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汽轮机保安系统

发布时间：2011/3/29 阅读次数：2285 字体大小: 【小】【中】【大】

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汽轮机保安系统

一、系统简介

为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致汽轮机发生重大损坏事故，汽轮机组设有严密的保护措施。由于机组超速的危害最大，因此，除了超速采用多重保护外，其余重要参数的严重超标，都通过危急遮断系统实现紧急停机。

本机组保安系统设置了三套遮断装置。

1、运行人员手动紧急遮断的危急遮断手柄。

2、机械超速遮断的危急遮断器（飞锤式）。

3、电子超速保护装置（设置在ETS中）即ETS系统

由危急遮断系统（ETS）控制的四只遮断电磁阀，它接受汽机重要监视参数的遮断信号，四只遮断电磁阀只要一接到遮断信号，就立即动作泄去系统中的安全油和控制油，从而关闭主汽门和再热主汽门以及关闭高、中压调节汽阀，使机组紧急停机。

另外，为防止机组超速，还设有OPC保护。当机组超速103%n。或机组30%额定负荷以上甩负荷发生时，OPC电磁阀动作，立即关闭所有调门、抽汽逆止门、高排逆止门，打开高排通风阀、＃1、2高压调门后放气阀，抑制转速飞升，自动控制机组在3000r/min稳定运行。

二、系统功能

1、遮断功能

（1）机械超速保护

当转速达到110～111% n。时，危急保安器应动作，泄去低压安全油，高压安全油隔膜阀动作，打开EH供油系统泄油口，使EH系统的抗燃油压降低，迫使主汽阀、调节汽阀关闭，机组紧急停机。

（2）手动遮断保护

如果机组发生其他故障，运行人员认为确须停机，或正常情况下需停机时可就地用手打装在前轴承座端面的危急遮断手柄或在集控室手动遮断按钮，泄除高、低压安全油，使机组停机。

（3）喷油试验功能

为了对危急遮断器在不超速的状态下进行试验，采取对危急遮断器飞锤下部槽道注油建立额外油压的方法，推动飞锤出击，直至撞击碰钩，模拟超速试验，以检查危急遮断器是否无卡涩、良好备用。

（4）汽机复置功能

通过手拉装在前轴承座端面的复置手柄或在集控室手动复置按钮，使遥控复置电磁阀动作，都能使危急遮断油门复置。同时，在集控室按下手动复置按钮，电磁阀带电励磁、关闭。

（5）危急遮断控制（ETS）

该保护是在ETS系统接受汽机重要监视参数的遮断信号后，通过AST电磁阀动作泄去系统中的安全油，从而关闭主汽门和再热主汽门以及关闭高、中压调节汽阀，使机组紧急停机。

（6）超速试验功能

在DEH控制下进行OPC超速保护试验（103%）、ETS超速保护试验（110%），机械超速保护试验，并记录最高转速。

三、保护系统介绍

（一）、OPC保护

该保护设有2个电磁阀，采用并联结构，其中只要一路动作，便可以通过高、中压油动机的快速泄荷阀，释放油动机的控制油，快速关闭调节汽阀，防止超速。何时重新开启，是由DEH控制根据故障分析结果，然后发出指令来进行的。OPC电磁阀只对DEH调节器来的信号产生响应，正常运行时，OPC电磁阀是不带电常闭的。

当机组超速103%n。或机组30%额定负荷以上甩负荷发生时，DEH控制器通过动作OPC电磁阀，使OPC母管油压泄放，立即关闭所有调门、抽汽逆止门、高排逆止门，开启高排通风阀，抑制转速飞升，自动控制机组在3000r/min稳定运行。

另外，在安全油管（AST）和超速保护控制（OPC）油管间安装了二只逆止阀。由于系统逆止阀的作用，当OPC电磁阀动作时，保证AST遮断总管不会泄油，使各主汽门仍保持全开。该方法可避免机组停机，减少启停损失。但当AST电磁阀动作，安全油压泄除，OPC油管油压却可通过这两只逆止阀泄除，从而关闭所有调门而停机。

（二）、机械超速保护

机械超速遮断系统是一个独立的系统，与常规液压调节系统中的超速保护基本相同，其主要部件是：危急遮断油门、飞锤式危急遮断器、手动遮断和复位机构、手动试验手柄、隔膜阀、空气引导阀、遥控复位装置等。

