在炼油化工行业中，汽轮机大多用作原动机驱动压缩机、机泵等。为了节约能源，汽轮机的效率都是在一定转速下进行设计。当转速变化很大时，汽轮机会严重地偏离设计工况，使效率降低，为此需要将汽轮机稳定在一定转速，汽轮机控制调速系统就是为了满足这个要求。它根据汽轮机的转矩和转速相应变化的关系，利用转速变化作为讯号来进行调节。当转速有一个很小的变化时，调速系统能自动地改变汽轮机的进汽量，使汽轮机的功率和负荷相适应，从而使转速不发生很大的变化。汽轮机的调速控制系统由启动装置、安全装置、保安装置、调速器、监视装置组成。
（一）启动装置
启动装置的作用是打开速关阀，由危急保安装置的压力油作为启动油，随着操纵杆的移动，滑阀也随之移动，依次接通启动油压和速关油压，将速关阀打开。
（二）安全装置（速关阀）
速关阀水平安装在汽轮机汽缸的进汽管路上，由阀体、滤网和油缸等部分组成（图4-26）。速关阀是新蒸汽管网和汽轮机之间的主要关闭机构，在运行中出现事故时，它能在最短时间内切断进入汽轮机的蒸汽。
图4-26 速关阀结构图
阀体部分：
新蒸汽经过蒸汽滤网阀锥，在这个阀锥中装有一只卸荷锥，由于它的面积相对阀锥要小得多，因此在速关阀开启时能够减少提升力。在卸荷阀开启后，阀锥后的压差减小，容易被开启。阀套中的衬套有一个轴向密封面，当速关阀全开后，阀杆和衬套之间就不会有漏汽，而阀门关闭时，阀杆和衬套之间的漏汽经排凝口排出。
油缸部分：速关阀是由油压控制的，开启过程是通过启动装置来操作的，压力油经过外侧接口通到活塞前面，使活塞克服弹簧力并将其压向活塞盘，而由启动装置的速关阀油通过内侧的接口进入活塞盘后面，速关油压力将活塞盘和活塞一起推到终点位置，阀门也由阀杆提升而开启，这时活塞前的空间和启动装置中的回油口相通。如果危急保安装置动作，速关油路中压力迅速下降，弹簧力大于活塞盘后油压力，那么活塞盘和阀杆、阀锥被迅速推向关闭位置，活塞盘后残留的部分速关油流入活塞和弹簧空间并经卸压口排出。
（三）保安装置
1.危急保安装置
当汽轮机在运行中出现故障时，危急保安装置动作，将速关阀的速关油泄掉，使速关阀迅速关闭，切断汽轮机进汽（见图4-27）。
图4-27 危急保安装置结构图
1—杠杆 2—托架 3—通向速关阀的油口 4—回油口 5—滑阀 6—从实验滑阀来的压力油 7—活塞 8—衬套 9—滑阀壳体 10—弹簧 11—控制凸肩 12—控制凸肩 13—衬套 14—压力油进口 15—节流孔板 16—活塞 17—钩
危急遮断滑阀及其壳体通过托架装在前轴承座上，壳体内装有衬套，滑阀可以在衬套中沿水平方向滑动。滑阀上有两个控制凸肩，衬套与滑阀凸肩相应的端面起对凸肩的限位和油路的密封作用。在危急保安装置未投入工作时，弹簧使滑阀处于与衬套（13）端面接触的位置。滑阀的另一端是活塞，它的端部有一扁司和钩的一端相连接，而钩的另一端插在汽轮机转子的两个凸肩之间。
在危急保安装置的滑阀处于工作位置时，压力油从接口流经节流孔板形成速关油进入危急保安装置。由于活塞（16）的环形面积比控制凸肩（12）的环形面积小，使得速关油作用在滑阀上的力大于弹簧的作用力。因此，控制凸肩（12）被紧密地压在衬套（8）的端面上，这样，回油口被切断，速关油经油口流出壳体，通过启动装置进入速关阀。如果危急保安装置的油压下降，滑阀就会被弹簧推向衬套（13）的端面，切断进油，同时将速关油与回油口接通，泄去速关油，使速关阀迅速关闭。
危急保安装置可以通过以下途径操作：
①手动：将杠杆向下压
②转子轴向位移：钩被转子的凸肩抬起
③危急遮断器动作
上述情况均是切断压力油，同时泄掉速关油。
2.危急遮断器
危急遮断器的作用是当汽轮机转速超过最高连续运行转速的9%～11%时，通过危急保安装置使汽轮机停机。
危机遮断器的结构如图4-28所示，在汽轮机转子前轴端部分按要求加工的径向孔中，装配有两只导向环，上面一只用螺纹套筒压在转子装配孔中的接触面上；下面一只由弹簧压住，两只导向环中装入被弹簧压着的飞锤，飞锤中装有销，旋入螺纹套筒内的螺栓使销不致落到另一侧。
若汽轮机转速升高到规定的动作转速时，飞锤和销的离心力克服弹簧力而使飞锤击出打在危急保安装置的拉钩上，引起速关阀关闭，汽轮机立即停机。
