汽轮机调节保安系统

1、汽轮机调节保安系统汽轮机调节保安系统汽轮机调节保安系统汽轮机调节保安系统汽轮机的调节保安系统采用数字式电调系统（DEH），液压部分采用高压抗燃油系统（EH）。本调节保安系统大致可分为DEH系统，EH系统，危急保安系统、ETS（电子部分）和TSI系统几大部分。EH系统的总的功能是接受DEH信号操纵汽轮机的进汽阀,以调节通过汽轮机的蒸汽流量,除正常控制进汽阀门的开度外，EH系统还包括在危急情况下自动关闭油动机的装置（卸载阀）。EH系统可分为EH供油系统、EH执行机构；EH供油系统是以高压抗燃油为介质,为执行机构及安全部套提供动力油源并保证油的品质.EH执行机构用来直接控制各汽阀的开度。EH执行机构

2、有高压主汽门油动机2台，高压调门油动机4台，再热主汽门油动机2台和再热调节汽阀油动机4台。油动机的开启、关闭或开度的大小均由DEH的电信号控制，同时还设有由OPC和AST油压控制的联锁保护功能。 危急保安系统由危急遮断控制块、隔膜阀、超速遮断机构和综合安全装置等组成，为系统提供超速保护及危急停机等功能。ETS（电子部分）是汽机的紧急停机装置，它根据汽轮机安全运行要求，接受就地一次仪表 TSI二次仪表及其他系统要求汽机停机的信号，控制停机电磁阀，使机组紧急停机，保护汽轮机。汽轮机调节保安系统汽轮机调节保安系统TSI是汽轮机的监测保护系统，在汽轮机盘车、启动、运行和超速试验试验以及停机过程中，可以

3、连续显示和记录汽轮机转子和汽缸机械状态参数，并在超出预置的运行极限时发出报警，当超出预置的危险值时发送停机信号给ETS，使机组自动停机。各机构的工作原理各机构的工作原理: : 每个油动机与系统之间有3根油管相连，一根是由EH供油系统提供的高压油作为油动机的动力油源送到每一个油动机，每个油动机在高压油入口都配有隔离截止阀，在线维修时如需更换油动机上的某一元件，可以关闭此阀后进行，不必停泵。每个油动机上还有一根回油管与系统的有压回油母管相通，出口处有一个逆止阀，防止在线维修时有压回油的油倒流泄漏。另一根为安全油管，出口处也有一个逆止阀，用于在泄去某一个油动机的安全油压以达到快关该油动机（如做汽阀门

4、杆活动试验）时不会影响其余油动机的工作状态。主汽门油动机（简称TV）和再热主汽门油动机（简称RSV）的安全油管与危急遮断（AST）油总管相通；调节汽阀油动机（简称GV）和再热调节汽阀油动机（简称IV）的安全油管与超速保护（OPC）油总管相通。AST母管与OPC母管均通入危急遮断控制块，在危急遮断控制块内，AST母管与OPC母管之间布置了2个并联逆止阀，方向为OPC向AST可通，反向逆止，这样可以在103超速保护动作时只泄去OPC油压而保持AST油压，而在泄去AST油压（如停机）时，OPC油压自动泄去，不必动作相关的OPC电磁阀。 各机构的工作原理各机构的工作原理: :油动机均为单侧型，油压提供

5、开启力，关闭依靠弹簧力。油动机有可控型和全开全关型2种，其中RSV为全开全关型，其余为可控型。在汽机复位（建立隔膜阀上方油压，关闭隔膜阀）和挂闸（给4个AST电磁阀通电，使之关闭）后，高压油（HP）经RSV的截止阀和节流孔进入油缸高压腔，该油腔与卸荷阀高压腔相通，卸荷阀的主阀芯上有一个节流孔，高压油流过节流孔后经逆止阀向危急遮断（AST）油母管供油，使AST油压上升接近HP油压，随着油压的上升，RSV逐渐打开，直到全开。要关闭RSV有3种途径，一是泄去AST母管油压（相当于停机状态）；二是松出卸荷阀的压力调节手柄，使溢流阀打开，但由于AST逆止阀的作用，AST母管油压不会泄去，因而其它油动机的

