第五篇調節保安系統第1頁，共95頁。目錄第一節汽輪機調節的任務1第二節典型調節系統簡介2第三節調速系統基本原理3第四節南汽汽輪機調節保安系統44.1基本原理4.2基本構成4.3DEH系統功能4.4供油系統4.5保安系統4.6監測儀表系統4.7調節保安系統的試驗第2頁，共95頁。電能不能大量儲存，火電廠發出的電力必須隨時滿足用戶要求，即在數量、質量要求同時滿足用戶要求。（1）數量要求：用戶對發電量的要求。這就是要求電力負荷根據用戶要求來調整發電大小，以滿足用戶要求。（2）供電質量要求：供電質量就是指頻率和電壓。其中，電壓可以通過變壓器解決。電網頻率則直接取決于汽輪機的轉速。轉速高則頻率高，轉速低則頻率低。因此汽輪機必須具備調速系統，以保證汽輪發電機組根據用戶要求，供給所需電力，并保證電網頻率穩定在一定范圍之內。（3）火電廠自身安全的需要：汽輪發電機組工作時，轉子、葉輪、葉片等承受很大的離心力，而且離心力與轉速的平方成正比。轉速增加，離心力將迅速增加。當轉速超過一定限度時就會使部件破壞，出大事故。第一節、汽輪機調節的任務第3頁，共95頁。一、汽輪機調節的任務供電品質：電壓，頻率頻率的穩定取決于原動機出力和電網負載的平衡。維持頻率的穩定要求：原動機出力＝負載汽輪機出力在運行中必須能根據負載要求進行調整。除了調速系統之外，汽輪機組還必須具有保護系統（超速保護、軸向位移保護等）。第4頁，共95頁。電網的電壓調節發電機的勵磁系統電網的頻率調節汽輪機的調節系統汽輪機的調節系統以機組轉速為調節對象，習慣上稱為：調速系統第5頁，共95頁。旋轉方向××××××××××××汽輪機發電機汽輪機蒸汽產生的原動力矩摩擦力矩轉子的電磁阻力矩第6頁，共95頁。力矩的變化驅動力矩汽輪機結構、轉速一定時，進汽量或整機理想焓降增加，驅動力矩增大電磁阻力矩發電機電磁阻力矩隨定子電流增大而增大。在勵磁電流不變時，定子電流隨外界負荷和轉子轉速增加而增加即：電磁阻力矩隨外界負荷和轉子轉速增加而增大摩擦阻力矩隨轉子轉速的增加而增大第7頁，共95頁。汽輪機自動主汽門調節汽門調節系統～功率給定轉速給定汽壓給定二、汽輪機控制系統的發展第8頁，共95頁。第一代機械液壓式調節系統組成:離心飛錘,油動機,錯油門、閥門等。缺點:遲緩大,響應速度低,故障幾率高。第二代模擬式電液控制系統(AEH)組成:模擬電路,電液轉換器,油動機、閥門等。特點:遲緩較小,可調性較好

第9頁，共95頁。第三代數字電液控制系統(DEH)組成:數字控制器,電液轉換器及油動機,閥門等特點:遲緩小,控制靈活,精度高汽輪機數字電液調節系統DEH（DigitalElectro-HydraulicControlSystem），包括計算機系統和高壓抗燃油系統，屬于離散控制。考慮壓力、功率、頻率等多種信號，實現較強的綜合、判斷和邏輯處理，是較為完善的調節系統。采用DEH控制可以提高調門的控制精度，為實現CCS協調控制及提高整個機組的控制水平提供了基本保障，更有利于汽輪機的運行。使得汽輪機調節系統有關部套尺寸小、結構緊湊、調節質量大大提高。

第10頁，共95頁。調速器～直接調節的原理圖齒輪調節汽門滑環第二節：汽輪機液壓調節系統第11頁，共95頁。泄油口泄油口壓力油錯油門油動機調節汽門調速器間接調節的原理圖第12頁，共95頁。負荷降低轉速升高油動機活塞下降滑環向上離心飛錘向外油動機活塞上部進油調節汽門關閉錯油門活塞上升負荷滿足需要第13頁，共95頁。第三節汽輪機調速系統的基本原理

一簡單的汽輪機自動調速系統1主要部件：調速器，滑閥（錯油門），油動機，調節閥。2油路：高壓油，排油。3工作原理

當外界負荷N減少，機組轉速n升高，調速器飛錘向外擴張，滑環上移，杠桿ABC以C點為支點帶動滑閥B點上移，高壓油通過滑閥油口進入油動機上油室，油動機下油室與排油相通，活塞下移，關小調節閥，減小進汽量，機組功率減小。同時，杠桿以A點為支點帶動滑閥B點下移，滑閥回中，切斷窗口，高壓油停止流動。調速系統達到新的平衡狀態。

當外界負荷N增加時，機組轉速n下降，調速系統各部套調節過程相同，而動作方向相反。第14頁，共95頁。二、液壓調節系統的基本結構汽輪機的型式很多，不同型式的機組所采用的調節系統也各有特點，例如具有高速彈性調速器的液壓調節系統、徑向泵液壓調節系統、旋轉阻尼液壓調節系統等。

2.1轉速感受機構轉速感受機構是將速度信號轉變為一次控制信號的元件。在汽輪機調節保護系統中，轉速感受機構主要有離心式和電磁式兩類。在離心式中有機械式和液壓式兩種，其中機械式有高速彈性調速器和飛錘或飛環式超速危急保安器；液壓式中有徑向鉆孔脈沖泵和旋轉阻尼器兩種。2.2閥位控制機構（傳動放大機構）對不同的轉速感受機構，與之配套的中間放大器的型式是不同的，主要有壓力控制式和流量控制式兩種。液壓調節系統中常用的有隨動滑閥、碟閥和壓力變換器等中間放大元件。系統組成第15頁，共95頁。

