汽机EH供油系统及调节保安油系统介绍.ppt

2002 6 21 1 汽机EH供油系统及调节保安油系统介绍 控制系统一体化改造项目 2 1 概述 1 概述191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 DEH硬件即可以与DCS的硬件相同 也可以是独立的硬件 本调节保安系统大致可分为DEH系统 电子部分 EH供油系统 EH执行机构 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 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作为工质 为各执行机构及安全部套提供动力油源并保证油的品质 控制系统一体化改造项目 3 EH执行机构用来直接控制各汽阀的开度 EH执行机构共包含有主汽门油动机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 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 控制系统一体化改造项目 4 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 控制系统一体化改造项目 5 2 EH系统 控制系统一体化改造项目 6 2 1EH系统的功能及组成 EH系统的功能及组成1 EH系统的功能是接受DEH输出指令 控制汽轮机进汽阀门开度 改变进入汽轮机的蒸汽流量 满足汽轮机转速及负荷调节的要求 因此EH系统实际上是DEH控制装置的执行机构 2 控制再热主汽门的油动机 在汽机复置 挂闸 后 即将再热主汽门开启到全开位置 3 控制主汽门及高中压调门的油动机将汽轮机进汽阀门控制到由DEH控制器发出的电气信号所要求的相应位置上 4 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 5 EH供油系统是一个全封闭定压系统 它提供控制部分 控制系统一体化改造项目 7 制部分所需要的全部动力油 整个系统由油箱 冷油器 滤油器 高压蓄压器 低压蓄压器 各种压力控制阀 油泵及马达等组成 由汽机转子直接带动的主油泵除通过注油器将润滑油供给汽轮机及发电机的轴承外 还供给机械超速遮断装置以及手动遮断装置用油 后者产生的安全油将通过隔膜阀与EH系统连结在一起 控制系统一体化改造项目 8 2 2EH供油系统 2 2EH供油系统的工作介质2 2 1EH供油系统必须使用三芳基磷酸酯型的合成油 抗燃油 为了控制油温 油箱底部装有电加热器 早期产品配置浸入式电加热器 HTR EH 由温度控制器 TI0030 自动控制其启停 在有压回油母管上配置了冷油器 手动操作冷油器出水截止阀实行油温手动控制 当油温仍不能下降到正常范围时还可以启动循环泵 进一步冷却油箱中存油的温度 油箱上配有磁翻板式液位计和液位开关 71 HL LL LLL1 LLL2 用于显示实际液位和在液位高于或低于正常范围时报警以及在液位过低 肯定是系统中油大量外泄造成 时联动停泵 从油箱盖向下插入油中的几根磁棒是为了吸附油中磁性颗粒 控制系统一体化改造项目 9 在油箱下方布置了2组相同容量 并联运行的EH主油泵 可以互为备用 油泵上配置了调压阀 可以调节系统油压 油泵的输出流量则是根据系统的需用量自动调节 每台油泵配有吸入口滤芯和出口滤芯 出口滤芯配有压差开关 63 MPF 1 2 在滤芯压差大于整定值时发出报警信号 油泵出口的流量计 FIC P1 2 可以时刻监视油泵的输出流量 油泵出口逆止阀是为了保护处于备用状态的油泵不受到高压油的反向冲击 每组油泵进出口上都配置了隔离截止阀 供在线维修用 正常工况下均应处于打开状态 高压母管上配置的溢流阀的压力设定值一般要高于油泵出口油压2MPa以上 正常工作时应处于关闭状态 仅在油泵调压功能故障 为系统免遭高压冲击而设 实际就是一个安全阀 如果溢流阀的压力设定值过于接近系统油压 控制系统一体化改造项目 10 就会有少量高压油通过溢流阀直接回油箱 不仅浪费能量 还会造成油箱油温的升高 EH油箱上显示系统油压的压力表 GA4080 4090 