EH说明书

GE
能源集团
汽轮机高压抗燃油
EH液压控制系统说明书GEK-114722
版本：1.0
2007.3
GE梦想启动未来
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标识在某种环境或条件下，若不严格遵守就会造成财产损
失或设备损坏。

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提示必须严格遵从某项程序、条件或说明，从而达到最佳应
用效果。

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目录
第 1章系统简介1-1
第 2章供油系统（原理图参见图1-1）2-1
1 供油装置（参见图2-1）........................................................................................... 2-1
1.1 供油装置工作原理2-1
1.2 供油装置主要部件：2-4
2 抗燃油与再生装置 ..................................................................................................... 2-9
2.1 抗燃油2-9
2.2 再生装置2-12
3 油管路系统............................................................................................................... 2-14
第 3章执行机构3-1
1 单侧进油执行机构 ..................................................................................................... 3-1
1.1 伺服型执行机构工作原理3-1
1.2 伺服型执行机构的主要部件3-2
1.3 开关型执行机构工作原理3-12
2 双侧进油控制型执行机构 ....................................................................................... 3-14
2.1 执行机构工作原理：3-14
2.2 执行机构的主要部件：3-16
第 4章操纵座4-1
1 阀门行程开关盒 ......................................................................................................... 4-2
2 位移传感器总成 ......................................................................................................... 4-3
第 5章危急遮断系统5-1
1 危急遮断控制块 ......................................................................................................... 5-2
1.1 AST电磁阀组件5-2
1.2 OPC电磁阀组件5-3
1.3 危急遮断控制块5-4
1.4 二个单向阀5-4
1.5 压力开关盒5-5
2 隔膜阀......................................................................................................................... 5-5
3 空气引导阀................................................................................................................. 5-6
第 1章系统简介
EH系统是汽轮机数字式电液控制系统--DEH中的一个重要部分，它主要由供
油系统、执行机构和危急遮断系统三大部分组成。

供油系统是一个EH油贮
存和处理中心，并向EH系统提供稳定的高压油，以此来驱动执行机构；执
行机构响应从DEH送来的电指令信号，以调节汽轮机各蒸汽阀开度。

危急遮
断系统是由汽轮机的遮断参数所控制，当这些参数超过其运行限制值时，该
系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，或只关闭调节汽阀，以保证汽轮机正
常安全运行。

不同的EH系统,除油动机的配置(如数量,采用拉缸或推缸型式等)不一样外,其
余部件配置基本相同.而无论采用何种配置,其供油系统,油动机等部件的结构
及原理是相似的。

因此,本EH系统原理图仅作为部件介绍的一种参考图, EH
系统原理详图应以项目上的EH系统图为准。

EH液压控制系统图(见附图1-1):
图1-1 EH液压控制系统图
第 2章供油系统（原理图参见图1-1）
EH供油系统由供油装置、抗燃油再生装置及油管路系统组成。

1 供油装置（参见图2-1）
供油装置的主要功能是提供执行机构所需要的液压油及压力，同时保持液压
油的正常理化特性和运行特性。

它由油箱、油泵、控制块、滤油器、磁性过
滤器、溢流阀、蓄能器、冷油器、EH端子箱和一些对油压、油温、油位的
报警、指示和控制的标准设备以及一套自循环滤油系统和自循环冷却系统所
组成。

供油装置的电源要求：
❑两台主油泵为30KW、380VAC、50HZ、三相
❑一台滤油泵为1KW、380VAC、50HZ、三相
❑一台冷却油泵为2KW、380VAC、50HZ、三相
❑一组电加热器为5KW、220VAC、50HZ、单相
1.1 供油装置工作原理
由交流马达驱动高压变量柱塞泵，通过油泵吸入滤网将油箱中的抗燃油吸
入，从油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流入高压蓄能器和与该蓄能
器联接的高压油母管，将高压抗燃油送到各执行机构和危急遮断系统。

泵输出压力可在0～21MPa之间任意设置。

本系统允许正常工作压力设置在
12.0~15.0MPa。

油泵启动后，油泵以全流量约85 l/min向系统供油，同时也给蓄能器充油，当油压到达系统的整定压力14MPa时，高压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油流量相等时，泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或减少用油量时，泵会自动改变输出流量，维护系统油压在14MPa。