油動機，又稱液壓伺服馬達，是汽輪機調節系統中驅動調節汽門的執行機構。它能自動、連續、精確地復現來自中間放大環節輸入信號的變化規律，使調節汽門的開度達到并保持在預定的控制狀態。油動機具有慣性小、驅動力大、動作快、能耗低的突出優點，這是目前電磁式驅動機構不可比擬的。油動機是一個典型的反饋控制位置隨動系統。油動機原理圖第16頁，共95頁。2.3、配汽機構配汽機構是將油動機活塞的行程轉變為汽輪機的進汽量，起到放大油動機的驅動力、校正行程一流量特性的作用。配汽機構是由配汽傳動機構(或稱操縱機構)和調節汽門兩部分組成。調節汽門的結構2.3.1調節汽門調節汽門，或稱調節閥，簡稱調門，通過改變升程調節進入汽輪機的蒸汽量。對調節汽門，要求有良好的空氣動力學特性和升程一流量特性，流動損失小，流場穩定，開啟的提升力平穩變化且盡可能小。調節汽門有多種型式，但球面型線應用最廣，它是由門芯(閥碟)、門座(閥座)、門桿(閥桿)等組成。第17頁，共95頁。2.3.2配汽傳動機構配汽傳動機構，或稱汽門操縱機構，是將油動機活塞行程轉變為調節汽門的升程。對噴嘴調節汽輪機，多個調節汽門按順序依次開啟，因此配汽傳動機構還起到行程——流量校正作用。配汽傳動機構主要有提板式、凸輪式或楔形斜面式、杠桿式等。對于小型機組，主要采用結構較為簡單的提板式。對大型機組，特別是數字電液調節系統，通常單個油動機帶動單個調節汽門，其傳動機構采用杠桿式。第18頁，共95頁。三、液壓調節系統靜態特性

3.1靜態特性：調節系統是根據轉速偏差信號Δn來動作的，通過調節系統的動作來改變調節氣門的開度，功率相應改變，系統穩定在新的狀態下。也就是說，調節結果并不使轉速恢復原穩定值，而存在一定的穩態偏差，這種調節特性叫做調節系統的靜態特性。

靜態特性曲線：穩定運行狀態，汽輪發電機組轉速與功率的關系曲線稱為調速系統的靜態特性曲線。第19頁，共95頁。3.2四方圖調節系統由轉速感應機構、傳遞放大機構、配氣機構和調節對象組成，系統的靜態特性也取決于各組成部分的靜態特性。

由于調節系統各組成部分存在著參數對應關系的非線性因素，因此實際系統的靜態特性不是直線，而是曲線。轉速感受機構靜態特性傳動放大機構靜態特性調速系統靜態特性配氣機構機構靜態特性調節系統的四方圖第20頁，共95頁。3.3速度變動率速度變動率δ是指汽輪機空負荷時所對應的最大轉速和額定負荷時所對應的最小轉速之差，與汽輪機額定轉速之比。=3~6%第21頁，共95頁。3.4一次調頻對并列運行的機組，當外界負荷變動引起電網頻率變動時，電網中各機組的調速系統動作、負荷就自動增減，以適應外界負荷變化的需要。這種由調速系統自動控制機組負荷的增減，以減小頻率變化幅度的方式，稱為一次調頻。第22頁，共95頁。3.5靜態特性曲線的要求n=f(P)單調遞減函數空負荷附近陡一些，便于轉速與電網同步，順利并網，并網后轉速波動負荷沖擊小，熱應力小滿負荷防止過載，靜態特性曲線也較陡帶基本負荷的機組，在額定負荷下陡一些，調峰機組特性曲線較平Pn2n1第23頁，共95頁。3.6遲緩率ε在調速系統調節過程中,存在著遲緩現象,使得調速系統的靜態特性線不再是一根,而是一條帶狀區域。通常用遲緩率ε來表示遲緩程度的大小：液壓調節系統ε<0.3~0.5%電液調節系統ε<0.1%第24頁，共95頁。3.7靜態特性曲線的平移-------同步器同步器是調速系統的部件之一。操作同步器，可使汽輪機在同一轉速下有不同的功率，或者是在同一功率下有不同的轉速。同步器作用：1、汽輪機單機運行時，保證機組在任何負荷下轉速不變；2、汽輪機并列運行時，通過同步器可以進行負荷在各機組間的重新分配，此時機組轉速保持不變。第25頁，共95頁。3.8二次調頻在機組并網運行時，通過同步器或改變功率給定值，實現電網負荷的重新分配，將電網頻率調回到預定的質量范圍內的調頻過程————二次調頻。第26頁，共95頁。四、液壓調節系統動態特性4.1動態特性：是研究調速系統從一個穩定工況過渡到另一個穩定工況的過渡過程。動態特性是指過渡過程中，機組的功率、轉速、調節閥開度等參數隨時間的變化規律。甩負荷后轉速過渡過程第27頁，共95頁。1穩定性運行機組受到干擾后離開平衡位置，經調節系統作用后，能過渡到新的平衡狀態；或者在擾動撤消后，能恢復到原來平衡位置，這樣的系統就是穩定系統。2精確性超調量：在過渡過程中，轉速超過最后穩定值的最大轉速偏差量稱為超調量，即

一般要求汽輪機甩負荷后的轉速升高不超過危急保安器動作轉速，而且有一定余量（3%左右）；危急保安器動作轉速為(1.10~1.12)n0，因此，最高轉速不超過(1.07~1.09)n0。一般，n<(0.02~0.04)n03快速性過渡時間：機組經擾動之后，從原來的平衡狀態過渡到新的平衡狀態所需要的時間稱為過渡時間。過渡時間不能太長，一般在5~50秒。4.2動態穩定指標第28頁，共95頁。4.3影響動態特性的主要因素

1轉子飛升時間常數Ta：在額定功率時的蒸汽力矩(Mt0)作用下，機組轉速由0上升到額定轉速時所需要的時間。隨著機組容量增加，蒸汽力矩(Mt0)增加，則轉子飛升時間常數Ta降低。對于中小型機組，Ta=11~14秒；高壓機組，Ta=7~10秒；中間再熱機組，Ta=5~8秒。機組越大，時間常數Ta越小，越容易超速。

