热工保护及信号

1、热工信号及保护1. 什么是热工信号？答：热工信号是指在机组启停或运行过程中，根据热力设备的运行状态，监视热力系统中的各个参数，当某些参数越出安全界限，或设备、自动装置出现异常情况时，提醒运行人员或向运行人员发出报警的一种信号。2. 热工信号一般分为哪几类？答：热工信号一般分为热工预报信号、热工危险信号。按信号越限的严重程度可分为一般报警、严重报警、机组跳闸报警。此外，还有显示设备状态的信号系统，以及一些中小型电厂主控室与机炉控制室传递运行术语的联络信号。3. 对热工报警信号接线设计的一般要求是什么？答：对热工报警信号接线设计的一般要求是：（1）能进行试验，以检查灯光及音响；（2）用电铃发出音响

2、；（3）能集中复归音响信号；（4）灯光信号回路数目多时，音响信号应能重复动作；（5）热工信号应能正确反映机组的异常情况，避免停机后同时发出大量灯光信号，一般可采取闭锁方式；（6）有电源监视回路。4. 自动报警系统和自动检测系统有什么不同？答：自动报警系统和自动检测系统都是用来监视机组工作情况的自动化手段。两者的不同是：（1）检测系统监视的是机组全过程的工作情况，而报警系统却是专门监视机组异常情况的；（2）检测系统的监视结果是通过人的视觉反映给人，而报警系统的监视结果却是通过人的视觉和听觉反映给人的；检测系统是按模拟量信息工作的，而报警系统则是按开关量信号工作的。报警系统处理的信息只有两种状态，

3、即表示正常或异常状态。5. 什么是热工保护？答：热工保护是通过对机组工作状态和运行参数进行监视和控制而起保护作用的当机组发生异常时，保护装置及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组仍然维持原负荷运行或者减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备安全时，停止机组(或某一部分)运行避免事故进一步扩大。热工保护有时是通过联锁控制实现的。6. 什么是连锁控制？答：所谓联锁控制就是指，将被控对象通过简单的逻辑关系联接起来，使这些被控对象相互牵连，形成联锁反应，从而实现自动保护的一种控制方式。例如引风机因故障跳闸，引起送风机、排粉机、给煤机、磨煤机等相继依次跳闸。7. 热工保护系统由哪些

4、部分组成？答：热工保护系统一般由输入信号单元、逻辑处理回路以及执行机构等组成。8. 热工保护系统的特点由哪些？答：热工保护系统一般具有以下特点：（1）输入信号可靠：输入信号来自各种被测参数的传感器或反映设备工作状态的开关接点。（2)保护系统动作时能发出报警信号：当被监视参数越限时，发出预报信号，使运行人员在事故处理前采取必要的应急措施。当保护系统动作时发出事故处理或跳闸信号。（3）保护命令一般是长信号：命令能满足保持到被控对象完成规定动作的要求。（4)保护动作是单方向的：保护系统动作后，设备的重新投入在查出事故原因和排除故障后进行，由运行人员人工完成。（5）保护系统能进行在线试验：在进行保护动

5、作试验时，不会影响机组的安全经济运行。（6)确定保护系统的优先级：当两个以上的保护联锁动作或相继动作时，如果它们之间动作不一致，则应确定它们的优先级，并采取必要的闭锁措施，优先保证处于主导地位的高一级保护和联锁动作的实现。（7)保护系统有可靠的电源：保护装置能绝对避免因失电而引起拒动或误动，重要的保护联锁控制电源和执行机构电源一般采用不停电电源供电，以便在设备故障时有效地起保护作用。（8)保护系统中设置了切换开关：自动保护系统不可能达到绝对的安全可靠，检测元件、控制回路或执行机构有时也会出现故障，这时保护系统能从投入”位置切换到“解列”位置，以便进行检修。（9)由计算机对保护系统进行监视：在计

6、算机系统中有监视保护装置投入、切除的状态信号。(10)保护系统具有独立性：保护系统不受其它自动化系统投入与否的影响，任何时候都能独立进行控制。9. 热工保护信号有哪些信号摄取方法？答：热工保护信号的信号摄取方法有：(1) 单一信号法；(2) 信号串联法；(3) 信号并联法；(4) 信号串并联法；(5) “三取二”信号法；(6) 信号表决法；(7) 信号的多重摄取法。10. 什么是单一信号法？答：单一信号法是指用单个检测元件组成信号单元的方法。显然，检测元件误动作时，信号单元也误动作；反之，检测元件拒动作时，信号单元也拒动作。单一信号单元保护系统虽然元件少，结构简单，但系统的可靠性太差，因此产生

7、以下几种信号摄取法：串联、并联、串并联、“三取二”及其它信号摄取法。11. 什么是信号串联法？答：在某些保护系统中，为了减少信号单元的误动作率，将反映同一故障的检测元件触点进行串联。例如，在轴向位移中采用双选轴向位移监测装置，它由两套传感器监测同一轴向位移参数。当两套传感器均发出危险信号时，轴向位移保护装置动作，即两者为“与”逻辑，逻辑表达式为 YAB式中，AB为检测元件(传感器)的输出信号，Y为信号单元的输出信号。由于信号串联，所以在每个检测元件都误动作时，信号单元才会误动作即只有一个检测元件误动作时，不会造成信号单元的误动作。但两个检测元件的输出信号串联后的拒动作率比单一信号时增加了约一倍

8、。因此信号串联法只适用于特别强调减小保护系统的误动作率，而对拒动作率要求不高的场合12. 什么是信号并联法？答：在某些保护系统中，为了减少装置拒动作率，将几个检测元件输出信号并联。因而只要有一个检测元件能正常工作信号单元就能可靠工作。或者说，只有当所有检测元件都拒动作时，信号单元才发生拒动作。显然，信号触点并联后，拒动作率大大下降，而误动作率却增加了近一倍。并联法只能用于要求拒动作率小，而对误动作率要求不高的场合。13. 什么是信号串并联法？答：为了综合信号串联后误动作故障率大大降低和信号并联后拒动作故障率降低的优点，将两个信号先进行串联，然后进行并联。这样信号串并联后的信号单元的误动作率或拒