当系统瞬间用油量很大时蓄能器将参与供油。

溢流阀在高压油母管压力达到17±0.2MPa时动作，起到过压保护作用。

各执行机构的回油通过压力回油管先经过3微米油滤油器然后通过冷油器回至油箱。

高压母管上压力开关63/MP以及63/HP、63/LP能分别为自动启动备用油泵和对油压偏离正常值时进行报警提供信号。

冷油器出水口管道装有油箱温度控制器，油箱内也备装有油温过高报警测点的位置孔及油位高低报警和油位低遮断油泵的信号测点，油位指示安放在油箱的侧面。

图2-1 供油装置装配图
1.2 供油装置主要部件：
1.2.1 油箱
设计成能容纳900升或1100升液压油的油箱（该油箱的容量设计满足1台汽轮机和2台50％给水泵汽轮机的正常控制用油）。

考虑抗燃油内少量水份对碳钢有腐蚀作用，设计中油管路全部采用不锈钢材料，其他部件尽可能采用不锈钢材料。

油箱上盖板上装有液位开关（油位报警和低油位遮断信号）、磁性滤油器、空气滤清器、控制块组件等液压元件。

另外，由于EH油的粘温特性较差，在20℃以下的油粘度太大,不利于系统和油泵工作,因此油箱的底部安装有一个加热器，在油温低于20℃时应给加热器通电，加热EH油温。

1.2.2 主油泵
考虑系统工作的稳定性和特殊性，本系统采用进口高压变量柱塞泵，并采用双泵工作系统，当一台泵工作，则另一台泵备用，以提高供油系统的可靠性，二台泵布置在油箱的下方，以保证正的吸入压头。

1.2.3 主油泵出口控制块(图2－2)
控制块安装在油箱顶部，它由以下部件组成：
❑四个10微米的滤芯，每个滤芯均分开安装及封闭。

❑二个单向阀装于每个泵的出口侧高压油路中。

❑一个溢流阀位于单向阀之后的高压油路中，它用来监视油压，当油压高于整定值(17±0.2Mpa)时，溢流阀动作将油送回油箱，以确保系统正常的工作压力。

❑两个截止阀，正常工况时全开，分别装在单向阀之后的高压管路上，手动关闭其中的一个阀门，只隔离双泵系统中的一路，不影响机组的运行，由此便可对该路的滤油器、单向阀以及泵等进行在线维修或更换。

1.2.4 (4) 磁性过滤器
在油箱内回油管出口下面，装有一个200目的不锈钢网兜，网兜内有一组永久磁钢组成的磁性过滤器，以吸取EH油中的铁金属垃圾。

同时整套滤器可拿出来清洗及维护。

1.2.5 蓄能器
一个25升的高压蓄能器装在油箱旁边，吸收泵出口压力的高频脉动分量，维持油压平稳。

此蓄能器通过一个蓄能器块与油系统相连，蓄能器块上有二个截止阀，此二阀组合使用能将蓄能器与系统隔绝并放掉蓄能器中的高压EH 油至油箱，对蓄能器进行试验与在线维修。

1.2.6 ER 端子箱
电器箱内装有接线端子排及以下的压力开关组件，见其装配图图2-3：
两个压差开关（63/MPF-1；63/MPF－2），每个压差开关监视装在主油泵出口控制块上的两只滤芯进口侧与出口侧的压差。

如果压差达到0.55±0.05MPa 时，则触点开关动作发出报警信号，以表示此滤芯被堵塞，需要调换该组滤芯。

图2-3 ER端子箱装配图
❑一个压力开关（63/PR）感受压力回油管路中油压过高，当压力增加到
0.21MPa时（例如回油滤芯堵塞），接点闭合，并提供报警信号。

