汽机调速保安系统

汽机调速保安系统一.DEH介绍任务保安调频调负原理指令阀位信号液压位移开度阀门DEH压力频率负荷公司DEH系统由电气和液压两局部组成1〕电气局部采用日立HIACS-5000M2〕高压抗燃油数字电液控制系统〔DigtalElectro－HydraulicControl，简称DEH或D-EHC〕。液压局部由液压供油系统、液压伺服系统、高压遮断系统、和低压保安系统四局部构成。3〕调节保安系统是高压抗燃油数字电液控制系统〔DEH〕的执行机构，它接受DEH发出的指令，完成挂闸、驱动阀门及遮断机组等任务。供油系统为机组调节保安系统提供高压抗燃油源，并由它驱动油动机、高压抗燃油遮断系统。伺服系统接受DEH的控制信号，控制汽机阀门油动机的进油量，从而实现对阀位的控制。在机组发生危急情况时，高压遮断系统和低压保安系统立即动作，切断汽源，迅速停机，防止事故扩大和设备损坏。本机组共设置有四个主汽调节阀油动机；两个主汽阀油动机；两个中压主汽阀油动机；两个中压调节阀油动机。其中高压、中压调节阀及右侧高压主汽阀油动机由电液伺服阀实现连续控制，左侧高压主汽阀油动机、双侧中压主汽阀油动机由电磁阀实现二位控制。液压伺服系统系统功能介绍一、控制阀门的开度DEH可以控制高压主汽阀及各调节阀油动机的电液伺服阀，使高压油进入油缸下腔室，使活塞上行并在活塞端面形成与弹簧相适应的负载力。由于位移传感器〔LVDT〕的拉杆和活塞连接，活塞移动便由LVDT产生位置信号，该信号经解调器反响到伺服放大器的输入端，直到阀位指令相平衡时活塞停止运动。此时蒸汽阀门已经开到了所需要的开度，完成了电信号-液压力-机械位移的转换过程。随着阀位指令信号变化，各阀油动机不断地调节蒸汽门的开度。二、实现阀门快关系统所有的蒸汽阀门均设置了阀门操纵座，阀门的关闭由操纵座弹簧紧力来保证。机组正常工作时，各油动机集成块上安置的卸载阀阀芯将负载压力油、回油和平安油分开。停机时，保护系统动作，高压平安油压被卸掉，卸载阀在油动机活塞下腔室的油压作用下翻开，油缸下腔室通过卸载阀与油缸上腔室相连，油动机活塞下腔室一局部油回到油缸上腔室，另一局部油通过单向阀回油箱。阀门在操纵座弹簧紧力作用下迅速关闭。油动机本机组系统中高压调节阀油动机、右侧高压主汽门油动机和中压调节阀油动机属于连续控制型油动机，其中在控制块上装有伺服阀、关断阀、卸载阀、遮断电磁阀和单向阀及测压接头等；而左侧高压主汽阀油动机、中压主汽阀油动机属开关控制型油动机，在控制块上那么装有遮断电磁阀、关断阀、卸载阀、试验电磁阀和单向阀及测压接头等。本机组所有油动机均采用单侧进油式油动机。这种油动机由于是依靠弹簧力关闭阀门，因此可以保证在失去动力源压力油的情况下仍能关闭阀门。而油动机的开启只是靠压力油作用，即只用于使机组加减负荷或升降转速，速度可以慢一些，单位时间的用油量较小。连续控制型油动机的工作原理主汽调节阀油动机、右侧高压主汽门油动机和中压调节阀油动机属于连续控制型油动机，其工作原理根本相同。当遮断电磁阀失电时，遮断电磁阀排油口关闭，卸载阀上腔作用了高压平安油压，卸载阀关闭；同时关断阀在保安油的作用下开启，压力油经关断阀到伺服阀前。油动机工作准备就绪。