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汽轮机保护系统讲义

归档日期:08-06       文本归类:反遮断      文章编辑:爱尚语录

  危急遮断系统 危急遮断系统ETS(Emergency Trip System)是在紧急情况下,迅速 关闭汽轮机进汽阀门,切断汽轮机所有进汽的保护系统 广义:--包括所有保护部套 1. 机械危急遮断系统 2. 热工监视保护装置 3. 现场检测、执行机构等 A&D AS CS2 狭义:-- ETS仅指热工监视保护装置及其电气检测、执行 元件 广义保护系统 1. 机械危急遮断系统 ? ? ? ? ? ? ? 危急遮断器 危急遮断油门及其试验和复位装置 手动停机装置 轴向位移遮断装置 真空低遮断装置 油压低遮断装置 隔膜阀等 3. 现场检测、执行机构 ? ? ? ? 主汽阀及其油动机 再热主汽阀及其油动机 紧急停机电磁阀 各种压力、温度、行程开关 2. 热工监视保护装置 ? ? ? ? ? ? ? ? 电气柜 电源 电子线路板 计算机卡件 继电器 接触器 电气线路 保护逻辑等。 A&D AS CS2 ETS保护系统项目 ETS系统监测的项目: 1. 超速 2. 线. 推力瓦及支持轴瓦温度高 8. 差胀大 9. 缸胀超差 10.偏心大 11.发电机断水 12.锅炉燃料跳闸 A&D AS CS2 ETS系统与其他系统的关系 1. ETS系统与DEH系统、TSI系统等是互相联系,相 互作用的 2. 共同完成机组控制、监测、安全运行的任务 3. DEH—调节 TSI—监测 ETS—保护 DE H输入信号 冗余 DPU 伺服 系统 转速1 转速2 转速3 独立通道 三选二 硬件OPC 103% 超速 高调门 中调门 OPC 电磁阀 ASL 110% 超速 其它紧急停机信号 ETS 主汽门 A&D AS CS2 新华DEH-III OPC工作原理图 ETS系统设计原则 1. 简洁、直接、独立、快速的原则 ? ? 尽量减少各种中间环节和时间延迟 尽量避免转接、扩展和转换 4. 冗余配臵原则 ? ? 一套系统故障时,另一套仍然 具有使汽机停止运行的一切功 能 故障的一套系统可进行在线维 修、更换,而不对保护功能和 机组运行有任何影响 2. 独立系统原则 ? ? 一般应与调节系统分开设计 必须保证即使调节系统故障的时候, 保护系统仍具有使汽轮机停止运行的 能力 ETS系统应具有独立的供电系统,要求 采用冗余的直流电源和交流电源供电 当不能采用独立电源时,或失电后保 护逻辑不能被执行时,则必须设计成 失电跳机方式 如果采用带电跳闸方式,系统中应具 有在线. 失电跳机原则 ? ? ? A&D AS CS2 超速保护 汽轮机超速的主要原因 1. 2. 3. 4. 5. 由于电气线路故障,造成机组从电网中突然解列,甩去较高负荷到零。 并网前,转速控制情况下,或在单机运行时,转速调节系统控制不稳定。 并网运行时,发电机突然失磁,造成机组异步运行。 转速控制情况下转速信号突然失去。 阀门或执行机构卡涩,造成阀门无法关闭或关闭速度太慢 汽轮机超速的危害 1. 离心力是与转速的平方成正比 2. 汽轮机的转动部件是有一定的强度极限的,转子一般是根据额定转速 的115%~120%来设计 3. 一旦转速超过该极限值,将造成叶片断裂、叶轮松脱、动静部件相碰 的严重事故 A&D AS CS2 超速保护方式 ?危急遮断器 安装在汽轮机的主轴上,随汽轮机一起转动,因此是最直 接和最可靠的超速保护形式 ?电子超速保护 测量精度高,调整容易 ?附加保安器 A&D AS CS2 危急保安器 Fs Fc Fc max B n1 Fs max C n Fs 0 ? Fc 0 A n0 n2 x0 n1 动作转速 r0 0 ?xmax n0 额定转速 x n2 复位转速 ? A&D AS CS2 n1 ? 30 k x0 mr0 n2 ? 30 k ( x0 ? ?xmax ) ? m(r0 ? ?xmax ) 危急保安器 ?xmax ? ? A&D AS CS2 可以把调速器称为稳定调速器, 而把危急保安器称为不稳定调速器 x 5 1 2 4 3 n0 n2 n1 n (?1 ? ? 2 ) ?a 机械液压超速保护系统 哈汽200MW危急保安系统 ?双危急保安器 ?双危急遮断油门 ?飞锤在线试验 o飞锤单独试验 o实际超速试验 o注油试验 ?滑阀式危急遮断油门 A&D AS CS2 机械液压超速保护系统 上汽300MW危急保安系统 ?单危急保安器 ?单危急遮断油门 ?飞锤在线试验 o飞锤单独试验 o实际超速试验 o注油试验 ?遥控复位 ?碟阀式危急遮断油门 A&D AS CS2 电超速保护系统 R1 -15V 试验设定点 振荡信号 R36 V/F A1 R2 R30 遮断设定点 -15V MOST -15V OSX OSX F/V A1 Q1 转速信号 F/V转换器 转速探头 R20 比较放大器 遮断继电器 OST A4 M1 缓冲放大 指示表 A&D AS CS2 电超速保护系统 电超速保护系统 1. 转速发讯器 ? ? ? ? 采用磁阻式,也可以采用涡流式 建议安装在盘车齿轮附近 或与DEH分别安装于汽轮机前面或后面 为了防止单个元件故障,一般都设置双重或三重冗余 2. 转速检测、判断卡件 ? ? ? ? ? 