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1、汽轮机调节保安系统汽轮机调节保安系统热工项目部概述概述v 发电厂的首要任务就是以较低的成本，连续生产出品质符合规定的电能。频率和电压二者与汽轮机转速都有一定的关系。电频率直接与汽轮机转速相对应；电压除与汽机转速有关外还与发电机励磁电流有关。电压是通过发电机的励磁控制系统来调节的，不在汽机控制系统之内。所以汽机控制系统的主要任务就是调节汽机的转速。v 随着科学技术的不断发展，作为发电设备的汽轮机组，越来越向大容量、高参数方向发展，以便获得尽量高的热效率，降低制造、安装和运行成本。这样设备更加复杂了，特别是在变工况过程中，需要综合控制的因素更多了，单纯液压调节系统已很难满足要求。随着计算机技术的发
2、展，其综合计算的能力是显而易见的，在其可靠性得到显著提高后，现已广泛地用到了电厂各种设备的监视和控制系统中。汽轮机控制系统也不例外，由纯液压调节系统发展为电液并存式调节系统，并已在国内外许多电厂得到了很好应用。控制系统原理 vDEH控制系统的主要目的是控制汽轮发电机组的转速和功率，从而满足电厂供电的要求。v机组在启动和正常运行过程中，DEH接收CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令，采集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。v机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH控制系统通过转
3、速调节回路来控制机组的转速，功率控制回路不起作用。DEH控制系统接收现场汽轮机的转速信号，此信号与DEH的转速设定值进行比较后，送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号到HSS卡。此给定信号在HSS卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速。升速时，操作人员可设置目标转速和升速率。v机组并网后，DEH控制系统便切到功率控制回路。v汽轮机调节保安系统是保证汽轮机安全可靠稳定运行的重要组成部分。v汽轮机调节保安系统可分为：低压保安系统，高、低压接口装置，高压抗燃油系统及汽轮机安全监
4、视保护系统。v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。液压部分的功能v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。v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，从而实现对阀位的制。v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，避免事故扩大和设备损坏。调节保安系统功能v挂闸v适应高、中压缸联合启动的要求v具有超速限制功能v需要时，能够快速、可靠地遮断汽轮机进汽v适应阀门活动试验的要求v具有超速保护功能（机械、电气、TSI超速保护)
5、低压保安系统v 低压保安系统由危急遮断器、危急遮断器装置、遮断隔离阀组、机械遮断机构、手动停机机构、复位试验阀组、机械停机电磁铁和导油环等组成。下面是示意图：低压保安系统示意图复位试验阀组 无压排油管 危急遮断器 v当汽轮机的转速达到110111%(33003330r/min)额定转速时。危急遮断器的飞环在离心力的作用下迅速击出，打击危急遮断器装置的撑钩,使撑钩脱扣。通过机械遮断机构使遮断隔离阀组的机械遮断阀动作，泄掉高压保安油，从而使主汽阀、调节阀迅速关闭。遮断隔离阀组 v遮断隔离阀组的作用：v在提升转速试验下,遮断隔离阀组的机械遮断阀处在关断状态,将高压保安油的排油截断。v在飞环喷油试验情
6、况下,先使遮断隔离阀组的隔离阀4YV带电动作,高压保安油的排油被隔离阀截断，复位试验阀组 v复位试验阀组的作用：v在掉闸状态下,根据运行人员指令使复位试验阀组的复位电磁阀1YV带电动作,将润滑油引入危急遮断装置活塞侧腔室，活塞上行到上止点，通过机械遮断机构的连杆使危急遮断装置的撑钩复位。v在飞环喷油试验情况下,使喷油电磁阀2YV带电动作,将透平油压力油从导油环注入危急遮断器腔室,危急遮断器飞环被压出。手动停机机构 v为机组提供紧急状态下人为遮断机组的手段。运行人员在机组紧急状态下，手拉手动停机机构，通过机械遮断机构的连杆使危急遮断器装置的撑钩脱扣。并导致遮断隔离阀组的机械遮断阀动作，泄掉高压保
