汽轮机的危急遮断系统紧急停电Word格式文档下载.docx

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机组正常运行时，它们也是关闭的，切断了自动停机危急遮断总管上高压油的泄油通道，使所有主汽阀的调节汽阀油动机的下腔室能建立油压，行使正常控制的任务。

当被测参数有遮断请求时，该电磁阀打开，使遮断总管迅速泄油，通过快速卸载阀，关闭所有的主汽阀和调节汽阀，实行紧急停机。

（3）止回阀（2个），止回阀即逆止阀，分别安装在自动停机危急遮断油路AST和超速保护控制油路OPC之间。

当OPC电磁阀激励、AST电磁阀失励时，单向阀维持AST油路的油压，使高、中压主汽阀保持全开。

当OPC动作，OPC电磁阀激励时，OPC油管泄油，高、中压调节汽阀关闭，待转速降低到额定转速时，OPC电磁阀失励，OPC油压重新建立，高、中压调节汽阀重新打开，继续行使控制转速的任务。

当AST电磁阀失励、即使OPC电磁阀激励时，AST油路的油压下降，OPC油路通过两个回阀的油压也下降，关闭所有的进汽阀和抽汽阀，进行停机。

2．隔膜阀

该阀装在前轴承箱的侧面，用于机械超速系统与ETS系统的动作联系，其作用是机械超速系统动作、润滑油压下降时，泄去危急遮断油总管上的安全油，遮断汽轮机。

当汽轮机正常运行时，润滑油系统的汽轮机油通入阀盖内隔膜阀的上部腔室中，其作用力大于弹簧约束力，隔膜阀处于关闭位置，切断危急遮断油总管通向回油的通道，使调节系统能正常工作。

当机械超速机构或图9－12的手动遮断杠杆分别动作或同时动作时，通过危急遮断滑阀泄油，可使该范围内的润滑油压局部下降或消失，压弹簧打开隔膜闪，泄去危急遮断总管上的安全油，通过快速卸载阀，快速关闭所有的进汽阀和抽汽阀，实行紧急停机。

图9－2超速保护和危急遮断控制块结构图

二、OPC电磁阀的连接及其工作原理

从图5－12及9－1看出，超速保护控制系统的2个电磁阀，即（20－1）/OPC和（20－2）/OPC，采用并联回路，其中只要有一路动作，便可通过高压和中压调节汽阀的油动机的快速卸载阀，释放油动机内的控制油，快速关闭调节汽阀，防止超速。

何时重新开启，是由DEH调节器根据故障分析结果，然后发出指令来进行的。

这种联接方法可以做到：

（1）防止一路OPC不起作用时，另一路仍可工作，确保系统的可靠和机组的安全。

（2）可以进行在线试验，即当1个回路进行在线试验时，另一回路仍具有连续的保护功能，避免保护系统失控。

OPC电磁阀只对DEH调节器来的信号产生响应，例如机组负荷下跌，引起机组突然升速，或其它原因使机组超速达到103％no时，由DEH调节器对电磁阀发出指令，通过快速卸载阀，把高、中压调节汽阀油动机内的控制油泄去，从而关闭调节汽阀，防止继续超速而引起AST电磁阀的动作。

与此同时，止回阀的逆止作用，保证AST遮断总管不会泄油，使各主汽阀仍保持在全开状态。

在各调节汽阀关闭后，待机组的转速下降，DEH调节器重新发出指令关闭OPC电磁阀，OPC总管建立油压，调节汽阀才能恢复控制任务。

该方法可避免机组停机，减少重新启动的损失，节约时间，间接地提高了电厂运行的热经济性。

三、AST电磁的连接及其工作原理

自动停机脱扣系统（ETS），可以认为是OPC的上一层保护，因为此时要涉及停机，所以要求更加可靠和准确地工作，为此，AST电磁阀采用串联混合连接系统，其连接过程可见图9－1。