4100 4110 共有4块 分别显示油泵出口压力和系统压力 同时还可以依此观察油泵出口滤芯的上 下游压力 得出具体压差值 高压母管上配置的压力变送器 XD EHP 可以将EH系统油压送到电厂集控室显示 为电厂运行人员提供监视信号 蓄能器是为了稳定油泵出口油压 压力开关 63 MP 的信号接点串入EH主油泵的自动启动回路 以便在系统油压下降到整定值时自动启动备用油泵 控制系统一体化改造项目 11 该压力开关前设置了一个节流孔 压力开关后设置了一个手动截止阀 用于对备用油泵作定期活动试验 当打开截止阀时 压力开关 63 MP 就会接收到系统压力低的信号 将备用油泵启动起来 但由于节流孔的存在而不会影响系统的实际油压 试验成功 将手动截止阀恢复后 压力开关上的油压会自动恢复 然后必须手动操作停止启动起来的备用油泵 因为除了EH油箱油位低 低外 任何情况下EH主油泵都不会自动停止 EH滤油系统分成二个部分 一部分由滤油系统交流马达和泵 滤油器 一只三通阀及冷油器组成 如果滤芯长期使用后污染较严重时 则差压开关就会发出报警信号 此时就应更换滤油器滤芯 另一部分由离子交换树脂过滤器组成 由于离子交换树脂过滤器的工作原理与一般的纤维滤芯不同 它是通过离子交换方式来去除EH油中的污染物 所以在离子交换树脂过滤器上没 控制系统一体化改造项目 12 有差压报警开关 离子交换树脂过滤器工作正常与否 是通过对油质的化验来确定的 EH滤油系统交流马达和泵是当油箱中油温在回油冷油器投运后仍然踞高不下时投运 可以有效地降低油箱中存油的油温 另一种离子交换树脂过滤器采用高压母管旁路布置方式 在进油口配置节流孔减压和控制流量 离子交换树脂型再生装置 其滤芯分阳离子型和阴离子型2种 可以高效吸附EH油中的离子状污染物 而且消除了滤芯材料本身对EH油造成粉末污染的危险 控制系统一体化改造项目 13 2 3系统设备 2 3 1油箱组件EH油箱组设备有 1 一个有足够容量的不锈钢油箱 在油箱顶部的人孔装有一个由螺栓联接的盖板 油箱底部有一个手动的泄放阀 配有多个油泵吸油口和回油口 2 相同容量的两个主油泵 每个油泵通过柔性联轴器分别与驱动马达相联 每个油泵设计成可连续工作 并布置在油箱的下方 以保证正吸入头 油泵是一种恒压变流柱塞泵 油泵的输出流量会根据系统的用油量自动调节 压力调节螺丝 28 11 用于调节油泵输出油压 该油压作用于套筒 21 内 套筒顶在可倾盘 9 上 与弹簧 19 力相平衡 系统用油量增大 油压就会降低 弹簧 19 就会将可倾盘 9 控制系统一体化改造项目 14 上 与弹簧 19 力相平衡 系统用油量增大 油压就会降低 弹簧 19 就会将可倾盘 9 以枢销 10 为支点的倾斜角加大 使每个柱塞 6 在电机旋转一周过程中在筒体 3 中的轴向位移量加大 即吸排油量加大 油泵的输出流量加大 满足系统用油量后达到新的平衡点 反之 套筒 21 推动可倾盘 9 会使油泵输出流量下降 达到较小流量时的平衡点 由此可以看到 这是一种有差调节 流量加大会使输出压力略有下降 反之 会使输出压力略有升高 调节螺丝 22 限制套筒 21 退回的最大行程 当套筒 21 退到靠上调节螺丝 22 时 象征着油泵达到了最大流量 如此时油泵的输出流量仍不能满足系统的用油量 泵的输出压力就会不受控制地下降 调整调节螺丝 22 的位置可以调节油泵的最大流量 一般将调节螺丝 22 的位置确定在油泵最大流量为额定值 当流量极小时 可倾盘 9 上的压力盘 16 控制系统一体化改造项目 15 的平面将接近与泵的旋转轴线垂直 故该种泵短时间的闷泵运行不会损坏 由于该种泵工作时滑靴 7 将在压力盘 16 上高速磨擦 磨擦面间的静压力的大小与泵的输出压力成正比 磨擦面间必须有高压油润滑 泄出的润滑油直接排在泵的壳体内 所以必须在泵壳上接一根回油管到油箱 位置可在安装螺塞 58 处 同时还必须注意在泵壳内无油时不要让泵高速运转 避免不必要的损坏 控制系统一体化改造项目 16 3 一套循环泵组 一套用于冷却及过滤循环泵 油泵为叶片泵 正常运行时不必投运 泵组上布置了可接软管的吸油口 在经过相关阀门的适当操作后 可以通过软管从油桶中吸油 即兼具了加油装置的功能 4 每一个泵吸油管上都安装了滤网 