利用合理，所以得到了广泛应用。过去抽汽式汽轮机一般是容量较小，有６ＭＷ，１２ＭＷ，２５ＭＷ和５０ＭＷ。近些年来，随着国民经济的发展，大型石化、钢铁联合设备的大批投产和城市供暖配套的需求，大容量的抽汽机组的使用，也有上升的趋势，如２００ＭＷ，３００ＭＷ等。
抽汽式汽轮机，当有一个可调整抽汽时，叫单抽；当有两个可调整抽汽时，叫双抽。甚至于还有三抽汽汽轮机。单抽汽轮机，抽汽参数可能是采暖用汽，也可能是工业用汽，双抽汽轮机一般是工业抽汽和采暖抽汽或二级工业抽汽。工业抽汽参数一般为４ＭＰａ和１ＭＰａ左右，而采暖抽汽一般为０．２ＭＰａ左右。
由于抽汽式汽轮机即供电又供热，为了保证机组供电、供热的品质，汽轮机调节系统除了要对机组负荷调节外，还要对抽汽压力进行调节。显然抽汽式汽轮发电机组是一个多变量调节系统。
对于多变量调节系统都存在一个耦合问题。如单抽汽轮机，高压调节阀由调速器控制，低压调节阀由调压器控制，如果由于转速变化，调速器输出有变化，则通过放大元件改变了高压调节阀的开度，即改变了通过高压缸的流量。这不仅改变了转速，而且也改变了供热的抽汽流量，使抽汽压力也发生变化，这就叫耦合。同样，抽汽压力的变化，将引起低压调节阀门位置的改变。它不仅满足了抽汽压力的要求，而且也改变了机组的功率。显然抽汽调节系统中，这种耦合是不希望的。
解决这种耦合的办法是采用牵连调节，即转速变化时，能同时控制高压调节阀门和低压调节阀门。同样，当抽汽压力变化时也能同时控制，使得转速和抽汽压力在调节过程中互不干扰。解除耦合的作用叫解耦。这种系统叫自整系统。单抽汽汽轮机液压调节系统框图如图１所示。
门１１、油动机１２和抽汽压力测量部件１３。
综合滑阀３连结转速和抽汽压力调节两个回路，其作用是当转速或抽汽压力两者之一变化时，能同时控制高压调节阀门V 1和低压调节阀门V 2，实现解耦控制。、
稳态时，汽轮机功率和蒸汽流量的关系如下：
汽机功率：N =N 1+N 2 (1)
抽汽流量：D e =D 1−D 2 (2)
１．设电功率增加，汽轮机转速降低，如果转速调节回路设计成使高压调节阀门V 1和低压调节阀门V 2同时开大，即可得到电功率的增加，增加值为：
∆N =∆N 1+∆N 2 (3)
此时，由于高压缸流量增加∆D 1和低压缸流量增加∆D 2，如果经过适当调整，使其两者相等，即：
∆D e =∆D 1−∆D 2=0 (4)
通过式（３）和（４）可得到结论：当电功率变化（增加或减少），可以保证热负荷
不变，∆D e =0。
２．再假设，抽汽流量增加，抽汽压力降低，若抽汽压力调节回路设计成是高压调节阀门V 1开大，而低压调节阀门V 2关小，即可得到抽汽流量增加，即：
∆D e =∆D 1+∆D 2 (5)
此时，高压缸功率因高压调节阀门开大而增加∆N 1，低压缸功率却因低压调节阀门关小而减小∆N 2。如果能适当调整使其两者相等，即：
∆N =∆N 1−∆N 2=0 (6)
由式（５）和（６）又可获得相同的结论：当热负荷变化（抽汽量增加或减少），也可保证电功率不变。
综上所述，单抽汽汽轮机如果能实现当电负荷改变时，保证热负荷不变；同样，当热负荷改变时，保证电负荷也不变。满足这一条件的系统称为自整系统。在静态下，一
一路是第一段抽汽量D e 1去热用户，另一路蒸汽D 2通过中压调节阀门V 2进入中压缸作功N 2。中压缸排汽也分为两路，一路是第二段抽汽量D e 2去热用户，另一路是蒸汽量D 3经低压调节阀门V 3，最后蒸汽由低压缸末级排至凝汽器。
稳态时，汽轮机功率和蒸汽流量的关系如下：
汽机功率： N =N 1+N 2+N 3 (7)
第一段抽汽： D e 1=D 1−D 2 (8)
第二段抽汽： D e 2=D 2−D 3 (9)
１．设电功率增加，汽机转速降低，如果转速调节回路，设计成使高压调节阀门V 1、中压调节阀门V 2和低压调节阀门V 3同时开大，得到的电功率增加值为：
∆N =∆N 1+∆N 2+∆N 3 (10)
此时，由于高压缸流量增加∆D 1、中压缸流量增加∆D 2和低压缸流量增加∆D 3。当满足∆D 1=∆D 2时，第一段抽汽量∆D e 1=∆D 1−∆D 2=0不变。当满足∆D 2=∆D 3时，第二段抽汽量∆D e 2=∆D 2−∆D 3=0不变。即：
∆D e 1=∆D 1−∆D 2=0 (11)
∆D e 2=∆D 2−∆D 3=0 (12)
显然，由式（１０）（１１）和（１２）得到结论：当电功率增加时，第一段抽汽量和第二段抽汽量却保持不变。反之亦然。
２．设第一段抽汽量增加，抽汽压力降低。如果第一段抽汽压力调节回路设计成使高压调节阀门V 1开大，而中、低压调节阀门V 2和V 3同时关小：即可得到第一段抽汽量增加值为：
∆D e 1=∆D 1+∆D 2 (13)
而电功率由于高压调节阀门V 1开大，功率增加∆N 1和中低压调节阀门关小∆N 2+∆N 3。如果能满足∆N
1=∆N 2+∆N 3时，可以得到
∆N =∆N 1−(∆N 2+∆N 3) =0 (14)
第二段抽汽量由于中低压调节阀门V 2和V 3同时关小，如果能满足∆D 2=∆D 3时，可以得到
∆D e 2=∆D 2−∆D 3=0 (15)
综合式（１３）、（１４）和（１５），可得结论：当第一段抽汽量增加时，电功率和第二段抽汽量保持不变。反之亦然。
３．设第二段抽汽量增加，抽汽压力降低。如果第二段抽汽压力调节回路设计成使高压调节阀门V 1和中压调节阀门V 2同时开大，而低压调节阀门关小，即可得到第二段抽汽量的增加值为：
∆D 2=∆D 2+∆D 3 (16)
而电功率能满足 (∆N 1+∆N 2) =∆N 3 时，可以得到：
∆N =(∆N 1+∆N 2) −∆N 3=0 (17)
第一段抽汽能满足 ∆D 1=∆D 2 时，可以得到：
∆D e 1=∆D 1−∆D 2=0 (18)
综合式（１６）、（１７）和（１８），可得结论：当第二段抽汽量增加时，电功率和第一段抽汽量保持不变。反之亦然。
根据上述对抽汽式汽轮机工作过程的分析结果，它将为设计抽汽式汽轮机调节系统提供了依据。
抽汽式汽轮机调节系统，可按牵连调节系统设计，也可按非牵连调节系统设计。牵连调节系统较复杂，但调节品质好；当对抽汽的品质要求不太严格时，也可采用非牵连调节形式。
３． 双抽式汽轮机液压调节系统简介
双抽汽汽轮机液压调节系统如图４所示。
该系统由主油泵１、脉冲泵２、单向阀３、调速器滑阀４、综合滑阀５、高压油动机
６、中压油动机７、回转隔板８、低压油动机９、工业抽汽压力调节器１０、采暖抽汽压力调节器１１
等部件构成。
图４
该系统按牵连调节设计。在正常参数下，电热负荷保持静态自整。调节系统允许汽轮机按抽汽工况运行，也可以按冷凝工况运行。高压抽汽，即工业抽汽压力设计为０．９８ＭＰａ；低压抽汽，即采暖抽汽压力设计为０．２５５ＭＰａ。系统用油由主油泵１供给。
工作过程：