A、伺服阀接受DEH来的信号控制油缸活塞下腔室的油量当需要开大阀门时，伺服阀将压力油引入活塞下腔室，油压力克服弹簧力和蒸汽力作用使阀门开大，LVDT将其行程信号反响至DEH。当需要关小阀门时，伺服阀将活塞下腔室接通排油，在弹簧力的蒸汽力的作用下将阀门关小，LVDT将其行程信号反响至DEH。当阀门开大或关小到需要的位置时，DEH将其指令和LVDT反响信号综合计算后使伺服阀回到电气零位，遮断其进油口或排油口，使阀门停止在指定位置上。伺服阀具有机械零位偏置，当伺服阀失去控制电源时，能保证油动机关闭。B、油动机备有卸载阀供遮断状况时快速关闭油动机用当卸载阀翻开时，平安油压泄掉，油动机活塞下腔室接通排油管，在弹簧力的作用下快速关闭油动机，同时伺服阀将与活塞下腔室相连的排油口也翻开接通排油，作为油动机快关的辅助手段。C、油动机备有供甩负荷或遮断状况时应用的关断阀，其作用在于快速切断油动机进油，防止系统油压因油动机快关的瞬态耗油而下降。1号主汽调节阀开关控制型油动机的工作原理2号主汽阀油动机、中压主汽阀油动机都采用二位开关控制方式控制阀门开关。由限位开关指示阀门的全开、全关及试验位置。遮断电磁阀失电，平安油压使卸载阀关闭，同时关断阀开启，油动机准备工作就绪。油动机在压力油作用下使阀门翻开。当平安油失压时，卸载阀在活塞下腔室油压作用下翻开，油动机活塞下腔室与回油相通，阀门操纵座在弹簧紧力的作用下迅速关闭主汽阀。当阀门进行活动试验时，试验电磁阀带电，将油动机活塞下的油压经节流孔与回油相通，阀门活动试验速度由节流孔来控制，当单个阀门需作快关试验时，只需使遮断电磁阀带电，油动机和阀门在操纵座弹簧紧力作用下迅速关闭。关断阀、卸载阀的功能与调节阀油动机相同。2号主汽阀电液伺服阀在稳态工况下，两侧的喷嘴挡板间隙是相等的，因此排油面积也相等，作用在断流滑阀两端的油压也相等，使断流滑阀保持在中间位置，遮断了进出执行机构油动机的油口；另一路高压油就作为移动油动机活塞的动力油，由断流滑阀控制。当DEH送来的电气信号〔即阀位信号〕输入控制线圈、在永久磁钢磁场的作用下，产生了偏转扭矩，使可动衔铁带动弹簧管及挡板偏转，改变了喷嘴与挡板之间的间隙。间隙减小的一侧油压升高，间隙增大的一侧油压降低。在此压差的作用下，断流滑阀移动，翻开了油动机通高压油及回油的两个控制口，使油动机活塞移动，控制调节阀的开度。当可动衔铁、弹簧管及挡板偏转时，弹簧管发生弹性变形，反响杆发生挠曲。待断流滑阀在两端油压差作用下产生位移时，就使反响簧片产生反作用力矩，它与弹簧管、可动衔铁吸动力等的反力矩一起，与输入电流产生的主动力矩相比较，直到总力矩的代数和等于零，即油动机到达一个新的平衡位置，这一位置与输入的电流量△I成正比，此时可动衔铁和挡油板及滑阀均回复到中间位置。一个调节过程结束，油动机便也稳定在新的开度。当输入信号极性相反时，滑阀位移方向也随之相反。三.保安危急遮断调速系统功能实现机组挂闸。适应高、中压缸联合启动要求。适应中压缸启动要求。具有超速限制功能，具有超速保护功能。需要能，能够快速、可靠地遮断汽轮机。适应阀门活动试验要求。实现机组升降负荷要求。