6、状态不会受到影响，适用于手动门杆活动试验或调试时对某一油动机进行单独操作；三是给试验电磁阀（20/RSV）通电，起到卸去卸荷阀的压力。适用于进行遥控门杆活动试验 TV的工作原理的工作原理: : TV的工作原理的工作原理: : HP经隔离阀、滤芯后一路到伺服阀，到一个2位3通电磁阀（20/TV），另一路经节流孔后成为AST油压。伺服阀相当于一个三位四通方向阀，用于单侧油动机时有一个输出口堵死，故相当于一个三位三通方向阀，方向阀的开闭由伺服放大器输出的电流信号确定。当伺服阀输入电流为零偏电流（接近于零）时，伺服阀相当于一个隔离阀，各个油路均不通，使油动机保持开度不变；当伺服阀输入正向电流（按油动机

7、开的方向定义），伺服阀就接通高压油与油缸高压腔的油路，同时高压油到达卸荷阀。电磁阀（20/TV）与RSV的试验电磁阀（20/RSV）的型号是相同的，但此处用作2位3通方向控制阀，断电时AST的进出油口相通，通电时将AST进油口隔断，AST出油口与回油口接通。当机组处于挂闸状态时，危急遮断电磁阀（20/AST）和隔膜阀关闭，AST母管中就会建立压力，卸荷阀就会关闭不通，则油缸活塞就会向上移动；当伺服阀输入反向电流，伺服阀就接通油缸高压腔与低压腔的油路，油缸活塞就会在弹簧的作用下向下移动。我们将HP通入活塞杆腔，活塞杆受拉力时开汽门的油动机称为拉式油动机，比较适用于油动机活塞杆与汽门门杆直接相联的

8、直动式结构。 GV 、IV的工作原理的工作原理: :GV的部件与功能与TV相同,区别仅在于GV油动机的行程较短，TV的危急遮断(AST)油管对GV来说是超速保护(OPC)油管,GV的卸荷阀与RSV相同。IV的主要部件、结构与TV相同。区别仅在于作用于快速卸荷阀的是OPC油压。 电液伺服阀的工作原理电液伺服阀的工作原理 电液伺服阀的工作原理电液伺服阀的工作原理 1过滤器 2节流孔 3喷嘴 4可动衔铁 5力矩马达 6线圈 7弹簧管 8-挡板 9反馈杆 10阀心 11节流孔 电液伺服阀的工作原理电液伺服阀的工作原理 电液伺服阀是由一个电力矩马达以及带有机械反馈的二级液压功率放大所组成。第一级是由一个

9、双喷嘴及一个单挡板组成，此挡板固定在衔铁的中点，并且在二个喷嘴之间穿过，使在喷嘴的端部与挡板之间形成了二个可变的节流间隙。由挡板及喷嘴控制的油压作用在第二级滑阀两端的端面上。第二级滑阀是四通滑阀结构，在这种结构中，在相同的压差下，滑阀的输出流量与滑阀开口成正比。一个悬臂反馈针固定在衔铁上，穿过挡板嵌入滑阀中心的一个槽内。在零位位置，挡板对流过二个喷嘴的油流的节流相同，因此就不存在引起滑阀位移的压差。当有信号作用在力矩马达上时，衔铁及挡板就会偏向某一个喷嘴，使得滑阀两端的油压不同，从而推动滑阀移动，使高压油进入油缸高压腔或将油缸高压腔中的高压油泄放至回油，油动机的动作使LVDT的反馈信号与阀位指

