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汽轮机高压抗燃油液压伺服系统
(第一分册)
TurbineHydraulicServoControlSystemof
HPFire-resistantOil
第一版
中国东方电气集团
内容提要
本教材是针对大型火力发电机组高压抗燃油液压伺服(控制)系统的培训而编写的,可用于135MW、200MW、300MW等机组。本教材着重介绍EH系统,主要内容是汽轮机液压伺服系统原理、组成、装置及元件说明、抗燃油和污染控制等。详细内容也可参阅相关说明书。
本书适用于电厂运行、维修人员学****使用,也适用于我公司经营、服务、管理、生产人员学****使用。
主编:王宝忠
责任校对:缪凡
主审:尚小林徐正华
责任编辑:秦晴
、几・4
前言
随着高压抗燃油全电调数字电液控制系统(DEH)在电站汽轮机控制中的
应用和发展,广大用户和相关人员都迫切需要有一册较为详尽的,关于汽轮机液压伺服(控制)系统及其元件的基本原理、结构、安装、调试、运行、维护等方面内容的说明指导书。为此,根据编者多年从事电站汽轮机液压伺服系统设计、调试工作的经验,结合当前国内电厂中较为典型的液压伺服系统应用实例,在参考大量的液压技术资料的基础上,特编辑、整理了本培训手册,以方便用户和相关技术人员的学****与工作。
本手册共分两个分册。第一分册为EH系统分册,主要内容是汽轮机液压伺服系统原理、组成、装置及元件说明、抗燃油和污染控制等。第二分册是运行维护分册,主要内容包括安装、调试、运行、维护及常见故障诊断等。我们确信您将发现本书的价值,使其成为您工作中的助手和伙伴。
编者
二00二年十二月
目录
第一分册
第一篇概述1
第二篇液压技术原理及特性2
第三篇汽轮机典型EH控制系统4
第四篇主要液压部件19
第五篇液压辅件35
第六篇液压油38
第七篇污染控制43
第一篇概述
在近十余年中,国内电站汽轮机控制系统的发展经历了一段较快的成长期,其突出标志为电液控制系统在汽轮机控制中的应用和推广。以往汽轮机控制大都采用传统的机液式或液压式的调节、保护系统,存在着自动化程度低、控制精度差、故障率高、操作复杂、检修维护困难等缺点。我国在20世纪80年代末、90年代初从国外(如西屋、日立等公司)引进了较先进的数字电液控制技术,从而引发了一场国内电站汽轮机控制系统的转型变革。
数字电液控制技术是建立在两大基础技术之上的:其一为数字电子技术,它主要包括计算机技术、网络控制技术、电子集成电路技术等。其二为液压伺服控制技术。从20世纪70年代开始,随着大规模或超大规模集成电路技术的应用和推广,计算机及网络控制技术的普及和发展,数字电子技术的可靠性、安全性已越来越高;同时,液压伺服控制技术也得到了充分的发展,如液压装置的集成化,电液比例阀、伺服阀的使用等。所有这些综合运用于汽轮机控制、保护系统,就形成了适合电站汽轮机控制的数字电液控制系统,简称DEH。在DEH控制系统中,信号流部分(主要包括信号的采集、处理和放大)采用的是数字电子技术;而能量流部分(主要包括能量或功率的传递和放大)则采用了液压伺服控制技术。
第二篇液压技术原理及特性
液压系统是依靠对封闭液体的推力来工作的。它有两个表示其特征的主要参数,即压力P和流量Q。液压系统通过压力来传递功率,通过流量来产生运动。只要液体流动,必然存在引起运动的不平衡力,亦即必然存在压差或压降。该压差或压降是克服管道的摩擦阻力所必需的。在流量恒定的系统中,系统不同点之处的动能与压力能之和必恒定。
液压系统的应用领域非常广泛,如机械加工业、建筑装备业、塑料加工业农业机械、行走机械等等。它已成为人类生产、生活活动中不可缺少的技术。
为什么汽轮机阀门的驱动、控制必须采用液压伺服系统呢?这是由于同机械、电力、电子和气动等其它控制系统相比,液压系统具有许多无可比拟的优点:
•无级调控性。液压系统的执行器(如液压缸等)可以很容易地实现速度、扭矩、功率等的无级调控;并且响应迅速,动作过程平稳、可靠。
方向可逆性。很少有原动机是可以反向的。可以反向的原动机通常必须先减速到完全停止然后才能反向。而液压执行器则能在全速运动中突然反向且不损坏。