9、动作率均大大减小。14. 什么是信号表决法？答：在某些热工保护系统中装设多个检测元件，如炉膛安全监控保护系统，在炉膛的四个角装有火焰检测器。当每层四个火焰检测器中如有两个或两个以上检测到火焰时，则逻辑电路表决为“有火焰”；当三个或三个以上未检测到火焰时，则逻辑电路表决为“无火焰”。这逻辑判断电路称为24或34表决电路，或称为逻辑门槛单元。图5-3为34表决逻辑图。逻辑表达式为 YABC十BCD十ACD十ABDDABC1Y图5-3 34表决逻辑图还有多种表决电路，如35等，这些表决电路都能有效地防止信号单元的误动作或拒动作。因为一个检测元件的误动作或拒动作可能性较大，但几个检测元件同时误动作或同

10、时拒动作的机会将大大减小。15. 什么是信号的多重化摄取法？答：在引进型和国产大型机组中，为了提高重要参数的测量准确度和保护系统的可靠性，普遍采用了信号多重化摄取法，如“2取一”、“二取均”、“三取中”、“三取均”等信号摄取法。这些多重化摄取法，虽然增加了变送器的数量，增加了投资，但对提高测量准确度，增加系统的可靠性，是很有必要的。16. 锅炉保护一般应包括哪些内容？答：锅炉保护的内容取决于锅炉设备的结构、容量、燃料的种类及运行方式和热力系统特点，一般应包括：锅炉安全门保护，锅炉汽包水位保护，炉膛压力保护，灭火保护，主汽和再热汽温度高保护，通风保护，断水保护等。17. 大型单元机组为什么要设置

11、机组的大联锁保护系统？答：大型单元机组特点是炉、机、电在生产中组成个有机的整体，加之有大量复杂的控制系统及装置，其相互间的关系又都非常密切,当其中某些环节发生故障后，将会影响整个机组的安全运行，严重的故障可能导致机组停机，甚至危及设备和人身安全。为了维持整个生产过程的连续性，保护设备的安全，应设计一套比较完善的连锁保护装置。炉机电大联锁保护的作用就是将炉、机、电联系起来，无论哪一部分出现故障，其他部分都会作出相应的反应。18. 什么是炉膛安全监控系统FSSS？答：当锅炉启动、点火、运行或工况突变时，保护系统监视有关参数和状态的变化，防止锅炉或燃烧系统煤粉的爆燃，并对危险状态作出逻辑判断和进行紧

12、急处理，停炉后和点火前进行炉膛吹扫等保护措施。实现炉膛安全监控的系统称为炉膛安全监控系统FSSS(Furnace Safeguard Supervisory System )。19. 什么时候允许锅炉退出FSSS？答：对运行中的锅炉，当出现下列情况时允许将FSSS退出运行：(1) 装置拒动；(2) 装置故障；(3) 锅炉试验或设备故障，须将装置退出运行时。20. 简述引进或国产大型机组FSSS系统的主要功能作用？答：炉膛安全监控系统FSSS是现代大型锅炉设备使用的保护控制系统。它是根据一定的程序以及设备的允许条件完成锅炉的启动、升负荷、正常运行监视和事故联锁保护等功能，来提高设备的可靠性和运行

13、的经济性。FSSS系统是由火焰检测、油层控制、煤层控制、电源装置和主逻辑控制柜构成。它具有以下主要功能：（1）监视锅炉各燃烧器火焰及全炉膛火焰；（2）当炉膛正、负压力超过规定值时，发出报警信号，提醒运行人员注意；（3）当炉膛火焰出现燃烧不稳的临界状态时，及时发出报警信号，警告运行人员迅速进行燃烧调整；（4）当出现危及锅炉安全运行情况，如突然灭火、给水中断、送风中断等，立即切断锅炉的所有燃料供给，防止锅炉发生恶性事故，这称为主燃料跳闸功能(MFT)；（5）当主燃料跳闸以后，在满足一定的吹扫条件下进行自动吹扫，消除炉膛内残余的可燃物质，防止点火时爆燃；（6）自动记忆引起主燃料跳闸的首次原因及事故发

14、生的时间，以供分析判断事故情况参考；（7）在吹扫完成以后，对每个油燃烧器进行自动点火；（8）当油燃烧器点燃以后，对于直吹式锅炉，应自动启动磨煤系统，煤粉燃烧器自动投入远行；（9）锅炉炉膛安全监控系统是一个非常重要的装置，所有设备本身及接口可进行自检，保证装置的可靠性；（10）能对事故发生的原因和参数进行追忆，按顺序打印出产生事故的各种原因及参数变化情况。21. 锅炉炉膛内有哪几种情况发生可燃混合物积存危险？答：锅炉炉膛内有以下几种情况发生可燃混合物积存危险：（1）燃料、空气或点火能量中断，造成炉膛内瞬时失去火焰时，可燃物堆积，如接着点火或火焰恢复时，就可能引起爆燃；（2）在多个燃烧器正常运行时

15、，一个或几个燃烧器突然失去火焰，也会堆积可燃混合物；（3）整个炉膛灭火，造成燃料和空气可燃混合物聚积，在再次点火或者有其他点火源存在时，这些可燃混合物就会爆燃；（4）在停炉检修期间，由于阀门管道泄漏，燃料漏入炉膛，在遇到火源时也会造成爆燃；（5）炉膛顶部大量结焦，大片焦块下落冲击火焰中心，造成火焰熄灭或燃烧混乱结焦物在冷灰池内与炉底水封产生反应，生成大量水蒸气和水煤气，也会造成爆燃。22. 简述炉膛安全监控系统FSSS有哪些跳闸条件？答：炉膛安全监控系统FSSS有以下几种跳闸条件：（1） 两台送风机掉；（2） 两台引风机掉；（3） 水冷壁水循环量不足；（4） 汽机掉闸；（5） 手动跳闸；（6）