7、安油,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。机械停机电磁铁 v为机组提供紧急状态下遮断机组的手段。各种停机电气信号送到机械停机电磁铁上使其动作，带动机械遮断机构的连杆使危急遮断装置的撑钩脱扣。并导致遮断隔离阀组的机械遮断阀动作，泄掉高压保安油,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。液压伺服系统 v液压伺服系统是DEH控制系统的重要组成部分，它主要由操纵座、油动机、LVDT组件等构成。v液压伺服系统的关键部件是油动机。油动机是汽轮机调节保安系统的执行机构，它接受DEH控制系统发出的指令，操纵汽轮机阀门的开启和关闭，从而达到控制机组转速、负荷以及保护机组运行安全的目的。油动机的工作原理v液压伺服系统有两个功能
8、：一是控制阀门的开度，二是伺服机构、阀门系统的快速卸载，即阀门的快关功能。对于连续型油动机，其阀门的开度控制是一个典型的闭环位置控制系统。对于开关型油动机其阀门的开度控制则是一个开环控制系统。连续控制型油动机工作原理 关断阀 滤网滤网滤网滤网开关控制型油动机工作原理 v如当遮断电磁阀失电时，控制油通过遮断电磁阀进入卸载阀上腔，在卸载阀上腔建立起安全油压，卸载阀关闭；同时在安全油的作用下，切断阀打开，将压力油接通至伺服阀，此时，油动机工作准备就绪。计算机送来的阀位控制信号通过伺服放大器传到伺服阀，使其通向负载的阀口打开，高压油进入油缸下腔，使活塞上升并在活塞端面形成与弹簧相适应的负载力。由于位移
9、传感器(LVDT 2只，冗余配置)的拉杆与活塞连接，所以活塞的移动便由位移传感器产生位置信号，该信号通过解调器反馈到伺服放大器的输入端，直到与阀位指令相平衡时，伺服阀回到零位，遮断其进油口和排油口，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。随着阀位指令信号有规律的变化，油动机不断地调节蒸汽阀门的开度。v 卸载阀装在油动机的控制集成块上。正常工作时，阀芯将负载压力、回油压力和安全油压力分开，当汽轮机机组遮断时，安全系统动作，安全油压泄压，卸载阀在油动机活塞下油压的作用下打开，这时油动机活塞下油压的压力迅速降低，油动机活塞在阀门操纵座弹簧紧力下迅速下降
10、。油动机活塞下的油液通过卸载阀向油动机活塞上腔转移，多余的油液则通过单向阀流回油箱，使阀门快速关闭。v 当需要油动机做快关试验（如OPC动作）时，可以通过每个油动机上的遮断电磁阀（或OPC母管上的OPC电磁阀）带电来实现。其过程同安全系统动作类似。v 当需要重新建立工作状态时，油路的设置保证了先建立安全油，使卸载阀关闭，油动机活塞下腔与回油通道切断，油动机就可以再次实现位置伺服控制。液压遮断系统v液压遮断系统的任务是接受DEH或ETS控制系统的指令，在出现危害机组运行安全的紧急情况时，迅速泄掉各油动机的安全油，快速关闭各阀门，遮断机组进汽。其中高压遮断及超速限制、压力开关组件原理图如下图所示：
11、v液压遮断系统的关键部件是高压遮断模块。它控制着汽轮机EH系统安全油的排油口，是整个遮断系统的总枢纽。为保证其动作的安全、可靠性，高压遮断模块大都采用四只电磁遮断阀（分别控制各自的卸荷阀）两两并联再串联的结构，并可通过对设置在前后两组电磁遮断阀中部的两只压力开关的监测，在线对电磁阀分别进行活动试验。为保证汽机在失去保安电源的情况下能迅速遮断，高压遮断模块的电磁阀一般都采取正常运行时长期带电，失电则跳机的方式。v 压力开关组件由安装在高压安全油管路上的三只压力开关构成。它监测系统的安全油压，当安全油压降低至压力开关的设定值时（通常为7.8MPa），压力开关动作发讯，DEH装置接受压力开关的动作信
12、号，经三取二逻辑判断后，发出汽机遮断指令。v汽机EH系统中的高压安全油除受高压遮断模块控制外，还受低压系统的隔膜阀（或机械遮断阀）的控制，当汽机的机械式危急遮断器（飞锤或飞环）动作或就地手动遮断时，可迅速打开隔膜阀（或机械遮断阀）所控制的高压安全油排油口，泄掉安全油压，遮断机组进汽。v超速限制模块由两只OPC电磁阀及其所控制的卸荷阀组成。它的作用是控制各调节阀油动机的安全油。当汽机甩负荷或转速超过103%额定转速时，OPC电磁阀带电动作，快速泄掉各调节阀油动机的安全油压，使调门快关，以避免机组超速。v遮断、超速、压力开关组件通常设计为一个整体，以便于现场的安装布置。伺服卡常见故障及处理方法 v