机械超速与危急遮断母管中的油系统与EH油系统互为独立，采用的是与主油泵相连接的透平油系统，它与高压安全油油系统的唯一联系是通过高压安全油隔膜阀。当机组挂闸后，危急遮断油门与泄油口之间的连接被堵塞，低压安全油压建立，隔膜阀下移从而关闭了高压安全油泄油口，机械超速遮断系统处与备用状态。在机组超速时通过机械动作泄除低压安全油，打开隔膜阀，泄除高压安全油而实现停机。当机械超速保护动作后，由于脱扣碰钩转动使曲柄转动，曲柄受弹簧拉力作用向下移动，所以，转速逐渐下降到复位转速，飞锤复位后，若要重新建立低压安全油压，运行人员必须手动复位。

1、危急遮断油门

危急遮断油门的功能是当汽轮机转速超过额定值的110～111%时，危急遮断器飞锤飞出，作用于脱扣碰钩转动使曲柄转动，带动危急遮断活塞位移，使危急遮断油门与泄油口接通，泄去系统中的低压安全油，高压安全油隔膜阀打开，继而汽机所有的高、低压进汽阀关闭，切断所有进入汽轮机的蒸汽。

2、危急遮断器

危急遮断器的飞锤，系装于转子延伸轴的横向孔中，其重心与放置轴的中心偏置，因而其离心力要使其向外飞出。正常时，由飞锤弹簧和弹簧定位圈将其保持在内侧位置上。如果汽轮机转速增加到机构被调整到动作值时，增加的离心力就会克服弹簧的压力，使飞锤迅速向外击出。

3、隔膜阀

隔膜阀连接着低压安全油系统和高压安全油系统，其作用是机械超速系统动作、低压安全油压下降时，引起隔膜阀上部油压消失，依靠压弹簧的作用，打开隔膜阀，泄除高压安全油而实现停机。当汽轮机正常运行时，低压安全油通入起上部油室，其作用力大于弹簧约束力，使隔膜阀处于关闭状态，切断了危急遮断油总管中的EH油与回油系统的通路，使调节系统正常工作。正常运行时，危急遮断油总管油压为14.0Mpa左右，辅助安全油压为0.7 Mpa，当低压安全油压降至0.345 Mpa，隔膜阀开始打开；当危急遮断油总管油压为零时，辅助安全油压升至0.117Mpa，隔膜阀开始复位关闭。

4、手动遮断和复位机构、手动试验手柄

手动遮断机构是供紧急情况下，就地操作使用的。当手动遮断时，将手动遮断和复位手柄推向“遮断”位置，其动作情况与机械超速时相同。当机组需要重新复位时，必须用手推动手动遮断和复位手柄至“复位”，使机组挂闸。

为能在汽轮机不超速时进行超速遮断机构装置的试验。设置了超速遮断手动试验手柄，该试验手柄的设置可使在机组不从电网解列或卸去负荷时进行。在整个试验过程中，超速遮断机构的“试验”杠杆应始终放在“试验”位置上，切断通往危急遮断油门的低压安全油通道。这样，在危急遮断器动作后，打开危急遮断油门泄油口，而低压安全油母管油压没有变化，实现不停机在线试验。试验完毕后，将手动试验手柄松开后，自动恢复至 “工作”位置，机械超速保护重新处于备用状态。

如果不这样操作，则会引起汽轮机遮断。在试验时，汽轮机必须确实在额定转速下运行，只有这样，才能获得可以比较的注油试验油压读数。

5、遥控复位装置

危急遮断油门也可通过遥控复位装置，在集控室操作挂闸。该装置由一气缸（1）构成。气缸两端设有缓冲装置，用一四通道电磁阀（2）控制气缸的进气。气缸装于用螺钉紧固在前轴承

座壁的支架上，使气缸活塞端的连杆（3）与用销钉固定于超速遮断机构复位遮断手柄轴上的杠杆（4）接触。正常运行时，电磁阀（2）是断电的，限位开关指明连杆（3）在“正常”位置。

为了使危急遮断油门复位，电磁阀（2）通电，使气缸的一端进气，另一端排大气。当空气进入气缸时，推动活塞与连杆（3），如图所示，因而使杠杆（4）旋转，并关闭危急遮断油门。快速限位开关的动作，说明气缸活塞已达到其行程的终点。在活塞到达行程终点后，危急遮断油门即复位，随后电磁阀断电，空气进入汽缸的另一端，使活塞返回，连杆（3）到达图示位置。“复位-遮断”手柄也回到“正常”位置，只要滑阀仍旧关闭，手柄将保持在此位置不变。