16、 汽包水位低；（7） 风量小于30%；（8） 炉膛压力高；（9） 炉膛压力低；（10） 失去DC电源；（11） 失去系统电源；（12） 失去CCS电源；（13） 机组火焰故障；（14） 失去燃料跳闸；（15） 模拟跳闸。23. 什么是主燃料跳闸保护（MFT）？答：当锅炉设备发生重大故障，以及汽轮机由于某种原因跳闸或厂用电母线发生故障时，保护系统立即使整个机组停止运行，即切断供给锅炉的全部燃料，并使汽轮机跳闸。这种处理故障的方法，称为主燃料跳闸MFT(Maste Fuel Trip)保护。24. 什么是RB？答：当锅炉的主要辅机(如给水泵、送风机、引风机)有一部分发生故障时，为了使机组能够继续安

17、全运行，必须迅速降低锅炉及汽轮发电机的负荷。这种处理故障的方法，称为锅炉快速切回负荷RB(Run Back)保护。25. 什么是FCB？答：当锅炉方面一切正常，而电力系统或汽轮机、发电机方面发生故障引起甩负荷时，为了能在故障排除后迅速恢复发送电，避免因机组启停而造成经济损失，采用锅炉继续运行，但迅速自动降低出力，维持在尽可能低的负荷下运行，以便故障排除后能迅速重新并网带负荷。这种处理故障的方法，称为机组快速切断FCB(Fast Cut Back)保护。26. 什么叫锅炉的超压保护？答：锅炉是个受压容器，它的汽包、过热器和再热器等部件在正常运行时已承受很高的压力和温度，但如果机组运行中发生调整不

18、当，汽机大幅度甩负荷等工况时，就会使主蒸汽压力骤然升高，若超过承压部件的允许规定值时，就有可能造成严重事故，为此，锅炉机组上都设有超压保护，超压保护系统的结构与锅炉的结构和运行方式有关。27. 什么叫做水位保护？答：汽包水位保护是指锅炉汽包中水位高低的保护，只有维持汽包水位在允许的范围内，才能保证机、炉安全运行。水位高保护系统分三值动作。当水位高至一值时，保护系统发出水位高预报信号，引起运行人员注意，此预告信号作为水位高二值的“与”条件。经采取措施，若水位不回降而继续升高至二值时，保护系统自动打开事故放水门，水位高二值信号并作为高三值信号的“与”条件。放掉一部分水后，若水位不回降而继续升高至三

19、值时，保护系统发出紧急停炉信号，停止锅炉运行。当母管制运行锅炉的安全门动作时，汽包压力下降，会造成假水位现象，此时保护系统不应动作，为此增加有一个防止虚假水位误动的闭锁信号，经过一段延时后，虚假水位消失，禁止信号解除。28. 什么叫锅炉循环水破坏保护？答：在强制循环的锅炉上，炉内的水是由炉水循环泵维持循环的。当循环泵故障或其它原因引起水循环流量过低时，锅炉水循环遭到破坏，不能保证正常的热交换，必须停止锅炉运行，以便处理，故设有锅炉水循环保护。它接受循环泵流量低信号，并可利用差压开关检测炉水循环泵出入口的压差或水冷壁两端的压差。通常当水冷壁两端压差低于0.1Mpa时，差压开关动作，送出停炉信号，

20、而炉水循环泵跳闸的信号，可以直接由炉水循环泵电机的断路器辅助接点提供。29. 什么叫锅炉炉膛超压保护？它包括哪些内容？答：锅炉正常运行时，炉膛内的压力被维持在一个定值上。这个值的大小取决于锅炉的结构形式，通常炉膛压力约为50pa左右。当燃料的系统故障，使炉膛燃烧不稳定时，炉内局部发生积聚的燃料点燃，使炉膛内的压力产生相当大的波动，甚至造成锅炉灭火或打坏炉墙。因此必须设置炉膛压力保护。炉膛压力保护包括正压力保护和负压力保护。30. 锅炉炉膛正压保护动作定值和负压保护动作定值应根据什么原则来选择和计算？答：选择和确定锅炉炉膛正压保护动作定值和负压保护动作定值的原则，是根据锅炉的结构形式、使用管材以

21、及炉膛和刚性梁的设计强度来确定。一般压力测点选在炉膛出口，可用压力开关提供信号，开关动作值比正常运行时的压力值要高900-1900pa。31. 为什么锅炉的辅机之间要设联锁？答：一台锅炉的稳定燃烧，需要各种辅机来保证，它们有机的组合在一起运转，当某一辅机发生故障，将会破坏锅炉的正常燃烧以致造成灭火，为了防止锅炉灭火再次爆燃而损坏设备，锅炉辅机间都设计了联锁，一旦重要辅机发生事故，则要根据辅机在锅炉上的作用，对设备运行的影响进行操作，停止部分设备的运行和停炉。32. 锅炉点火启动前为什么要清扫炉膛？答：大型锅炉炉膛爆炸危害极大。这是由于炉膛中过量的燃料和空气在点燃的瞬间容积增大而引起的。锅炉在停

22、止运行的过程中，由于燃料输送系统阀门不严，炉膛和尾部烟道可能聚集可燃物质。所以在锅炉点火前，要按设计清扫程序，用大于30%总风量的风量吹扫炉膛和尾部烟道5分钟，不经清扫，不能点火。33. 锅炉蒸汽压力突然升高，应采用哪些手段进行保护？答：（1）减少部分燃料投入和减少燃烧强度。打开排汽门排掉多余蒸汽，恢复压力。（2）具有旁路系统的机组，投入旁路系统，回收多余蒸汽。（3）当锅炉压力达到危险值时，安全门动作，排掉多余蒸汽，恢复锅炉压力，保证锅炉安全。34. 锅炉保护中跳闸停炉的条件通常有哪些？答：一般有如下几种跳闸停炉的条件：两台吸风机全停，两台送风机全停，炉膛压力高或低，汽包水位高或低，水冷壁冷却