从图中看出，该连接的特点是：

（1） 

串联油路中的任何一路电磁阀〔（20－1）/AST，（20－2）/AST或（20－3）/AST，（20－4）/AST〕动作，都可以进行停机；

而任何一个电磁阀误动作，也不会引起错误停机。

（2） 

并联油路中，任何一个奇数号电磁阀〔（20－1）/AST和（20－3）/AST〕和任何一个偶数号电磁阀〔（20－2）/AST和（20－4）/AST〕动作，系统都可以顺序或交叉动作并停机。

这样，由于采取了双路双阀门的顺序或交叉连接系统，不仅确保系统的动作可靠，而且当任何一个阀门不动作或作在线试验时，系统仍然具有保护功能。

换言之，该系统只有在一对奇数号或偶数号电磁阀都不起作用的双重故障下，保护系统才会失效，这种机会显然极小。

综观前面所述，从液压系统看AST四个电磁阀为混合串联并联连接系统，而从继电器控制逻辑系统看又是双通道〔（20－1）/AST，〕（20－3）/AST和（20－2）/AST，（20－4）/AST〕系统，因此，可使保护系统中的任意一个电气或液压元件发生故障时，都保证系统能可靠地工作，而且误动作的可能性也减至最小。

第二节引进型300MW汽轮机电气危急遮断系统

一、电气危急遮断系统的任务和保护项目

汽轮机电气危急遮断系统的任务，是用来监督对机组安全有重大影响的某些参数，以便在这些参数超过安全限定值时，通过该系统去关闭汽轮机的全部进汽阀门，紧急停机。

300MW机组的危急遮断项目和参数为（各机组的定值可能有所差别，所以这里的定值仅供参考）：

（1）超速保护：

转速达到110％no（3300r/min）时遮断机组；

（2）轴向位移保护：

极限位移离基准位置的两侧达1mm左右时遮断机组；

（3）轴承供油低油压和回油高油温保护：

轴承供油油压低到48.26kPa以下和回油油温高到82.2度时遮断机组；

（4）EH（抗燃）油低油压保护：

EH油压低到9.31MPa时遮断机组。

（5）凝汽器低真空保护：

汽轮机的排汽压力高于20.33kPa（abs）时遮断机组。

此外，DEH系统还提供一个可接受所有外部遮断信号的遥控遮断接口，这里包括振动大请求汽轮机跳闸、锅炉跳闸请求汽轮机跳闸以及运行人员手动跳闸（供运行人员紧急时使用）等信号。

二、电气危急遮断逻辑

图9－3为电气危急遮断逻辑的总系统图。

为了安全可靠起见，遮断逻辑通过继电器柜中的硬件实现。

机组的所有电气遮断信号，均通过该系统去遮断汽轮机。

为了提高保护的可靠性，系统采用了双通道连接方法，即奇数通道电磁阀（20－1）/AST和（20－3）/AST，偶数通道电磁阀（20－2）/AST和（20－4）/AST（参见图9－1），每一通道均由遮断项目的相应继电器控制。

当机组正常运行时，脱扣继电器A、B的触点闭合，使系统处于通电状态，各AST电磁阀因通电而关闭，危急遮断油总管即可建立安全油压。

当遮断项目中的任一个处于不遮断水平或外部接口请求遮断时，对应项目遮断继电器的触点，由原来的闭合状态转为断开状态。

此时，A、B继电器的线圈失电，AST电磁阀紧急打开排油通道，泄去危急遮断总管安全油，从而紧急关闭所有的主汽阀的调节汽阀，实行紧急停机。

图9－3300MW机组电气危急遮断逻辑总系统图

三、轴承油压过低遮断系统（LBO）

轴承油压过低，引起供油量不足，容易造成轴颈与轴瓦间的干摩擦，烧坏瓦片，引起机组强烈振动等，为此，汽轮机都设有轴承低油压遮断系统。

轴承油管的压力测量，可用一般带触点的压力变送器进行。

图9-4为轴承油压过低遮断控制继电器逻辑系统。

该系统为双通道系统，将轴承油管引支管到低油压保护设备处，分两路经节流后分别与四个触点式压力计相联，其中一路为（63－1/LBO和（63－3）/LBO，另一路为（63－2）/LBO和（63－4）/LBO，它们分别与中间继电器01X/LBO和02X/LBO串联，而两通道则是并联的（1X/LBO、3X/LBO和2X/LBO、4X/LBO），其中LBO－1和LBO－2为遮断控制继电器，S1和S2为选择开关。