图4-28 危急遮断器
1—螺栓 2—螺纹套筒 3—导向片 4—导向环 5—飞锤 6—销 7—导向片 8—导向环 9—弹簧 10—螺钉
3.电磁阀
二位三通电磁阀装在进入保安系统的压力油管路上。它可以切断进入危急保安装置的压力油，同时引起危急保安装置动作而将速关油泄掉，最终使速关油快速关闭。电磁阀可以由控制室或某一保护装置来操纵（视需要通过一定的保护装置将要求保护的物理量转换成电信号与电磁阀连锁）。
（四）错油门与油动机
1.油动机与错油门的作用
油动机通过错油门将由调速器输出的二次油压信号转换成油缸活塞的行程，并通过杠杆系统操纵调节汽阀的开度，使进入汽轮机的蒸汽流量与所要求的流量或功率相适应。错油门从二次油路中得到信号，并控制作为动力的压力油进入油缸活塞的上腔或下腔。
2.油动机与错油门的结构（图4-29、图4-30）
油动机主要由错油门、连接体、油缸和反馈系统组成。双作用油动机由油缸体、活塞、活塞杆及密封体组成，活塞杆上装有反馈导板及与调节汽阀杠杆相接的关节轴承。错油门的滑阀和套筒装在其壳体中，错油门滑阀的上端是转动盘，转动盘与弹簧座之间装有推力球轴承，弹簧的作用力取决于与调节螺栓及杠杆的位置。
图4-29 油动机结构图
1—关节轴承 2—反馈导板 3—活塞杆 4—油缸 5—活塞 6—连接体 7—套筒 8—错油门滑阀 9—错油门 10—杠杆 11—调整螺栓 12—弯曲杠杆 13—滚针轴承
图4-30 错油门结构图
14—反馈弹簧 15—推力轴承 16—转动盘 17—错油门滑阀 18—二次油 19—回油 20—回油孔 21—螺钉 22—回油孔 23—压力油 24—螺钉 25—进油孔 26—螺栓套 27—径向油孔
3.错油门工作原理
二次油压的变化使错油门滑阀产生上、下运动，当二次油压升高时，滑阀上移，由接口通入的压力油进入油缸活塞上腔，而下腔与回油口相通，于是活塞向下移动，并通过调节汽阀杠杆使调节汽阀开度增大。与此同时，反馈导板、弯曲杠杆将活塞的运动传递给杠杆，杠杆便产生与滑阀反方向的运动使反馈弹簧力增加，于是错油门滑阀返回到中间位置。通过活塞杆上调节螺栓调整反馈导板的斜度，可改变二次油压与活塞杆行程之间的比例关系。图示的反馈导板是直线，二次油压与活塞行程是线性关系。若反馈导板是特殊型线，则两者也可以是非线性关系。
反馈系统的作用是使油动机的动作过程稳定，它通过弯曲杠杆、杠杆、活塞杆及错油门滑阀构成反馈环节。弯曲杠杆一端的滚针轴承顶在反馈导板上，另一端和受弹簧作用的杠杆调节螺栓连接。
在这里还要对两个问题进行详细介绍，即错油门滑阀的旋转与振动。
压力油从接口进入错油门，并经其壳体内的通道，由进油孔进入滑阀中心，而后从转动盘中的径向、切向孔喷出，由于压力油从转动盘的切线方向连续喷出，因此使错油门滑阀产生旋转运动，通过螺钉调节喷油量的大小，可改变滑阀的转动频率，这一频率可用专门的测量仪表在螺栓套中测出。
为提高油动机动作的灵敏度，在错油门滑阀旋转的同时，又使其产生轴向振动，这是通过在滑阀下部的回油孔（22）来实现的，滑阀每转动一圈该孔便与回油孔（20）接通一次。这时就有一部分二次油压排出，于是引起二次油压下降并导致滑阀下移，当滑阀继续旋转，小孔被封闭时，则滑阀又上移，因此随着滑阀旋转，滑阀一直重复上述动作。这时，就有微量压力油反复进入油缸活塞上腔或下腔，使活塞及调节汽阀阀杆出现微小振动，从而使油动机对调节信号的响应不会迟缓，错油门滑阀的振幅可由螺钉来调节。
（五）调速器
常见的调速器有双脉冲式、SRIV型、Woodward PG-PL型、Woodward505电子调速器。下面仅就Woodward505电子调速器进行详细的介绍。
1.Woodward505调速器介绍
Woodward505是美国Woodward公司生产的以微处理器为基础的数字式调节器。根据每一台汽轮机的特性和参数对505进行组态。
505接受转速探头送来的频率信号，经内部频率/电压转换器转换后与设定值比较，产生相应的4～20mA模拟信号，输出至电液转换器（I/H），I/H把模拟信号转换成相应的二次油压1.5～4.5bar，二次油压控制错油门，进而控制调阀开度，控制蒸汽流量，调整汽机出力，使转速稳定在设定值。