2中間容積時間常數Tv：蒸汽在額定流量Go下，以多變過程充滿中間容積并達到密度ρ所需要的時間。中間容積V越大，參數越高，則中間容積時間常數Tv越大。G越大，中間儲汽越多，作功能力越強，使汽輪機轉速額外飛升越大。對于中間再熱機組來說，除了本身容積之外，還有再熱器再熱蒸汽管道，容積很大。因此必需有中壓調節閥。第29頁，共95頁。3速度變動率的影響a.速度變動率越大，甩負荷后的機組轉速飛升越高。要求速度變動率不大于6%；b.速度變動率越小，超調量（n）越大，波動次數多，衰減慢，穩定性差。要求速度變動率不小于3%。一般為0.04~0.05。4油動機時間常數Tm的影響

a.油動機時間常數Tm越大，最大轉速越高，過渡曲線擺動大，過渡時間長，甩全負荷增大了超調量，調節品質差。b.油動機時間常數Tm太小，則要增加主油泵的功率，引起調速系統擺動。一般為0.1~0.3S左右。5遲緩率的影響

遲緩率對動態特性的影響是不利的。遲緩率大，調節閥關閉遲緩，轉速超調量大。第30頁，共95頁。4.4改善動態特性的措施減小調節系統遲緩率適當整定調節系統速度變動率適當減小油動機時間常數機組甩負荷時，同步器快速跟蹤到空負荷位置減弱中間再熱器所增加的中間容積，（中壓主汽門）第31頁，共95頁。五、DEH的基本控制原理第32頁，共95頁。5.1相比液壓調節系統，功頻電液調節系統增加了功率反饋回路。功率反饋回路調節的特點：機組運行中，如果出現內擾（蒸汽參數變化），則會出現功率偏差，功率調節回路有良好的抗內擾性能，能自動保持汽輪發電機組的功率為給定值。在功率反饋未投入時，不能精確的控制機組的功率與設定值相同。對于集控運行來說，投運該回路對鍋爐的影響。第33頁，共95頁。5.2相比功頻電液調節系統，DEH增加了調節級壓力校正回路。調節級壓力控制回路的特點：調節級壓力回路抗干擾能力強、響應速率快，有利于克服再熱環節的功率滯后現象和提高機組的負荷適應性。但它對系統最后處于新的穩定狀態僅起到粗調作用。此外在此種控制方式下，要求鍋爐燃燒必須跟上。第34頁，共95頁。5.3DEH的閉環主回路：外環：與轉速輸入信號對應的轉速校正回路中環：與功率輸入信號對應的功率校正回路內環：與調節級壓力輸入信號對應的調節級壓力回路第35頁，共95頁。5.4DEH的基本控制兩個：一是單機運行時的轉速控制二是并列運行時的功率控制無論是轉速控制還是功率控制，主要是通過改變調節汽閥的開度來調節進汽量，從而達到調節的目的。第36頁，共95頁。

名詞解釋：液壓調節系統電液調節系統調節系統的靜態特性轉速變動率遲緩率調節系統的動態特性超調量過渡過程時間一次調頻二次調頻第三節作業第37頁，共95頁。第四節南汽汽輪機調節保安系統系統介紹

汽輪機調節系統采用數字電液調節系統（簡稱DEH），采用DEH系統將比一般液壓系統控制精度高，自動化水平大大提高，負荷自整性也高，它能實現升速（手動或自動），配合電氣并網，負荷控制（閥位控制或功頻控制），及其他輔助控制，并與DCS通訊，控制參數在線調整和超速保護功能等。能使汽輪機適應各種工況并長期安全運行。38第38頁，共95頁。

1基本原理

并網前在升速過程中，轉速閉環為無差控制，505E控制器將測量的機組實際轉速和給定轉速的偏差信號經軟件分析處理及PID運算后作為給定輸入到閥位控制器并與油動機反饋信號比較后將其偏差放大成電流信號來控制電液驅動器及調節閥門開度，從而減少轉速偏差，達到轉速無差控制，當轉速達到3000/min時，機組可根據需要定速運行，此時DEH可接受自動準同期裝置發出的或運行人員手動操作指令，調整機組實現同步，以便并網。39第39頁，共95頁。

機組并網后，如果采用功率閉環控制，可根據需要決定DEH使機組立即帶上初負荷，DEH實測機組功率和機組轉速作為反饋信號，轉速偏差作為一次調頻信號對給定功率進行修正，功率給定與功率反饋比較后，經PID運算和功率放大后，通過電液驅動器和油動機控制調節閥門開度來消除偏差信號，對機組功率實現無差調節，若功率不反饋，則以閥位控制方式運行，即通過增加轉速設定，開大調節汽閥，增加進汽量達到增加負荷的目的。在甩負荷時，DEH自動將負荷調節切換到轉速調節方式。機組容量較小時建議可不采用功率閉環控制。40第40頁，共95頁。

。2.1機械超速保安系統（詳見5.1）

2.2主汽門自動關閉器及控制裝置（啟動閥）。

主汽門能夠實現遠程控制及現場手動。功能結構圖如下，啟動閥控制主汽門執行機構（主汽門自動關閉器）上下動作進而控制主汽門開啟。啟動閥的操作可手動也可通過伺服電機控制，同時啟動閥可以對機組掛閘（機械超速復位），在正常運行時安全油將啟動閥右部切換閥頂起，接通啟動油路開啟主汽門，在停機時安全油泄掉，切換閥切斷啟動油，并泄掉自動關閉器的油缸腔室中的油，使主汽門快速關閉。活動滑閥可在機組運行時在線活動主汽門以妨其卡澀。具體控制可由熱工繼電器回路實現，也可由DCS軟伺放實現，為確保機組安全，在停機后控制啟動閥電機反向旋轉（即退回啟動閥）關閉主汽門。以妨事故后掛閘主汽門突然打開造成機組轉速飛升。412DEH系統構成第41頁，共95頁。主汽門自動關閉器及控制裝置（啟動閥）42第42頁，共95頁。43自動主汽門的作用自動主汽門的作用是在汽輪機保護裝置動作后，迅速切斷汽輪機的進汽并使汽輪機停止運行，起到事故緊急切斷汽源作用，特點是能夠快速關斷,關斷時間1秒鐘以內。可以防止汽輪機甩負荷時超速。電動主汽門是在正常停機時切斷蒸汽系統用的隔離閥門，不能快速關斷，當高壓調門或自動主汽門關閉不嚴時可關閉電動主汽門達到擴大隔絕的作用。動作過程------主油泵（正常運行）或高壓油泵（啟機時）產生高壓油克服自動主汽門的彈簧壓力后將自動主汽門頂起，當保護動作后電磁閥動作切斷高壓油，使自動主汽門在彈簧力的作用下迅速落座而達到迅速切斷汽源的作用。第43頁，共95頁。2.3伺服執行機構，主要包括電液驅動器，油動機（兩套）。