１．当电负荷增加时，转速降低，脉冲泵２出口压力降低，调速器滑阀４的滑阀下移，关小１＃综合滑阀排油面积，１＃滑阀上移，同时关小高、中、低压油动机错油门下的排油面积，压力油进入高、中压油动机活塞６和７的下部及低压油动机活塞９的上部，使高、中、低三个调节阀门同时开大。电功率增加，满足了外界要求，达到了新的平衡。与此同时，当电功率增加时，由于高、中、低压调节阀门向同一方移动，综合滑阀保证了静态自整关系，使工业抽汽和采暖抽汽的流量保持不变。
２．工业抽汽量增加，抽汽压力降低，高压抽汽调压器１０钢带与喷嘴间隙减小，２＃综合滑阀下脉动油压升高，使滑阀上移，减小高压油动机错油门下的排油面积，并增大中低压油动机错油门下的排油面积，导致高压调节阀门开大，而中、低压调节阀门关小。这样可满足工业抽汽量增加的要求。若高压缸功率的增加与中、低压缸功率的减少相等，
可使电功率不变，又由于中、低压缸流量是同向，所以保证采暖抽汽量也不变。
３．当采暖抽汽量增加时，其抽汽压力减小，低压调压器１１钢带与喷嘴间间隔减小。３＃综合滑阀下脉动油压升高，使滑阀上移，减小高、中压油动机错油门下的排油面，并增大低压油动机错油门下的排油面积，导致高、中压调节阀门开大，低压调节阀门关小。这样可满足采暖抽汽量增加的要求。若高、中压缸增加的功率与低压缸减小的功率相等，可保持电功率不变。又由于高、中压缸流量是同向的，又保证了工业抽汽量不变。
该调节系统还设有同步器可以平移静特性曲线，在调速器滑阀上还装有功率限制器，在调压器上也装有平移静特性曲线的同步器。
为了防止机组甩负荷时抽汽调节回路带来的反调，加有切除阀和超速限制滑阀。 除了调节系统外，还有保安系统。
４． 双抽汽汽轮机电液调节系统（ＤＥＨ）
双抽汽汽轮机液压调节系统由脉冲泵、滑阀、凸轮配汽等机械液压部件组成。该系统转速控制范围小，系统响应速度较慢。而测量抽汽压力用的薄膜钢带易变形甚至断裂，往往造成抽汽调节不能投自动。系统的静态特性是难以根据要求随意可调，特别是调节系统中的关键部套，即综合滑阀，其加工、装配、调试都比较困难，它直接影响调节系统的自整性，并影响到调节系统的控制精度。还有与其它自动化设备通讯和数据共享上几乎是没有可能，它远不能满足当今机组运行的自动化水平的要求。因此在国内外，在抽汽式汽轮机上采用电液调节系统较多、较早。
４．１ 电液调节系统构成
双抽汽汽轮机电液调节系统根据供油系统不同可分两种形式，即透平油系统和高压抗燃油系统。
透平油系统
透平油系统（参考图４）只保留高、中、低压油动机和危急保安系统。而其它部套全部取消。测量转速的脉冲泵改为磁阻发讯器；综合滑阀特性由软件完成；工业抽汽压力和采暖抽汽压力测量由压力变送器实现，将同步器及其滑阀换成启动滑阀用于汽轮机挂闸和开主汽门。
在高、中、低压油动机错油门下脉动油路装有电液转换器。用它将计算机控制系统输出的电信号转换成位移或油压信号。为防止电液转换器卡涩，要求油质较高。因此配油精密滤油器，即供给电液转换器的压力油要经过精密滤油器，保证电液转换器可靠地工作。
该系统由下面几部分组成：
●
机组的控制阀门：
主汽门TV ，开关型，由自动关闭器１控制
高压调节阀门V 1，可控型，由电液转换器８和油动机５控制 中压调节阀门V 2，可控型，由电液转换器９和油动机６控制 低压调节阀门V 3，可控型，由电液转换器１０和油动机７控制
控制和保护汽轮机的启动和安全运行都是通过控制这些阀门实现。其中电液转换器
８、９和１０的压力油是由主油泵（透平油）４经过滤油器１１提供。
●
危机保安系统与液压系统中一样，它是由危急遮断器、杠杆和危急遮断器滑阀２
构成。
此外，机组还设有电气保护和手动打闸停机。
● ●
启动滑阀３用于汽机复位和开主汽门 电子控制装置
下面重点讨论一下电子控制装置和控制阀门的电液伺服机构。
电子控制装置，包括控制机柜１２、工程师站１３、操作员站１４和手操盘１５。 控制机柜装有计算机；模拟量、开关量和脉冲量的输入／输出组件；通讯接口组件
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，用于ＤＥＨ系统开发、调试和维护。当该站处于在线状态时，可监视操作员站全部功能等。有时与操作员站合二而一。
操作员站：可选择ＤＥＨ系统控制方式，修改设定值和控制参数。操作控制系统、显示和确认报警等。
手操盘：当计算机系统故障时，通过手操盘直接控制阀位，维持机组运行。 电液伺服机构
透平油电液调节系统的供油是由汽轮机主轴拖动的主油泵提供。压力是20kg 2
（１．９６ＭＰａ），它为液压系统提供压力油、调节油和保安油。电液伺服机构主要是指电液转换器和油动机。在小容量机组中，电液转换器多采用进口的ＴＭ２５和ＤＤＶ型。
ＴＭ２５（ＴＡ１０）是美国ＷＯＯＤＷＡＲＤ公司生产，它是一个输出位移型的电液转换器，双线圈，输入电流２０～２００Ｍａ，输出位移是２４．５ｍｍ。这种类型电液转换器在实际应用中，需
伺服阀的供油是由专用的供油系统供给。以使电液转换器不易卡涩，能可靠地工作。
目前用得最多的电液转换器是ＤＤＶ型，它是ＭＯＯＧ公司的产品。它与油动机组成的
油动机反馈滑阀取消了，取而代之的是测量油动机活塞杆的位移，用线性差动位移传感器（ＬＶＤＴ）。作为电液伺服控制回路的位移反馈信号。
图中可调节流孔Ｄ用来调整ＤＤＶ的初始位置和满足油动机从全关到全开的关系。 系统还有紧急停机电磁阀S 1可以接收远方的手动停机或电气停机信号，进行紧急停机。超速保护电磁阀S 2，当机组甩负荷时，通过电磁阀S 2快速泄掉油动机错油门下脉动油，使高、中、低调节阀门迅速关闭，防止汽轮机超速。
高压抗燃油DEH 系统
采用高压抗燃油作为ＤＥＨ控制系统的油源，取消传统的凸轮配汽机构，每个调节阀各装配一套伺服油动机，直接控制阀门。调节系统的控制特性、阀门流量特性在控制器中实现。高压抗燃油油源单独供给。高压抗燃油ＤＥＨ系统将在大容量机组中详细讨论。
４．２ 电液调节系统基本原理
双抽汽汽轮机电液调节系统ＤＥＨ的原理框图如图８所示。
阀门 Ｖ２
阀门 Ｖ１
阀门 Ｖ３
图 ８
该系统设有转速控制回路、电功率控制回路、主蒸汽压力控制回路、工业抽汽压力控制回路、采暖抽汽压力控制回路、ＯＰＣ超速控制和超速保护等基本控制回路以及同期、频率调节、解耦运算、信号选择、判断等逻辑回路。
ＤＥＨ系统通过三台电液伺服油动机分别控制高、中、低压调节门，从而达到控制机组的转速（或负荷）及抽汽压力牵连调节的目的。
转速调节回路
转速调节回路完成机组的启动、升速、快速通过临界转速、同期以及ＯＰＣ超速控制
和机组正常停机及危急停机控制。该回路的核心部分是“转速设定值”，它受转速给定、转速变化率、超速试验、暖机设定和同期给定的控制。它与机组的实际转速（经３取２）反馈进行比较，其差值经ＰＩＤ调节器，通过控制高压调门，实现转速闭环控制。同时机组的转速还送到ＯＰＣ超速控制和机组超速保护回路。
当采用电动主闸门的旁路门手动启动时，ＤＥＨ控制系统首先将调门全开，保证全周进汽，然后当转速升高至２８５０ｒｐｍ时，ＤＥＨ控制自动投入并通过高压调门对转速闭环控制，此时将电动主闸门全开。
