汽轮机保护系统讲义

1、A&D AS CS2 危急遮断系统危急遮断系统危急遮断系统危急遮断系统- -ETSETS（Emergency Trip SystemEmergency Trip System）是在紧急情况下，迅速是在紧急情况下，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 广义广义：-包括所有保护部套包括所有保护部套1.1. 机械危急遮断系统机械危急遮断系统2.2. 热工监视保护装置热工监视保护装置3.3. 现场检测、执行机构等现场检测、执行机构等狭义：狭义：- - ETSETS仅指热工监视保护装置及其电气检测、执行仅指热工监视保护装置及其电气检

2、测、执行元件元件 A&D AS CS2 广义保护系统广义保护系统1.1. 机械危急遮断系统机械危急遮断系统危急遮断器危急遮断器危急遮断油门及其试验和复位装置危急遮断油门及其试验和复位装置手动停机装置手动停机装置轴向位移遮断装置轴向位移遮断装置真空低遮断装置真空低遮断装置油压低遮断装置油压低遮断装置隔膜阀等隔膜阀等2.2. 热工监视保护装置热工监视保护装置电气柜电气柜电源电源电子线路板电子线路板计算机卡件计算机卡件继电器继电器接触器接触器电气线路电气线路保护逻辑等。保护逻辑等。3.3. 现场检测、执行机构现场检测、执行机构主汽阀及其油动机主汽阀及其油动机再热主汽阀及其油动机再热主汽阀及其

3、油动机紧急停机电磁阀紧急停机电磁阀各种压力、温度、行程开关各种压力、温度、行程开关 A&D AS CS2 ETS保护系统项目保护系统项目ETSETS系统监测的项目系统监测的项目: :1.1. 超速超速2.2. 真空低真空低3.3. 油压低油压低4.4. 轴向位移大轴向位移大5.5. 机组振动大机组振动大6.6. 润滑油温度高润滑油温度高7.7. 推力瓦及支持轴瓦温度高推力瓦及支持轴瓦温度高8.8. 差胀大差胀大9.9. 缸胀超差缸胀超差10.10.偏心大偏心大11.11.发电机断水发电机断水12.12.锅炉燃料跳闸锅炉燃料跳闸 A&D AS CS2 ETSETS系统与其他系统的

4、关系系统与其他系统的关系 1.1. ETSETS系统与系统与DEHDEH系统、系统、TSITSI系统等是互相联系，相系统等是互相联系，相互作用的互作用的2.2. 共同完成机组控制、监测、安全运行的任务共同完成机组控制、监测、安全运行的任务3.3. DEHDEH调节调节TSITSI监测监测ETSETS保护保护冗余DPUDE H输入信号独立通道三选二硬件OPC转速1OPC电磁阀伺服系统高调门中调门转速2转速3ETS主汽门其它紧急停机信号103%超速110%超速ASL新 华 DEH III OPC工 作 原 理 图A&D AS CS2 1.1. 简洁、直接、独立、快速的原则简洁、直接、独立、

5、快速的原则尽量减少各种中间环节和时间延迟尽量减少各种中间环节和时间延迟尽量避免转接、扩展和转换尽量避免转接、扩展和转换 2.2. 独立系统原则独立系统原则一般应与调节系统分开设计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，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保护系统仍具有使汽轮机停止运行的能力能力 3.3. 失电跳机原则失电跳机原则ETSETS系统应具有独立的供电系统，要求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

6、设计成护逻辑不能被执行时，则必须设计成失电跳机方式失电跳机方式如果采用带电跳闸方式，系统中应具如果采用带电跳闸方式，系统中应具有在线电源监视、报警功能有在线电源监视、报警功能ETSETS系统设计原则系统设计原则 4.4. 冗余配置原则冗余配置原则一套系统故障时，另一套仍然一套系统故障时，另一套仍然具有使汽机停止运行的一切功具有使汽机停止运行的一切功能能故障的一套系统可进行在线维故障的一套系统可进行在线维修、更换，而不对保护功能和修、更换，而不对保护功能和机组运行有任何影响机组运行有任何影响 A&D AS CS2 超速保护超速保护 汽轮机超速的主要原因汽轮机超速的主要原因1.1. 由于电

7、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。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。2.2. 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。3.3. 并网运行时，发电机突然失磁，造成机组异步运行。并网运行时，发电机突然失磁，造成机组异步运行。4.4. 转速控制情况下转速信号突然失去。转速控制情况下转速信号突然失去。5.5. 阀门或执行机构卡涩，造成阀门无法关闭或关闭速度太慢阀门或执行机构卡涩，造成阀门无法关闭或关闭速度太慢 汽轮机超速的危害汽轮机超速的危害1.1. 离心力是与转速

8、的平方成正比离心力是与转速的平方成正比2.2. 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的115%120%115%120%来设计来设计3.3. 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的严重事故 A&D AS CS2 危急遮断器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接和最可靠的超速保护形式 电子超速保护电子超速保护测量精度

9、高，调整容易测量精度高，调整容易附加保安器附加保安器超速保护方式超速保护方式 A&D AS CS2 危急保安器危急保安器 0n0 00 x0rxcFsF1n2nmaxx额定转速动作转速1n复位转速0n2n00csFFmaxsFmaxcFABCn00130mrkxn)()(30max0max02xrmxxknA&D AS CS2 危急保安器危急保安器 xnmaxx0n2n1n12345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 a)(21A&D AS CS2 机械液压超速保护系统机械液压超速保护系统 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