電液伺服閥為動圈式雙極型位置輸出（積分型），作為油動機的先導機構拖動錯油門控制油動機活塞動作。油動機錯油門與電液伺服閥通過杠桿機械半剛性連接。同時原錯油門下的單向閥保留，在保安系統遮斷狀況下，事故油仍可關閉油動機。其結構原理見下圖44第44頁，共95頁。伺服執行機構主要包括電液驅動器，油動機（兩套）。45第45頁，共95頁。電液伺服閥是汽輪機電液控制系統設計的關鍵電—位移轉換元件，它能把微弱的電氣信號通過電液放大轉換為具有相當大的作用力的位移輸出。

電液伺服閥主要由動圈式力馬達、控制滑閥及隨動活塞三大部分組成，控制滑閥與隨動活塞之間采用直接位置反饋，安裝方式采用板式連接。2.4電液驅動器供油系統

46第46頁，共95頁。

。2.5DEH裝置

DEH裝置核心部分，主要采用美國WOODWORD公司產品，其型號為WOODWORD505E及其DRFD閥位控制器。

WOODWARD505E是基于32位微處理器適合汽輪機控制用的數字控制器。它集現場組態控制和操作盤于一體。操作盤包括一個兩行（24個字符）顯示，一個有30個操作鍵的的面板，操作盤用來組態505E在線調整參數和操作汽輪機起停及運行。通過操作面板上的兩行液晶屏可觀察控制參數的實際值和設定值。47第47頁，共95頁。

。505E控制器控制回路505E控制器內有三個相互獨立的控制器通道：轉速/負荷控制PID回路、輔助控制PID回路、抽汽控制PID回路。控制器有三種操作模式：程序模式、運行模式和服務模式，程序模式用于組態控制器的功能以適合具體的控制要求，程序模式一旦組態后不再改變，直至需要改變控制功能時。運行模式主要用于操作汽輪機啟動正常運行至停機整個控制過程。服務模式可以在運行狀態修改設定參數，根據具體汽輪機控制需要通過編程組態用于相應的系統.轉速（SPEED）用于轉速/負荷控制，抽汽控制（EXT）用于抽汽壓力控制，輔助控制（AUX）用作主蒸汽壓力限制，串級控制（CAS）用于主汽壓力控制。在定壓運行時輔助控制和串級控制都不用。48第48頁，共95頁。49DEH運行方式：操作員控制，是最常見的運行方式。這種運行方式又對應如下幾種運行狀態：轉速控制、功能反饋控制、主汽壓力控制、閥位控制等。手操盤手動，是緊急狀態下的應急控制方式。協調控制，協調控制運行方式是DEH在閥位方式下接受協調指令開關脈沖（或模擬量）的控制方式。第49頁，共95頁。3DEH系統功能

汽輪機組采用由數字式電液控制系統(DEH系統)實現的純電調控制方式，并網前對汽輪機進行轉速控制，在并網后對汽輪機進行負荷控制。并能在下列任何一種機組運行方式下安全經濟地運行：

DEH系統的基本自動控制功能是汽輪機的轉速控制和負荷（熱電負荷）控制功能。負荷控制是通過提高轉速設定完成的，同時它也具有其他輔助功能。50第50頁，共95頁。

3.1啟動升速及轉速控制和保護

可以選擇自動，手動，半自動三種啟動方式之一，這三種方式的切換只有在停機后在控制器程序組態中改變來實現，本系統一般常用前兩種方式。

在DEH控制下可進行電超速保護試驗,機械超速保護試驗。具有超速保護(109%)功能。

3.2同步及自動初負荷控制

機組定速后，可由運行人員通過手動或“自動準同期”裝置發出的轉速增減信號調整機組轉速以便并網。機組并網后，DEH立即自動使機組帶上一定的初始負荷以防止機組逆功率運行，當不采用功頻控制時控制器將不設初負荷。51第51頁，共95頁。

3.3負荷控制及甩負荷

DEH系統能在汽輪發電機并入電網后可根據運行情況或電廠運行規程，運行人員通過操作控制器轉速設定控制汽輪發電機從接帶初始負荷直到帶滿目標負荷，并應能根據電網要求，參與一次調頻。

系統具備開環和閉環兩種控制方式去改變或維持汽輪發電機的負荷。

開環控制根據轉速給定值及頻差信號確定閥門的開度指令。該種方式即閥位控制方式。

閉環控制則以汽輪發電機的實發功率(或汽輪機的調節級壓力)作為反饋信號進行負荷自動調節。該種方式即為功頻控制方式。

負荷控制可以通過在并網后增加或減少轉速設定來實現。

抽汽控制可自動或手動投入，在自動投入情況下，在抽汽菜單顯示時操作投入。然后通過增加或減少抽汽壓力設定即可增減抽汽負荷。投入抽汽控制時控制器將對機組熱電負荷進行自整控制。

當機組甩負荷時控制器立即切換到轉速控制方式并切除功率和抽汽控制。維持汽輪機在同步轉速（2950r/min）下空轉，以便汽機能迅速重新并網。52第52頁，共95頁。4供油系統