电功率控制回路
电功率控制回路完成机组并网后的带负荷及正常运行时的功率控制。它的“负荷设定值”受负荷给定、功率限制、Ｒｕｎｂａｃｋ和负荷变化率及暖机设定等控制，“负荷设定值”经一次调频信号修正后与机组的实际负荷反馈进行比较，其差值经ＰＩＤ调节器运算。它与主蒸汽压力调节回路进行选择，实现机组功率闭环调节或压力闭环调节。该回路是ＤＥＨ的基本控制回路。
当机组运行于抽汽工况时，该回路与抽汽控制回路一起进行牵连调节，实现热电联供及静态自整。
主蒸汽压力控制回路
“主蒸汽压力设定值”受主蒸汽压力给定或ＤＣＳ负荷给定控制，它与主蒸汽压力实际值反馈进行比较，其差值经ＰＩＤ调节器与电功率控制回路进行选择，实现主蒸汽压力闭环调节。
抽汽调节回路
抽汽调节分工业抽汽和采暖抽汽两个控制回路，它们都以各自的给定值与各自的抽汽压力反馈信号比较，其差值经ＰＩＤ调节器与电功率控制进行解耦运算，其运算结果控制高、中、低压调节阀门实现牵连调节和静态自整。
牵连调节中的解耦
牵连调节系统中的解耦运算，就是保证在热电联供的多变量控制系统中，其中一个量变化时，不应影响到另外变量的变化，以实现牵连调节系统的静态自整。在双抽汽汽轮机液压调节系统中，其解耦运算是在综合滑阀中实现。综合滑阀的原理图见图９。
图中：ＦＨ１、ＦＨ２、ＦＨ３为高、中、低压油动机错油门下的进油面积；
Ｆｆ１、Ｆｆ２、Ｆｆ３为高、中、低压油动机反馈滑阀进油面积；
Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３为转速控制的１号综合滑阀上的三个排油面积；
Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３为工业抽汽控制的２号综合滑阀上的三个排油面积；
Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ３３为采暖抽汽控制的３号综合滑阀上的三个排油面积；
静态时：
F H 1+F f 1=F 11+F 21+F 31 图９ F H 2+F f 2=F 12+F 22+F 32
F H 3+F f 3=F 13+F 23+F 33
设电网负荷减少，电网周波上升，转速升高。由于调速器滑阀控制着１号综合滑阀下面油室ａ的排油口，因此ａ室油压降低，１号综合滑阀下移，同时补油增加，达到稳定。Ｆ１１、Ｆ１２和Ｆ１３排油面积增加，使高、中、低压油动机错油门下脉动油压降低，因此，高、中、低压调节阀同时关小，减少汽轮机的进汽量，使电功率减少。又由于高、中、低压调节阀门同向关小，使工业抽汽量和采暖抽汽量保持不变，故实现了静态自整。
设工业抽汽量增加，工业抽汽压力降低，调压器滑阀排油面积减少，油室ｂ中油压升高，２号综合滑阀上移，同时补油减少，达到稳定。Ｆ２１排油面积减少，Ｆ２２和Ｆ２３排油面积增大，使高压油动机错油门下脉动油压升高，中、低压油动机错油门下脉动油下降低，结果高压调节阀门开大，中低压调节阀门关小。这样即保证了工业抽汽量的增加，又保证了采暖抽汽量不变。又由于高压缸功率是增加而中低压缸功率是减少，所以也能保证发电机的电功率不变，从而实现了静态自整。
设采暖抽汽量增加，采暖抽汽压力降低，调压器滑阀排油面积减少，油室ｃ中压力升高。３号综合滑阀上移，同时补油量减少达到稳定。Ｆ３１和Ｆ３２排油面积减少，Ｆ３３排油
面积增大。结果使高、中压调节阀门开大，低压调节阀门关小，采暖抽汽量增加。由于
高、中压调节阀同向开大，故工业抽汽量不变。又因为高、中压缸功率是增加的，而低压缸功率是减少的，也可保证电功率不变。自整关系得到保证。
在双抽汽汽轮机电液调节系统中，高压调节阀门、中压调节阀门和低压调节阀门的变化量可通过计算得到，其数学表达式为：
V 1=K 11N +K 12P e 1+K 13p e 2 V 2=K 21N +K 22P e 1+K 23P e 2 V 3=K 31N +K 32P e 1+K 33P e 2 计算时先选取几个工况。
如额定工况１，即机组在额定功率ＮＨ、额定抽汽量Ｄｅ１Ｈ和Ｄｅ２Ｈ，所对应的高、中、低
3
压调节阀门的开度。工况２，将功率取N H ，Ｄｅ１Ｈ和Ｄｅ２Ｈ不变，计算出阀门对应关系。工
4
1
况３，将工业抽汽取D e 1H ，而ＮＨ和Ｄｅ２Ｈ不变，计算出Ｖ１、Ｖ２和Ｖ３的对应关系。工况４，
21
将采暖抽汽取D e 2H ，而ＮＨ和Ｄｅ１Ｈ不变，计算出各阀门对应关系。工况５，将工业抽汽
2
11
取D e 1H 和采暖抽汽取D e 2H ，而ＮＨ不变，计算出各阀门对应关系，然后计算出系数Ｋ22值。
启动运行方式
当由ＤＥＨ控制启动时，双抽汽汽轮机启动与冷凝式机组一样，只是将中压调节阀门和低压调节阀门全开，控制高压调节阀门，进行冲转、升速、暖机、并网带电负荷。一般情况，当机组带电功率至５０％ＮＨ以上时，开始投抽汽，工业抽汽和采暖抽汽要先后投入。
当采用全周进汽时，这时需将主汽门和高、中、低压调门全开，手动控制电动主闸门的旁通门进行冲转、升速。当转速升至２８００～２９００ｒｐｍ时，进行阀门切换，即由电动主闸门旁通门控制切换到ＤＥＨ控制。电动主闸门全开。然后由ＤＥＨ控制高调门升速、定速、并网、带初始负荷等。
机组正常运行可以是冷凝工况，也可以是抽汽工况。
４．３ 电液调节系统主要功能
● ●
汽机复位（挂闸及开主汽门） 摩擦检查
机组启动时，尤其是大修后首次启动，经常需要进行摩擦。为此在ＤＥＨ控制系统中，
设置有摩擦检查功能。当机组控制高调门启动时，可选择摩检功能。此时，ＤＥＨ控制系统将目标转速设置在５００ｒｐｍ（可修改），当机组转速升至该转速时，瞬间关闭调速汽门，切断汽机进汽，机组惰走，由运行人员进行听音，检查机组是否有摩擦，完成摩擦检查。
●
升速
ＤＥＨ控制系统中设置有自动升速和手动升速的功能，通过控制高压调门的开度，实
现转速闭环控制。
小功率机组通常采用母管制运行，而且冷态启动采用额定参数，在此情况下，对ＤＥＨ控制系统而言，都能实现。
而液压系统冷态启动时，往往采用高调门全开，手动控制主汽门前的电动主闸门的旁通门，对机组转速进行开环控制。
这几种升速方式介绍如下： ① 自动升速
ＤＥＨ根据运行人员选定的升速率、暖机转速、暖机时间自动完成冲转、暖机、过临界、３０００ｒｐｍ定速全部过程。
在升速过程中，运行人员可根据实际情况，通过保持命令使机组进入恒速运行或切换到手动运行方式。 ② 手动升速
ＤＥＨ按照运行人员给出的升速率，由运行人员手操转速“加”、“减”控制机组升速。但在临界转速区，将自动越过，以保证机组安全。 ③ 电动主闸门旁路阀手动升速
在ＤＥＨ中，将转速控制设于“手动”方式，通过“转速加”命令将转速设定在２８５０ｒ／ｍｉｎ（可调参数），使各调门全开。由运行人员手动开启电动主闸门旁通阀冲动转子进行升速。
当机组达到上述定值后，调门逐渐回关。转速控制自动转为由ＤＥＨ通过高压调门实现闭环控制，电动主闸门逐渐全开，转速由ＤＥＨ维持在２８５０ｒ／ｍｉｎ，后续操