23、不足，燃油温度高，燃料消失，炉膛灭火，各层火嘴3/4阀门关闭，风量小于25%，汽轮机跳闸，锅炉紧急停炉按钮等停炉保护条件。37、试述锅炉安全门的作用？答：锅炉为压力容器，这了防止超压锅炉发生爆炸，造成毁灭性事故，根据锅炉监察规程规定，都装有安全门。即当锅炉压力升高到危险值时，安全门动作，排掉多余蒸汽，降低压力，以保证锅炉的安全。35. 锅炉过热器安全门和汽包安全门有什么不同？答：锅炉过热器安全门和汽包安全门都是为了防止锅炉超压的保护装置。过热器安全门是第一道保护，汽包安全门是第二道保护。整定时要求过热器的安全门先动作，如果过热器安全门拒动或动作后压力仍不能恢复，汽包安全门动作。这是因为过热器安

24、全门排出的蒸汽对过热器有冷却作用，而汽包安全门排出的蒸汽不经过过热器，这时过热器失去冷却容易超温，故只有在过热器安全门失灵的情况下或过热器安全门动作后压力仍不能恢复时，汽包安全门才动作。36. 汽轮机的保护系统由哪些部分组成？答：汽轮机保护系统由监视保护装置和液压系统组成当汽轮机超速、真空低、轴向位移大、振动大、润滑油压低等监视保护装置动作时，电磁阀动作，快速泄放高压动力油，使高、中压主汽门和调节汽门迅速关闭，紧急停止汽轮机运行，达到保护汽轮机组的目的。另外，还有汽轮机进水保护、高压加热器保护及旁路保护等自动保护系统以保障汽轮机组的正常启停和安全运行。37. 汽轮机的保护有哪些？答：大型汽轮机

25、有超速保护、低真空保护、轴向位移保护、低油压保护、胀差保护等。38. 为保证汽轮机安全，一般要监测哪些内容？答：大机组监测的项目越来越多，一般有：汽轮机汽缸温度，偏心度，转速，振动，轴向位移，推力瓦温度，轴承金属温度，轴承回油温度，汽缸与转子相对膨胀，汽缸绝对膨胀，汽轮机排汽温度，汽轮机真空，润滑油压，油箱油位，汽缸应力，汽轮机音响监视等。39. 汽轮机轴承润滑系统有哪些保护？答：为了保证汽轮机轴承不被麿损，必须向汽轮机轴承连续不断地供给合格润滑油，一旦供油中断将会使轴瓦磨损烧毁，转子中心破坏，造成恶性事故。故汽轮机都装有低压交流润滑油泵。运行中油压降低时，保护装置动作，自动启动低压交流润滑油

26、泵，如油压仍不能恢复，自动启动直流事故油泵。油压再继续下降，则跳闸停机，并禁止盘车启动。40. 为什么要设汽轮机轴向位移保护？答：为了提高汽轮机的效率，汽轮机级间间隙设计的都很小，而轴向间隙是靠转子的推力盘及推力轴承固定的，在启动和运行中一旦轴向过大，就会造成推力轴承磨损，发生转子向前或向后串动，严重时发生转子与静子碰撞，损坏设备。故对汽轮机转子的轴向位移要进行监视。当轴向位移发生危险值时，保护动作，立即自动停机。41. 轴向位移的测量装置有哪几种型式？它们的装置特点有什么不同？答：轴向位移的测量装置有四种型式：机械式、液压式、电磁感应式和电涡流式。各种型式因元件结构及电气回路各有所异，它们的

27、装置特点也有不同。（1)机械式轴向位移装置：该装置中采用一耐磨的金属直接与汽轮机大轴相接触，将大轴的轴向位移变化通过杠杆传递系统传至指示器上当轴向位移达到危险值时，保护跳闸机构动作，遮断去自动主汽门和调速器错油门的保护油路，实行紧急停机。（2)液压式轴向位移装置：该装置中转子的轴向位移变化使喷油嘴与汽轮机轴端平面之间的间隙改变，引起油流量改变，喷油嘴前压力改变，用此压力指示轴向位移大小当压力低于某一数值时，滑阀动作，实行紧急停机（3)电感式轴向位移装置：它是根据电磁感应原理，将转子的机械位移量转换成感应电压的变量，然后进行指示、报警或停机保护的。(4)电涡流式铀向位移装置：它是根据电涡流原理，

28、将位移的变化转换成与之成比例的电压变化从而实现对位移的测量、报警和保护的。42. 电涡流传感器在电厂中有哪些应用？答：电涡流传感器的应用日益广泛，主要在电厂中应用有以下几个方面：（1）测位移：用于测量汽轮机的轴向位移、汽缸的热膨胀或胀差，也可用于测量液位、压力等。（2）测振动：用于测量汽轮机主轴的振动，叶片的振幅等。（3）测转速：用于测量汽轮发电机组等旋转体的转速。（4）测温度：用于测量液体、气体或金属材料的表面温度。（5）测厚度：用于测量金属板的厚度。（6）其它用途：用于检查金属表面裂纹、热处理裂纹、探伤等，也可用于作接近开关或制成非接触连续测量的硬度计等。43. 简述电涡流传感器的特点。答

29、：电涡流检测技术是一种非接触式测量技术。由于电涡流传感器具有结构简单、灵敏度高、测量线性范围大，不受油污介质的影响，抗干扰能力强等优点，所以在各个工业部门得到广泛应用。火电厂汽轮机组的轴向位移、振动、主轴偏心度的测量已广泛采用电涡流传感器，它还可测量压力、温度、转速、电导率、厚度、尺寸等参数，此外还可用来探测金属材料表面的缺陷和裂纹。44. 简述电涡流传感器的工作原理答：电涡流传感器探头内部是一个测量线圈。它是根据涡流效应原理工作的。线圈由高频振荡器供电，产生一个高频磁场。当测量线圈的磁力线从传感器外壳表面向外辐射时，传感器对面的金属被测件的表面上感应出涡流。其大小同被测件与测量线圈之间的间隙

