第一章汽轮机数字电液控制系统概述4

副边两个输出线圈反相串联，发送器输出电压为两 副边两个输出线圈反相串联， 者的电压差。当铁芯在中间位置时输出电压为零， 者的电压差。当铁芯在中间位置时输出电压为零， 铁芯偏离中间位置后二次侧有交流电压输出。 铁芯偏离中间位置后二次侧有交流电压输出。铁 芯偏离量越大，输出电压也越大。 芯偏离量越大，输出电压也越大。输出的交流电 压经过解调器整流后，成为直流阀位反馈信号。 压经过解调器整流后，成为直流阀位反馈信号。 电液转换器又称电液伺服阀， 电液转换器又称电液伺服阀，用来将控制回路输出 的电信号转换为液压信号，再经过放大后控制油 的电信号转换为液压信号， 动机去启闭阀门。电液转换器用于可调节的汽阀， 动机去启闭阀门。电液转换器用于可调节的汽阀， 如高、 如高、中压调节阀和汽轮机启动过程中可能使用 的高压主汽 阀。全关全开的阀门依靠建立安全油 压来开启阀门，不配备电液转换器。 压来开启阀门，不配备电液转换器。电液转换器 结构如图1-14所示。 所示。 的典型 结构如图 所示
• 输入电流后，电磁力矩使衔铁2连同挡板偏转 角。 输入电流后，电磁力矩使衔铁 连同挡板偏转 连同挡板偏转θ角 为顺时针偏转， 设θ为顺时针偏转，则由于挡板的偏移使 ＞pb，滑 为顺时针偏转 则由于挡板的偏移使pa＞ ， 阀向右移动。滑阀的移动， 阀向右移动。滑阀的移动，通过反馈弹簧片又带动 挡板和衔铁反方向旋转（逆时针）， ），二喷嘴压力差 挡板和衔铁反方向旋转（逆时针），二喷嘴压力差 又减小。 又减小。 • 在衔铁的原始平衡位置（无信号时的位置）附近， 在衔铁的原始平衡位置（无信号时的位置）附近， 力矩马达的电磁力矩、 力矩马达的电磁力矩、滑阀二端压差通过弹簧片作 用于衔铁的力矩以及喷嘴压力作用于挡板的力矩三 者取得平衡，衔铁就不再运动。 者取得平衡，衔铁就不再运动。同时作用于滑阀上 的油压力与反馈弹簧变形力相互平衡， 的油压力与反馈弹簧变形力相互平衡，滑阀在离开 零位一段距离的位置上定位。 零位一段距离的位置上定位。 • 这种依靠力矩平衡来决定滑阀位置的方式称为力反 馈式。如果忽略喷嘴作用于挡板上的力， 馈式。如果忽略喷嘴作用于挡板上的力，则马达电 磁力矩与滑阀二端不平衡压力所产生的力矩平衡， 磁力矩与滑阀二端不平衡压力所产生的力矩平衡， 弹簧片也只是受到电磁力矩的作用。因此其变形， 弹簧片也只是受到电磁力矩的作用。因此其变形， 也就是滑阀离开零位的距离和电磁力矩成正比。 也就是滑阀离开零位的距离和电磁力矩成正比。
第一章DEH概述（4） 概述（ ） 第一章 概述 第二节汽轮机控制系统的内容
五、液压伺服系统 1.供油系统 供油系统
2.电液执行机构 电液执行机构 电液执行机构是EHC系统中的重要组成部分， 系统中的重要组成部分， 电液执行机构是 系统中的重要组成部分 一般由液压缸(油动机 阀位检测器、 油动机)、 一般由液压缸 油动机 、阀位检测器、试验 电磁阀和电液转换器等组成。 电磁阀和电液转换器等组成。以300MW机 机 系统为例， 组DEH系统为例，要设置 ～12套执行机 系统为例 要设置10～ 套执行机 分别控制2个高压主汽阀 个高压主汽阀、 ～ 个高压 构，分别控制 个高压主汽阀、4～6个高压 调节阀、 个中压主汽阀和 个中压调节阀。 个中压主汽阀和2个中压调节阀 调节阀、2个中压主汽阀和 个中压调节阀。
力反馈式电液伺服阀的方框图如图所示。 力反馈式电液伺服阀的方框图如图所示。
力反馈式伺服阀方框图