作与手动升速相同。
●
超速保护及超速试验
ＤＥＨ具有超速保护功能。当机组与电网解列并出现超速时，ＤＥＨ首先按一定比例关小调门，抑制转速飞升。当转速达到１０３％时，调门全关。如转速继续飞升达到１１０％时，ＤＥＨ将输出停机指令使机组跳闸以保证安全。
ＤＥＨ还具有控制机组完成超速试验功能。当机组定速后，需要做超速试验时，运行人员可通过操作命令“超速试验”来启动该功能，此时ＤＥＨ控制机组均匀升速至超速保护动作。
作机械超速试验时，ＤＥＨ将屏蔽电超速保护输出。
超速试验的升速上限为３３６０ｒ／ｍｉｎ时，如超速保护未动而转速达到３３６０ｒ／ｍｉｎ时，ＤＥＨ将退出超速试验逻辑，并控制转速在３０００ｒ／ｍｉｎ维持运行。
●
阀门严密性试验功能
ＤＥＨ具有相应控制逻辑完成主汽门严密性试验。
●
同期与并网
当机组完成启动升速后，达到同步转速范围（２９５０～３０５０ｒｐｍ）即可进行同期操作。由运行人员选择“手同期”或“自同期”。 ① 手同期
在手同期方式下，ＤＥＨ接受运行人员的转速“增”、“减”命令调整机组转速直至并网。 ② 自同期
在自同期方式下，ＤＥＨ接受自动准同期装置发出的转速“增”、“减”命令调整机组转速直至并网。
●
初负荷
机组并网后，ＤＥＨ立即自动使机组带上一定初负荷（３～５％）以防止逆功率运行，用户根据需要进行调整。
●
电功率闭环控制
该控制回路是ＤＥＨ的核心控制回路，它可以用来对机组进行各种变工况调节，ＤＥＨ根据运行人员给定的负荷变化率与负荷目标值控制机组负荷的增加或减少，该回路可与其它回路进行无扰切换。
● 主汽压保护
ＤＥＨ中设有主汽压保护逻辑，当主汽压突然下降时，该逻辑输出指令关小调门
以维持主汽压稳定并协调主汽压的恢复。
当主汽压力降至某一极限值时，该逻辑将自动限制机组出力以维持主汽压力。
● 手动控制机组负荷
该控制方式下，由运行人员手操“增”、“减”操作来改变各调节门的开度，
从而达到调整机组负荷的目的。它赋予运行人员最大限度的权利与灵活性；同时它又是各闭环控制回路的后备，当这些回路出现故障（如测量信号失效）时，ＤＥＨ自动切换到手动控制方式。
● 负荷限制及自动减负荷功能
当锅炉出力降低，主汽压力下降或真空过低时，为保证系统的稳定运行和机
组的安全，ＤＥＨ中设有相应控制逻辑，自动限制或减少机组负荷。
● 抽汽控制
根据机组热力特性，当电负荷达到一定值时，可以投入抽汽。ＤＥＨ将对电功率
及抽汽压力分别进行ＰＩＤ调节，这些ＰＩＤ的输出经三阀解耦算法，进行牵连自整运算后分别控制高、中、低压调门。
● 通讯
在ＤＥＨ中设有ＲＳ４２２或ＲＳ４８５串行通讯接口。用以实现与ＤＣＳ等其它系统的
数据交换，以便实现事故追忆、报表打印、生产管理等功能。
● 参数监视及画面显示
在ＤＥＨ操作站设有显示画面，供运行人员了解机组及系统的当前状态。
★
★ 工艺流程 趋势曲线
运行参数
系统状态
报警信息
操作信息
过程变量及内部相关参数 ★ ★ ★ ★ ★
● 历史记录及报表打印
在ＤＥＨ操作站中设有历史记录及报表打印功能。
４．４ 电液调节系统性能指标
● 转速控制范围：０～３５００ｒｐｍ，精度：±１ｒｐｍ。
负荷控制范围：０～１０５％，精度：±０．５％。
转速不等率：３～６％连续可调。
系统迟缓率：＜０．０３％。
机组甩额定负荷时，维持空负荷稳定运行。转速超调量≤７％。
抽汽不等率：０～２０％连续可调。 ● ● ● ● ●
４．５ ＤＥＨ控制系统设计要求
●
● ＤＥＨ系统采用冗余设计 电子硬件是有以微处理器为基础的控制器、操作员站和工程师站组成。互相联系
以网络形式实现。另外，在操作员站配备硬接线的后背手操盘。
●
●
●
●
● ＤＥＨ与ＤＣＳ通讯符合国际标准 主要测量参数采用三取二逻辑 系统硬件具有自检功能 系统供电电源冗余 系统具有可靠的屏蔽、接地和抗干扰措施
模拟量输入～输出采用隔离，开关量输入～输出采用光电隔离或继电器隔离。 在工程师站，用户可以方便地在线编辑、修改和下载系统参数，并能够对操作画面进行调用和修改，能够对运行人员的操作进行监视和记录。 ● ●
● ＤＥＨ的软件系统由系统软件、应用软件组成。系统程序主要有多任务处理、中断
处理、事故处理等功能。
４．６ 调节保安系统
调节保安系统指的是双抽汽汽轮机ＤＥＨ控制系统中的液压部分和保安系统，其中由电液转换器和油动机组成伺服机构。它接受ＤＥＨ系统输出的控制指令，调节阀门开度；
而保安系统，它包括自动关闭器、危急遮断器、危急遮断器杠杆、危急遮断器错油门、防火滑阀及由电磁解脱器、喷油试验滑阀、操作滑阀和超速限制滑阀组成的保安操纵箱等。见下图。
危急遮断器设有两套飞锤式撞击子，分别控制两个危急遮断器滑阀。当汽轮机转速超过１１１～１１２％的额定转速时，撞击子飞出，打到危急遮断器杠杆上，使危急遮断器滑阀下移，泄掉自动关闭器及油动机错油门下的脉动油压，使主汽门和调门全关，机组停机。
当机组超速时，取电气超速信号，通过危急跳闸ＡＳＴ电磁阀或手动打闸，将危急保安油泄掉，使机组停机。
在汽轮机带负荷正常运行期间，利用喷油试验装置，可左右移动危急遮断器杠杆，进行撞击子压出试验。
为防止主汽门长期不动卡涩，自动关闭器设有活动滑阀，能在机组运行中，进行自动关闭器活塞活动试验。
防火滑阀的作用是当自动关闭器脉动油下降时，防火滑阀动作切断通往油动机的压力油及将油动机排至主油泵入口的油切至油箱。
系统中还设有超速限制滑阀，当ＤＥＨ控制系统ＯＰＣ输出超速控制信号时，ＯＰＣ电磁
阀动作，控制超速限制滑阀，使高、中、低压油动机错油门下脉动油泄掉，迅速关闭所有调节阀门，防止超速。
用户培训资料
抽汽式汽轮机调节系统
哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司
二ＯＯ
五年
目 录
１． 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１ ２． 抽汽汽轮机工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３
２．１ 单抽汽汽轮机工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ ２．２ 双抽汽汽轮机工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ ３． 双抽式汽轮机液压调节系统简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ ４． 双抽汽汽轮机电液调节系统（ＤＥＨ）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９
