北重调节保安系统说明SY要点.docx
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北重调节保安系统说明SY要点
代号
N16C.00.02-1SY
版本
-
调节保安系统说明书
N16C.00.02-1SY
N220-12.75/535/535型汽轮机
2010
年
06
月
23
日
北京北重汽轮电机有限责任公司
更改者
更改时间
更改通知单号
编制
高超2010.06.23
校对
严穗2010.06.25
审核
王金建2010.06.29
标审
批准
语言
中文
目录
1.概述
1.1控制系统功能描述
1.1.1复位挂闸
1.1.2运行方式
1.1.2.1程序启动方式
1.1.2.2操作员自动方式
1.1.2.3运行方式之间的切换
1.1.3磨擦检查
1.1.4转速控制
1.1.5同期
1.1.6自动带初负荷及负荷限制
1.1.7自动负荷调节
1.1.8机调压TCP
1.1.9Runback功能
1.1.10一次调频
1.1.11机炉协调控制和AGC控制
1.1.12OPC超速控制和保护(103%)
1.1.13超速保护及注油试验
1.1.13.1电超速保护方式
1.1.13.2机械超速保护方式
1.1.13.3注油试验
1.1.14阀门管理
1.1.15阀门试验
1.1.16实现运行过程中的监视、越限报警、追忆和打印功能。
1.1.17工程师站进行在线参数修改
1.1.18机械超速保护方式
1.1.19故障诊断报警
1.1.20若采用DCS操作
1.1.21DEH具有操作员操作记录功能。
1.1.22全英文操作界面和公制单位
1.2DEH控制系统技术性能指标
2保护系统概述
2.1液压保护系统概述
2.2电气监测保护系统概述
2.2.1监测保护项目说明
3液压保护系统各部套结构说明
3.1手动停机解脱阀
3.2危急遮断器
3.3危急遮断器指示器
3.4注油试验电磁阀组
4.供油系统
4.1油轮泵
5启动过程
6液压保护系统的调整及试验
6.1出厂前的调整及试验
6.2液压保护系统在现场的调整及试验
6.2.1危急遮断器超速试验
6.2.2危急遮断器注油压出试验
6.2.3主汽门关闭联锁保护试验
6.2.4其它汽轮机调节系统试验(详见DEH说明书)
6.2.5甩负荷试验
7安装与维护
1.概述
N220—12.75/535/535型超高压中间再热三缸两排汽凝汽式汽轮机,主蒸汽额定压力:
12.75Mpa.a;主蒸汽额定温度:
535℃;再热蒸汽额定温度:
535℃;额定功率210MW。
本机采用艾默生过程控制有限公司高压纯电调数字电液控制(OVATION)系统。
其系统具有控制功能强,安全可靠,控制精度高的特点。
本系统为双重化冗余数字电液调节系统(DEH)。
控制器模块、供电电源均采用双重化冗余技术。
对于重要参数的传感器均采用三取二的方案,如转速。
对次重要参数则用高选或低选方案,以确保信号源的准确可靠。
考虑到DEH控制系统的重要性,安全可靠第一,对系统采取以下可靠性保证措施。
根据控制功能,DEH系统由独立而又通过网络互相连接的不同功能块组成。
其中,硬件超速保护由三块测速卡与一块测速端子板组成,可独立进行超速保护,不依赖于基本控制DPU,以确保机组的安全运行。
本机高压进汽调节阀、中压再热进汽调节阀分别配置四套伺服型单侧进油油动机,靠液压开启,弹簧关闭。
直接与调节阀相连。
每个油动机配置双只LVDT,检测阀门开度。
使用单侧进油油动机,由伺服阀控制油动机下腔压力,克服弹簧力开启阀门。
与位移传感器和综合放大器组成闭环回路。
计算机送出阀位指令到伺服控制阀,通过电液伺服阀直接控制高、中压油动机,油动机活塞杆拉调节汽门阀杆,控制阀门位置。
每个调节阀门对应一个油动机,阀门的开启顺序由阀门的管理程序完成,能进行在线切换,实现节流调节和喷嘴调节两种方式。