可以在相关的泵停运时更换滤芯 5 一个EH油箱控制块组件装在油箱顶部 它加工成能安装下列部件 a 2个滤芯式3微米金属丝网滤器 一个泵出口通一个滤芯 每个滤器均分开安装及封闭 这些滤芯可以清洗和重新使用 但必须要按专门的清洗技术进行 控制系统一体化改造项目 17 b 两个逆止阀装在每个泵的出口侧高压油路中 位于控制块中滤器的下游 c 一个溢流阀位于逆止阀的下游 用来监视油压 并且当油压高于设定值时 将油送回油箱 d 2个截止阀正常时全开 手动关闭其中的一个阀门 就使得控制块中对应的部分与高压油总管隔绝 便可对此部分的滤器 逆止阀以及泵进行在线维修 关闭其中的一个阀门 只隔绝双重系统的一路 不会影响汽轮机的运行 控制系统一体化改造项目 18 6 四根装有磁钢的空心不锈钢杆全部侵在油中 每个杆可以分别拆出进行清洗 7 一个磁翻板液位计 用于显示油箱中的液位 在液位计上还配置了液位报警开关 当液位改变时 推动开关机构 磁翻板液位计还提供一个4 20mA的液位远传信号供用户使用 液位报警开关的控制安排如下 a一个液位高报警开关71 HL 及低液位报警开关动作 b一个液位低报警开关71 LL c一个液位低 低报警开关71 LLL1 d一个液位低 低报警开关71 LLL2 与停泵联锁动作 一个针阀装在油泵压力开关邻近油路上 可用于对备用油泵启动开关进行控制 定期进行备用油泵启动试验 一个数显式的温度控制器 安装在油箱端子盒ER的侧面 显示油温 兼有温度开关功能 控制系统一体化改造项目 19 一个弹簧加载逆止 溢流 阀装在有压力回油的旁路管路上 这样可在冷油器故障被切除时 使回油旁路绕过冷油器进入油箱 避免有压回油管中压力过高 两个冷油器装在油箱边上 冷却水在管内流过 而系统中的油在冷油器外壳内环绕管束流动 冷却水量可手动控制 在进入两只冷油器的油管路上分别安装有二只三通阀 三通阀是用来选择进入冷油器的通道及进行冷油器的检修及维护 一个端子箱装有接线端子排及以下的压力开关组件 2个压差开关 63 MPF 1和63 MPF 2 每个压差开关指示出装在主油泵出口油路上的滤芯进口侧与出口侧的压差 如果压差达到大约0 69MPa 则开关就会发出报警信号 以表示此滤器被堵塞 并且需要清洗或调换 控制系统一体化改造项目 20 b 一个压力开关 63 MP 感受油系统的压力过低信号 调整到当压力低至10 4 11 1MPa表压时 接点闭合 并启动备用油泵 c 一个压力开关 63 LP 感受油系统的压力过低信号 调整到当压力低至9 31 10 2MPa表压时 接点闭合 并发出报警信号 d 一个24VDC电源 用来给油箱温度控制器提供工作电源 14 一个气 液式高压蓄能器装在油箱的旁边 用来减小系统压力波动 此蓄能器是一个有丁基橡胶气囊的油缸 气囊内预先充进的氮气压力与外侧油系统中的油压相平衡 此蓄能器通过一个蓄能器块与油系统相连 蓄能器块上有一个截止阀能够将蓄能器与系统隔绝 以进行充气压力检查 重新充气或维修 蓄能器氮气一侧有一个压力表 用以检 控制系统一体化改造项目 21 查充氮压力 某些进口蓄能器产品不配压力表 而是提供一个手提式测压工具 2 3 3精密滤器离子交换树脂型再生装置 代替原来的精密滤器组件 根据油质情况的不同 可以选择投运阳性离子或阴性离子滤芯 2 3 4高压蓄能器辅助气液式高压蓄能器装在2个支撑架上 每个支架安装3个蓄能器 布置在汽机两侧主汽阀 调节汽阀组件近旁 每个蓄能器均装有一个测量气压的压力表 某些进口产品不配压力表 而配测压工具 各个蓄能器均与一个集合块相连 此集合块可通过阀门隔绝任何一个蓄能器 以进行充气压力检查 重新充气或检修 控制系统一体化改造项目 22 2 3 5回油蓄能器四个气液式低压蓄能器分成二组 装在有压力回油管上 它们作为缓冲器 在负荷快速卸去时 吸收回油系统中的油 蓄能器由一个橡胶气囊和钢外壳组成 橡胶气囊是用来将气室与油室分开的 气囊中充有0 207MPa的干燥氮气 外壳上装有与橡胶气囊相连的充氮防护气体阀 一组回油蓄能器与一组高压蓄能器安装在同一个支撑架上 2 4系统运行正常运行时 高压油系统所需的初始压力是从高压油箱通过1号或2号电动泵所提供的 这两个泵容量相同 