４．１ 电液调节系统构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９ ４．２ 电液调节系统基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３ ４．３ 电液调节系统主要功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７ ４．４ 电液调节系统性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０ ４．５ ＤＥＨ控制系统设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０ ４．６ 调节保安系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０
１． 概述
抽汽式汽轮机是电热联合生产的主要形式，即供电能，又供热能。由于电热联合生产的循环效率较高，能源利用合理，所以得到了广泛应用。过去抽汽式汽轮机一般是容量较小，有６ＭＷ，１２ＭＷ，２５ＭＷ和５０ＭＷ。近些年来，随着国民经济的发展，大型石化、钢铁联合设备的大批投产和城市供暖配套的需求，大容量的抽汽机组的使用，也有上升的趋势，如２００ＭＷ，３００ＭＷ等。
抽汽式汽轮机，当有一个可调整抽汽时，叫单抽；当有两个可调整抽汽时，叫双抽。甚至于还有三抽汽汽轮机。单抽汽轮机，抽汽参数可能是采暖用汽，也可能是工业用汽，双抽汽轮机一般是工业抽汽和采暖抽汽或二级工业抽汽。工业抽汽参数一般为４ＭＰａ和１ＭＰａ左右，而采暖抽汽一般为０．２ＭＰａ左右。
由于抽汽式汽轮机即供电又供热，为了保证机组供电、供热的品质，汽轮机调节系统除了要对机组负荷调节外，还要对抽汽压力进行调节。显然抽汽式汽轮发电机组是一个多变量调节系统。
对于多变量调节系统都存在一个耦合问题。如单抽汽轮机，高压调节阀由调速器控制，低压调节阀由调压器控制，如果由于转速变化，调速器输出有变化，则通过放大元件改变了高压调节阀的开度，即改变了通过高压缸的流量。这不仅改变了转速，而且也改变了供热的抽汽流量，使抽汽压力也发生变化，这就叫耦合。同样，抽汽压力的变化，将引起低压调节阀门位置的改变。它不仅满足了抽汽压力的要求，而且也改变了机组的功率。显然抽汽调节系统中，这种耦合是不希望的。
解决这种耦合的办法是采用牵连调节，即转速变化时，能同时控制高压调节阀门和低压调节阀门。同样，当抽汽压力变化时也能同时控制，使得转速和抽汽压力在调节过程中互不干扰。解除耦合的作用叫解耦。这种系统叫自整系统。单抽汽汽轮机液压调节系统框图如图１所示。
门１１、油动机１２和抽汽压力测量部件１３。
综合滑阀３连结转速和抽汽压力调节两个回路，其作用是当转速或抽汽压力两者之一变化时，能同时控制高压调节阀门V 1和低压调节阀门V 2，实现解耦控制。、
稳态时，汽轮机功率和蒸汽流量的关系如下：
汽机功率：N =N 1+N 2 (1)
抽汽流量：D e =D 1−D 2 (2)
１．设电功率增加，汽轮机转速降低，如果转速调节回路设计成使高压调节阀门V 1和低压调节阀门V 2同时开大，即可得到电功率的增加，增加值为：
∆N =∆N 1+∆N 2 (3)
此时，由于高压缸流量增加∆D 1和低压缸流量增加∆D 2，如果经过适当调整，使其两者相等，即：
∆D e =∆D 1−∆D 2=0 (4)
通过式（３）和（４）可得到结论：当电功率变化（增加或减少），可以保证热负荷
不变，∆D e =0。
２．再假设，抽汽流量增加，抽汽压力降低，若抽汽压力调节回路设计成是高压调节阀门V 1开大，而低压调节阀门V 2关小，即可得到抽汽流量增加，即：
∆D e =∆D 1+∆D 2 (5)
此时，高压缸功率因高压调节阀门开大而增加∆N 1，低压缸功率却因低压调节阀门关小而减小∆N 2。如果能适当调整使其两者相等，即：
∆N =∆N 1−∆N 2=0 (6)
由式（５）和（６）又可获得相同的结论：当热负荷变化（抽汽量增加或减少），也可保证电功率不变。
综上所述，单抽汽汽轮机如果能实现当电负荷改变时，保证热负荷不变；同样，当热负荷改变时，保证电负荷也不变。满足这一条件的系统称为自整系统。在静态下，一
一路是第一段抽汽量D e 1去热用户，另一路蒸汽D 2通过中压调节阀门V 2进入中压缸作功N 2。中压缸排汽也分为两路，一路是第二段抽汽量D e 2去热用户，另一路是蒸汽量D 3经低压调节阀门V 3，最后蒸汽由低压缸末级排至凝汽器。
稳态时，汽轮机功率和蒸汽流量的关系如下：
汽机功率： N =N 1+N 2+N 3 (7)
第一段抽汽： D e 1=D 1−D 2 (8)
第二段抽汽： D e 2=D 2−D 3 (9)
１．设电功率增加，汽机转速降低，如果转速调节回路，设计成使高压调节阀门V 1、中压调节阀门V 2和低压调节阀门V 3同时开大，得到的电功率增加值为：
∆N =∆N 1+∆N 2+∆N 3 (10)
此时，由于高压缸流量增加∆D 1、中压缸流量增加∆D 2和低压缸流量增加∆D 3。当满足∆D 1=∆D 2时，第一段抽汽量∆D e 1=∆D 1−∆D 2=0不变。当满足∆D 2=∆D 3时，第二段抽汽量∆D e 2=∆D 2−∆D 3=0不变。即：
∆D e 1=∆D 1−∆D 2=0 (11)
∆D e 2=∆D 2−∆D 3=0 (12)
显然，由式（１０）（１１）和（１２）得到结论：当电功率增加时，第一段抽汽量和第二段抽汽量却保持不变。反之亦然。
２．设第一段抽汽量增加，抽汽压力降低。如果第一段抽汽压力调节回路设计成使高压调节阀门V 1开大，而中、低压调节阀门V 2和V 3同时关小：即可得到第一段抽汽量增加值为：
∆D e 1=∆D 1+∆D 2 (13)
而电功率由于高压调节阀门V 1开大，功率增加∆N 1和中低压调节阀门关小∆N 2+∆N 3。如果能满足∆N
1=∆N 2+∆N 3时，可以得到
∆N =∆N 1−(∆N 2+∆N 3) =0 (14)
第二段抽汽量由于中低压调节阀门V 2和V 3同时关小，如果能满足∆D 2=∆D 3时，可以得到
∆D e 2=∆D 2−∆D 3=0 (15)
综合式（１３）、（１４）和（１５），可得结论：当第一段抽汽量增加时，电功率和第二段抽汽量保持不变。反之亦然。
３．设第二段抽汽量增加，抽汽压力降低。如果第二段抽汽压力调节回路设计成使高压调节阀门V 1和中压调节阀门V 2同时开大，而低压调节阀门关小，即可得到第二段抽汽量的增加值为：
∆D 2=∆D 2+∆D 3 (16)
而电功率能满足 (∆N 1+∆N 2) =∆N 3 时，可以得到：
∆N =(∆N 1+∆N 2) −∆N 3=0 (17)
第一段抽汽能满足 ∆D 1=∆D 2 时，可以得到：
∆D e 1=∆D 1−∆D 2=0 (18)
综合式（１６）、（１７）和（１８），可得结论：当第二段抽汽量增加时，电功率和第一段抽汽量保持不变。反之亦然。
根据上述对抽汽式汽轮机工作过程的分析结果，它将为设计抽汽式汽轮机调节系统提供了依据。