这种方式对主机更为合理。
它能高精度控制调节阀门开度。
油动机控制油采用独立的高压抗燃油系统,这样能控制油质清洁和阀门关闭速度快的特点。
本机高压、中压主汽阀分别配置两套开关型单侧进油油动机,靠液压开启弹簧关闭。
直接与主汽阀相连。
此油动机配置单只LVDT,检测阀门开度。
本机配置两套供油系统,其中一套为高压抗燃油供油系统,其工作介质为磷酸脂抗燃油,向每套油动机供油,工作油压为140kg/cm2。
(详见上海汇益控制系统股份有限公司提供的图)另一套为汽轮机主轴直接驱动的主油泵供给的低压透平油供油系统,工作介质为ISOVG32号透平油,油压为20kg/cm2。
主要用于油轮泵供给润滑油系统,以及通过节流孔形成的安全油,实现其它机械的正常工作。
安全油与高压抗燃油之间加装了隔膜阀,当安全油系统动作时,高压抗燃油系统跟随动作,因此在安全油跌落时油动机能迅速关闭调节阀。
1.1控制系统功能描述
1.1.1复位挂闸
起机前机组处于盘车状态,启动高压起动油泵,关闭润滑油泵。
启动高压抗燃油控制系统油站油泵。
首先操作LCD上的复位指令,将复位电磁阀通电,使危急遮断器油门复位,并在机头拉出手动停机解脱阀手柄,建立安全油压。
同时ETS复位,4只AST电磁阀带电,建立起高压抗燃油控制油系统。
在任何停机情况发生时,为防止误操作的情况发生。
当需要重新启机时,需重复上述过程。
1.1.2运行方式
1.1.2.1程序启动方式
在此方式下,首先判断机组处于冷态、温态、热态等启动状态,然后按上述这些状态下的经验启动曲线,自动完成冲转、低速暖机、过临界(过临界时最大升速率可达600r/min)、中速暖机、3000r/min定速、自动同期,等待机组并网。
并网后,自动带初负荷,转入操作员自动方式。
升速过程中的暖机时间也可根据现场情况,由运行人员进行干预。
1.1.2.2操作员自动方式
启动前,由操作员设定目标转速和升速率、保持/进行等,实现机组的冲转、暖机、自动过临界、定速、同期等功能。
并网时自动带初负荷,并网后由操作员选定目标负荷、变负荷率,进行升降负荷控制。
1.1.2.3运行方式之间的切换
程序启动与操作员自动方式之间可相互切换。
以上所有运行方式之间的切换均是无扰的。
1.1.3磨擦检查
DEH在此状态下,可自动进行冲转升速。
按100r/min的升速率,将汽机转速升到500r/min,并停110分钟,然后关闭调门,使汽机惰走,让运行人员对汽机进行磨擦检查。
在磨擦检查期间,运行人员可中断磨擦检查功能,直接进行升速。
1.1.4转速控制
DEH可按运行人员给定的转速目标值及升速率进行转速控制。
转速升到临界转速区时,以设定的最大升速率自动过临界转速区。
1.1.5同期
DEH提供同期接口。
机组在3000r/min定速后,由DEH接收同期装置增减信号控制转速,实现自动同期。
1.1.6自动带初负荷及负荷限制(低真空自动限负荷、最大负荷限制)
机组并网后,DEH将自动带5MW初负荷,以防止逆功率运行,并具有负荷限制功能,真空限负荷有投/切按钮。
1.1.7自动负荷调节
DEH可按运行人员给定的目标值及负荷变动率自动调节机组的电负荷。
负荷控制采用两级串级调节,使系统达到良好的调节效果。
取第一级压力调节回路作为功率控制的内环,外环为功率调节回路。
功率回路及第一级压力回路可由操作员选择投/切,回路投/切是无扰的。
回路投入时,系统处于闭环控制,回路切除时,系统为开环控制。
1.1.8机调压TCP
DEH具有主汽压控制功能,即DEH将机前蒸汽压力控制在运行人员给定的目标值上。
机跟炉时,机前压力波动≤±1.5kg/cm2。
1.1.9Runback功能(根据设计院施工图确定)
提供二个速率分别为50%/min和100%/min的快速降负荷的接口,当锅炉发生故障时,DEH能快速响应。