❑一个压力开关（63/MP）感受压力油管路中的油压过低信号，当压力低至11.2±0.2MPa时，接点闭合，提供启动备用油泵信号。

❑一个压力开关（63/HP）感受压力油管路中的油压过高信号，当压力高到
16.2±0.2MPa时，接点闭合，提供报警信号。

❑一个压力开关（63/LP）感受压力油管路中的油压过低信号，当压力低到
11.2±0.2MPa时，接点闭合，提供报警信号。

❑一个压力传感器XD/EHP将0～21MPa的压力信号转换成4～20mA的电流信号，此信号可以用作用户的下列选择性项目：
▪驱动一个记录仪。

▪送到一台集控室计算机去，以监视EH油压。

▪将信号送给一个装在控制室中的传感接收器（作为压力指示器）。

❑一只电磁阀20/MPT，它可以对备用油泵启动压力开关（63/MP）进行遥控试验；当电磁阀动作时，泄放高压油母管中的压力油，随着压力的降低，备用油泵压力开关（63/MP）触点动作，起动备用油泵；此电磁阀及压力开关与高压油母管用一只节流孔隔开，因此试验时，母管压力不会受影响。

备用油泵起动的压力开关试验还可以通过打开就地的手动常闭截止阀来进行试验，此常闭截止阀和电磁阀及压力开关均装在ER端子箱内。

❑一个压力式温度开关（23/EHR）整定值为20℃。

在联锁状态（联锁回路由电厂电气控制实现）时，当油箱油温低于20℃时，此温度开关可控制加热器通电，对油箱中液压油加热，同时应该切断主油泵电机的电源。

当油箱油温超过20℃时，停加热器，同时接通主油泵电机的电源。

由于EH油的粘温特性较一般液压油有较大的区别，如图2-4所示，EH主油泵设置规定：当EH油温小于10℃时，绝对禁止启动油泵，以免油泵吸空造成油泵损伤；当EH油温大于10℃而小于20℃时，禁止运行油泵，但允许点
图2-4 EH抗燃油粘温特性图
1.2.7 浮子型液位报警装置及液位计
一个浮子型液位报警装置安装在油箱盖板上。

当液位改变时，浮子推动微动开关，便能提供高、低油位报警信号；在极限低油位时，发出一个遮断动作信号（停EH主油泵）。

在油箱侧面装有一个磁性翻板式液位计和液位传感器，就地指示油箱油位，并且能输出4～20mA的信号。

1.2.8 逆止阀
一个弹簧加载逆止阀装在压力回油箱的油管路上，这样可以在回油滤油器和冷油器两者中任一个堵塞时或回油压力过高（大于0.21MPa）时，使回油直接通过该逆止阀回油箱。

1.2.9 回油滤油器
回油滤油器组件装在油箱旁边的压力回油管路上，为了便于更换滤芯，在滤油器外壳上装有一个可拆卸的盖板。

1.2.10 自循环滤油系统
在机组正常运行时，系统的流量较小，滤油效率较低。

因此，经过一段时间的机组运行以后，EH油质会变差，而要达到油质的要求则必须停机重新油循环。

为了不影响机组的正常运行，保证液压油的清洁度，使系统长期可靠运行，在供油装置中增设独立的自循环滤油系统。

油泵从油箱内吸入EH 油，经过两个并联布置的过滤精度为1μm的滤芯后回油箱。

油泵可以由ER 端子箱上的控制按钮直接启动或停止。

油泵流量为20l/min，电机功率
1KW，电源380VAC、50Hz、三相。

1.2.11 自循环冷却系统
该系统由一台冷却泵组、二台冷油器、油水管路和电气控制部分等组成。

冷却泵的流量为50l/min，电机功率为2KW。

电源380VAC、50Hz、三相。

二台冷油器装在油箱旁，其中一台为系统回油冷却，冷却水在管内流过，而系统中的油在冷油器外壳内环绕管束流动（俗称油包水）。

冷却水由其出口处的电磁水阀控制。

考虑到冷却器的冷却效率，建议使用闭式循环水系统，进水压应在0.8MPa
以下，0.2MPa以上，流量在5.4吨/小时以上，如没有闭式循环水，可使用水
质较好的其它水种，水温应在35℃以下。

供油系统除正常的系统回油冷却外，还增设一个独立的自循环冷却系统，以
确保在非正常工况（例如：环境温度过高等）下工作时，油箱油温也能控制
在正常的工作温度范围之内。