图4-31是驱动压缩机的汽轮机的控制回路。压缩机的入口或出口压力可转换成模拟信号4～20mA给Woodward505，以遥控信号改变505的设定值来控制转速。
图4-31 控制总图
汽机的启动、暖机、升/降速可以在505面板上完成。安装在汽机旁的就地柜上一般设置必要的按钮，也可以完成上述功能。但505面板操作有优先权。
利用505可以进行汽机的超速试验，505面板上会显现报警信号。505出现跳闸信号给保护系统，切断油路，关闭速关阀，可以保证汽机安全。
2.Woodward505面板介绍
图4-32是505控制面板，由LED显示屏和30个按键组成。LED可同时显示两行，每行24个字符，可在组态和运行时显示和监视参数。30个按键的功能介绍如下：(www.xing528.com)
◀ ▶
图4-32 505控制面板
向左或向右移动功能模块
▲
▼
在某一功能模块中向上或向下移动子模块
ADJ↑ADJ↓
在运行方式中增大或减少某一可调参数
PRG
按此键，停机时调节器由CONTROLLING PARAMETER PUSH RUN OR PRGM状态转入程序状态；运行时，进入菜单。（只能监测，不能修改）
RUN
按此键，调节器由CONTROLLING PARAMETER PUSH RUN OR PRGM状态转入运行状态。
STOP
运行方式中，按此键可使汽轮机可控停机。
RESET
清除运行方式中出现的报警和停机，停机后，按此键使调节器回到CONTROLLING PARAMETER PUSH RUN OR PRGM。
0/NO
在程序方式中，输入0或NO；在运行方式中，执行NO。
1/YES
在程序方式中，输入1或YES；在运行方式中，执行YES。
2/ACTR
在程序方式中，输入2；在运行方式中显示执行机构的位置。
3/CONT
在程序方式中，输入3；在运行方式中显示控制参数。
4/CAS
在程序方式中，输入4；在运行方式中显示串级调节信息。
5/RMT
在程序方式中，输入5；在运行方式中显示遥控信息。
6/LMTR
在程序方式中，输入6；在运行方式中显示阀位控制信息。
7/SPEED
在程序方式中，输入7；在运行方式中显示转速调节信息。
8/AUX
在程序方式中，输入8；在运行方式中显示辅助调节信息。
9/KW
在程序方式中，输入9；在运行方式中显示功率信息。
CLEAR
退出功能模块。
ENTER
用于输入新数值。
DYN/+-
在程序方式中，输入正负号；在运行方式中，显示动态参数。
EXT
在程序方式中，输入小数点。
ALARM(F1)
当键上的指示灯量时，按此键显示报警原因。
OVERSPEED TEST ENBL(F2)
与ADJ↑同时操作，允许提升转速基准超越调节器上限转速，以进行超速试验。
F3
可组态的功能键。
F4
可组态的功能键。
EMERGENCY STOP
紧急停机键。
3.调节系统概述
该调节系统用于驱动压缩机的汽轮机。它的主要功能是控制汽轮机的转速和压缩机的压力，对转速做无差调节，与DCS进行直接连接，实现中控启动和运行监控。Woodward505具有网络通信口，可以与管理系统实现联网。
调节系统主要由两个转速传感器、数字式调节器Woodward505、电液转换器、错油门/油动机和调节汽阀组成。速关组合件上装有电液转换器和停机电磁阀，是保护系统的主要部分。
Woodward505同时接受转速传感器的汽轮机转速信号和来自压缩机的控制信号，转速设定值和转速实际值进行比较后505输出执行信号4～20mA给电液转换器，转换成相应的二次脉冲油压给错油门/油动机，操纵调节汽阀，实现转速/功率调节。
汽轮机超速时，505电超速保护动作，停机电磁阀相应动作，切断速关油，关闭速关阀，同时关闭调门，机组停机。
汽轮机超速时，危急遮断器动作，危急保安装置切断速关油，则速关阀关闭，同时关闭调阀，机组停机。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