图9-4轴承油压过低遮断控制继电器逻辑

轴承油压正常时，以第一通道为例，压力开关（63－1）/LBO和（63－3）/LBO的接点是闭合的，与遮断控制继电器LBO－1串联的中间继电器接点1X/LBO和3X/LBO都是闭合的。

当轴承油压低到规定值时，压力开关断开，串联的中间继电器、遮断控制继电器LBO－1的触点均断开，脱扣控制继电器断电，同时也引起20/AST电磁阀释放，将自动停机遮断总管的高压油泄去，汽轮机也因快卸阀动作而紧急停机。

在双通道系统中，要求每一个通道内至少有一个中间继电器动作，才能使脱扣继电器动作，只有此时，才会紧急停机。

这种做法可避免某一个触点压力开关或中间继电器误动作而错误停机，提高了遮断系统工作的可靠性。

采用双通道系统，还可以保证系统能进行在线试验。

ETS试验通过ETS盘进行。

ETS盘如图9－5所示。

图9－5ETS盘

例如，通道1进行低油压试验时，将盘上TEST＃1开关打到LBO位置，即打开选择开关S1，这样允许继电器LBO－1在试验时释放，而LBO－2不释放。

然后，利用电动阀或手动阀将排油管慢慢打开泄油，待油压下降到规定值后，观察通道1的动作情况。

由于自轴承油管来的油是经节流后进入低油压保护设备的，因此，试验时油压的降低，不会影响整个润滑油压，从而也不会影响机组的正常运行。

如果此时果真出现轴承油压过低的情况，此4个开关仍继续感受油压的变化。

2个遮断控制继电器LBO－1和LBO2中，另一个可以继续释放而紧急停机，遮断系统是安全的。

四、EH油压过低遮断系统（LP）

EH油（抗然油）是DEH系统中的控制和动力用“油”，是用来控制所有主汽阀和调节汽阀的，当油压过低时也能导致机组失控，因此，必须进行低油压保护，以便紧急停机。

EH低油压遮断系统也是双通道四压力触点开关系统，其遮断控制逻辑与轴承低油压遮断控制逻辑系统相同。

五、机组低真空遮断系统（LV）

一般来说，机组真空过低，主要是由循环水系统或抽气系统发生故障引起的。

当真空过低时，引起排汽温度升高，会使低压缸变形，机组振动过大，严重时也会酿成事故，因此，一般的汽轮机都设有低真空保护系统。

300MW机组的低真空保护，采用两级保护系统。

一级保护是类似轴承低油压保护那样的遮断电器控制逻辑系统，所不同的是压力触点开关监视的工质是蒸汽。

二级保护是机械保护，它是基于电气遮断保护系统失灵，而排汽压力又过高的情况下采用的高一级保护系统。

显然，这是一种防止排汽压力过高的双重保护，其措施就是在排汽缸处装置排大气阀。

图9－6排大气阀的结构图，它装设在排汽缸盖，并用螺钉4紧固在汽法兰上，是由一个铅质薄膜环5构成的，该薄膜环紧压在环形垫片6和阀盖7的外密封面间，其内部也用螺钉3压紧在压环2和承压板1的内密封面中，承压板由图中虚线所示的组焊式格栅来支托，借以承受来自外部的大气压力。

图9－6排大气的结构图

当汽轮机排汽压力超过设计的最大安全值时，排大气阀的承压板1即推向外侧，引起铅质薄膜环5在压环外缘和阀盖内圆间剪断，则薄膜环断裂，汽流自汽缸向上排出，而阀盖7可防止铅质薄膜环、承压板和压环甩出，设在外径上的挡板，起引导汽流向上排出的作用，以免伤人。