抽汽式汽轮机调节系统，可按牵连调节系统设计，也可按非牵连调节系统设计。牵连调节系统较复杂，但调节品质好；当对抽汽的品质要求不太严格时，也可采用非牵连调节形式。
３． 双抽式汽轮机液压调节系统简介
双抽汽汽轮机液压调节系统如图４所示。
该系统由主油泵１、脉冲泵２、单向阀３、调速器滑阀４、综合滑阀５、高压油动机
６、中压油动机７、回转隔板８、低压油动机９、工业抽汽压力调节器１０、采暖抽汽压力调节器１１
等部件构成。
图４
该系统按牵连调节设计。在正常参数下，电热负荷保持静态自整。调节系统允许汽轮机按抽汽工况运行，也可以按冷凝工况运行。高压抽汽，即工业抽汽压力设计为０．９８ＭＰａ；低压抽汽，即采暖抽汽压力设计为０．２５５ＭＰａ。系统用油由主油泵１供给。
工作过程：
１．当电负荷增加时，转速降低，脉冲泵２出口压力降低，调速器滑阀４的滑阀下移，关小１＃综合滑阀排油面积，１＃滑阀上移，同时关小高、中、低压油动机错油门下的排油面积，压力油进入高、中压油动机活塞６和７的下部及低压油动机活塞９的上部，使高、中、低三个调节阀门同时开大。电功率增加，满足了外界要求，达到了新的平衡。与此同时，当电功率增加时，由于高、中、低压调节阀门向同一方移动，综合滑阀保证了静态自整关系，使工业抽汽和采暖抽汽的流量保持不变。
２．工业抽汽量增加，抽汽压力降低，高压抽汽调压器１０钢带与喷嘴间隙减小，２＃综合滑阀下脉动油压升高，使滑阀上移，减小高压油动机错油门下的排油面积，并增大中低压油动机错油门下的排油面积，导致高压调节阀门开大，而中、低压调节阀门关小。这样可满足工业抽汽量增加的要求。若高压缸功率的增加与中、低压缸功率的减少相等，
可使电功率不变，又由于中、低压缸流量是同向，所以保证采暖抽汽量也不变。
３．当采暖抽汽量增加时，其抽汽压力减小，低压调压器１１钢带与喷嘴间间隔减小。３＃综合滑阀下脉动油压升高，使滑阀上移，减小高、中压油动机错油门下的排油面，并增大低压油动机错油门下的排油面积，导致高、中压调节阀门开大，低压调节阀门关小。这样可满足采暖抽汽量增加的要求。若高、中压缸增加的功率与低压缸减小的功率相等，可保持电功率不变。又由于高、中压缸流量是同向的，又保证了工业抽汽量不变。
该调节系统还设有同步器可以平移静特性曲线，在调速器滑阀上还装有功率限制器，在调压器上也装有平移静特性曲线的同步器。
为了防止机组甩负荷时抽汽调节回路带来的反调，加有切除阀和超速限制滑阀。 除了调节系统外，还有保安系统。
４． 双抽汽汽轮机电液调节系统（ＤＥＨ）
双抽汽汽轮机液压调节系统由脉冲泵、滑阀、凸轮配汽等机械液压部件组成。该系统转速控制范围小，系统响应速度较慢。而测量抽汽压力用的薄膜钢带易变形甚至断裂，往往造成抽汽调节不能投自动。系统的静态特性是难以根据要求随意可调，特别是调节系统中的关键部套，即综合滑阀，其加工、装配、调试都比较困难，它直接影响调节系统的自整性，并影响到调节系统的控制精度。还有与其它自动化设备通讯和数据共享上几乎是没有可能，它远不能满足当今机组运行的自动化水平的要求。因此在国内外，在抽汽式汽轮机上采用电液调节系统较多、较早。
４．１ 电液调节系统构成
双抽汽汽轮机电液调节系统根据供油系统不同可分两种形式，即透平油系统和高压抗燃油系统。
透平油系统
透平油系统（参考图４）只保留高、中、低压油动机和危急保安系统。而其它部套全部取消。测量转速的脉冲泵改为磁阻发讯器；综合滑阀特性由软件完成；工业抽汽压力和采暖抽汽压力测量由压力变送器实现，将同步器及其滑阀换成启动滑阀用于汽轮机挂闸和开主汽门。
在高、中、低压油动机错油门下脉动油路装有电液转换器。用它将计算机控制系统输出的电信号转换成位移或油压信号。为防止电液转换器卡涩，要求油质较高。因此配油精密滤油器，即供给电液转换器的压力油要经过精密滤油器，保证电液转换器可靠地工作。
该系统由下面几部分组成：
●
机组的控制阀门：
主汽门TV ，开关型，由自动关闭器１控制
高压调节阀门V 1，可控型，由电液转换器８和油动机５控制 中压调节阀门V 2，可控型，由电液转换器９和油动机６控制 低压调节阀门V 3，可控型，由电液转换器１０和油动机７控制
控制和保护汽轮机的启动和安全运行都是通过控制这些阀门实现。其中电液转换器
８、９和１０的压力油是由主油泵（透平油）４经过滤油器１１提供。
●
危机保安系统与液压系统中一样，它是由危急遮断器、杠杆和危急遮断器滑阀２
构成。
此外，机组还设有电气保护和手动打闸停机。
● ●
启动滑阀３用于汽机复位和开主汽门 电子控制装置
下面重点讨论一下电子控制装置和控制阀门的电液伺服机构。
电子控制装置，包括控制机柜１２、工程师站１３、操作员站１４和手操盘１５。 控制机柜装有计算机；模拟量、开关量和脉冲量的输入／输出组件；通讯接口组件
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，用于ＤＥＨ系统开发、调试和维护。当该站处于在线状态时，可监视操作员站全部功能等。有时与操作员站合二而一。
操作员站：可选择ＤＥＨ系统控制方式，修改设定值和控制参数。操作控制系统、显示和确认报警等。
手操盘：当计算机系统故障时，通过手操盘直接控制阀位，维持机组运行。 电液伺服机构
透平油电液调节系统的供油是由汽轮机主轴拖动的主油泵提供。压力是20kg 2
（１．９６ＭＰａ），它为液压系统提供压力油、调节油和保安油。电液伺服机构主要是指电液转换器和油动机。在小容量机组中，电液转换器多采用进口的ＴＭ２５和ＤＤＶ型。
ＴＭ２５（ＴＡ１０）是美国ＷＯＯＤＷＡＲＤ公司生产，它是一个输出位移型的电液转换器，双线圈，输入电流２０～２００Ｍａ，输出位移是２４．５ｍｍ。这种类型电液转换器在实际应用中，需
伺服阀的供油是由专用的供油系统供给。以使电液转换器不易卡涩，能可靠地工作。
目前用得最多的电液转换器是ＤＤＶ型，它是ＭＯＯＧ公司的产品。它与油动机组成的
油动机反馈滑阀取消了，取而代之的是测量油动机活塞杆的位移，用线性差动位移传感器（ＬＶＤＴ）。作为电液伺服控制回路的位移反馈信号。
图中可调节流孔Ｄ用来调整ＤＤＶ的初始位置和满足油动机从全关到全开的关系。 系统还有紧急停机电磁阀S 1可以接收远方的手动停机或电气停机信号，进行紧急停机。超速保护电磁阀S 2，当机组甩负荷时，通过电磁阀S 2快速泄掉油动机错油门下脉动油，使高、中、低调节阀门迅速关闭，防止汽轮机超速。
高压抗燃油DEH 系统
采用高压抗燃油作为ＤＥＨ控制系统的油源，取消传统的凸轮配汽机构，每个调节阀各装配一套伺服油动机，直接控制阀门。调节系统的控制特性、阀门流量特性在控制器中实现。高压抗燃油油源单独供给。高压抗燃油ＤＥＨ系统将在大容量机组中详细讨论。
４．２ 电液调节系统基本原理
双抽汽汽轮机电液调节系统ＤＥＨ的原理框图如图８所示。
阀门 Ｖ２
阀门 Ｖ１
阀门 Ｖ３
图 ８
该系统设有转速控制回路、电功率控制回路、主蒸汽压力控制回路、工业抽汽压力控制回路、采暖抽汽压力控制回路、ＯＰＣ超速控制和超速保护等基本控制回路以及同期、频率调节、解耦运算、信号选择、判断等逻辑回路。