30、有关。当此间隙减小时，被测件上的感应电流增大，测量线圈的电感量减少，因而使振荡器的振幅减少。即传感器与被测件的相对位置的变化，导致振荡器的振幅随着作相应的变化。这样便可使位移的变化转换成相应振荡幅度的调制信号。对此信号进行一定的处理和测量，即可测的位移的变化。45. 什么叫胀差保护？胀差保护装置有哪几种？答：汽机在不同的运行工况下，由于进汽量的变化，汽缸和转子加热情况不一样，因而产生膨胀差。若膨胀差过大，会引起汽机动静部分磨擦、碰撞造成设备损坏事故，为监视膨胀差，在一般机组上都设有膨胀差测量装置，而在大型机组上设有膨胀差的保护装置。当胀差超过允许规定值时，胀差保护动作，停止汽轮机的运行。用来监

31、视汽轮机转子与汽缸相对膨胀差的相对膨胀测量装置有机械式、液压式和电感式三种。46. 为什么要对汽轮机转速和零转速进行监视？答：汽轮机是在高速旋转状态下工作的。如果转动力矩不平衡，转速就会发生变化。当转速失去控制时，可能发生严重超速现象。汽轮机的零部件在工作过程中已承受很大的离心力，转速增高将使转动部件的离心力急剧增加离心力与转速的平方成正比。当转速过多地超出额定转速，转动部件就会严重损坏甚至发生“飞车”的恶性事故。为了保证机组的安全运行，必须严格监视汽轮机的转速，并设置超速保护装置。转速监视器能连续测量汽轮机等旋转机械的转速，当转速达到或超过某一设定值时发出报警信号并采取相应的保护措施。零转速

32、监视器能连续监测汽轮机在停机过程中的零转速状态，以确保盘车装置的投用。47. 转速的测量方法常用有哪几种？答：转速的测量方法有很多种，常用的有离心式、测速发电机式、磁阻式、磁敏式、电涡流式等。48. 简述离心式测速的工作原理。答：离心式转速表是根据惯性离心力的原理制成的。转速表由传动部分、机芯和指示器三部分组成。测量转速时，转速表的轴接触汽轮机的转速，转速表内离心器上重锤在惯性离心力的作用下离开轴心，并通过传动装置带动指针转动。在惯性离心力和弹簧弹性力平衡时指针指示在一定位置，此位置表示轴的转速。49. 简述电涡流测速的工作原理。答：采用电涡流传感器测速时，在旋转轴上开一条或数条槽，或者在轴上

33、安装一块有轮齿的圆盘或圆板，在有槽的轴或有轮齿的圆板附近装一只电涡流传感器。当轴旋转时，由于槽或齿的存在，电涡流传感器将周期性地改变输出信号电压，此电压经过放大、整形变成脉冲信号，然后输入频率计指示出脉冲数，或者输入专门的脉冲计数电路指示频率值。此脉冲数（或频率值）与转速相对应。50. 什么是汽轮机的电超速保护？答：汽轮发电机组运行中突然大幅度甩负荷时，转速将迅速升高，并可能导致危急遮断器动作，造成不必要的停机。对于中间再热机组，这种可能性尤其大，因为中间再热器及其连接管道的汽容体积相当大，机组甩负荷时动态超速更为严重。因此必须设置机组的电超速保护，在甩负荷时能迅速关闭高、中压主汽门、调节汽门

34、，暂时切断高、中压缸汽源，防止汽轮机超速。51. 什么叫汽轮机的越前保护？答：当外界发生甩负荷时，立即关闭汽轮机的调速汽门和再热调节门，以防止汽轮机超速，它提前于调速系统的动作，故叫汽轮机的越前保护。如上海汽轮机生产的油动机越速限制滑阀，当汽轮机转速超过限制，油动机越速限制滑阀动作高压调整门瞬间关闭，转速下来调整门重新打开。当发电机跳闸，发电机联掉汽轮机时，时间继电器接通滑阀的电磁阀，关闭高中压调整门和主汽门，过数秒钟后，时间继电器返回，重新打开所有调整门和主汽门，以维持转速和空负荷运行。52. 为什么要对汽轮机低真空进行保护？答：汽轮机真空下降会产生以下危害：（1）汽轮机内热焓降减少，从而使

35、出力降低，降低了汽轮机的效率，减少了经济效益；（2）低压缸内蒸汽密度增大，使尾部叶片过负荷，造成叶片断裂；（3）增大级间反动度，使轴向推力增大，推力轴承过负荷，严重时使推力轴承钨金融化；（4）使排汽温度升高，造成低压缸热膨胀变形，凝汽器铜管应力增大，破坏铜管的严密性；低压缸轴承上抬，破坏机组的中心产生振动，还会造成轴承径向间隙变化，产生摩擦而损坏设备。由于低真空运行对机组的安全运行危害极大，所以必须进行低真空保护。运行中无论何种原因引起凝汽器真空下降，且超过规定的低限值时，应首先减小汽轮机的负荷。当真空下降到危险值时，应关闭主汽门，立即停机。53. 为什么要对高压加热器进行保护？高加装有哪些保

36、护？答：在高压加热器中，由于给水压力很高，而且用来加热的蒸汽温度也很高，因此高压加热器的管口容易泄漏，管子易破裂，造成高压加热器的汽测充满高压水，水会通过抽汽管进入汽轮机，造成水击事故，严重时还会使锅炉断水，威胁锅炉的安全。为了保证机炉的安全运行，高压加热器上都设置了自动保护装置当水位过高时，自动切除高压加热器，关闭相应的抽汽逆止门及电动门，同时打开高压加热器旁路向锅炉供水。高加装有水位保护。当高加水位上升时，应当立即切断高压加热器的进出水门，打开旁路门进行保护。54. 为什么要设置除氧器水位保护？答：除氧器用于除去锅炉给水中的溶解气体，以防止设备的腐蚀，同时又是回热系统中的一个混合式加热器，