安装在机柜内—模拟型/数字型 磁阻发讯器输出一个正比于汽轮机转速的频率信号 该信号在转速测量卡件内被转换为模拟电压或数字量 并与设定电压或数字整定值相比较 如果超过整定值,则驱动控制继电器,导致机组跳闸 A&D AS CS2 电超速保护定植 n0 z f0 ? 60 110 %n0 z ft ? 60 n0 z 3000 ? 83 上汽: f 0 ? ? ? 4150 Hz 60 60 ft ? 110 %n0 z 1.1? 3000 ? 83 ? 4565 Hz 60 60 哈汽: f 0 ? 110 %n0 z 1.1? 3000 ? 88 ft ? ? 4840 Hz 60 60 A&D AS CS2 n0 z 3000 ? 88 ? ? 4400 Hz 60 60 超速保护连锁试验回路 110VDC + 110VDC + S1 OS-1 OST S2 OS-2 - S1 OST1 OS-1 S2 OS-2 OST2 - A&D AS CS2 ETS驱动回路 PWR 1A 1B 1A 1B 1A 1B PWR 2A 2B PWR LP-2 LBO-2 超速保护 板 LR LV-2 OS-2 TB-2 RM-2 R 20-1 AST 20-3 AST 1A 1B C R C R C 2B 2A 20-2 AST 20-4 AST 110VAC #2 2A 2B 2A 2B LR 遮断 复位 试验 复位 LR LP-1 LBO-1 110VAC #1 LV-1 OS-1 TB-1 RM-1 通道#1 PWR PWR 通道#2 A&D AS CS2 轴向位移保护 轴向位移产生的原因: ? 汽轮机是高温、高压蒸汽驱动的旋转机械 ? 由于进、排汽参数的差异,必然产生巨大的轴向推力 ? 在汽轮机的结构设计上,可以采用平衡盘或平衡管来 抵消大部分轴向推力,但其余的推力则由推力轴承承担 ? 推力轴承: ?工作推力瓦块 ?非工作推力瓦块 A&D AS CS2 轴向位移的危害 轴向位移过大的危害: ? 推力瓦块上浇有乌金。 ? 正常运行时,推力瓦块与推力盘之间具有油膜,承载推力 ? 如果汽轮机轴向推力增大,使推力轴承过负荷,将破坏油膜 , ? 推力瓦块与推力盘之间产生干摩擦,造成乌金熔化。 ? 汽轮机转子沿轴向移动,转动部件与静止部件发生摩擦甚至 碰撞,造成严重机械事故 A&D AS CS2 轴向位移的其他原因 转子轴向窜动的其他原因: ? 高、中、低压汽缸之间进汽不平衡 ? 水冲击 ? 动叶结垢 ? 润滑油系统油压 ? 油温不正常致使油膜破坏 A&D AS CS2 轴向位移保护 ? 轴向位移检测由TSI系统完成 ? 通过测量转子位移,判断推 力轴承的磨损情况 ? 趋近式探头 ? 探头输出信号与距离成正比 ? 一般分别检测前向和后向位移 ? 探头安装于推力轴承附近—避免 转子胀缩的影响 ?允许在线试验 A&D AS CS2 ETS驱动回路 PWR 1A 1B 1A 1B 1A 1B PWR 2A 2B PWR LP-2 LBO-2 超速保护 板 LR LV-2 OS-2 TB-2 RM-2 R 20-1 AST 20-3 AST 1A 1B C R C R C 2B 2A 20-2 AST 20-4 AST 110VAC #2 2A 2B 2A 2B LR 遮断 复位 试验 复位 LR LP-1 LBO-1 110VAC #1 LV-1 OS-1 TB-1 RM-1 通道#1 PWR PWR 通道#2 A&D AS CS2 低润滑油压保护 A&D AS CS2 润滑油压保护 ?润滑油压力由分成两个通道的4个压力开关检测 ?当正常运行时,压力开关63-1/LBO和63-3/LBO的接点是闭合的 ?中间继电器1X/LBO和3X/LBO正常地动作 ?与遮断控制继电器LBO-1串联的继电器接点1X/LBO和3X/LBO都是闭合 的 ?这样,继电器LBO-1就动作 ?通道2具有同样的元件,LBO-2是用于通道2的遮断控制继电器。 ?继电器LBO-1和LBO-2线圈的一侧通过选择开关的接点S1和S2而相连 。 ?在正常运行时,接点S1和S2是闭合的,所以继电器LBO-1和LBO-2的 线圈是并联的。 ?假如在每一通道中有一只压力开关打开而表明轴承油压过低,那么, 继电器LBO-1和LBO-2就将释放(引起自动停机通道1和2遮断) A&D AS CS2 用户遥控遮断 ? ETS系统提供了遥控遮断汽机的接口 ? 当用户遥控汽机遮断信号接点闭合时,继电器REM1和 REM2被短接,从而引起AST电磁阀动作,使汽机遮断 ? 开关S1和S2允许在线试验遥控遮断功能 ? 遥控遮断包括: ? ? ? ? 发电机故障 主燃料跳闸 高压缸排汽压力高 高压缸排汽温度高等 A&D AS CS2 薄膜阀 ?薄膜阀的作用与危急继动器的作用相似 ?应用于高压抗燃油系统中。 ?通过该装置泄去抗燃油安全油,使所有阀门随着关闭。 ?薄膜阀的上部作用着透平油安全油压,下部作用着抗燃油 安全油压 ?由于透平油安全油压产生的作用力始终比抗燃油安全油压 大,因此,薄膜阀的活塞始终处于关闭位置 ?一旦透平油安全油压泄去,活塞将在抗燃油油压的作用下 开启,使抗燃油油压也泄去,高、低压主汽阀和调节汽阀 关闭 A&D AS CS2

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