在遥控复位时，如果排气节流孔太大，则在遥控复位时，会造成气缸动作太快，撞击连杆，动作滑阀遮断。此时可适当改小排气节流。

6、空气引导阀

空气引导阀的作用是在机组OPC保护动作及机组跳闸时，迅速切断抽汽逆止门、高排通风阀、＃1、2高调门后放气阀的控制用压缩空气，控制用压缩空气的失去会使抽汽逆止门快速关闭、高排通风阀、＃1、2高调门后放气阀迅速打开，从而防止了抽汽管道内的蒸汽倒流、快速泄除了高压缸及高压导管内滞留的蒸汽，避免了机组超速。空气引导阀由盘阀、弹簧、活塞以及壳体等组成。

在正常运行时，低压安全油作用在操作油缸内的活塞底部，使阀杆克服弹簧力向上移，这时，盘阀便封住通往排大气的孔口。由压缩空气站来的压力空气便通往抽汽逆止阀，使其投入工作。停机时，低压安全油与回油相通，油压下降，则阀杆在弹簧力作用下向下移动而切断压力空气到抽汽逆止阀的通路，并使其与大气相通，因此各抽汽逆止阀、高排通风阀、＃1、2高调门后放气阀的控制用压缩空气失去。安全油重新建立压力，则其动作过程相反。

（三）、危急遮断系统（ETS）

为保证汽轮机组的安全运行，除了控制监测系统以外，还有一套紧急跳闸系统，通称危急遮断定系统（简称ETS）。ETS的作用就是对汽轮发电机组在危急情况下进行保护，在汽轮机运行过程中，一旦发生工作失常而可能导致汽轮机发生重大事故损坏设备时，ETS将能及时迅速动作，使汽轮机紧急停机，以避免事故的扩大，保护汽轮机的安全。

ETS系统主要设备包括：装有遮断电磁阀的危急遮断控制块、装有压力开关和试验电磁阀的试验遮断块、转子位移传感器、转速传感器、装有电气及电子硬件的控制柜和遥控试验操作盘等。ETS系统选用可编程控制器（PLC）进行编程控制，并且采用冗余的双DPU，使可靠性和灵活性大大提高。

运行中，ETS系统监视着汽轮机的转速，轴向位移（推力轴承磨损），润滑油压（轴承油压），凝汽器真空、高、低压缸差胀、汽机轴颈振动等参数。当这些参数中的任何一个达到允许值时，ETS将关闭所有进汽阀门，使汽轮机遮断跳闸，迅速停机，以保证设备的安全。

在锅炉MFT、DEH电源失电、手动停机、发电机故障时关闭全部汽轮机进汽阀门，紧急停机。

1、危急遮断控制块

危急遮断控制块主要功能是在危急遮断控制柜（ETS）与自动停机（主汽阀和再热主汽阀）和超速保护控制（调节汽阀和再热调节汽阀）的安全油母管间提供接口。

主要的元件是控制块、四只AST电磁阀和二只OPC电磁阀，内部

有二只单向阀。所有电磁阀都装于控制块上，控制块内部加工了必要的通道，以连接各元件，所有孔口或为了连接内孔而必须钻通的通孔，都用螺塞塞住。每个螺塞都用“O”形圈密封。

OPC电磁阀与AST电磁阀在控制油路中的区别为：前者是由内部供油控制的，而后者则由来自高压抗燃油路的外部供油控制。

AST遮断电磁阀，它接受汽机重要监视参数的遮断信号。正常运

行时，四只电磁阀处于通电关闭状态，堵住高压安全油管路至回油的油流，使保安系统的高压安全油压力能够建立。当AST电磁阀打开，就立即动作泄去系统中的高压安全油，从而关闭主汽门和再热主汽门以及关闭高、中压调节汽门，使机组紧急停机。AST电磁阀布置成串并联形式，具有多重的保护性，每个通道中至少须有一只电磁阀打开，才可导致停机。同样也提高了可靠性，四只电磁阀中任意一个损坏或拒动均不会引起停机，其控制原理如上图。

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