37、并用之回收疏水，以减少汽水损失。除氧器在运行中应监视的项目有：溶解氧、压力、温度和水位等。其中水位不正常需要保护，除氧器水位的稳定，是保证给水泵安全运行的重要条件，在正常运行中，除氧器内的水位应保持在水位计的2/3-3/4范围内，水位过高将引起溢水管大量跑水，溢流管排不及时则会造成除氧塔振动，推气管发生水击及振动，严重时造成汽轮机抽气管返水事故。水位过低，一旦补水不及时，将造成水箱水位及时下降引起给水泵入口压力降低而汽化，严重影响锅炉上水，甚至造成停机停炉事故。55. 什么叫汽机高、中压热应力保护？热应力信号是如何取得？答：为了使大型单元机组在给定的热环境下发挥更大的适应性，延长机组的使用寿命

38、，必须对汽轮机的高压转子和中压转子临界点热应力进行测量、判断和控制。当转子热应力超过允许规定值时，发出热应力高信号，改变机组的运行状态；若转子的实际应力继续上升，且超过转子最大容许的热应力时，延时时间到后发出热应力高停机信号，停止汽轮机的运行，这种功能称为汽机高、中压热应力保护。汽机高、中压热应力的大小是通过高压转子和中压转子临界点的温度来计算的，测温用的高、中压探头，被分别安装在汽轮机高、中压缸密封处。汽机最大允许热应力是通过临界点的平均积分温度计算取得的。56. 什么是再热机组的旁路保护？答：大型单元机组采用了中间再热，并按单元制运行，正常运行中锅炉蒸汽的供给是和汽机的负荷相对应的。但是在

39、启动和事故的情况下不同。如汽机大幅度甩负荷，机炉间的蒸汽量需求将发生不平衡，因为汽机可在任何负荷下运行，而锅炉一般在30%额定负荷下运行就不稳定。又如锅炉主汽压力升高，必须将一部分蒸汽排入凝汽器，防止锅炉超压。所以大型单元机组都设有旁路系统，用来回收多余的蒸汽。汽机高压缸的旁路系统作为一级旁路，汽机中、低压缸的旁路系统作为二级旁路，每级都有减温减压装置来控制蒸汽的温度和压力。高压旁路的蒸汽进入再热器，低压旁路的蒸汽进入凝汽器，所以为了保护再热器和凝汽器的安全，旁路系统必须在一定的条件下才能投入，而投入的旁路系统在条件不满足时就必须关闭，对旁路系统的启停进行控制，对保护机炉设备的安全的这种功能就

40、叫作旁路保护。57. 给水泵装有哪些保护？答：给水泵是电厂中的大型重要辅机，一般都装有较完善的保护装置。大部分装有：润滑油压低保护，轴承温度高保护，轴向位移保护，给水泵入口压力保护。58. 什么是给水泵的汽化保护？如何进行试验和整定？答：大型机组的电动给水泵（或汽动给水泵）都是从除氧器取水。因此，给水泵前置泵入口的压力将随除氧器运行的压力和机组负荷的变化而变化，特别是当除氧器为滑压运行时，前置泵入口压力的变化更大。当前置泵入口压力过低时，将使给水泵发生汽化，损坏设备。为此，在一般大型给水泵上都设置有给水泵汽化保护装置。保护装置的工作原理是采用测量前置泵入口压力和水温，通过函数转换器将给水温度转

41、换成相对应的饱和水压力，再将实际压力与计算出的饱和水压力在比较器内比较。若实际压力低于同温度下的饱和水压力，则发出报警信号，延时10秒后发出停泵信号，停止给水泵的运行。给水泵汽化保护调整投入时，应做好以下工作：（1） 温度测点要安装正确，接线牢固、可靠；（2） 温度-压力函数转换组件或程序模块的特性要调准；（3） 要有防止压力变送器无输出造成保护误动的闭锁措施，并试验合格；（4） 保护定值选择合理，整定准确。59. 什么叫给水泵的超载保护？如何进行调整整定？答：给水泵安全运行时，必须保持其工作点不偏离其工作区域。为防止给水泵工作点落入下限特性区之外，造成损坏设备事故，则在给水泵上都设置有超载保

42、护。该保护装置的工作原理是利用函数发生器将所测得的给水母管压力值转换成相对应的允许流量值，然后再同给水泵的实际流量进行比较。当实际流量大于允许流量，并超过一定的范围，且在2秒内不能恢复时，则认为给水泵的工作点已超出它的下限特性，离开保护区发出给水泵超载信号，停止给水泵的运行。投入保护时，需对该保护装置进行全面检查和整定，首先应检查校验给水泵流量变送器及给水母管压力变送器，进行函数转换器的输入输出特性试验，按给水泵制造厂家的技术规范作好保护定值的整定。60. 什么叫给水泵的平衡室温差保护？投运时要注意哪些问题？答：在给水泵的结构设计中，为了防止给水泵的轴向推力发生不平衡而损坏设备，一般都装置有给

43、水泵的平衡室温差保护（即振力盘温差保护）。该保护装置的工作原理是采用测取给水泵入口的水温与给水泵平衡室出口水温，其差值不应超过允许的规定值。若给水泵平衡室出口水温度高于给水泵入口的水温度，且达到或超过允许规定值，则发出停泵信号，停止给水泵的运行。在安装和调试投运时，注意两支温度元件的极性不应接反，否则会造成给水泵保护的误动。61. 给水泵启动时应具备哪些条件？答：给水泵启动时，应满足以下条件才能运转：(1) 水阀门已打开，各轴承已有足够的冷却水流量；(2) 各轴承的温度不高；(3) 润滑油泵已开启，润滑油压不降低；(4) 给水泵出口电动门及旁路门在关闭位置；(5) 轴向位移不大；(6) 给水泵