10、令信号趋向一致。此时，作用在力矩马达上的电流消失，挡板在喷嘴作用下回到中间位置，滑阀两端的压差为零，滑阀就在反馈针的作用下回到原始位置，直到输入另一个信号电流为止。 LVDT工作原理工作原理 LVDT即线性位移差动变送器，是一种电气机械式传感器，它产生与其外壳位移成正比的差动电信号。它由三个等跨分布在圆筒形线圈架上的线圈所组成，一个磁铁芯固定在油动机连杆上。此铁芯是沿轴向在线圈组件内移动，并且形成一个连接线圈的磁力线通路，中央的线圈是初级的，它是由交流中频电进行激励的。这样，在外面的二个线圈上就感应出电压。这二个外面的线圈（次级）是反向串接在一起的，因而次级线圈的二个电压相位是相反的，变压器的

11、净输出是此二个电压的差。铁芯的中间位置，输出为零，这就称作零位。零位是机械地调整在油动机行程的中点。LVDT的输出是交流的，它必须由一解调器进行整流，以便与要求的油动机位置信号相加。 TV的卸荷阀的卸荷阀 TV的卸荷阀的卸荷阀 TV的卸荷阀结构比较特殊，是专门设计制造的，这是由于TV的油缸直径和行程都比较大，象其它油动机一样，采用市场品溢流阀作为卸荷阀已不能满足快关要求。当OPC油压泄去时，溢流阀的阀芯在弹簧力的作用下处于开启位置（向上）；当OPC油压上升时，首先将油压作用于阀垫上方的小腔室，将阀体向下移动，直到上阀座低部密封线密封（此时，阀体下密封线应留有一定的间隙，这是因为一方面在机械加工

12、上无法达到上下二道密封线同时严格密封的要求，另一方面是为了一旦从油缸来的EH油有压力时，留下的间隙可以排油泄压，避免将阀体向上推动，使上阀座下的密封线出现间隙，无法建立阀垫上方OPC油压腔室内的压力，以至不能最终达到关闭卸荷阀的目的），然后OPC油通过节流孔进入阀垫上方OPC油压腔室，由于上阀座在装配以后留有上下0.40.6的串动间隙，仅依靠阀垫与上阀座之间的“O”形橡胶密封圈的弹力将间隙留在阀垫与上阀座之间，随着阀垫上方OPC油压腔室内压力的升高，作用于阀垫大面积上的力将进一步压缩“O”形橡胶密封圈，推动阀体向下移动，直到阀体下间隙消除为止，这就完成了关闭卸荷阀的过程。由于OPC油压作用于阀

13、垫上的总面积约为从油缸来的EH油压作用于阀体下方的面积的1.4倍，即使OPC油压略低时，卸荷阀也不会顶开。 TV的卸荷阀的卸荷阀截止阀是用来切断供给油动机的高压油，这样就可以进行对油动机的不停机检修，如更换电液伺服阀或快速卸荷阀。 2个逆止阀分别位于回油管路和AST管路上。用在回油管路上的回油逆止阀，用来防止在油动机检修期间由有压力回油总管来的油流回到油动机去。另一危急遮断油管路上的逆止阀，可在打开快速卸载阀关闭本油动机（无论它是在作试验还是在维修）时不会泄去AST总管油压，使其他油动机的位置不受影响，同时又防止检修时危急遮断油总管中的压力油倒灌。 危急遮断控制块危急遮断控制块 危急遮断控制块

14、危急遮断控制块危急遮断控制块上安装了2只OPC电磁阀、4只AST电磁阀和2只逆止阀。2只OPC电磁阀对超速保护（OPC）信号起反应，由DEH控制。万一发生甩负荷（超过30%），或者当机组超速到额定值的103%时，则DEH将给电磁阀约3秒的脉冲信号，于是，将OPC打快油快速泄放到回油管。主调节汽阀与再热调节阀将迅速关闭。止回阀将在OPC泄压时保持危急遮断（AST）母管中的油压，使主汽阀及再热主汽阀保持开启状态。在汽轮机内部的余汽膨胀后，汽轮机转速将降低。当OPC动作后7.5S，切机组转速降低到3090r/min以下时,DEH将切断电磁阀电源，电磁阀将关闭。高.中压调门打开控制转速,维持3000r