1.1.10一次调频
可根据需要决定机组是否参与一次调频,不等率可调。
1.1.11机炉协调控制和AGC控制
1.1.12OPC超速控制和保护(103%)
机组并网前转速超过103%(3090r/min)或机组负荷>30%时发电机解列,DEH发出OPC指令并立即关闭调节门,抑制转速飞升,自动控制机组在3000r/min稳定运行。
1.1.13超速保护及注油试验
本机设置了两种超速保护方式,既电超速保护方式和机械超速保护方式。
1.1.13.1电超速保护方式,在DEH内独立设置了三块测速卡,分别接收汽机三个测速传感器的转速信号,采取三取二的表决方式,当汽轮机转速超过额定转速110%(3300r/min)时,DEH发出紧急停机信号,通过汽机紧急停机系统(ETS),关闭所有阀门,实现紧急停机。
1.1.13.2机械超速保护方式,本机保留了传统的机械双飞锤危急遮断器,设定值调整为额定转速的109%~111%。
当汽轮机转速升到设定值时,危急遮断器动作,安全油压跌落,通过隔膜阀将通往
DEH伺服机构的高压抗燃油泄掉,关闭所有阀门,实现紧急停机。
1.1.13.3注油试验
本机在DEH控制下通过画面进行注油试验的相关操作。
1.1.14阀门管理
实现阀门管理,可单阀、多阀控制。
在线切换,切换扰动小于5MW。
阀门管理可采用减少机械凸轮设计中的重叠度,以进一步减少节流损失,提高机组效率。
1.1.15阀门试验
当机组参数及负荷满足要求时可分别进行单个阀门活动试验。
1.1.16实现运行过程中的监视、越限报警、追忆和打印功能。
1.1.17可以在工程师站进行在线参数修改,组态。
所有控制软件的修改均由权限管理(软件口令),防止控制程序被非法修改。
停机信号,通过汽机紧急停机系统(ETS),关闭所有阀门,实现紧急停机。
1.1.18机械超速保护方式,本机保留了传统的机械双飞锤危急遮断器,设定值调整为额定转速的109%~111%。
当汽轮机转速升到设定值时,危急遮断器动作,安全油压跌落,通过隔膜阀将通往DEH伺服机构的高压抗燃油泄掉,关闭所有阀门,实现紧急停机。
1.1.19故障诊断报警
DEH可在线进行故障自诊断并给出报警,当诊断到模板故障后,可在线进行更换。
事故追忆采集及存贮时间满足电厂事故分析需求。
1.1.20若采用DCS操作,DEH与DCS采用硬连接方式。
1.1.21DEH具有操作员操作记录功能。
1.1.22采用全英文操作界面和公制单位。
DEH组态中间点加英文说明。
1.2.DEH控制系统技术性能指标
1.2.1控制范围0-3400r/min,精度±1r/min。
1.2.2负荷控制范围0-115%,负荷控制精度0.5%。
1.2.3转速不等率3-6%可调。
1.2.4系统迟缓率<0.06%。
1.2.5系统控制周期小于250ms。
1.2.6甩满负荷下转速超调量<7%,维持3000r/min。
1.2.7平均无故障工作时间MTBF>40000小时
1.2.8系统可用率不小于99.9%。
1.2.9DEH控制柜运行环境040℃,相对湿度1090%。
1.2.10电源负荷率小于50%,双电源。
柜内供电装置1:
1冗余。
由电厂提供交流双路220VAC(其中一路来自电厂UPS)。
1.2.11DEH系统共模抑制比≥90db,差模抑制比≥60db。
1.2.12机柜内每种类型I/O模件都应有15%的备用量,每个机柜都应有10%的模件插槽备用量。
DPU处理器负荷率<30%,存贮器负荷率<50%。
1.2.13DPU按1:
1冗余配置。
当主DPU故障时,能自动无扰切换至备用DPU。
1.2.14电源有标识及电源接线图。
详细说明见DEH(OVATION)系统相关说明书。
2.保护系统概述
保护系统由液压保护系统和电气监测保护系统两部分组成,这两部分互为补充,又密切联系在一起,以保证汽轮机长期安全运行。