温度控制回路：
数字式温度控制仪WKY来的温度信号控制继电器，再由继电器操作冷却泵
和电磁水阀20/CW，当油箱温度超过上限值55℃时电磁水阀打开，冷却水流
过冷油器，同时冷却泵投入运行，将油箱油液通过冷却器自循环；当油温降
到下限值38℃时电磁水阀关闭和冷却泵停止；冷却系统能将EH油温很好地
控制在正常工作温度范围内(20℃～60℃)。

整个控制过程和控制逻辑回路均
在ER端子箱内实施。

冷却系统也可以由人工控制投运或停止。

2 抗燃油与再生装置
2.1 抗燃油
抗燃油学名为三芳基磷酸酯，英文名为 Phosphate Ester Fire-Resistant
Hydraulic Fluids，是一种人工合成油。

在传统汽轮机和燃汽轮机中都使用矿
物油作为液压工质和润滑剂。

但为了追求更高的经济运行效率，主蒸汽温度
和液压油温度不断提高，使用矿物油带来的火灾危险也随之增加。

此外，发
电机组的大容量趋势化使得矿物油用量大大增加，而核电站的成功运行，对
汽轮机控制系统又提出了更高的安全性要求。

因此，强调电站中的火灾预防
与控制已成为当务之急。

例如：在目前经济运行的所有功率等级汽轮机中，
主蒸汽温度都很高（500~550℃），而这个温度已远远超过了矿物油的自燃
温度（~350℃）。

二十世纪五十年代中期，由于液压油管破裂和矿物油喷泄
到热表面上而引发的火灾事故在世界范围内接二连三地发生，经济损失惨
重，据资料统计显示，电厂火灾事故占电厂所有事故的75％以上。

此后，人
们开始关注磷酸酯抗燃油并把之应用于汽轮机调速控制系统获得成功。

经过
许多厂家在各种不同机组上的应用充分证明：磷酸酯抗燃油不但可以用于汽
轮机调速控制系统，甚至可以完全替代矿物油而应用在汽轮机润滑油系统。

目前，抗燃油已全面应用于国内外各种类型的汽轮机控制系统。

例如：美国
的西屋公司（Westing House）、通用公司（G.E）、西门子（Siemens）、法
国的阿尔斯通（Alsthom）。

使用抗燃油的主要优点：
❑高耐热防火性能和无油液对阀门腐蚀，提高了系统的安全性和可靠性。

磷酸酯抗燃油的抗燃性（防火性）可以用其自燃点来衡量，三芳基磷酸酯的自燃点都很高，一般都在560℃以上。

不但如此，它的抗燃作用还在于其火焰切断火源后，会自动熄灭而不再继续燃烧。

这也是和矿物汽轮机油最大区别之一。

❑优良的氧化性和水解稳定性，延长了控制油液的功能使用寿命。

经过试验，三芳基磷酸酯和32号汽轮机油的热氧化性有很大的区别：在120℃14小时热氧化试验时，三芳基磷酸酯的数值为0.033mg/g，沉淀
0.003％；32号汽轮机油的数值为0.2mg/g，沉淀0.050％。

❑低空气释放和低挥发性，减轻了控制油对设备的伤害，降低了检修维护的成本。

体积弹性模数是液压油的一个重要特性，它表示液体的压缩
性。

油的体积弹性模数越大，可压缩性就越小，越适合作液压油。

在相同的条件下，三芳基磷酸酯的空气饱和度和矿物
油大致一样，体格弹性模数也差不多大小，但磷酸酯
的空气释放速度比汽轮机油小1/2~1/3，由此可知，
在含有相同量的溶解空气的液压油系统中，释放出来
的游离空气量将大大不一样，而游离空气量越多，容
易引起“气蚀”、振动等不利因素，造成系统工作不
稳定。