并且当系统压力低于原先设定的最低值时 备用泵就会自动启动 两个泵均可通过控制开关手动控制 通过与出口管路相连的压力开关可以对两个泵中的任何一个实现自动启动 此压力开关通过一继电器来启动停着的备用 控制系统一体化改造项目 23 泵 如果供油系统在环境温度低的场合下运行 就需要加热器 最好不要低于21 长期运行 在任何情况下不得低于10 下运行 如果油温低于21 但高于10 则可采取下列紧急步骤 将高压溢流阀调节螺钉调节到最低压力的位置并且启动一个泵 将调节螺钉调到使出口压力维持在3 5MPa表压的位置 使泵运行一段时间 当油温达到15 6 时 将压力慢慢调到7 1MPa表压 为了加速温度上升的速度 另一个泵也可启动以加快加热的速度 注意 如果泵的噪音及振动水平显著增加 则通过减少溢流阀调整值来减少出口压力 控制系统一体化改造项目 24 一旦油温达21 则备用泵就可停止 并且重新将溢流阀调整到原来的位置 调整值见 透平控制整定值 重新整定溢流阀 1 将溢流阀螺钉调进 以保持压力为16 2 16 6MPa表压 2 锁紧此调节螺钉 注意 上述步骤仅是在紧急情况下采用 不推荐在这样的紧急情况下进行启动 当两个泵中任何一个在运行时 必须将另一个的控制开关转到 断开 的位置 才能使它手动停止 此控制开关靠着弹簧力回转到 自动 位置 以使此泵再次置于压力开关的控制之下 油箱顶上装有一个手动阀 用来手动试验停着的备用泵 打开手动阀可将到自动启动压力开关 控制系统一体化改造项目 25 63 MP 去的油压泄去使开关动作启动备用油泵 油泵从油箱底部通过吸入滤芯来吸油 可以保证油泵吸油口有正压力并防止吸入大的颗粒状硬物损坏油泵 从油泵出来的油进入油箱顶部的控制块 在控制块中油通过3微米的滤芯 滤器两端连接着一个压差开关 它的接点在0 69MPa压差下闭合并发出警告 滤器已经变脏了 注意 一旦滤器的压差开关动作 则必须立即采取步骤换掉此弄脏的滤芯 如果高压油总管的压力降到10 7 11 8MPa时 一个压力开关的接点就会闭合 发出报警信号 如果高压油总管的压力降到10 4 11 1MPa表压时 则如上所述 备用泵就自动启动 控制系统一体化改造项目 26 一个对1号及2号油泵公用的溢流阀是用于防止系统超压的 如果压力高达16 4 16 8MPa表压时 溢流阀就会将超过的流量送回到油箱 当压力达16 1 16 4MPa表压时 一个与高压总管相连的压力开关就会发出报警信号 此压力开关仅作为选择性设备而提供 在高压蓄压器皮囊内部有一个充有9 3MPa表压压力干燥氮气在皮囊外方蓄积着系统油压 供系统正常或瞬时所需 氮气压力应定期检查 如必要的话应重新充气 检查的时间间隔见说明书资料中 蓄压器重新充气 的专门说明逐条进行 气压可以从装在蓄压器顶部的压力表读得或用测压工具检查获得 由于环境的温度会影响气压 因此检查压力应在环境温度稳定以后进行 在压力回油管路上接有低压蓄压器 必要时应遵循本说明书中 蓄压器的再充气 说明对这些蓄压器的充气压力进行检查及再充气 油箱上布置了两个冷油器 正常情况 控制系统一体化改造项目 27 下 回油通过其中一个冷油器回油箱 就可以将油温控制在要求的范围内 如果油温仍然上升 可以启动冷却循环泵 进一步冷却油箱内油的温度 流入冷油器的水应该被调节到使系统的油温保持在35 到45 之间 可以手动地调节冷却水流量 以保持油温处于上述范围中 在油箱端子盒的数字式温度计不断地指示出油箱中的油温 精密滤油器系统是用来改善油质的 保持中性 去除水份等 有了此系统 高压油总管中的一部分油流过此滤器 返回到油箱 在机组投运的第1个月 此系统应每周连续运行8小时 在以后的日子里 照油的污染及化学 中和系数 含水量 电阻率 分析表示需要时运行此系统 为了进一步防止油的污染 在油箱的顶部装有磁棒 这些磁棒应定期地拆出并进行清洁 清洁时用干净而不起毛 控制系统一体化改造项目 28 的布就可以了 在磁棒移出油箱时 留下的开口应妥善盖好 以防止污染物进入油箱 在油箱中应有足够的油 以便在机组运行时 油位读数在正常的运行值上 控制系统一体化改造项目 29 3 EH油动机及危急保安系统 3 1系统工作原理3 1 