系统组成１、阀门执行机构２、高压电磁隔离阀３、高压遮断电磁阀组４、试验电磁阀５、电液转换器６、复位电磁阀组７、危急跳闸机构８、手动停机机构９、供油系统系统分类１、低压保安油系统低压保安油系统功能是接受ＤＥＨ指令，进行机组的挂闸、飞环充油试验、机组遮断等功能。２、高压保安油系统高压保安油系统功能是接受ＤＥＨ指令，进行机组转速控制、负荷控制、机组危急跳闸、阀门试验等功能。主要部件功能简介１、电液转换器其功能是接受ＤＥＨ指令，进行机组转速及负荷的控制，通过调节油动机的进油量来实现阀门的开度的。主要有三种状态：１〕、调节状态２〕、保持状态３〕、卸载状态主汽门、调速汽门动作原理中压汽门、调速汽门动作原理主电磁遮断阀的作用受ＤＥＨ或ＥＴＳ机组跳闸信号，遮断电磁阀〔５ＹＶ、６ＹＶ、7ＹＶ、8ＹＶ〕失电，泄去所有油动机腔室内高压油，遮断机组，它是调节保安系统中最重要的部件之一。油路如下：主电磁遮断阀动作原理：在高压遮断电磁阀组里，5YV、6YV组成第一通道，７ＹＶ、８ＹＶ组成第二通道。当机组发生电气保护动作时，高压遮断电磁阀组里的５ＹＶ、６ＹＶ、７ＹＶ、８ＹＶ电磁阀失电〔或每一通道至少动作一个电磁阀〕，泄去高压保安系统里的高压油，遮断机组。高压遮断电磁阀动作时油路示意如下：1.复位电磁阀作用：接受ＤＥＨ指令，复位电磁阀1ＹＶ带电，滑润油进入复位油缸，推动活塞移动，使复位杠杆移动，DEH在20s内检测到行程开关ZS1的常开触点由断开到闭合，ZS2的触点由闭合到断开，此时，DEH输出信号使1YV断电，ZS1的触点又由闭合到断开。DEH发出挂闸指令同时使主遮断电磁阀5YV、6YV、7YV、8YV带电，高压平安油进入高压保安系统充压正常，压力开关PS1、PS2、PS3的常闭触点断开，高压局部挂闸完成。2.充油电磁阀作用：为确保危急遮断器飞环在机组一旦出现超速时，能迅速飞出，遮断汽轮机，需经常对飞锤进行活动试验。此活动试验时将油喷到飞环中增大离心力，使之飞出。但飞环因喷油试验飞出不应打闸。为提高可靠性，增加了试验用隔离电磁阀。做喷油试验时，4YV带电，检测到隔离电磁阀在隔离位后〔使高压遮断阀组平安油不泄去〕，2YV带电，油喷进危急遮断器中，飞环击出，ZS2发讯，然后使2YV失电，过一段时间后，1YV自动挂闸，挂上闸后，再使隔离电磁阀失电，最后，危急遮断器恢复到正常位置。3.机械超速遮断装置〔飞环〕作用：当汽轮机转速到达3360rpm时，飞环在离心力的作用下击出，打击脱扣装置的撑钩，推动危急遮断装置连杆，使机械超速隔离电磁阀活塞移动，使高压遮断电磁阀组的高压油通过超速隔离电磁阀泄回至油箱，使机组可靠遮断。其动作时油路图如下：4.手动停机拉杆作用：提供机组紧急情况下人为遮断机组的手段，运行人员在机组紧急状态下，转动并拉出手动停机机构手柄，通过危急遮断装置连杆使危急遮断装置的撑钩脱扣，并导致遮断隔离阀组的紧急遮断阀动作〔4ＹＶ〕，泄掉高压保安油，遮断汽轮机。手动停机时油路动作图如下：5.机械停机电磁铁〔3ＹＶ〕：作用：为机组提供紧急状态下遮断机组的手段。各种停机电气动作信号都将送到机械停机电磁铁〔3ＹＶ〕上使其动作，带动危急遮断装置连杆使危急遮断装置的撑钩脱扣，并导致高压遮断组件的紧急遮断阀动作，泄掉高压保安油，快速关闭各进汽阀，遮断机组。机械停机电磁铁动作时油路图如下：危急遮断器