44、的勺管在设定位置；(7) 给水泵入口水压力不低；(8) 给水泵再循环阀已打开；(9) 给水泵电动机已送电。第四节 汽轮机轴系监测及保护系统 62. 汽轮发电机组常见的轴系监测参数有哪些？答：随着汽轮机组容量的不断增大，蒸汽参数越来越高，热力系统越来越复杂。为了提高机组的热经济性，汽轮机的级间间隙、轴封间隙都选择得比较小。因汽轮机的旋转速度很高，在机组启动、运行或停机过程中，如果没有按规定的要求操作控制，则很容易使汽轮机的转动部件和静止部件相互摩擦，引起叶片损坏、大轴弯曲、推力瓦烧毁等严重事故。为了保证机组安全启停和正常运行，需对汽轮机组的轴向位移、热膨胀、胀差、转速、振动、主轴偏心度等机械参数

45、进行监控。当被监视的参数在超过规定值(报警值)时发出报警信号，在超过极限值(危险值)时保护装置动作，关闭主汽门，实行紧急停机。63. 轴向位移的测量装置有哪四种型式？答：轴向位移的测量装置有四种型式机械式、液压式、电磁感应式和电涡流式。各种型式因元件结构及电气回路各有所异，它们的装置特点也有不同。 (1)机械式轴向位移装置：该装置中采用一耐磨的金属直接与汽轮机大轴相接触，将大轴的轴向位移变化通过杠杆传递系统传至指示器上，当轴向位移达到危险值时，保护跳闸机构动作，遮断去自动主汽门和调速器错油门的保护油路，实行紧急停机。 (2)液压式轴向位移装置：该装置中转子的轴向位移变化使喷油嘴与汽轮机轴端平面

46、(转子上的凸缘平面)之间的间隙改变，引起油流量改变，喷油嘴前压力改变，用此压力指示轴向位移大小，当压力低于某一数值时，滑阀动作，实行紧急停机 (3)电感式轴向位移装置：它是根据电磁感应原理，将转子的机械位移量转换成感应电压的变量，然后进行指示、报警或停机保护的。 (4)电涡流式轴向位移装置：它是根据电涡流原理，将位移的变化转换成与之成比例的电压变化从而实现对位移的测量、报警和保护的。 前两种轴向位移监视保护装置目前已基本不采用，只有早期生产的小容量机组上还在使用。64. 简述电感式位移传感器的工作原理？答：电感式位移传感器的结构型式有很多种，其铁芯常用的有凹形和平头形两种，如图54所示两种传感

47、器都有一个铁芯，在铁芯的三个芯柱上都绕有线圈，中间芯柱上是激磁绕组L0(匝数W0)，与交流电源相接，左右两侧芯柱上是两个匝数相等的线圈L1和L2(匝数为Wl、W2)，它们反向串接后作为输出绕组。当汽轮机轴向位移正常时，转子凸缘2处于凹形铁芯的中间位置。由于两侧磁路对称其磁导相同，两个分支磁通1和2，也相同，因而在两个输出绕组中的感应电势也相等，输出绕组的输出电压U0将为零。当发生轴向位移(正向位移或负向位移)时，a、b气隙一个增大，一个减小，两边磁通不等，两绕组的感应电势也不等，输出绕组的输出电压也就不为零，这样就将轴向位移量转换成输出电压量。（a）凹形 （b）平头形铁芯1铁芯；2转子凸缘；L

48、0激磁绕组；L1、L2输出绕组图54 位移传感器结构示意65. 简述涡流传感器的工作原理和在电厂中的主要用途？答：涡流传感器探头内部是一个测量线圈。它是根据涡流效应原理工作的。线圈由高频振荡器供电，产生一个高频磁场。当测量线圈的磁力线从传感器外壳表面向外辐射时，传感器对面的金属被测件的表面上感应出电涡流。其大小同被测件与测量线圈之间的间隙有关。当此间隙减少时，被测件上的感应电流增大，测量线圈的电感量减少，因而使振荡器的振幅减少。即传感器与被测件之间相对位置的变化，导致振荡器的振幅随着作相应的变化。这样便可使位移的变化转换成相应振荡幅度的调制信号。对此信号进行一定的处理和测量，即可测得位移的变化

49、。涡流传感器在火电厂中，主要用于汽轮机轴向位移和偏心度的测量，亦可用于测量转速。66. 画出高频电感线圈与被测体的等效电路图？并推导传感器线圈电压和电流的关系？答：高频电感线圈附近引入金属体后，在金属体表面感应的涡流对线圈的反射作用，可用图所示的等效电路来说明。图55 高频电感线圈与被测体的等效电路图图中R1和L1为传感器线圈的损耗电阻和电感，R2和L2为被测金属体的等效损耗电阻和电感，1为线圈的高频激励电压，M为传感器线圈与被测体间的互感量。互感量M用来表征线圈与金属导体的耦合松紧程度，随着距离d的减小而增大。根据基尔霍夫定律可得：联立二方程得67. 缸胀和胀差的监视的目的是什么？答：汽轮机

50、在启动、停机过程中，或在远行工况发生变化时，都会由于温度变化而产生不同程度的热膨胀。 汽缸受热膨胀时，出于滑销系统死点位置的不同，可能向高压侧伸长或向低压侧伸长，也可能向左侧或右侧膨胀。为了保证机组的安全运行，防止汽缸热膨胀不均，发生卡涩或动静部分摩擦事故，必须对汽缸的热膨胀进行监视，简称“缸胀”监视。缸胀监视仪表指示汽缸受热膨胀变化的数值也称汽缸的绝对膨胀值。转子受热时也要发生膨胀，因为转子受推力轴承的限制，所以只能沿轴向往低压侧伸长。由于转子的体积小，而且直接受蒸汽的冲击，因此温升和热膨胀较快，而汽缸的体积较大，温升和热膨胀就比较慢。当转子和汽缸的热膨胀还没有达到稳定之前，它们之间存在较大