因此，三芳基磷酸酯比一般矿物油更适合液压
油。

❑多重使用性，使防火、润滑和塑料加工添加剂集于一身。

大大提高了抗燃油在油品系列中的价值地位。

❑易于回收和处置。

当然，抗燃油也有不足的地方：
❑成本价格较高，为一般汽轮机油价格的3~5倍。

但由于其工作压力的提高，因此，其使用的工作油量仅为汽轮机油使用量的1/5~1/10，因此，其综合成本并没有增加。

❑密度（比重）较高。

磷酸酯抗燃油的密度一般在1.11~1.17之间，而汽轮机油的密度一般为0.84~0.9之间。

由于抗燃油密度大，就有可能使一些污柒物悬浮在液体中而进入系统运行，造成系统某些部件堵塞或卡涩。

❑粘温特性较差。

三芳基磷酸酯的粘温特性较差，在小于20℃时，粘度与温度之变化关系可以说温度相差1℃粘度就会相差几倍，几十倍甚至上百倍。

因此，系统绝对禁止在低温区启动运行。

❑对密封件要求较严格。

三芳基磷酸酯对许多有机化合物和聚合物有很强的溶解能力。

因此，在系统中所使用的非金属材料应严格考虑能否长期适用于磷酸酯抗燃油。

对于系统中的密封件材料选择则更为重要，否则将会发生密封件溶胀、腐蚀变形等现象，从而导致泄漏、卡涩甚至液压动作失灵等故障，严重时还会引发安全事故。

对三芳基磷酸酯抗燃油中使用的密封件材料一般推荐
如氟橡胶、聚四氟乙烯等。

❑有微毒性。

对微毒性的理解各人不同。

但，在日常生活中微毒性的产品实在太多了：汽油、油漆、家俱、废气等等。

因此，不能因为其微毒性而放弃了其多方面的优越性。

我们应该加强防护措施，尽量让它为人类多作贡献。

另外，根据有关专家经过毒理性试验报告结果显示：经皮急性毒性试验，属实际无毒级物；经口急性毒性试验，属实际微毒级物；经小鼠骨髓细胞微核试验，未见对哺乳动物体细胞得致突变作用。

随着汽轮发电机组容量的不断增大，蒸汽温度不断提高，控制系统为了提高动态响应而采用高压控制油，在这样情况下，电厂为防止火灾而不能采用传统的透平油作为控制系统的介质。

所以EH系统国产化设计的液压油为磷酸酯型抗燃油。

其正常工作温度为20～60℃。

鉴于磷酸酯抗燃油的特殊理化性能，本系统中所用密封圈材料均为氟橡胶。

原装EH抗燃油（型号EHC美国AKZO公司出品）物理和化学性能如下：
2.2 再生装置
抗燃油再生装置是一种用来储存吸附剂并使抗燃油得到再生的装置（使油保持中性、去除水份等）。