10、际超速试验o注油试验滑阀式危急遮断油门 哈汽哈汽200200MWMW危急保安系统危急保安系统A&D AS CS2 上汽上汽300300MWMW危急保安系统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 机械液压超速保护系统机械液压超速保护系统 A&D AS CS2 电超速保护系统电超速保护系统 OST-15V-15VA1A4R20M1F/VOSXOSX转速探头指示表Q1遮断继电器转速信号F/V转换器缓冲放大R2A1试验设定点R1V/FMOSTR36R30遮断设定点-15V振荡信号比较放大器A&D AS

11、CS2 电电超速保护系统超速保护系统电超速保护系统电超速保护系统1.1. 转速发讯器转速发讯器采用磁阻式，也可以采用涡流式采用磁阻式，也可以采用涡流式建议安装在盘车齿轮附近建议安装在盘车齿轮附近或与或与DEHDEH分别安装于汽轮机前面或后面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为了防止单个元件故障，一般都设置双重或三重冗余 2.2. 转速检测、判断卡件转速检测、判断卡件安装在机柜内安装在机柜内模拟型模拟型/ /数字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该信号

12、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 电超速保护定植电超速保护定植 上汽：哈汽：Hzznf4150608330006000Hzznft4565608330001 . 160%1100Hzznf4400608830006000Hzznft4840608830001 . 160%11006000znf 60%1100znftA&D AS CS2 超速保护连锁试验回路超速保护连锁试验回路S1S2OS-1OS-

13、2110VDC+-OSTS1S2OS-1OS-2110VDC+-OST2OST1A&D AS CS2 ETSETS驱动回路驱动回路1A1A1B1B20-1AST20-3AST1A1BLR1A1BLR2A2BLR2A2B2A2A2B2B20-2AST20-4ASTLP-1LBO-1LV-1OS-1TB-1RM-1RCPWRRCLP-2LBO-2LV-2OS-2TB-2RM-2PWRPWRPWRPWR超速保护板RC试验复位遮断复位110VAC#1110VAC#2通道#1通道#2A&D AS CS2 轴向位移保护轴向位移保护轴向位移产生的原因：轴向位移产生的原因： 汽轮机是高温、高压

14、蒸汽驱动的旋转机械汽轮机是高温、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：推力轴承：v工作推力瓦块工作推力瓦块v非工作推力瓦块非工作推力瓦块A&D AS CS2 轴向位移过大的危害轴向位移过大的危害： 推力瓦块上浇有乌金。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，承载推力正常运行时，推力瓦块与

15、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。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，造成严重机械事故碰撞，造成严重机械事故轴向位移的危害轴向位移的危害A&D AS CS2 转子轴向窜动的其他原因：转子轴向窜动的其他原因： 高、中、低压汽缸之间进汽不平衡高、中、低压汽缸之间进汽不平衡 水冲击水冲击 动叶结垢动叶结垢 润滑油系统油压润滑

16、油系统油压 油温不正常致使油膜破坏油温不正常致使油膜破坏 轴向位移的其他原因轴向位移的其他原因A&D AS CS2 轴向位移检测由轴向位移检测由TSITSI系统完成系统完成 通过测量转子位移，判断推通过测量转子位移，判断推力轴承的磨损情况力轴承的磨损情况 趋近式探头趋近式探头 探头输出信号与距离成正比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一般分别检测前向和后向位移 探头安装于推力轴承附近探头安装于推力轴承附近避免避免转子胀缩的影响转子胀缩的影响允许在线试验允许在线试验轴向位移保护轴向位移保护A&D AS CS2 1A1A1B1B20-1AST20-3AST1A1B

17、LR1A1BLR2A2BLR2A2B2A2A2B2B20-2AST20-4ASTLP-1LBO-1LV-1OS-1TB-1RM-1RCPWRRCLP-2LBO-2LV-2OS-2TB-2RM-2PWRPWRPWRPWR超速保护板RC试验复位遮断复位110VAC#1110VAC#2通道#1通道#2ETSETS驱动回路驱动回路A&D AS CS2 低低润滑油压保护润滑油压保护 A&D AS CS2 润滑油压保护润滑油压保护润滑油压力由分成两个通道的润滑油压力由分成两个通道的4 4个压力开关检测个压力开关检测当正常运行时，压力开关当正常运行时，压力开关63631/1/LBOLBO和和

18、63633/3/LBOLBO的接点是闭合的的接点是闭合的中间继电器中间继电器1 1X/LBOX/LBO和和3 3X/LBOX/LBO正常地动作正常地动作与遮断控制继电器与遮断控制继电器LBOLBO1 1串联的继电器接点串联的继电器接点1 1X/LBOX/LBO和和3 3X/LBOX/LBO都是闭合都是闭合的的这样，继电器这样，继电器LBOLBO1 1就动作就动作通道通道2 2具有同样的元件，具有同样的元件，LBOLBO2 2是用于通道是用于通道2 2的遮断控制继电器。的遮断控制继电器。继电器继电器LBOLBO1 1和和LBOLBO2 2线圈的一侧通过选择开关的接点线圈的一侧通过选择开关的接点S1S1和和S2S2而相连而相连。在正常运行时，接点在正常运行时，接点S1S1和和S2S2是闭合的，所以继电器是闭合的，所以继电器LBOLBO1 1和和LBOLBO2 2的的线圈是并联的。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，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，继电器继电器LBOLBO1 1和和LBOLBO2 2就将释放（引起自动停机通道就将释放（引起自动停机通道1 1和和2 2遮断）遮断） A&D AS CS2 ETSETS系统提供