15、/min。然后，将机组同步并带负荷，以防止机组迅速冷却。系统中提供两个OPC电磁阀，作为双重保护，以防止一只阀失效，而使OPC控制失效，为机组留下超速隐患。 危急遮断控制块危急遮断控制块4只AST电磁阀分为两个通道。通道1包括20-1/AST与20-3/AST，而通道2则包括20-2/AST与20-4/AST。每一通道由在危急遮断系统控制柜中各自的继电器保持供电。危急遮断系统的作用为，在传感器指明汽轮机的任一变量处于遮断水平时，打开所有的AST电磁阀，以遮断机组。系统设计成在任一电磁阀故障拒动时，不会影响系统功能。这就是如前所述，设计成两相同独立通道的原因。每一通道有其本身的继电器、电源和监测

16、所有汽机遮断变量的能力。遮断汽轮机需要两个通道同时动作。如果发生一偶然性遮断事故，至少在每一通道中有一AST电磁阀应动作，才能遮断汽轮机。每一通道可以分开地在汽轮机运行时作试验而不会产生遮断或在实际需要遮断时拒动。在试验时，通道的电源是隔离的，所以一次只能试验一个通道OPC电磁阀与AST电磁阀均为先导型，其区别是：OPC电磁阀是由内部供油控制的，而AST电磁阀则由高压油路来的外部供油控制；OPC电磁铁为直流电磁铁，AST电磁铁为交流电磁铁；OPC电磁阀与AST电磁阀的阀体结构相同，仅需调整内部节流孔的安装位置，将OPC电磁阀调整为常闭型，即失电关闭，而将AST电磁阀调整为常开型，即失电打开。

17、危急遮断控制块危急遮断控制块4只危急遮断电磁阀（20/AST）都是两级动作阀，其第一级动作是正常时通电关闭。经节流后的油，通过导阀窗口进入阀门左侧。电磁阀处于通电关闭状态时，堵住回油通道，其结果是，高压油在第二级滑阀后产生一不平衡力，此力与弹簧的附加力保持滑阀在阀座上，堵住危急遮断母管到回油的油流，使机组建立AST油压。当电磁阀失电时，将打开回油口，使经过节流后进入导阀的油失压，从而使第二级滑阀后提供的不平衡力随即消失，于是滑阀打开。 EHEH油压低试验块油压低试验块 EHEH油压低试验块油压低试验块EH油压低试验块为EH油压低压力开关（63/LP）的取样源，同时还配置压力表可以直接观察压力值

18、。EH高压油（HP）从进油口处接入，经进口截止阀后进入两路并联油路。任意一路都先经节流孔后通向压力表和压力开关（63-14/LP），中间旁路电磁阀和手动试验阀均排回油。试验时，2个电磁阀是电路互锁的，不会在试验时同时打开，2个手动试验阀应注意不可在开机时同时打开，避免造成停机。在打开一个电磁阀或手动试验阀时，该路压力表和压力开关将接收到油压低信号，但因与母管之间有节流孔隔离，故不会影响母管压力，从而达到试验的目的。正常运行时，节流孔将基本不起作用，压力表和压力开关将感受系统的实际压力。 隔膜阀隔膜阀 隔膜阀隔膜阀 隔膜阀隔膜阀隔膜阀是低压油危急保安系统与EH系统之间的一个接口，其主阀的进口通A

19、ST母管，出口通回油。隔膜阀的关闭依靠隔膜上方引入的低压安全油压，开启依靠弹簧力。通过隔膜阀的作用，可以将低压油危急保安系统（如危急遮断器，手动停机装置等）的停机信号（低压安全油压力低）传递给EH系统（泄去AST油压）。空气引导阀空气引导阀 空气引导阀空气引导阀空气引导阀空气引导阀空气引导阀空气引导阀空气引导阀结构如图所示。空气引导阀是抽汽逆止阀与EH系统之间的一个接口,在配置空气引导阀的机组上,所有抽汽逆止阀应该是气动式的, 空气引导阀用于控制供给气动抽汽逆止阀的压缩空气。该阀由一个油缸和一个带弹簧的青铜阀本体组成，油缸控制阀门的打开，而弹簧提供了关闭阀门所需的力。 当OPC母管有压力时，油