对薄膜环的承压要求，一般在排汽压力达到34.47～48.28kPa（0.3515～0.4921kg/cm2）时即行破裂。

六、电气超速遮断系统（OS）

1．电气超速遮断系统的工作原理

电气超速遮断系统由一个安装在盘车设备处的磁阻发信器和一个安装在遮断电气柜中的转速插件所组成。

图9－7为电气超速遮断系统原理图。

图左边的磁阻发信器是用来将被测转速信号转换成频率信号的测量元件，它是由测速齿盘和测速头两部分组成。

测速齿盘随转子一起旋转。

测速头内装有永久磁铁、铁芯和线圈组件，它装在齿盘径向位置旁边的固定支架上，间隙1mm左右。

当齿盘随转子转动时，铁芯与齿盘的间隙便不断变化，每经过一齿，气隙磁阻变化一次，而磁路中的磁通量也随之变化，套在铁芯上的线圈就感应出一个交变电势的波形。

此感应电势，就是测速头的输出信号。

设齿盘的齿数为z，汽轮机转速为n（r/min），则输出信号的频率为

由于齿数z是固定的，f与n为单值关系，因而很方便地将频率f代替转速n信号。

该信号经过整形、滤波等处理后，便可得到一个模拟转速的电压信号。

图9－7的右边，一路是经过由运算放大器组成的缓冲放大器，它把信号转换成转速的指示值。

另一路则与规定的超速脱扣电压作比较。

当转速低于脱扣转速时，说明被测转速的模拟电压低于脱扣电压，经比较后输出的电压为正值；

当被测转速高于整定转速时，经比较后输出的电压为负值，使控制继电器的晶体管V1导通，继电器的线圈<

,,,,SPANlang=EN-US>

OST带电，通过超速遮断继电器逻辑系统，最终紧急停机。

图中的频率发生器，是为启动前输出频率，代替测速头的信号，用以检查转速指示表的指示是否正确。

固定电阻R1（粗调）和可变电阻R2（细调）用于调整给定电压，以保证在给定转速下，脱扣继电器能准确动作并通过AST停机。

图9－7电超速遮断系统原理图

图9－8电气超速遮断控制继电器逻辑

2．电气超速遮断控制继电器逻辑

图9－8为电气超速遮断控制继电器逻辑系统。

机组正常运行时，继电器S1、S2的触点是闭合的，触点OST断开，线圈OS1和OS2带动ETS逻辑总系统的触点闭合。

当机组达到脱扣转速（110％N额定）时，OST的线圈通电，其触点闭合，断开了ETS上相应的触点OS1和OS2，切断逻辑总系统的电源，使AST电磁阀动作并泄去安全油，从而关闭所有的主汽阀、调节汽阀和抽汽阀，进行紧急停机，以确保机组的安全。

同样，可以对电气超速试验通道进行试验。

例如在对通道1进行试验时，S2断开，这样当OST闭合时，只会使OS1动作，而不会引起OS2动作。

当进行电气超速试验时，由于未采用实际转速，所以当真正超速时，不能发现。

所以万一发生真正的汽机超速，那么危急遮断功能将由机械超速遮断装置来完成。

七、轴向位移遮断系统（TB）

在运行中，汽轮机的轴向位移是受到严格限制的，当汽轮机转子的推力过大，产生超过允许值的位移时，会引起推力轴承的磨损，严重的会使汽轮机的转动部分和静止部分产生摩擦，甚至会造成叶片断裂等重大事故，因此，汽轮机都必须设置轴向位移遮断系统，以实现对机组的安全保护。

相对而言，电气遮断逻辑总系统还是比较可靠的，这样，轴向位移的遮断问题，实质上就是如何保证轴向位移测量准确性的问题，以便在轴向位移超标时，向危急遮断系统提供最可靠的遮断信息。