本汽輪機供油系統是由兩部分組成，一部分是由主油泵為主組成的低壓供油系統，主要用于向汽輪發電機組各軸承提供潤滑油及調節保安系統提供壓力油；另一部分主要是葉片泵等組成的高壓供油系統專為DEH中電液驅動器供油。這兩部分供油系統是相互獨立的。本機組推薦采用GB11120-89中規定的L-TSA46汽輪機油，在冷卻水溫度經常低于15℃情況下，允許用GB11120-89中規定的L-TSA32汽輪機油來代替。電液驅動器用油采用GB11120-89中規定的L-TSA46汽輪機油。53第53頁，共95頁。

4.1低壓供油系統

主要包括主油泵,注油器Ⅰ,注油器Ⅱ,主油泵啟動排油閥,高壓交流油泵,交，直流潤滑油泵,油箱,冷油器,濾油器,潤滑油壓力控制器及過壓閥等。

離心式主油泵由汽輪機主軸直接帶動，正常運轉時主油泵出口油壓為1.57MPa,出油量為3.0m3/min,該壓力油除供給調節系統及保安系統外,大部分是供給兩只注油器的。兩只注油器并聯組成，注油器Ⅰ出口油壓為0.10MPa,向主油泵進口供油，而注油器Ⅱ的出口油壓為0.22MPa，經冷油器,濾油器后供給潤滑油系統。54第54頁，共95頁。55潤滑油系統圖第55頁，共95頁。

機組啟動時應先開低壓潤滑交流油泵，以便在低壓的情況下驅除油管道及各部件中的空氣。然后再開啟高壓交流油泵，進行調節保安系統的試驗調整和機組的啟動。在汽輪機起動過程中，由高壓交流電動油泵供給調節保安系統和通過注油器供給各軸承潤滑用油。為了防止壓力油經主油泵泄走，在主油泵出口裝有逆止閥。同時還裝有主油泵啟動排油閥，以使主油泵在起動過程油流暢通。當汽輪機升速至額定轉速時(主油泵出口油壓高于電動油泵出口油壓)，可通過出口管道上的閥門減少供油量，然后停用該泵，由主油泵向整個機組的調節保安和潤滑系統供油。在停機時，可先啟動高壓電動油泵，在停機后的盤車過程中再切換成交流潤滑油泵。56第56頁，共95頁。

為了防止調節系統因壓力油降低而引起停機事故,所以當主油泵出口油壓降低至1.3MPa時,由壓力開關使高壓交流油泵自動啟動投入運行。

當運行中發生故障，潤滑油壓下降時，由潤滑油壓力控制器使交流潤滑油泵自動啟動，系統另備有一臺直流潤滑油泵，當潤滑油壓下降而交流潤滑油泵不能正常投入工作時，由潤滑油壓力控制器使直流潤滑油泵自動啟動，向潤滑系統供油。

正常的潤滑油壓力為:0.078～0.147MPa

油壓降低時要求:小于

0.078MPa發訊號

小于

0.054MPa交流潤滑油泵自動投入

小于

0.039MPa直流潤滑油泵自動投入

小于

0.02MPa自動停機

小于

0.015MPa停盤車裝置

注意：機組正常運行時，電動輔助油泵都應停止運行，除非在特殊情況下，允許啟動投入運行。57第57頁，共95頁。

在潤滑油路中設有一個低壓油過壓閥，當潤滑油壓高于0.15MPa左右即能自動開啟，將多余油量排回油箱，以保證潤滑油壓維持在0.08～0.15MPa范圍內。

油動機的排油直接引入油泵組進口，這樣，當甩負荷或緊急停機引起油動機快速動作時，不致影響油泵進口油壓，從而改善了機組甩負荷特性。58第58頁，共95頁。59第59頁，共95頁。604.2電液驅動器供油系統主要包括EH油箱、葉片泵、溢流閥、單向閥、精密雙筒濾油器、冷油器以及油壓、油溫報警、電加熱器、蓄能器等。電液驅動器供油系統與主油泵提供的潤滑油系統和安全油主供油系統分開，以保證電液轉換器用油不受污染，確保系統安全可靠運行。該套油系統為雙泵系統，正常運行時一臺泵工作，另一臺備用，當油溫高時投入冷油器，當壓力降低時可投入另外一臺油泵，運行前必須確保油質合格，雙筒濾油器可在線切換，濾油精度為10μm，濾油器壓差大報警。油箱容積600L，泵流量為30L/min,系統工作壓力為3.5Mpa，油質采用L-TSA46#汽輪機油，油液清潔度要求達到NAS6級。油箱安裝在汽機中間平臺，油壓高低可用溢流閥調定，兩個溢流閥調定壓力可相差0.5Mpa。蓄能器容積10L，最小有效供油2.5L，最少有效供油時間為5秒。第60頁，共95頁。電液驅動器供油系統

61第61頁，共95頁。624.2電液驅動器供油系統該系統最低工作壓力1.2Mpa～2.5Mpa、最高工作壓力4Mpa，蓄能器充氣壓力為1.0Mpa～1.5Mpa。冷卻水阻約0.1Mpa,流量為60L/min。EH油泵聯動規定

EH油壓額定值：3.5Mpa。

油壓降低時要求：小于3.0Mpa，壓力低報警。

小于2.5Mpa，備用EH油泵自啟。

小于1Mpa，自動停機。第62頁，共95頁。5保安系統

本系統包括機械液壓保安裝置和電氣保護裝置兩部分，機組設置了三套遮斷裝置：運行人員手動緊急脫扣的危急遮斷裝置;超速脫扣的危急遮斷器;電動脫扣的電磁保護裝置.主要保護項目有超速，軸向位移，潤滑油壓降低，軸承回油溫度偏高，冷凝器真空低及油開關跳閘，DEH保護停機等。當出現保護(停機)信號時，立即使主汽門，調節汽閥關閉。當出現報警信號時，聲、光信號同時報警；油開關跳閘信號，可根據具體情況確定關閉調節汽閥，或者同時關閉主汽門.主汽門的關閉是通過保安油的泄放達到的，調節汽閥關閉是通過建立事故油來實現的。抽汽閥的關閉既可以通過主汽門的關閉接出的電信號,又可以通過電氣保護信號直接控制。保安油的泄放通過保護部套的動作實現。事故油的建立一方面通過保安油泄放使危急繼動器動作,另一方面電氣保護部套(電磁保護裝置)的動作,也可直接建立事故油。63第63頁，共95頁。