ＤＥＨ系统通过三台电液伺服油动机分别控制高、中、低压调节门，从而达到控制机组的转速（或负荷）及抽汽压力牵连调节的目的。
转速调节回路
转速调节回路完成机组的启动、升速、快速通过临界转速、同期以及ＯＰＣ超速控制
和机组正常停机及危急停机控制。该回路的核心部分是“转速设定值”，它受转速给定、转速变化率、超速试验、暖机设定和同期给定的控制。它与机组的实际转速（经３取２）反馈进行比较，其差值经ＰＩＤ调节器，通过控制高压调门，实现转速闭环控制。同时机组的转速还送到ＯＰＣ超速控制和机组超速保护回路。
当采用电动主闸门的旁路门手动启动时，ＤＥＨ控制系统首先将调门全开，保证全周进汽，然后当转速升高至２８５０ｒｐｍ时，ＤＥＨ控制自动投入并通过高压调门对转速闭环控制，此时将电动主闸门全开。
电功率控制回路
电功率控制回路完成机组并网后的带负荷及正常运行时的功率控制。它的“负荷设定值”受负荷给定、功率限制、Ｒｕｎｂａｃｋ和负荷变化率及暖机设定等控制，“负荷设定值”经一次调频信号修正后与机组的实际负荷反馈进行比较，其差值经ＰＩＤ调节器运算。它与主蒸汽压力调节回路进行选择，实现机组功率闭环调节或压力闭环调节。该回路是ＤＥＨ的基本控制回路。
当机组运行于抽汽工况时，该回路与抽汽控制回路一起进行牵连调节，实现热电联供及静态自整。
主蒸汽压力控制回路
“主蒸汽压力设定值”受主蒸汽压力给定或ＤＣＳ负荷给定控制，它与主蒸汽压力实际值反馈进行比较，其差值经ＰＩＤ调节器与电功率控制回路进行选择，实现主蒸汽压力闭环调节。
抽汽调节回路
抽汽调节分工业抽汽和采暖抽汽两个控制回路，它们都以各自的给定值与各自的抽汽压力反馈信号比较，其差值经ＰＩＤ调节器与电功率控制进行解耦运算，其运算结果控制高、中、低压调节阀门实现牵连调节和静态自整。
牵连调节中的解耦
牵连调节系统中的解耦运算，就是保证在热电联供的多变量控制系统中，其中一个量变化时，不应影响到另外变量的变化，以实现牵连调节系统的静态自整。在双抽汽汽轮机液压调节系统中，其解耦运算是在综合滑阀中实现。综合滑阀的原理图见图９。
图中：ＦＨ１、ＦＨ２、ＦＨ３为高、中、低压油动机错油门下的进油面积；
Ｆｆ１、Ｆｆ２、Ｆｆ３为高、中、低压油动机反馈滑阀进油面积；
Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３为转速控制的１号综合滑阀上的三个排油面积；
Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３为工业抽汽控制的２号综合滑阀上的三个排油面积；
Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ３３为采暖抽汽控制的３号综合滑阀上的三个排油面积；
静态时：
F H 1+F f 1=F 11+F 21+F 31 图９ F H 2+F f 2=F 12+F 22+F 32
F H 3+F f 3=F 13+F 23+F 33
设电网负荷减少，电网周波上升，转速升高。由于调速器滑阀控制着１号综合滑阀下面油室ａ的排油口，因此ａ室油压降低，１号综合滑阀下移，同时补油增加，达到稳定。Ｆ１１、Ｆ１２和Ｆ１３排油面积增加，使高、中、低压油动机错油门下脉动油压降低，因此，高、中、低压调节阀同时关小，减少汽轮机的进汽量，使电功率减少。又由于高、中、低压调节阀门同向关小，使工业抽汽量和采暖抽汽量保持不变，故实现了静态自整。
设工业抽汽量增加，工业抽汽压力降低，调压器滑阀排油面积减少，油室ｂ中油压升高，２号综合滑阀上移，同时补油减少，达到稳定。Ｆ２１排油面积减少，Ｆ２２和Ｆ２３排油面积增大，使高压油动机错油门下脉动油压升高，中、低压油动机错油门下脉动油下降低，结果高压调节阀门开大，中低压调节阀门关小。这样即保证了工业抽汽量的增加，又保证了采暖抽汽量不变。又由于高压缸功率是增加而中低压缸功率是减少，所以也能保证发电机的电功率不变，从而实现了静态自整。
设采暖抽汽量增加，采暖抽汽压力降低，调压器滑阀排油面积减少，油室ｃ中压力升高。３号综合滑阀上移，同时补油量减少达到稳定。Ｆ３１和Ｆ３２排油面积减少，Ｆ３３排油
面积增大。结果使高、中压调节阀门开大，低压调节阀门关小，采暖抽汽量增加。由于
高、中压调节阀同向开大，故工业抽汽量不变。又因为高、中压缸功率是增加的，而低压缸功率是减少的，也可保证电功率不变。自整关系得到保证。
在双抽汽汽轮机电液调节系统中，高压调节阀门、中压调节阀门和低压调节阀门的变化量可通过计算得到，其数学表达式为：
V 1=K 11N +K 12P e 1+K 13p e 2 V 2=K 21N +K 22P e 1+K 23P e 2 V 3=K 31N +K 32P e 1+K 33P e 2 计算时先选取几个工况。
如额定工况１，即机组在额定功率ＮＨ、额定抽汽量Ｄｅ１Ｈ和Ｄｅ２Ｈ，所对应的高、中、低
3
压调节阀门的开度。工况２，将功率取N H ，Ｄｅ１Ｈ和Ｄｅ２Ｈ不变，计算出阀门对应关系。工
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况３，将工业抽汽取D e 1H ，而ＮＨ和Ｄｅ２Ｈ不变，计算出Ｖ１、Ｖ２和Ｖ３的对应关系。工况４，
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将采暖抽汽取D e 2H ，而ＮＨ和Ｄｅ１Ｈ不变，计算出各阀门对应关系。工况５，将工业抽汽
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取D e 1H 和采暖抽汽取D e 2H ，而ＮＨ不变，计算出各阀门对应关系，然后计算出系数Ｋ22值。
启动运行方式
当由ＤＥＨ控制启动时，双抽汽汽轮机启动与冷凝式机组一样，只是将中压调节阀门和低压调节阀门全开，控制高压调节阀门，进行冲转、升速、暖机、并网带电负荷。一般情况，当机组带电功率至５０％ＮＨ以上时，开始投抽汽，工业抽汽和采暖抽汽要先后投入。
当采用全周进汽时，这时需将主汽门和高、中、低压调门全开，手动控制电动主闸门的旁通门进行冲转、升速。当转速升至２８００～２９００ｒｐｍ时，进行阀门切换，即由电动主闸门旁通门控制切换到ＤＥＨ控制。电动主闸门全开。然后由ＤＥＨ控制高调门升速、定速、并网、带初始负荷等。
机组正常运行可以是冷凝工况，也可以是抽汽工况。
４．３ 电液调节系统主要功能
● ●
汽机复位（挂闸及开主汽门） 摩擦检查
机组启动时，尤其是大修后首次启动，经常需要进行摩擦。为此在ＤＥＨ控制系统中，
设置有摩擦检查功能。当机组控制高调门启动时，可选择摩检功能。此时，ＤＥＨ控制系统将目标转速设置在５００ｒｐｍ（可修改），当机组转速升至该转速时，瞬间关闭调速汽门，切断汽机进汽，机组惰走，由运行人员进行听音，检查机组是否有摩擦，完成摩擦检查。