20、缸活塞往外伸出，空气引导阀的提升头便封住“通大气”的孔口，使压缩空气通过此阀进入抽 汽逆止阀的通道，打开抽汽逆止阀。DCS可以操作抽汽逆止阀上的电磁阀来确定其开启或关闭;当OPC母管失压时，该阀由于弹簧力的作用而关闭，提升头封住了压缩空气源的出口通路，截留在到抽汽逆止阀去的管道中的压缩空气经“通大气”阀口排放，不管此时DCS的指令如何,均无条件地将抽汽逆止阀快速关闭,防止超速. 机械危急遮断系统机械危急遮断系统 机械危急遮断系统机械危急遮断系统在DEH系统中，对转速的保护是多重的。机械超速遮断系统是1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，在机械超速时通过机械动作而实现停机。图中

21、所示为机械超速危急遮断系统的工作原理图。它的传感器为飞锤式传感器，装于转子延伸的横向孔中，其重心与转子的几何中心偏置，通过压弹簧，将飞锤紧压在横向小孔中，利用弹簧约束力与飞锤离心力平衡的原理来设计动作转速。设飞锤的重力为G，飞锤的重心与转子的几何中心距离为a，飞锤出击距离为，离心力为C，转子角速度= n/60 ，重力加速度为g，则飞锤的离心力与转子角速度的关系为：C=G/g（a+x）2从式中看出，只要规定了动作转速w，则离心力便可以求出。然后，设计压弹簧，其约束力p的方向与离心力的方向相反，在转速低于动作转速c p时，飞锤不出击；当转速成达到动作转速 c p时，飞锤出击，通过碰钩使机械危急遮断

22、机构动作并实行停机。 机械危急遮断系统机械危急遮断系统机械超速保护系统的油系统，采用的是与润滑油主油泵相连接的油系统。当机组正常运行时，脱扣油母管中的油自主油泵出口管经节流后分两路进入危急遮断油滑阀，其中一路引入人超速保护试验滑阀，再进入危急遮断滑阀；另一路经二级节流后，作用在危急遮断油滑阀并使之紧压在阀座上，把滑阀推向泄油口关闭。由于危急遮断滑阀左侧的面积小于右侧的面积，所以油压的作用力把滑阀推向左侧，使蝶阀紧压在阀座上堵住了排油孔其结果使脱扣油母管中的油压等于主油泵出口的油压，遮断系统处于等待备用状态。该系统与电超速系统（ETS）互为独立。 机械危急遮断系统机械危急遮断系统飞锤飞出的转速，

23、一般为额定转速的110112%。机组正常运行时，飞锤因所产生的离心力，不足以克服弹簧反方向的约束力，飞锤不能飞出。但机组超速，随着转速的升高，离心力随之增加，当离心力大于约束力时，飞锤外移，偏心距加大，虽然弹簧压缩力也增加，但离心力的增加大于弹簧压缩力的增加，于是迅速克服约束力而使飞锤飞出，飞出的飞锤作用在脱扣板上，使碰钩围绕其短轴旋转，带动危急遮断滑阀向右运动，碟阀随之离开阀座并泄油，当脱口油泄压后，薄膜阀开启，危急跳闸油路泄压，关闭主汽阀及调节阀，汽轮机紧急停机，防止了汽轮机的超速，保护了汽轮机的安全。正常情况下，由于危急泄油滑阀左边面积小于右边面积，所以油压的作用把滑阀推向左侧，因而危急