Hale Waihona Puke 1—永久磁铁； 永久磁铁； 永久磁铁 2—衔铁； 衔铁； 衔铁 3—扭轴； 扭轴； 扭轴 4—喷嘴； 喷嘴； 喷嘴 5—弹簧片； 弹簧片； 弹簧片 6—过滤器； 过滤器； 过滤器 7—滑阀； 滑阀； 滑阀 8—线圈； 线圈； 线圈 9—轭铁 轭铁
力反馈式电液伺服阀的结构和原理如图所示， 力反馈式电液伺服阀的结构和原理如图所示，无信号电 流输入时，衔铁和挡板处于中间位置。这时喷嘴4二腔 流输入时，衔铁和挡板处于中间位置。这时喷嘴 二腔 的压力pa=pb，滑阀 二端压力相等，滑阀处于零位。 二端压力相等， 的压力 ，滑阀7二端压力相等 滑阀处于零位。
绕组中的电流方向相反时，喷嘴偏转方向也相反， 绕组中的电流方向相反时，喷嘴偏转方向也相反， 滑阀向左移动并将油口1和排油口 连通， 和排油口R连通 滑阀向左移动并将油口 和排油口 连通，液压缸 的油被排出而阀门关小， 的油被排出而阀门关小，直到控制绕组中的电流 消失、喷嘴回到中阅位置， 消失、喷嘴回到中阅位置，阀门开度也就不再继 续关小。 续关小。 电液转换器滑阀右侧有一个保安偏置弹簧， 电液转换器滑阀右侧有一个保安偏置弹簧，它对 滑阀施加一个向左的推力。油动机稳定不动时， 滑阀施加一个向左的推力。油动机稳定不动时， 伺服阀的滑阀应位于中间位置，堵死油口1。 伺服阀的滑阀应位于中间位置，堵死油口 。为了 平衡这个左向推力， 平衡这个左向推力，要在力矩电动机绕组中保持 一定的偏置电流，使喷嘴顺时针偏转一个角度， 一定的偏置电流，使喷嘴顺时针偏转一个角度， 提高油缸左侧的压力， 提高油缸左侧的压力，让滑阀两侧受到的力相互 平衡。这样做的目的在于， 平衡。这样做的目的在于，当电液调节系统控制 回路故障或失电时， 回路故障或失电时，借助保安偏置弹簧的力使滑 阀向左移动，油动机油缸中的压力油通过油口1迅 阀向左移动，油动机油缸中的压力油通过油口 迅 速排出，从而关闭汽轮机的进汽阀门。 速排出，从而关闭汽轮机的进汽阀门。
电液转换器由力矩电动机和液压放大滑阀组成。 电液转换器由力矩电动机和液压放大滑阀组成。 控制用压力油由喷嘴油口进入伺服阀， 控制用压力油由喷嘴油口进入伺服阀，经过滤网 过滤后进人可以随力矩电动机电枢摆动的喷油嘴。 过滤后进人可以随力矩电动机电枢摆动的喷油嘴。 当喷嘴位于中间位置时，液压放大滑阀两端油缸 当喷嘴位于中间位置时， 腔室的压力相等，滑阀位于中间位置。 腔室的压力相等，滑阀位于中间位置。力矩电动 机的控制绕组有电流通过时， 机的控制绕组有电流通过时，电枢随电流的方向 变化而左右偏转，喷嘴也随之偏转。 变化而左右偏转，喷嘴也随之偏转。当喷嘴顺时 针偏转时，滑阀左侧压力增大、右侧压力减小， 针偏转时，滑阀左侧压力增大、右侧压力减小， 滑阀向右侧移动，这时油口1与压力油口 连通。 与压力油口P连通 滑阀向右侧移动，这时油口 与压力油口 连通。 由于液压缸与油口1是相连通的，压力油就进入液 由于液压缸与油口 是相连通的， 是相连通的 压缸，推动阀门开启。当控制绕组的电流消失时， 压缸，推动阀门开启。当控制绕组的电流消失时， 喷嘴回到中间位置，滑阀也回到中间位置，油口1 喷嘴回到中间位置，滑阀也回到中间位置，油口 被堵死，液压缸不再充油， 被堵死，液压缸不再充油，阀门也就稳定到某一 开度。 开度。