5.1超速保護裝置

本系統的超速保護裝置有危急遮斷器、危急遮斷油門、電超速保護裝置和汽輪機監測系統中的轉速測量裝置等。

5.1.1危急遮斷器采用飛環式,當機組轉速升至3270～3330r/min時,飛環因離心力增大克服彈簧力而飛出撞擊危急遮斷油門的掛鉤,使其脫扣,保安油泄放,關閉主汽門,并通過危急繼動器建立事故油去關閉調節汽閥和旋轉隔板。通過主汽門關閉接出的信號使抽汽閥聯動裝置動作通入壓力水,抽汽閥同時迅速關閉。64第64頁，共95頁。危急遮斷器原理

當機組突然甩電負荷而調速系統因某種原因不能正常停機時，轉速迅速上升，因超速而引起巨大的離心力，使機組破壞。因此，汽輪機必需具備超速保護裝置。當機組轉速達到(1.09~1.11)時，超速保護裝置動作，實現緊急停機。機械超速危急遮斷器(a)飛錘式；(b)飛環式第65頁，共95頁。工作原理：撞擊子為一偏心重塊。機組正常運行時，彈簧力大于重塊的離心力，撞擊子不飛出；當轉速升高，則重塊的離心力增大；當n(1.09~1.11)n0時，重塊的離心力大于彈簧力，撞擊子飛出，打擊危急保安器，通過杠桿使危急遮斷器錯油門動作，泄掉安全油，關閉主汽閥，實現緊急停機。備注：危急遮斷器通常稱為：超速保護裝置危急保安器第66頁，共95頁。危急遮斷器（南汽）67第67頁，共95頁。5.1.2

電超速保護裝置由時間繼電器組成,控制電磁保護裝置中一個電磁鐵動作。當油開關跳閘時，油開關跳閘繼電器的常開觸頭閉合，使電磁保護裝置中一個電磁鐵通電，受其控制的滑閥在電磁鐵的作用下下移，壓力油通過滑閥控制的油口建立事故油，經單向閥通至錯油門滑閥底部，使錯油門滑閥和油動機活塞動作，迅速關閉調節汽閥，以限制機組轉速的飛升。在油開關跳閘繼電器油開關的常開觸頭閉合時，時間繼電器帶電，經過一段時間后，其延時常閉觸頭斷開，使電磁鐵失電，滑閥在彈簧作用下復位，調節系統又恢復到電磁保護裝置未動作前的狀態。時間繼電器恢復時間的整定值為2～4s。

轉速測量裝置由齒輪、傳感器、監測系統中的轉速表組成,當機組轉速達到3270r/min時,轉速表立即發出自動停機信號,去控制電磁保護裝置動作,迅速關閉主汽門,調節汽閥,并通過抽汽閥聯動裝置使抽汽閥關閉,而達到停機。68第68頁，共95頁。

5.2危急遮斷裝置

當機組發生特殊情況，可手拍危急遮斷裝置緊急停機，此時可用手推塑料罩內之"遮斷"手柄，使活塞移動，油路改變，關閉主汽門和調節汽閥和旋轉隔板。重新起動時需將手柄拉出復位，使油路正常。

5.3電磁保護裝置

電磁保護裝置實際由兩部分組成，即兩個電磁鐵分別控制兩個滑閥。一個電磁鐵作用是接受不同來源的停機信號,接通電磁鐵電路而動作,去關閉主汽門,調節汽閥和旋轉隔板,切斷汽輪機進汽而使其停機。信號來源可以是轉速超限,軸向位移超限,潤滑油壓降低,軸承回油溫度升高或瓦溫高,冷凝器真空降低，DEH保護停機等保護信號,也可是手控開關停機信號等。另一個電磁鐵接收油開關跳閘信號，其結果只產生事故油關閉調節汽閥和旋轉隔板。69第69頁，共95頁。70機頭掛閘復位機構（澧縣電廠）第70頁，共95頁。

5.4其它保護裝置

5.4.1調節汽閥危急遮斷裝置--單向閥

為了防止萬一主汽門因結垢或閥桿彎曲而卡澀不能關閉，本機組設有調節汽閥危急遮斷裝置--單向閥，當需要關閉主汽門時，它受事故油控制同時動作。事故油通至錯油門滑閥底部，使錯油門滑閥和油動機活塞動作，迅速關閉調節汽閥。正常運行時事故油壓應位零，至少應低于0.05MPa，否則將影響正常運行。

5.4.2危急遮斷指示器

當遮斷時指示遮斷狀態，并發出開關信號。

5.4.3啟動閥

啟動閥用于開啟控制主汽門的自動關閉器，在正常狀態時安全油建立，啟動閥通往自動關閉器的控制油路接通，然后可以操作（手動或電動）同步器控制啟動閥的控制滑閥以建立啟動油開啟自動關閉器。啟動閥同時可用于危急遮斷油門復位。啟動閥通過同步器來操作，手動就地操作，電動遠程操作。

71第71頁，共95頁。

5.5機組的緊急停機

當機組轉速超過額定轉速的109-111%時，危機遮斷器動作，使機組緊急停機。

當DEH數字控制器發出停機信號時，使機組緊急停機。

當汽機發生下列5種監視參數中的任何一種超過規定值時，均應使電磁閥動作而使機組緊急停機。

a轉速升至額定轉速的109%(3270r/min)

b軸向位移超過+1.3mm或-0.7mm

c潤滑油壓力低于0.0196MPa

d凝汽器真空低至-0.061MPa

eDEH發出停機

如果機組發生其他故障，運行人員認為必須停機，或正常情況下需停機時就地用手拍裝在前軸承座端面的危急遮斷裝置或在集控室手動電磁保護裝置按鈕，泄去安全油建立事故油，使機組停機。