13、若伺服卡报故障，人员到达工程师站后，打开DEH系统中伺服阀状态报警画面，查看对应报警记录，在对应的逻辑画面中，查出对应的故障代码（模件状态输出和LVDT状态输出代码），根据故障代码，并将之抓拍存档，在功能码说明中查出对应的设备故障，为下步处理故障提供依据。v在查清具体故障来源后，办理工作票和相应的操作票，做好防范措施（首先由运行人员将阀位控制由顺阀切为单阀控制，再将对应调门在逻辑中手动缓慢关至0%，并使试验阀强制带电），之后，进行下步检查工作，注意，每检查一步都要做好相应的记录。va、振荡源故障：（LVDT激励线圈故障）v 检查及处理方法：测量LVDT激励电压（参考电压:3.1VAC）次级1电
14、压（参考电压：1.2VAC）次级2电压（参考电压:3.1VAC），电压测完后，将线拆除，分别测量其对应线圈电阻（激励：175 次级1:200、次级2：210）线间绝缘和对地绝缘。若线圈电阻有问题，则检查就地端子排接线、电缆和LVDT线圈电阻，若LVDT线圈坏，则需更换LVDT，并进行在线校验，直至故障消除。vb、微处理器故障/阀位故障：（指令反馈偏差大）v检查及处理方法：就地检查LVDT是否有松动现象，若有，将其紧固，并与机械位置相对应，有必要时进行阀门在线校验，直至故障消除。vc、输出1或输出2状态故障：（伺服阀1或伺服阀2输出故障）v 检查及处理方法：检查伺服阀线圈电阻或现场端子接线是否松
15、动。v d、A/D、D/A状态故障或看门狗故障：v 检查及处理方法：卡件热插拔，若仍有故障，更换卡件。v e、次级状态故障：（LVDT次级1或次级2故障）v 检查及处理方法：同振荡源故障。TPS02卡及端子板介绍v汽机保护系统(TPS)由三块TPS02模件及以电缆连接的一个 TPSTU02端子单元组成。所有与电子超速保护有关之功能皆由模件及端子单元监测和完成。这些保护功能是独立于控制系统的数据总线和多功能处理器的。这套汽机保护系统采用三冗余输入方式、三选二保护逻辑及在线试验的能力以提高可靠性。三项保护功能都有四个继电器输出至液压集成块vCommunication Highway 通讯总线vOp
16、erator Interface 操作员接口vNIS/NPM Communication Modules 通讯模件vControlway 控制总线vMFP 多功能处理器vOther Modules 其他模件vExpander Bus 扩展总线vHydraulic Servo Module 液压伺服模件vTPS02 Module 汽机保护模件vTerm.Unit 终端单元vServo Valve 伺服阀vLVDT 线性差动变送器vSpeed Probe 转速探头vMegawatts 功率vIP Exhaust Pressure 中压缸排汽压力vBreaker Closed 油开关闭合vTurbi
17、ne Reset 汽机复位vOSP 超速保护vEHC 高压遮断vTRIP 低压遮断vPLI 功率不平衡vTurbine Speed 汽机转速v显示面板有四位红色数字/字母显示。按照模件原来设定的操作方式，模件第一次插入时显示的讯息会可能是模件的软件版本或是模件的操作模式。在正常操作情况，模件经初始化后会轮流显示转速，功率及功率不平衡等数值。每个数值显示保持大约一秒钟。相应的发光二极管会发亮以表示所显示的是哪一种数值。若超速保护输出被启动，转速数值显示时会闪动。v下列的参数可以用显示面板上的按钮作整定。当参数相应的号码显示时，按“”及“”按钮会选择前一个或后一个参数号码。当 参数的号码显示时，按ENTERNEXT按钮会把显示改为该参数的当时数值。当参数的数值显示时，按“”及“”按钮会增加或减少参数的数值。当参数的数值显示时，按 ENTERNEXT按钮会把数 值输入并把显示还原至参数号码。v1 转速齿轮上的齿数 v2额定汽机转速(同步转速)v3OSP超速保护设定值 v4EHCTRIP高压遮断低压遮断设定值 v620mA时之转速值(模 拟 输 出)v8百分之一百负荷时的中压缸排汽压力 v9百分之一百负荷(MW)v10 OSP超速保护动作的最低负荷 v11 PLI功率不平衡保持时间 v12 PLI功率不平衡设定值 v14 20mA时的功率值 v15 20mA时的中排压力