保护系统可在下述情况下,切断新汽进汽,实现停机。
(1)汽轮机转速达到额定转速的110~112%时,飞锤式危急遮断器动作。
汽轮机转速达到额定转速的110%时,AST保安动作。
汽轮机转速达到额定转速的112%时,由三取二电气超速保护发出停机信号。
(2)手揿机头手动停机按钮,快速关闭主汽门和调速汽门。
(3)轴向位移按正推力瓦定位,达到+1mm或-1.2mm时跳闸停机。
(4)高压缸胀差超过-1.5mm或+5mm,中压缸胀差超过-2.5mm或+3.5mm,低压缸胀差超过-3mm或+6mm时停机(按正推力瓦定位)。
(5)润滑油压低于0.03MPa时,跳闸停机。
(测量位置位于运行层)
(6)当真空下降至30KPa(绝)时,停机。
(7)轴承回油温度超过75℃时,跳闸停机。
(8)推力轴承回油温度超过75℃时,跳闸停机。
2.1液压保护系统概述(见图一)
图一
液压保安系统是一套以安全油为核心的液压系统,主要由危急遮断器、危急遮断指示器、手动停机解脱阀及它们之间的连接油路组成。
安全油直接与手动停机解脱阀、危急遮断指示器相连接。
保安系统的安全油采用1.96MPa的透平油。
安全油系统与高压抗燃油系统之间加隔膜阀,当危急遮断器超速动作或手揿机头手动停机解脱阀停机按钮,导致安全油泄油,高压抗燃油系统跟随动作,主汽门和调节汽门瞬间关闭,迅速切断汽源,实现快速停机。
油压为1.96MPa的透平油由汽轮机主轴直接驱动的主油泵供给。
主油泵具有流量大和油压稳定的特点。
满足汽轮机组低压油系统的要求。
此主油泵还通过油轮泵供给润滑系统用油。
汽轮机的机械超速保护系统由危急断器和危急遮断指示器构成,机组超速时,危急遮断器飞锤飞出,打击危急遮断指示器,造成安全油泄油。
本机采用注油试验电磁阀组,它是由五只电磁阀组成,其中两只二位二通常开式电磁阀接通1#、2#危急遮断指示器的安全油,作为1#、2#危急遮断器切除电磁阀。
接通危急遮断指示器复位油的复位电磁阀和往1#、2#危急遮断器油囊注油的注油电磁阀,共三只电磁阀均为二位二通常闭式电磁阀。
它安装在前轴承箱前端,可在机组运行中把危急遮断器单独切换出来,做超速试验及注油试验用,并能在试验完成后进行危急遮断指示器的复位工作。
若所试验的危急遮断指示器未从系统中切除,危急遮断器动作以后,只有常闭复位电磁阀复位通电,使危急遮断指示器复位,重新建立安全油压,然后才能开启主汽门和调门,启动机组。
系统中危急遮断器和危急遮断指示器均采用双通道,在机组正常运行期间,可以将其中的任一通道从系统切除,进行装置活动试验。
活动试验不会影响机组的正常运行。
2.2电气监测保护系统概述
220MW超高压中间再热凝汽式汽轮机的电气监测保护系统由飞利浦公司MMS6000监测保护系统和部分国产仪表组成。
主要有汽轮机机头装有转速测量(三取二超速保护)、另在低发联轴节处装有转速测量、主轴偏心度测量、轴向位移测量保护、相对膨胀测量、鉴相测量、热膨胀测量、低油压保护、轴承瓦振测量、轴振测量、轴承回油温度测量、油箱油位测量等。
2.2.1监测保护项目说明
1.汽轮机转速测量保护
本机测速装置采用飞利浦公司产品,采用三取二超速保护测量方式。
使用3支涡流传感器PR6423及配套的前置器CON021和3块转速/鉴相监测板MMS6312。
3个涡流传感器安装在测速机构(N16C.32.15-1)上。
测速机构固定在主油泵(N16C.70.01-1)上,主油泵的前端装有60齿的测速齿轮,涡流测速传感器端面的中心正对测速齿轮的齿宽中心,安装间隙0.8~1mm。
探头安装尺寸M10X1。
测量范围:
0~5000rpm。
每通道都具有一路4~20mA电流和一路脉冲输出。
报警信号和超速停机信号分别输出到继电器。
报警、危险输出接点2付。
另在低发联轴节处装有转速测量装置见图(N16C.32.15-1),此测量方式为单槽与涡流传感器测量方式。