72第72頁，共95頁。73ETS保護系統工作原理ETS即汽輪機緊急跳閘保護系統，用來監視對機組安全有重大影響的某些參數，以便在這些參數超過安全限值時，通過該系統去關閉汽輪機的全部進汽閥門，實現緊急停機。ETS系統具有各種保護的單獨投退，ETS保護總投退，自動跳閘保護，首出原因記憶等功能。ETS總投切開關投入，十一項保護全部投入，當任一項保護達到動作條件時，ETS可發出汽輪機跳閘信號，使AST電磁閥動作，實現緊急停機5.6洪湖電廠的ETS第73頁，共95頁。74ETS十一項保護：汽輪機超速110%

（DEH電超速保護）汽輪機超速110%

（TSI電超速保護）軸向位移大Ⅱ值

（TSI來，≥+1.3mm或≤—0.7mm）振動高Ⅱ值

（TSI來,≥0.07mm）徑向瓦溫度超過110℃推力瓦溫度超過110℃軸承回油溫度超過75℃潤滑油壓低Ⅳ值

（就地來，≤0.02MPa）凝汽器真空低Ⅱ值（就地來，≤—0.061MPa）發變組保護動作

（電氣來）DEH停機（DEH來，包括：EH油壓≤1.0MPa等）

另外，來自TSI的脹差≥+3.0mm或≤—2.0mm時也時停機需考慮的條件之一。手動停機按鈕（雙按鈕，布置在操作臺上，無投切）同時按下也能實現打閘停機。第74頁，共95頁。6汽輪機監測儀表系統6.1本機組采用渦流式探頭監測儀表，現將本機所選用的TSI系統概述如下；

本機監測儀表系統，在汽輪機盤車，啟動，運行和超速試驗以及停機過程中，可以連續顯示和記錄汽輪機轉子和汽缸機械狀態參數閥門位移，并在超出預置的運行極限時發出報警，當超出預置的危險值時使機組自動停機。系統由儀表組件及相應的前置放大器和帶有導線的傳感器所組成。

裝于汽輪機軸承座內的傳感器(探頭)是由接長電纜連接到相應的前置放大器的,前置器就地裝在軸承座旁的接線盒內，然后用屏蔽電纜接到裝于集控室內儀表框架的相應組件板上。75第75頁，共95頁。

渦流式探頭及前置器是用來檢測汽輪機的各種變量的，使其產生一個與探頭及監測表面之間的距離成正比例的信號，該信號輸入監視器，監視器把輸入信號轉換成表的讀數并為直流記錄儀提供輸出信號。

位移傳感器用于測量機組絕對膨脹。速度傳感器用于測量機組振動。

本系統由軸向位移、個轉速、脹差、振動項目組成。

汽輪機監測保護裝置包括轉速，軸向位移，脹差，振動，轉速和軸向位移探頭用轉速測量裝置安裝于前軸承座內，脹差探頭用其安裝支架安裝于后汽缸聯軸器處，振動速度傳感器安裝于軸承蓋上。76第76頁，共95頁。77洪湖電廠TSI系統概述TSI系統即汽輪機監測儀表系統，本系統由軸向位移、轉速、振動、脹差、機殼膨脹項目組成。本機組采用渦流式監測儀表，在汽輪機盤車、啟動、運行和超速試驗以及停機過程中，可以連續顯示和記錄汽輪機轉子和汽缸機械狀態參數和閥門位移，并在超出預置的運行極限時發出報警，當超出預置的危險值時使機組自動停機。系統由儀表組件及相應的前置放大器和帶有導線的傳感器所組成。裝于汽輪機軸承座內的傳感器（探頭）是由接長電纜連接到相應的前置放大器的。前置器就地裝在軸承座旁的接線盒內，然后用屏蔽電纜接到裝于集控室內儀表框架的相應組件板上。渦流式探頭及前置器是用來檢測汽輪機各種變量的，使其產生一個與探頭及監測表面之間的距離成正比的信號，該信號輸入監視器，監視器把輸入信號轉換成表的讀數并為直流記錄儀提供輸出信號。位移傳感器用于測量機組絕對膨脹。速度傳感器用于測量機組振動。第77頁，共95頁。

6.2主要測量訊號

汽輪機本體上設有如下重要的測量及監視訊號

6.2.1測量訊號

a汽輪機轉速

b調節汽門行程(即油動機行程用于反饋)

c高壓缸熱膨脹

d轉子軸向位移

e軸承振動

f各軸承回油溫度、瓦溫

g推力軸承瓦塊及徑向軸承瓦塊溫度

h各點油壓(安全油，事故油、啟動油，潤滑油，主油泵進出口油，伺服油)

i汽輪機本體各點汽水壓力、溫度

j汽輪機本體各點金屬溫度

n轉子脹差

汽輪機轉速測量配三只測速頭，一個用于轉速表，兩只用于DEH控制器。

本系統測量汽輪機絕對膨脹位移。它采用中頻位移傳感器作為傳感元件，有明顯的就地指示并能遠傳指示。78第78頁，共95頁。

6.2.2開關量訊號

a主汽門關閉訊號

b各抽汽逆止門關閉訊號

c超速109%訊號

d轉子軸向位移停機或報警訊號

e軸承振動報警訊號

f各軸承回油溫度瓦溫停機或報警訊號

g主油箱高低油位訊號

h電控油箱高低油位訊號

i電控油箱濾油器壓差訊號

j冷凝器真空停機或報警訊號

k潤滑油壓0.078MPa，0.054MPa，0.039MPa，0.02MPa，0.015MPa訊號

l505停機或報警

j脹差報警79第79頁，共95頁。

潤滑油路上應設有壓力控制器，當潤滑油壓力降至0.05～0.055MPa時啟動交流電動油泵(啟動泵)；低達0.04MPa時啟動直流電動潤滑油泵。當潤滑油壓力低達0.02～0.03MPa時發出停機信號，使電磁保護裝置動作而停機；低達0.015MPa時則停止盤車。交流潤滑油泵可以在正常停機后投入替代啟動泵。