1．轴向位移遮断机构

引进型300MW汽轮机转子的总长度为17.269m，而允许的轴向位移量，两侧之和也不过2mm，是转子总长的0.116％，由于允许的位移量很小，因此，轴向位移遮断机构起着十分重要的安全保障作用。

在正常情况下，转子的轴向推力是由推力轴承平衡的，机组的失常导致轴向位移的超标，首先由这里有所觉察，因此，监视转子轴向位移的传感器，应当装在推力轴承的附近。

轴向位移测量装置由测量盘和传感器组成。

测量盘装在推力轴承附近，而在该盘的发电机侧直径的两水平端面上，各装有2个作为重保护的传感器，用来测量转子向机头侧和发电机侧两个方向的轴向位移，测量盘和传感器之间间隙的变化，即表示轴向位移的变化。

转子正常的轴向位移，由推力轴承的间隙、推力轴承的静扰度和推力瓦块的磨损来确定，会有一些正常缓慢的变化，但变化很小。

当推力轴承损坏时，若转子向发电机方向移动，传感器与测量盘间的间隙变小；

若向机头方向移动，则该间隙变大，这种间隙变化将引起传感器内磁阻的变化，通过变送器使输出的电气信号改变。

变送器提供的信息有两种监控功能，第一种是报警功能，表示过度的轴承挠曲和瓦片磨损使轴向位移超过第一个规定值，通过继电器向运行人员发出报警信号以提醒注意。

第二种是遮断功能，表示位移已增加到第二个规定值，机组转动部分与静止部分即将接触，监控系统一方面通过声光信息说明位移已达到遮断状态，另一方面使继电器遮断触点动作，通过危急遮断系统使汽轮机紧急停机。

2．轴向位移遮断控制继电器逻辑

图9-9为轴向拉移遮断控制继电器逻辑系统。

为了确保动作的可靠，系统设有两个完全相同的独立通道，每个通道都由同一个安装板上的相邻两个变送器组成。

根据制造厂的规定，每个通道中的轴向位移整定值均相同，即以3.56mm处的零位整定点为基准，每个通道的报警值分别为：

调速器方向2.66mm，发电机方向4.39mm；

而遮断（TB）值则相应为2.54mm和4.57mm。

任何一个传感器，只要测到的位移超过报警位移值，都可以通过报警继电器发出声光报警。

当位移达到第二个规定值时，只有在一个通道中的两个传感器同时测到，才能发出遮断报警信号，并通过危急遮断系统紧急停机，这种做法可以避免因单个传感器缺陷而引起错误停机。

由于该系统采用双传感器和双通道，当K1、K2都闭合时，遮断汽轮机。

可进行在线试验，即当一个通道进行试验时，另一个仍起保护作用。

图9-9轴向位移遮断控制继电器逻辑

八、外部遥控遮断系统（REM）

ETS系统提供了一个遥控接口，用于接受外部遮断机组的命令，包括运行人员在紧急情况下的紧急停机按钮命令。

图9－10为遥控遮断控制继电器逻辑，它也是一个双通道系统，每个通道各控制2个20/AST电磁阀，通过选择开关S1、S2（取消S1和A2的跳接线），可对两个20/AST进行在线试验，而另外两个20/AST仍可继续执行遥控任务，确保遮断的可靠。

图9－10遥控遮断控制继电器逻辑

遥控遮断命令包括：

人工命令（2个）、MFT、DEH失电、高排温度高、高排压力高、发电机保护动作、旁路故障、冷段再热器压力变送器故障、高压缸压比低（或高排压力高）。

当用户遥控遮断机组的命令用单通道系统时，可取消虚线的继电器，但需保留S1和S2的跳接线，此时，遥控遮断机组的触点，将短接两个继电器RM1和RM2，并将图9－10上的2个触点REM1和REM2同时断开，释放4个20/AST电磁阀，实行紧急停机。