24、泄油滑阀的蝶阀紧紧地压在阀座上，脱口油不泄漏。当超速飞锤出击打到脱扣板上时，危急泄油阀右移，脱口油泄压。当汽轮机停止进汽后转子转速逐渐降低，然而此时飞锤仍在最大限制飞出位置，转速的降低虽使离心力减小，但此时离心力仍大于弹簧压缩力，因而飞锤并不复位。只待离心力减小到等于弹簧压缩力时，飞锤才开始内移。与转速上升时相反，当偏心距减小时，离心力的减小比弹簧力的减小要大，因而飞锤迅速复位。飞锤开始复位的转速称为复位转速。复位转速比额定转速稍高，以便复位尽早挂钩，带转速稍下降到并网转速，从而迅速并网发电。 就地手动脱扣复位就地手动脱扣复位 在汽轮机头左上部有两个手柄。靠近汽轮机中心线的为超速试验手柄，离开

25、汽轮机中心线较远的是就地手动脱扣及复位手柄，简称脱复手柄。当运行人员将脱复手柄向汽轮机中心线拉动时，将使曲臂顺时针转动，带动脱口板逆时针转动，危急泄油滑阀右移，脱扣油路泄压，薄膜阀开启，危急跳闸油路泄压后，各主汽阀及调节阀关闭，汽轮机停机。脱复手柄亦可在汽轮机运行状态下试验脱口板及危急泄油滑阀动作的可靠性。试验方法是先将超速试验手柄拉离汽轮机中心线放在试验位置，切断脱扣油通向试验滑阀的主油路。随后向脱扣方向拉动脱复手柄，曲臂顺时针方向转动，带动脱口板逆时针转动，危急泄油滑阀右移，脱扣油从危急泄油滑阀中泄出。但该路脱扣油是从主油泵出口经过了两只节流孔后形成的，因为第二个节流孔孔径较小，限制了危急

26、泄油滑阀的泄油量，因而脱扣油压降低不多，不会引起薄膜阀的开启及危急跳闸油路（AST）的泄压，从而保证了汽轮机在正常情况下对脱口板、危急泄油滑阀灵活性的试验。 就地手动脱扣复位就地手动脱扣复位在进行试验脱口板、危急泄油滑阀动作正常后，必须重新挂闸复位。此时一边仍拉住超速试验滑阀手柄，以防脱扣油泄压。一边向离开汽轮机中心线的方向拉动脱口板上而挂闸。此时危急泄油滑阀蝶阀左移，并在脱口油压作用下紧紧压在阀座上，从而建立了脱扣油压。然后再缓慢地松开超速试验手柄。如果是超速跳闸或运行中手拉脱复手柄跳闸，则必须待转速降到复位转速后再进行挂闸。此时不必拉动超速试验滑阀手柄。挂闸后脱扣油压建立，使薄膜阀关闭，危

27、急跳闸油路油压恢复，准备启机。 就地手动脱扣复位就地手动脱扣复位遥控复位遥控复位 除了就地复位外，为了在控制室进行操作，还设有遥控复位装置。该装置主要由气动活塞及四通电磁阀等组成。汽轮机跳闸后，脱复手柄在跳闸位置。在汽轮机挂闸前，四通电磁阀断电而处于关闭状态，压缩空气经过四通电磁阀进入气动活塞上部。气动活塞下部与大气相通，气动活塞被推到下面极限位置。并由闭锁开关显示出气动活塞杆端部铰接环在最低位置上，该铰接环与杠杆相接，杠杆与脱复手柄装在同一根转轴上。在气动活塞杆中部接有行程开关接点，用以输送信号到主控制显示脱复手柄的位置。当需要挂闸复位时，在控制室按下复位按钮，使四通电磁阀通电，四通阀改变空气的通道，压缩空气通到气动活塞的下部。气动活塞上部则与大气相通，活塞被压缩空气推到最高极限位置，杠杆逆时针转动，同时推动脱复手柄转动，使曲臂转动到挂闸位置。危急泄油滑阀复位，恢复脱扣油压。脱复手柄亦恢复到正常位置。行程开关及闭锁开关标示了挂闸复位状态，并且使四通电磁阀断电，压缩空气又进入气动活塞上部，气动活塞恢复到正常位置。 遥控复位遥控复位 充油试验充油试验 为了确保汽轮机的安全，必须保证飞锤动作转速的可能性。一般超速试验是定期进行的，试验时需卸去全部负荷，并且要求十分谨慎与小心