各道軸承均設有測量軸承回油溫度和軸瓦溫度的熱電阻測點，當軸承回油溫度高達65℃時，應發出報警信號。若采用瓦溫保護則軸瓦溫度高達100℃發出報警信號。80第80頁，共95頁。

6.2.3聯鎖訊號

a主汽門關閉停機及發電機開關跳閘甩負荷時聯鎖各抽汽逆止門關閉

b保護訊號達極限時電磁閥動作停機

81第81頁，共95頁。7調節保安系統的試驗

汽輪機調節保安系統各主要部套在制造廠均經必要的試驗后方才出廠。為了確保機組的可靠運行,在電廠(站)安裝后,必須進行必要的試驗。試驗項目在一般情況下可按本說明書列出的進行,但有時也可根據具體情況,經制造廠、安裝單位和用戶等幾方面共同協商后,適當減少或增加試驗項目。

一般情況下的試驗可按以下項目進行。

7.1汽輪機靜止狀態下的試驗

a.液壓保護系統試驗;

b.熱工電氣保護系統試驗;

7.2汽輪機運轉狀態下的試驗

a.啟動

b.一些參數的考核和整定

c.液壓保護系統試驗

d.電氣保護系統試驗82第82頁，共95頁。

7.3汽輪機靜態下調試

在機組安裝工作全部結束后,現場經過清理,就可以進行調試。

操作啟動閥,主汽門開啟10～15mm(為了保護主汽門免受沖擊可限制自動關閉器行程)。

7.3.1手拍危急遮斷裝置試驗

按動手柄,行程為12mm,主汽門、調節汽閥、旋轉隔板應關閉,抽汽閥聯動裝置動作,熱工系統發停機信號,危急遮斷指示器指示“遮斷”。

7.3.2危急遮斷油門試驗及復位試驗

將危急遮斷試驗油門切換到要試驗的位置，然后通過前軸承座上手孔撥動其中一套危急遮斷油門掛鉤,使其脫扣,危急遮斷指示器指示“遮斷”，但主汽門不關閉,抽汽閥聯動裝置也不動作,。然后操作噴油試驗閥(與其所對應的),危急遮斷油門“復位”,危急遮斷指示器指示“正常”。危急遮斷試驗油門切換到中間位置時，撥動任何一套危急遮斷油門掛鉤,使其脫扣,主汽門關閉,抽汽閥聯動裝置動作,危急遮斷指示器指示“遮斷”。此時可以用對應的噴油試驗閥或啟動閥復位。83第83頁，共95頁。

7.3.3啟動閥試驗

操作啟動閥控制主汽門自動關閉器開啟及復位危急遮斷油門。同步器在最上端時建立復位油，其下移5mm時切斷復位油，并開始建立啟動油，開啟自動關閉器。

7.3.4電控油箱試驗

系統安裝完畢后，不應使機組立即投入運行，而應取下電液轉換器，用隨機提供的專用沖洗板將電液轉換器聯結板上的P口與T口短路進行局部循環沖洗，如果濾油器不堵塞發訊，則至少沖洗8小時，然后清理電液轉換器前的濾油器并更換濾芯繼續循環沖洗2小時，然后再安裝上電液轉換器，進行系統油路沖洗。

開啟電動油泵，調整油壓在3.5MPa。控制油壓低油泵切換試驗。84第84頁，共95頁。

7.3.5調節系統DEH的閥位標定

DEH系統電氣部件接線必須正確，特別注意高、低電壓回路、干接點回路與繼電器回路不得接錯。否則通電會損壞電氣部件（505E、閥位控制器）。電液控制系統供油正常，機組啟動油泵啟動，首先按照油動機、電液傳動機構等圖紙對錯油門及電液轉換器進行初步找中，電液轉換器在電流為零時（此時向電液伺服閥供油），其輸出位置在零位這時可以調整杠桿機構使錯油門在中間位置，即油動機可以停留在某一個位置，為確保機組安全，可以使油動機緩慢向關閉方向移動，調好后可鎖緊調節螺母。接著可采用可提供雙級性電流的電流源向電液轉換器SVA9供電（電流范圍±250mA之內），控制油動機全關或全開，然后通過閥位控制器對油動機閥位進行閥位標定（按油動機實際行程對閥位控制器顯示進行調零、調滿，接著利用4-20mA信號源對反饋進行調零、調滿）。85第85頁，共95頁。

7.3.6調節系統DEH的模擬試驗

DEH標定后，可以對DEH進行模擬試驗：利用信號發生器模擬轉速信號，可以模擬機組啟動，模擬并網，可以通過505E操作面板鍵操作例如增加轉速設定可增加油動機開度。同時可以通過模擬抽汽壓力試驗抽汽工況

7.3.7熱工電氣保護系統試驗

該項試驗指當前汽輪機本體電氣保護信號發出后,電磁保護裝置動作,主汽門、調節汽閥、低壓旋轉隔板、抽汽閥關閉,同時聯鎖505E停機，另外通過505E停機聯鎖熱工保護系統停機。86第86頁，共95頁。

7.4汽輪機運行狀態下調試

當汽輪機靜止狀態下的調試工作全部結束后,即可按啟動規程啟動機組。當機組轉速穩定以后,便可進行運行狀態下的調試。

7.4.1啟動

按程序暖管暖機后,用高、低壓油系統供油。按3.3.1中方法啟動機組到定速。在升速過程中當主油泵出口油壓稍高于高壓電動油泵出口油壓時,逐漸關小高壓電動油泵出口閥門,直到即將關閉時,停高壓電動油泵。

新機組第一次啟動時應該采用現場手動啟動，到最小控制轉速時，用505鍵盤控制機組到定速。在主汽門及調節汽閥嚴密性試驗合格后可采用自動啟動。另外手動與自動啟動的切換只有在停機時改變，但在自動方式時也可外界人為干預。下圖為轉速菜單圖。現場啟