安装间隙0.8~1mm。
探头安装尺寸M10X1。
测量范围:
0~5000rpm。
转速发讯器支架固定在后轴承箱侧壁上。
2.鉴相测量
本机鉴相测量装置采用飞利浦产品,使用1支涡流传感器PR6423及配套的前置器CON021,配合转速/鉴相监测板MMS6312。
探头安装在测速机构(N16C.32.15-1)上。
探头中心正对测速齿轮后部的凹槽,安装间隙0.8~1mm。
安装尺寸M10X1。
分别用作:
鉴相测量,形成脉冲输出供给偏心卡件及其它分析仪器,提供参考相位信号。
3.汽轮机危急遮断指示
本机危急遮断指示采用北京西姆宏仪器仪表有限公司WZ-1D型危急遮断转速表,由仪表、专用测速磁阻传感器1支(高阻)、撞击子传感器2支(低阻)组成。
该表在对汽轮机转速进行测量显示及报警的同时完成汽轮机两个撞击子击出、缩回转速的监视及记忆,同时具有高精度4~20mA电流信号输出功能。
其中2支撞击子传感器安装在危急遮断指示支架(N16C.36.51-1)上,正对1#、2#撞击子中心。
安装间隙为7mm。
另1支测速磁阻传感器安装在测速机构(N16C.32.15-1)上,正对测速齿轮的齿宽中心。
安装间隙为0.8~1mm。
安装尺寸均为M16X1。
4.偏心测量
本机偏心测量装置采用飞利浦产品,使用1支涡流传感器PR6423及配套的前置器CON021,并结合鉴相信号,由偏心监测板MMS6220计算出轴偏心的峰峰值。
具有一路4~20mA电流和一路0~10V电压输出。
通过电压/电流转换装置,将电压转换为4~20mA电流输出。
报警信号输出至继电器。
报警、危险输出接点2付。
本装置设在中轴承箱内2#轴承附近,安装在主轴偏心度测量支架(N16C.36.39-1)上,探头安装尺寸M10X1,安装间隙1±0.2,支架安装尺寸M30X2。
5.轴向位移测量保护
本机轴向位移测量保护装置采用飞利浦产品,设计双测量通道。
使用2支涡流传感器PR6424及配套的前置器CON021,卡件采用1块位移/胀差监测板MMS6210,监测汽轮机转子和汽缸的相对位置。
测量范围:
-2~+2mm。
每通道都具有一路4~20mA电流输出和一路0~10V电压输出。
通过电压/电流转换装置,将电压输出转换为4~20mA电流输出。
报警信号并联后输出至继电器。
停机信号单独输出至继电器。
报警、停机输出接点2付。
本装置以转子推力盘贴紧工作推力瓦面定为电气零位基准面。
调整电气报警值与停机值(保护动作)时,轴向位移达+0.6mm时报警,轴向位移达+1.0mm、-1.2mm时保护停机。
探头装在2#推力轴承两块推力块中间,直接测量探头与推力盘之间距离的变化。
安装间隙1±0.2,安装尺寸M18X1.5。
6.汽轮机相对膨胀测量
本机相对膨胀测量装置采用飞利浦公司产品,有六个测量通道。
分两侧布置,使用六支涡流传感器PR6426及配套的前置器CON021,卡件采用三块位移/胀差监测板MMS6210,分别测量高、中、低压缸的胀差。
测量范围:
-6~+6mm。
每通道都具有一路4~20mA电流输出和一路0~10V电压输出。
通过电压/电流转换装置,将电压输出转换为4~20mA电流输出。
报警、停机信号输出至继电器。
报警、停机输出接点2付。
调整时以转子推力盘贴紧工作瓦面定为电气零位,限值要求如下:
高压缸相对膨胀至–1~+3mm报警;
高压缸相对膨胀至-1.5~+5mm停机;
中压缸相对膨胀至-1.8~+3mm报警;
中压缸相对膨胀至-2.5~+3.5mm停机;
低压缸相对膨胀至–2~+4mm报警;
低压缸相对膨胀至–3~+6mm停机;
安装位置详见相对膨胀测量支架(N16C.36.12-1)。
7.低油压保护
润滑油压保护共设有六只压力控制器,采用美国进口的SOR产品,每一只对应一个油压低限值发出信号,其中停机值为三取二配置,具体如下:
(1)润滑油压低至50KPa(表),发出报警声光信号,启动交流润滑油泵。
(2)润滑油压低至40KPa(表),报警并启动直流润滑油泵。
(3)润滑油压低至30KPa(表),报警并停机。
(4)润滑油压低至20KPa(表),报警并停止盘车,停顶轴油泵。
8.轴振测量
轴振测量采用飞利浦公司产品,共14个测量通道。
使用14支涡流传感器PR6423及配套的前置器CON021,卡件采用7块轴振监测板MMS6110,分别在汽轮机、发电机1#~7#轴承处X、Y方向监测轴振动。
每通道都具有一路4~20mA电流输出和一路0~10V电压输出。
通过电压/电流转换装置,将电压输出转换为4~20mA电流输出。
X、Y方向测量报警信号分别并联后输出至继电器。
危险信号分别单独输出至继电器。
报警、危险输出接点2付。
安装位置详见测振装置(N16C.36.35-1)。
9.瓦振测量
瓦振测量采用飞利浦公司产品,共7个测量通道。
使用7支电动式传感器PR9268,卡件采用4块瓦振监测板MMS6120,分别测量汽轮机、发电机1#~7#瓦的轴瓦的垂直振动。
每通道都具有一路4~20mA电流输出和一路0~10V电压输出。
报警信号并联后输出至继电器。
报警、危险输出接点2付。
安装位置详见测振装置(N16C.36.35-1)。
10.油箱油位
油箱内设有RUT—81A(±300mm)型远传液位指示器,供就地指示。
并具有4~20mA电流输出,当油位高或油位低时,远传集控室发出越限报警。
11.轴承回油温度测量及轴瓦温度测量
推力轴承回油及支持轴承回油处,设有带接点的双金属温度计,当温度越限时发出信号报警或停机。
每个推力瓦块各埋设Pt100铂电阻,供测量推力瓦钨金温度用。
每个支持轴承设有两个Pt100铂电阻,供测量支持轴承钨金温度用。
12.汽轮机热膨胀测量
本装置采用TD-2-A04-B03-CO1汽轮机热膨胀测量装置,分别测量高、中压缸左、右两侧的胀缩值。
3.液压保护系统各部套结构说明
3.1手动停机解脱阀(见图二)
图二
手动停机解脱阀(N16C.31.02-1)是在机组事故状态下紧急停机时,可手打闸停机。
其主要目的是泄去安全油的压力,关闭高、中压主汽门及调节汽门,实现停机。
(此
部套安装在前轴承箱前端中间位置上)
3.2危急遮断器(见图三)
危急遮断器(N16C.31.01-1)是本机的机械保安设备,危急遮断器器体1以其自身的法兰与汽轮机主轴前端相联。
撞击子(即飞锤)2装在滑套3中,弹簧4将撞击子压在塞头5上。
撞击子的重心与旋转轴中心偏差(偏心距)为6.5mm,在转速低于撞击子飞出转速时,弹簧的压紧力大于撞击子的离心力,因而撞击子始终被压在塞头上。
当转速升高到等于或稍高于撞击子飞出转速时,撞击子的离心力大于弹簧的压紧力,撞击子便开始克服弹簧力向外飞出,而随着偏心距的增大,离心力迅速增大,使撞击子迅速走完6mm行程,并被限位衬套6限住。
在汽轮机转速降低到稍高于额定转速时,撞击子的离心力就减少到小于弹簧压紧力,撞击子便在弹簧的作用下回到原来位置,这一转速称为恢复转速。
撞击子的动作转速可以通过旋转调整螺母7来进行调整。
根据固定式发电用汽轮机技术条件(GB5678-85)的规定,危急遮断器动作转速整定值为108~112%的额定转速。
试验中发现动作转速不符合要求时,应停机调整其调整螺母。
调整螺母顺时针方向每转30°,动作转速提高105r/min(参考值)。
复位转速为3055±15r/min。
图三
利用注油试验电磁阀组可以在正常转速下活动撞击子。
从喷油管出来的油经油囊K进入撞击子底部,油柱旋转所产生的离心力对撞击子造成向外的压力,把撞击子压出。
停止喷油后,油从壳体底部的ф1.5小孔和塞头上的两个ф1小孔逸出,撞击子就恢复原来的位置。
3.3危急遮断器指示器(见图四)