该装置主要由硅藻土过滤器和精密过滤器（即波纹纤维过滤器）等所组成。

其装配图见图2-5。

一个精密过滤器与一个硅藻土过滤器相串联，它们安装在独立循环滤油的管路上，打开再生装置前的截止阀，即可以使再生装置投入运行。

关闭该截止阀即可停止使用再生装置。

每个滤器上还装有一个压力表，当滤器需要检修时，此压力表就指出不正常的高压力。

硅藻土滤器以及波纹纤维滤器均为可调换滤芯的结构。

当管路上的阀门关闭时，滤器盖可以拆去，以便调换滤芯。

如果任一个滤器的油温在43～54℃之间，压力高达0.21MPa时，就需调换该装置。

另外，硅藻土滤芯具有吸湿性，假如一个硅藻土滤芯长期置于空气介质或油液中，尽管没有投运，也会因自身的吸湿性而降低或失去其去酸去水的功能。

因此，一般情况下，不管投运与否，硅藻土滤芯建议更换周期为5～6个月。

在更换新滤芯时，先将新滤芯在120℃烘箱内保存8小时，以提高滤芯的过滤效率。

图2-5 再生装置装配图
3 油管路系统
油管路系统主要作用是连接供油系统、危急遮断系统与执行机构，并使之构
成油回路。

油管路系统主要由高压蓄能器组件和低压蓄能器组件(高低压蓄能器应根据具
体汽轮机型式来选择)以及相应的不锈钢管和一些管路附件组成，其详细图纸
见随机传递图。

高压蓄能器组件安装于汽轮机层靠近高压主汽阀执行机构
旁。

蓄能器通过一个蓄能器块与油系统相连，蓄能器块上有二个截止阀，此
二阀能将蓄能器与系统隔绝并放掉蓄能器中的高压EH油，对蓄能器进行测
量氮气压力与在线维修。

低压蓄能器组件分别布置在高压蓄能器组件侧翼，
低压蓄能器通过一个球阀与压力回油母管相连，用于吸收系统回油的液压脉
动。

第 3章执行机构
电－液伺服执行机构是DEH控制系统的重要组成部分之一，根据汽轮机不同
机型分别控制高压主汽阀、高压调节汽阀、再热主汽阀、再热调节汽阀和低
调抽汽蝶阀或旋转隔板阀的位置。

按执行机构结构型式来分类，执行机构可
分为二种类型：单侧进油的执行机构（开启靠抗燃油压力来驱动，而关闭是
靠操纵座上的弹簧力，其原理见图1-1）和双侧进油的执行机构（开启和关
闭均通过抗燃油压力来驱动，其原理见图1-1）。

若按执行机构控制阀门位
置的型式来分类，又可分为二种类型：开关型执行机构和伺服型(控制型)执
行机构。

EH控制系统中主要使用单侧进油的执行机构，也是本说明书重点
介绍的类型。

1 单侧进油执行机构
单侧进油执行机构又可分为开关型和伺服型执行机构，开关型执行机构仅能
控制阀门在全开或全关位置上工作；伺服型执行机构可将汽阀控制在任意的
中间位置上，成比例地调节进汽量以适应需要。

1.1 伺服型执行机构工作原理
该执行机构的原理图和结构图如图3-1、3-2。

该执行机构除组成部件的尺寸
大小不同外，其工作原理和组成部件形式完全相同。

经计算机运算处理后的欲开大或者关小汽阀的电气信号由伺服放大器放大
后，在电液转换器—伺服阀中将电气信号转换成液压信号，使伺服阀主阀移
动，并将液压信号放大后控制高压油的通道，使高压油进入油动机活塞下
腔，油动机活塞向上移动，带动汽阀使之启动，或者是使压力油自活塞下腔
泄出，借弹簧力使活塞下移关闭汽阀。

当油动机活塞移动时，同时带动两个
线性位移传感器，将油动机活塞的机械位移转换成电气信号，作为负反馈信
号与前面计算机处理送来的信号相加，由于两者的极性相反，实际上是相
减，只有在原输入信号与反馈信号相加后，使输入伺服放大器的信号为零
后，这时伺服阀的主阀回到中间位置，不再有高压油通向油动机下腔或使压
力油自油动机下腔泄出，此时汽阀便停止移动，并保持在一个新的工作位
置。

在执行机构的集成块上各有一只快速卸荷阀，在汽轮机发生故障需要迅速停机时，安全系统便动作使危急遮断油泄掉，并将快速卸荷阀打开，迅速泄去油动机活塞下腔中压力油，在弹簧力作用下迅速地关闭相应的阀门。

1.2 伺服型执行机构的主要部件
执行机构是安装在蒸汽阀的操纵座上，油动机活塞杆经连杆、连接块或连接器与汽阀的阀杆相连，在活塞缩进或伸出时打开阀门。

液压油缸与一个控制块连接，在这个控制块上装有截止阀、滤芯、伺服阀、电磁阀、快速卸荷阀和逆止阀等。

图3-1(伺服型执行机构原理图)
图3-2(伺服型执行机构结构图) 1.2.1 截止阀
供到执行机构的高压油均经过此阀到伺服阀去操作油动机，关闭截止阀便切断高压油路，使得在汽轮机运行条件下可以停用此路执行机构，以便更换滤芯、检修或更换伺服阀、快速卸荷阀和位移传感器等，该阀安装在控制块上。

其动作原理类似于一般的针阀。

可以控制油路全开和全关，也可以通过调节锥阀的开度起节流作用(见下图3-3)。

伺服阀是由一个力矩马达和两级液压放大及机械反馈系统所组成(见图3-4)。

第一级液压放大是双喷咀和挡板系统；第二级放大是滑阀系统，其原理如下：。