• 同时由于力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比，所以滑 同时由于力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比， 阀的位移与输入的电流成正比， 阀的位移与输入的电流成正比，也就是通过滑阀的流量与 输入电流成正比，并且电流的极性决定液流的方向， 输入电流成正比，并且电流的极性决定液流的方向，这样 便满足了对电液伺服阀的功能要求。 便满足了对电液伺服阀的功能要求。 • 由于采用了力反馈，力矩马达基本上在零位附近工作，只 由于采用了力反馈，力矩马达基本上在零位附近工作， 要求其输出电磁力矩与输入电流成正比（ 要求其输出电磁力矩与输入电流成正比（不象位置反馈中 要求力矩马达衔铁位移和输入电流成正比）， ），因此线性度 要求力矩马达衔铁位移和输入电流成正比），因此线性度 易于达到。另外滑阀的位移量在电磁力矩一定的情况下， 易于达到。另外滑阀的位移量在电磁力矩一定的情况下， 决定于反馈弹簧的刚度，滑阀位移量便于调节， 决定于反馈弹簧的刚度，滑阀位移量便于调节，这给设计 带来了方便。 带来了方便。 • 采用了衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀结构极为紧凑， 采用了衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀结构极为紧凑， 并且动特性好。但这种伺服阀工艺要求高，造价高，对于 并且动特性好。但这种伺服阀工艺要求高，造价高， 油的过滤精度的要求也较高。 油的过滤精度的要求也较高。所以这种伺服阀适用于要求 结构紧凑，动特性好的场合。 结构紧凑，动特性好的场合。 • 试画出力反馈式电液伺服阀的方框图。 试画出力反馈式电液伺服阀的方框图。
典型的电液执行机构的工作原理如图1-11所 所 典型的电液执行机构的工作原理如图 示。阀门控制回路输出的阀位控制信号与 阀位检测器送来的阀位反馈信号比较后得 到阀位偏差信号，该信号经放大器放大， 到阀位偏差信号，该信号经放大器放大， 输出控制电流至电液转换器。 输出控制电流至电液转换器。电液转换器 将控制电流转换为液压信号， 将控制电流转换为液压信号，控制油动机 活塞缸的充油量使活塞移动， 活塞缸的充油量使活塞移动，再经机械传 动机构去调节阀的开度。 动机构去调节阀的开度。阀门开度的变化 经阀位检测器检测并转换为直流阀位反馈 信号，再与阀位控制信号比较， 信号，再与阀位控制信号比较，两者相等 油动机活塞位置稳定不动， 时，油动机活塞位置稳定不动，阀门开度 也保持不变。 也保持不变。
液压缸习惯上称为油动机，用以直接操作蒸汽阀门。 液压缸习惯上称为油动机，用以直接操作蒸汽阀门。 油动机大都采用弹簧复位液压开启式结构， 油动机大都采用弹簧复位液压开启式结构，液压 缸单侧进油，充油时阀门开启， 缸单侧进油，充油时阀门开启，开启行程大小取 决于液压缸充油量。当液压缸泄油时， 决于液压缸充油量。当液压缸泄油时，阀门借助 弹簧的力量关闭，其工作原理示意如图1-12所示。 所示。 弹簧的力量关闭，其工作原理示意如图 所示 阀位检测器用来测量阀门行程， 阀位检测器用来测量阀门行程，通常采用线性差动 变压器作为位移传感器。为了保证阀位反馈信号 变压器作为位移传感器。 的可靠性，传感器采用冗余设置， 的可靠性，传感器采用冗余设置，两个位置传感 器的输出经过大选器后送入阀位控制回路。 器的输出经过大选器后送入阀位控制回路。位移 传感器原理如图1-13所示。圆柱形铁芯随油动机 所示。 传感器原理如图 所示 活塞杆上下移动，铁芯外部有三组圆筒形线圈， 活塞杆上下移动，铁芯外部有三组圆筒形线圈， 中间为原边线圈， 交流电激励， 中间为原边线圈，由1kHZ交流电激励，两个完全 交流电激励 相同的副边线圈Ⅰ和Ⅱ感应出电压。 相同的副边线圈Ⅰ 感应出电压。