●
升速
ＤＥＨ控制系统中设置有自动升速和手动升速的功能，通过控制高压调门的开度，实
现转速闭环控制。
小功率机组通常采用母管制运行，而且冷态启动采用额定参数，在此情况下，对ＤＥＨ控制系统而言，都能实现。
而液压系统冷态启动时，往往采用高调门全开，手动控制主汽门前的电动主闸门的旁通门，对机组转速进行开环控制。
这几种升速方式介绍如下： ① 自动升速
ＤＥＨ根据运行人员选定的升速率、暖机转速、暖机时间自动完成冲转、暖机、过临界、３０００ｒｐｍ定速全部过程。
在升速过程中，运行人员可根据实际情况，通过保持命令使机组进入恒速运行或切换到手动运行方式。 ② 手动升速
ＤＥＨ按照运行人员给出的升速率，由运行人员手操转速“加”、“减”控制机组升速。但在临界转速区，将自动越过，以保证机组安全。 ③ 电动主闸门旁路阀手动升速
在ＤＥＨ中，将转速控制设于“手动”方式，通过“转速加”命令将转速设定在２８５０ｒ／ｍｉｎ（可调参数），使各调门全开。由运行人员手动开启电动主闸门旁通阀冲动转子进行升速。
当机组达到上述定值后，调门逐渐回关。转速控制自动转为由ＤＥＨ通过高压调门实现闭环控制，电动主闸门逐渐全开，转速由ＤＥＨ维持在２８５０ｒ／ｍｉｎ，后续操
作与手动升速相同。
●
超速保护及超速试验
ＤＥＨ具有超速保护功能。当机组与电网解列并出现超速时，ＤＥＨ首先按一定比例关小调门，抑制转速飞升。当转速达到１０３％时，调门全关。如转速继续飞升达到１１０％时，ＤＥＨ将输出停机指令使机组跳闸以保证安全。
ＤＥＨ还具有控制机组完成超速试验功能。当机组定速后，需要做超速试验时，运行人员可通过操作命令“超速试验”来启动该功能，此时ＤＥＨ控制机组均匀升速至超速保护动作。
作机械超速试验时，ＤＥＨ将屏蔽电超速保护输出。
超速试验的升速上限为３３６０ｒ／ｍｉｎ时，如超速保护未动而转速达到３３６０ｒ／ｍｉｎ时，ＤＥＨ将退出超速试验逻辑，并控制转速在３０００ｒ／ｍｉｎ维持运行。
●
阀门严密性试验功能
ＤＥＨ具有相应控制逻辑完成主汽门严密性试验。
●
同期与并网
当机组完成启动升速后，达到同步转速范围（２９５０～３０５０ｒｐｍ）即可进行同期操作。由运行人员选择“手同期”或“自同期”。 ① 手同期
在手同期方式下，ＤＥＨ接受运行人员的转速“增”、“减”命令调整机组转速直至并网。 ② 自同期
在自同期方式下，ＤＥＨ接受自动准同期装置发出的转速“增”、“减”命令调整机组转速直至并网。
●
初负荷
机组并网后，ＤＥＨ立即自动使机组带上一定初负荷（３～５％）以防止逆功率运行，用户根据需要进行调整。
●
电功率闭环控制
该控制回路是ＤＥＨ的核心控制回路，它可以用来对机组进行各种变工况调节，ＤＥＨ根据运行人员给定的负荷变化率与负荷目标值控制机组负荷的增加或减少，该回路可与其它回路进行无扰切换。
● 主汽压保护
ＤＥＨ中设有主汽压保护逻辑，当主汽压突然下降时，该逻辑输出指令关小调门
以维持主汽压稳定并协调主汽压的恢复。
当主汽压力降至某一极限值时，该逻辑将自动限制机组出力以维持主汽压力。
● 手动控制机组负荷
该控制方式下，由运行人员手操“增”、“减”操作来改变各调节门的开度，
从而达到调整机组负荷的目的。它赋予运行人员最大限度的权利与灵活性；同时它又是各闭环控制回路的后备，当这些回路出现故障（如测量信号失效）时，ＤＥＨ自动切换到手动控制方式。
● 负荷限制及自动减负荷功能
当锅炉出力降低，主汽压力下降或真空过低时，为保证系统的稳定运行和机
组的安全，ＤＥＨ中设有相应控制逻辑，自动限制或减少机组负荷。
● 抽汽控制
根据机组热力特性，当电负荷达到一定值时，可以投入抽汽。ＤＥＨ将对电功率
及抽汽压力分别进行ＰＩＤ调节，这些ＰＩＤ的输出经三阀解耦算法，进行牵连自整运算后分别控制高、中、低压调门。
● 通讯
在ＤＥＨ中设有ＲＳ４２２或ＲＳ４８５串行通讯接口。用以实现与ＤＣＳ等其它系统的
数据交换，以便实现事故追忆、报表打印、生产管理等功能。
● 参数监视及画面显示
在ＤＥＨ操作站设有显示画面，供运行人员了解机组及系统的当前状态。
★
★ 工艺流程 趋势曲线
运行参数
系统状态
报警信息
操作信息
过程变量及内部相关参数 ★ ★ ★ ★ ★
● 历史记录及报表打印
在ＤＥＨ操作站中设有历史记录及报表打印功能。
４．４ 电液调节系统性能指标
● 转速控制范围：０～３５００ｒｐｍ，精度：±１ｒｐｍ。
负荷控制范围：０～１０５％，精度：±０．５％。
转速不等率：３～６％连续可调。
系统迟缓率：＜０．０３％。
机组甩额定负荷时，维持空负荷稳定运行。转速超调量≤７％。
抽汽不等率：０～２０％连续可调。 ● ● ● ● ●
４．５ ＤＥＨ控制系统设计要求
●
● ＤＥＨ系统采用冗余设计 电子硬件是有以微处理器为基础的控制器、操作员站和工程师站组成。互相联系
以网络形式实现。另外，在操作员站配备硬接线的后背手操盘。
●
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● ＤＥＨ与ＤＣＳ通讯符合国际标准 主要测量参数采用三取二逻辑 系统硬件具有自检功能 系统供电电源冗余 系统具有可靠的屏蔽、接地和抗干扰措施
模拟量输入～输出采用隔离，开关量输入～输出采用光电隔离或继电器隔离。 在工程师站，用户可以方便地在线编辑、修改和下载系统参数，并能够对操作画面进行调用和修改，能够对运行人员的操作进行监视和记录。 ● ●
● ＤＥＨ的软件系统由系统软件、应用软件组成。系统程序主要有多任务处理、中断
处理、事故处理等功能。
４．６ 调节保安系统
调节保安系统指的是双抽汽汽轮机ＤＥＨ控制系统中的液压部分和保安系统，其中由电液转换器和油动机组成伺服机构。它接受ＤＥＨ系统输出的控制指令，调节阀门开度；
而保安系统，它包括自动关闭器、危急遮断器、危急遮断器杠杆、危急遮断器错油门、防火滑阀及由电磁解脱器、喷油试验滑阀、操作滑阀和超速限制滑阀组成的保安操纵箱等。见下图。
危急遮断器设有两套飞锤式撞击子，分别控制两个危急遮断器滑阀。当汽轮机转速超过１１１～１１２％的额定转速时，撞击子飞出，打到危急遮断器杠杆上，使危急遮断器滑阀下移，泄掉自动关闭器及油动机错油门下的脉动油压，使主汽门和调门全关，机组停机。
当机组超速时，取电气超速信号，通过危急跳闸ＡＳＴ电磁阀或手动打闸，将危急保安油泄掉，使机组停机。
在汽轮机带负荷正常运行期间，利用喷油试验装置，可左右移动危急遮断器杠杆，进行撞击子压出试验。
为防止主汽门长期不动卡涩，自动关闭器设有活动滑阀，能在机组运行中，进行自动关闭器活塞活动试验。
防火滑阀的作用是当自动关闭器脉动油下降时，防火滑阀动作切断通往油动机的压力油及将油动机排至主油泵入口的油切至油箱。
系统中还设有超速限制滑阀，当ＤＥＨ控制系统ＯＰＣ输出超速控制信号时，ＯＰＣ电磁
阀动作，控制超速限制滑阀，使高、中、低压油动机错油门下脉动油泄掉，迅速关闭所有调节阀门，防止超速。