控制精确性。液压控制系统有极好的运动精度。这是由于其采用的传递介质(液压油)的性质所决定的。由于油液的可压缩性很小,因此其控制精度可达到极高的水平。同时液压系统易与微机控制技术相结合,构成机-电-液一体的伺服控制系统。
过载保护性。液压系统中可设置溢流阀以防止过载损坏。当负载超过设定值时,溢流阀把来自泵的流量引向油箱,限制输出力或力矩。这样液压执行器可在过载时停止运动而无损坏,并将在负载减小后立即起动。
高功效性。液压系统可在高达40Obar的范围内工作,由于元件的高速、高
压能力,可以用很小的重量和尺寸提供很大的输出功率。加之集成化、通
用化的设计,可使系统紧凑、合理,有较高的性能价格比。
第三篇汽轮机典型EH控制系统
汽轮机的EH控制系统主要由液压伺服系统、液压遮断系统和抗燃油供油系统组成(200MW机组典型油路系统图如附图1所示)。EH系统接受数字电液控制系统(DEH)发出的指令,完成机组的挂闸、阀门驱动、遮断等任务,确保机组的安全、稳定运行。
液压伺服系统
液压伺服系统是DEH控制系统的重要组成部分,它主要由操纵座、油动机、LVDT组件等构成。
液压伺服系统的关键部件是油动机。油动机是汽轮机调节保安系统的执行机构,它接受DEH控制系统发出的指令,操纵汽轮机阀门的开启和关闭,从而达到控制机组转速、负荷以及保护机组运行安全的目的。
油动机的构成和类型:
,两者之间由“O”形密封圈实现静密封。按照其控制方式的不同,油动机分为连续型(主要用于调节阀油动机)和开关型(主要用于主汽阀油动机)两类。按照其所受液压力作用方式的不同,则可分为单作用缸和双作用缸两类。
:
汽轮机EH系统中最常用的油缸为单作用缸。其开启由高压抗燃油驱动,而关闭是靠弹簧紧力,属单侧进油的油缸。为保证油缸快速关闭时,蒸汽阀碟对阀座的冲击力在允许的范围内,在油缸活塞的尾部采用了缓冲装置,它可在
活塞到达行程末端时迅速减速。
油缸为活塞式液压伺服缸,主要由活塞、活塞杆、前端盖、后端盖、缸筒缓冲装置、防尘导向环、活塞杆串联密封、活塞密封和相应的联结件构成。所有的密封件对于磷酸脂抗燃油都具有优良的理化适应性。其结构见图3-1。其特点是:
•采用防尘导向环
•活塞杆采用唇形串联密封提高杆密封的可靠性
活塞密封采用活塞环密封
液压缸缓冲采用圆锥形缓冲
TH.
图3-1油动机结构简图
:
控制集成块的作用是将所有的液压部件安装连接在一起。由于采用了油路块,大大减少了系统中元件之间相互连接的管子和管接头,消除了许多潜在的泄漏点。
油动机的控制块上装有伺服阀(或电磁阀)、卸荷阀、遮断电磁阀、单向
阀及测压接头等。所有“O”形密封圈均采用***橡胶材料。
油动机的工作原理:
液压伺服系统有两个功能:一是控制阀门的开度,二是伺服机构、阀门系统的快速卸载,即阀门的快关功能。对于连续型油动机,其阀门的开度控制是一个典型的闭环位置控制系统。对于开关型油动机其阀门的开度控制则是一个开环控制系统。现以连续型(调节阀)油动机为例加以说明。其液压原理如图3-2所示。如当遮断电磁阀失电时,控制油通过遮断电磁阀进入卸载阀上腔,在卸载阀上腔建立起安全油压,卸载阀关闭;同时在安全油的作用下,切断阀打开,将压力油接通至伺服阀,此时,油动机工作准备就绪。计算机送来的阀位控制信号通过伺服放大器传到伺服阀,使其通向负载的阀口打开,高压油进入油缸下腔,使活塞上升并在活塞端面形成与弹簧相适应的负载力。由于位移传感器(LVDT2只,冗余配置)的拉杆与活塞连接,所以活塞的移动便由位移传感器产生位置信号,该信号通过解调器反馈到伺服放大器的输入端,直到与阀位指令相平衡时,伺服阀回到零位,遮断其进油口和排油口,活塞停止运动。此时蒸汽阀门已经开到了所需要的开度,完成了电信号——液压力——
机械位移的转换过程。随着阀位指令信号有规律的变化,油动机不断地调节蒸
汽阀门的开度。
卸载阀装在油动机的控制集成块上。正常工作时,阀芯将负载压力、回油压力和安全油压力分开,当汽轮机机组遮断时,安全系统动作,卸载阀上腔的安全油压泄压,卸载阀在油动机活塞下油压的作用下打开,油动机活塞下的油液通过卸载阀向油动机活塞上腔转移,多余的油液则通过单向阀流回油箱。这时油动机活塞下油压的压力迅速降低,油动机活塞在阀门操纵座弹簧紧力下迅速下降,使阀门快速关闭。油动机自身关闭时间常数为