此时，遥控通道将不能作在线试验。

第三节机械超速危急遮断系统

一、机械超速危急遮断系统的工作原理

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，在机组超速时通过机械动作而实现停机。

图9－11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，装于转子延伸轴的横向孔中，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。

设飞锤的质量为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x,离心力为c，转子角速度ω，重力加速度为g，则飞锤的离心力与转子角速度的关系为

从上式中看出，只要规定了动作转速ω，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，当c<

p时，飞锤不出击；

当c>

p，飞锤出击，通过碰钩使机械危急遮断机构动作并实行停机。

机械超速保护系统的油系统，与电超速系统（ETS）互为独立，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遮断油滑阀，其中一路经二级节流后，作用在危急遮断油滑阀并使之紧压在阀座上，把滑阀的泄油口关闭；

另一路只经一级节流，引入超速保护试验滑阀，再进入危急遮断滑阀。

由于危急遮断滑阀左侧的面积小于右铡的面积，所以油压的作用力把滑阀推和左侧，使蝶阀紧压在阀座上，堵住了泄油孔，结果，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。

飞锤出击的转速，一般为额定转速的110％～112％，。

当机组正常运行时，飞锤因偏心所产生的离心力，不足以克服弹簧反方向的约束力，飞锤不能出击。

当机组超速时，随着转速的升高，离心力和约束力随之增加，当离力大于约束力时，飞锤外移，偏心距加大，根据飞锤的设计特性，到达整定的转速后，离心力增加，克服约束而使飞锤出击。

出击的飞锤作用在脱扣碰钩上，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，导致机械脱扣油母管中的油压降低，通过隔膜阀的作用，危急遮断管中的油泄放，使汽轮机紧急停机，关于这一点，下面将进一步介绍。

当遮断系统动作，汽轮机停止进汽后，转速将逐渐下降，离心力减小，弹簧的约束力使飞锤退回到出击前的原位。

由于脱扣碰钩转动时可使曲臂脱钩，曲臂受弹簧拉力的作用而向下转动，所以，当飞锤复位以后，若要重新建立脱扣油压，运行人员必须手动复位，使曲臂转动并重新返回到挂钩位置，此时，危急遮断滑阀才能在油压的作用下向左移动，使蝶阀重新压在阀座上并建立脱扣油压，继续行使超速遮断保护功能。

图9－11机械超速遮断系统的工作原理图

二、机械超速遮断机构

图9－12为机械超速遮断机构图。

自动超速遮断部分的主要组成部件是：

转轴21、碰钩24、遮断与复位连杆30、手动遮断与复位杠杆33、手动试验杠杆34、蝶阀座42、飞锤弹簧48、飞锤49、弹簧定位螺圈50、定位销51、蝶阀54、危急遮断滑阀58、滑阀套筒59和节流孔塞等。

其动作大原理上面已经介绍，整定时对主要工作间隙的要求是：

正常位置时碰钩与飞锤的间隙为1.6～2.4mm；

遮断位置时碰钩与飞锤的间隙不小9.5mm；

遮断碰钩与复位连杆18间应有1.6mm的搭接。

除了自动超速遮断机构外，300MW机组还配置有手动遮断与复位机构和手动试验机构，它们均装在机组的前轴承箱前面，属于就地操作机构。

手动遮断机构是供危急情况下，就地操作使用的。

当手动遮断时，用手将手动遮断与复位杠杆33从“正常”位置推到“遮断”位置，此动作可使复位连杆18推动碰钩24旋转，导致危急遮断滑阀向右移动，蝶阀离开阀座位置并泄油，与飞锤的出击情况相同，将所有的主汽阀和调节汽阀进行关闭。

当超速遮断机构已经遮断机组，需要重新复位时，必须用手推动手动遮断与复位杠杆33至“复位”的位置，才能使其复位，但是，必须等待转子转速降低，并在飞锤恢复到正常的位置以后，才能进行操作。

图9－12机械超速遮断机构

手动遮断与复位机构也可用来在机组不超速的条件一试验超速机械的工作是否正常