我公司采用的是飞环式危急遮断器，它安装在机组大轴机头端的控制小轴上，和转子一起旋转。当汽轮机的转速到达110～111％〔3300～3330r/min〕额定转速时，由于偏心飞环产生的离心力正比于转速的平方，此时危急遮断器的飞环的离心力大到克服弹簧对飞环作用力，飞环迅速击出，打击危急遮断装置的撑钩，使撑钩脱扣。通过危急遮断装置连杆使高压遮断组件的紧急遮断阀〔ETV〕动作，泄掉高压保安油，从而使各主汽阀、调节汽阀迅速关闭。为提高可靠性，防止危急遮断器的飞环卡涩，运行时借助机械跳闸隔离阀〔MIV〕、复位试验阀组，可完成机组的喷油试验以及提升转速试验。飞环式危急遮断器联锁及保护

机械超速保护当汽轮机转速到达110％～111％额定转速时，偏心飞环式机械危急遮断器动作，通过机械跳闸阀泄去ETS油，关闭高压主汽门和高压调门，开启通风阀；关闭中压主汽门和中压调门，开启紧急排放阀；关闭各级抽汽逆止门和高排逆止门而停机。就地手动打闸就地打闸手柄位于汽机前箱。操作时，逆时针旋转90度后拉出，通过机械跳闸阀动作泄去ETS油，关闭高压主汽门和高压调门，开启通风阀；关闭中压主汽门和中压调门，开启紧急排放阀；关闭各级抽汽逆止门和高排逆止门而停机。远方手动打闸集控室DEH盘装设两个远方打闸按钮。需远方打闸操作时，同时按下两按钮，那么机械跳闸电磁阀和主跳闸电磁阀A、B均动作，关闭高压主汽门和高压调门，开启通风阀；关闭中压主汽门和中压调门，开启紧急排放阀；关闭各级抽气逆止门和高排逆止门而停机。电气跳闸保护机组的各种跳闸信号最终通过主遮断电磁阀和机械停机电磁铁来作用机组跳闸，使各汽门以及抽汽继动阀迅速关闭。当发生以下条件时，都会使主遮断电磁阀和机械停机电磁铁的3YV、5YV和6YV同时动作使机组跳闸。当机组发生跳闸以后，机械停机电磁阀〔3YV〕会自动复位，而主遮断电磁阀的两只小电磁阀5YV和6YV那么由于“平安油压力低〞信号的存在而一直处于跳闸状态，直到有复位指令时该闭锁才解除。阀门活动试验操作介绍：１、MSV阀活动试验：

右侧开始试验时，MSVR以10%/秒的速度从全开位到全关位，当MSVR关到10%时，MSVR快关阀带电，全关到零位，然后，MSVR快关阀失电，MSVR以10%/秒的速度从全关位到全开位；左侧开始试验时，MSVL试验电磁阀带电，MSVL从全开位到全关位，当MSVL关到10%时，MSVL快关阀带电，全关到零位，然后，MSVL试验电磁阀及快关阀失电，MSVL从全关位到全开位。２、CV阀活动试验

CV1试验时，CV1以10%/秒的速度从正常调节位到全关位，当关到10%时，快关阀带电，全关到零位，然后，CV1快关阀失电，CV1以10%/秒的速度从全关位到正常调节位。CV2、CV3、CV4活动试验同CV1。３、ICV及RSV活动试验

左侧试验时，ICVL以10%/秒的速度从全开位到全关位，当关到10%时，快关阀带电，全关到零位，接着，RSVL试验电磁阀带电，RSVL从全开位到全关位，当RSVL关到10%时，RSVL快关阀带电，全关到零位，然后，RSVL试验电磁阀及快关阀失电，RSVL从全关位到全开位，接着，ICVL快关阀失电，ICVL以10%/秒的速度从全关位到全开位。右侧活动试验同左侧。四、主要压力开关介绍：1、PS1、PS2、PS3：检测高压保安系统〔高压遮断电磁阀组〕的油压，当机组挂闸成功后，PS1、PS2、PS3应压力建立正常，当该三个压力开关有二个到达3.9MPa时，发出EH油压力低动作跳闸。2、PS4：检测高压遮断电磁阀节流孔后油压，当该处压力上升那么说明高压遮断电磁阀〔5YV或7YV〕有漏，当其油压超过7.8MPa时，动作汽轮机跳闸。3、PS5：检测高压遮断电磁阀节流孔后油压，当该处压力上升那么说明高压遮断电磁阀〔6YV或8YV〕有漏，当其油压超过3.9MPa时，动作汽轮机跳闸。

主机液压油采用磷酸酯抗燃油系统，为主机的10个阀门执行机构提供11.2MPa的高压工作油，同时也为小机提供保安用油。抗燃油供油系统包括一个油箱、两台100％.容量的变量柱塞泵、两套抗燃油再生装置、两台100％容量的油循环泵、冷油器、蓄能器组、过滤器、温度调节装置、泄压阀等部件。其中六组蓄能器充氮压力8±0.2MPa供油泵采用压力补偿式变量柱塞泵，靠压力补偿器改变柱塞泵行程对系统油压进行调节，正常运行时供油泵一运一备，备用泵靠压力开关投入。液压油供油系统DEH油压低2/3停机