51、的热膨胀差值，简称“胀差”(或差胀”)值，也称汽缸和转子的相对膨胀值。68. 汽缸的绝对膨胀值怎样计算？答：汽缸的绝对膨胀值理论上可以用下式表示： 式中 y(t)计算段材料的线膨胀系数(1/)； ty计算工况金属温度与安装温度之差，即计算段的温度增量()； L计算截面至死点的轴向距离(mm)。 但在实际应用时，往往采用近似方法进行计算，即沿着轴方向分成若干区段，先计算各区段的绝对膨胀值，然后进行修正和叠加，得出汽缸的绝对膨胀值。69. 汽缸和转子的相对膨胀值怎样计算？由于汽轮机转子的轴向位置是由推力轴承固定的，所以胀差是以推力轴承为起点的某处转子和汽缸总的膨胀差，如高压缸在B点处的胀差可表示为

52、式中 Lx，Ly分别为转子和汽缸的膨胀值(mm)； x(t)，y(t)分别为转子和汽缸材料的线膨胀系数(1/)； tx，ty分别为转子和汽缸的计算工况温度增量()。 由于汽缸和转子是由很多区段组成的，所以计算胀差时，也是先计算各区段的胀差，然后相加。由上式可知，加热时胀差由前段至后段，一般是递增的，这就是一般制造厂在设计动静部分轴向间隙时，自前至后把间隙设计得越来越大的原因。一旦某一胀差超过预留的轴向动静部分之间的间隙，就将发生动静部分摩擦造成设备损坏。70. 绝对热膨胀检测装置一般装在何处?如何整定？机组起动停机时，热膨胀如何变化?答：高中压缸的热膨胀检测装置就装在前轴承箱的基础上，而低压缸

53、的热膨胀检测装置装在后轴承箱的基础上。绝对膨胀测量装置应在汽轮机冷态下进行检查和调整，定好零位，并记下当时的温度起动过程是对汽轮机汽缸、转子以及每个零部件的加热过程。在起动过程中，缸胀逐渐增大；停机时，汽轮机各部金属温度下降，汽缸逐渐收缩，缸胀减小。71. 什么叫胀差? 胀差正负值说明什么问题?答：汽轮机起动或停机时，汽缸与转子均会受热膨胀，受冷收缩。由于汽缸与转子质量上的差异。受热条件不相同，转子的膨胀及收缩较汽缸快，转子与汽缸沿轴向膨胀的差值，即相对膨胀，称为胀差。胀差为正值时，说明转子的轴向膨胀量大于汽缸的膨胀量；胀差为负时，说明转子轴向膨胀量小于汽缸膨胀量。当汽轮机起动时，转子受热较快

54、，一般都为正值；汽轮机停机或甩负荷时，胀差较容易出现负值。72. 简述差动变压器式位移变换器的工作原理和在电厂的主要用途？答：差动变压器式位移变换器的检测部分是由一个原线圈、两个结构完全相同的副线圈和一个铁芯组成的，其构造原理，如图56所示。其中L0是激磁线圈，由振荡器提供激磁电源；L1、L2是输出线圈，反向差动连接。输入是铁芯位移，输出是感应电势，当铁芯处在中间位置时，由于两副线圈感应电势大小相等，方向相反，因此输出为零。当铁芯的位置变化时，输出电压U有一值输出，且以其相位和幅值反映铁芯位置的变化。因此，测量其大小，即可测得铁芯位移的大小。经解调器检波后变为直流电压信号输出。在电厂中经常用它

55、来测量门开度、汽缸体膨胀等。当其用于测量缸胀时，外壳固定于基础上，铁芯与汽缸相连。当其用于测量胀差时，外壳固定于汽缸上，铁芯与汽轮机转子上凸缘相耦合。图56 差动变压器式位移变换器73. 胀差大小与哪些因素有关?答：汽轮机在起动、停机及运行过程中，胀差的大小与下列因素有关： 起动机组时，汽缸与法兰加热装置投用不当，加热汽量过大或过小； 暖机过程中，升速率太快或暖机时间过短； 正常停机或滑参数停机时，汽温下降太快； 增负荷速度太快； 甩负荷后，空负荷或低负荷运行时间过长； 汽轮机发生水冲击； 正常运行过程中，蒸汽参数变化速度过快。74. 汽轮机轴向位移零位如何定法?答：在冷状态时，轴向位移零值的

56、定法是将转子的推力盘推向推力瓦工作瓦块，并与工作面靠紧，此时仪表指示应为零。75. 高压胀差零位如何定法?答：高压胀差的零位定法与轴向位移的零位定法相同。汽轮机在全冷状态下，将转子推向发电机侧，推力盘靠向推力瓦块工作面，此时仪表指示为零。机组在盘车过程中高压胀差指示表应为一定的负值(-0.3-0.4mm)。76. 轴向位移与胀差有何关系?答：轴向位移检测装置和膨胀差检测装置都是用来检测它们所在部位的汽轮机转子和静子相对位置的，因此它们的工作原理和结构基本上是相同的。轴向位移与胀差的零点均在推力瓦块处，而且零点定位法相同。轴向位移变化时，其数值虽然较小，但大轴总位移发生变化。轴向位移为正值时，大转向发电机方向位移，胀差向负值方向变化：当轴向位移向负值方向变化时，汽轮机转子向机头方向位移，胀差值向正值方向增大。如果机组参数不变，负荷稳定，胀差与轴向位移不发生变化。机组起停过程中及蒸汽参数变化时，胀差将会发生变化，而轴向位移并不发生变化。运行中轴向位移变化，必然引起胀差的变化。在汽轮机轴向位移保护系统中，轴向位移检测装置应设在尽量靠近推力轴承的地方，以排除转子膨胀的影响。胀差检测装置应该在尽量远离推力轴承的地方，以排除转子窜动的影响。77. 胀差在什么情况下出现负值?答：由于汽缸与转子的钢材有所不同，一般转子的线膨胀系数大于汽缸的线膨胀系数，加上转子质量小受热面大。机组在正常运行时，胀