1油动机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 控制系统一体化改造项目 30 3 1系统工作原理 控制系统一体化改造项目 31 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 油动机均为单侧型 油压提供开启力 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 在汽机复置 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 控制系统一体化改造项目 32 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 起到与松出卸荷阀的压力调节手柄相同的效果 适用于进行遥控门杆活动试验 TV的工作原理HP经隔离阀 滤芯后一路到伺服阀 另一路经节流孔后成为AST油压 到一个2位3通电磁阀 20 TV 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 控制系统一体化改造项目 33 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直动式结构 线性位移差动变送器 LVDT 是一个管状变压 控制系统一体化改造项目 34 器 分布了3组线圈 初级线圈输入1000Hz 18VAC交流电压 管中有一个纯铁铁芯 该铁芯与油缸活塞杆相联 当活塞移动时带动铁芯移动 会使2组次级线圈的感应电压线性变化 调制解调器将2组次级线圈的感应电压叠加整流后输出一个与活塞移动成正比的线性反馈电压送到加法器 加法器将LVDT的反馈电压与DEH的指令电压相比较 其差值送入伺服放大器 当DEH指令电压大于LVDT反馈电压时 表示油动机的开度不够 伺服放大器会输出正向电流 使油缸活塞上移 LVDT反馈电压会同时增大 直到与DEH指令电压一致 表示油动机开度已达到指令要求 伺服放大器的输入和输出均趋于零 伺服阀隔断油路 油动机保持不动 完成一个油动机加大开度的过程 反之亦然 GV的工作原理与TV基本相同 区别仅在于TV的危急遮断 AST 油管对GV来说是超速保护 OPC 油管 控制系统一体化改造项目 35 GV的卸荷阀与RSV相同 IV的工作原理与GV相同 区别仅在于IV的卸荷阀是与TV相同的 3 1 2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油快速泄放到回油管 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 DEH来的OPC信号 使调节汽阀及再热调节阀关闭 在 控制系统一体化改造项目 36 汽轮机内部的余汽膨胀后 汽轮机转速将降低 当汽轮机转速稍稍降低后 将切断电磁阀电源 电磁阀将关闭 DEH控制调节汽阀 调节汽轮机转速在同步转速 再热调节阀将以一受控制的速度打开 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 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 详见ETS说明 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 控制系统一体化改造项目 37 电器 电源和监测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 3 1 3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AST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 控制系统一体化改造项目 38 3 1 4空气引导阀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 空气引导阀控制抽汽逆止阀压缩空气气源 空气引导阀的开启依靠OPC油压 关闭依靠弹簧力 机组正常运行时 OPC油压将空气引导阀开启 使压缩空气经空气引导阀送到所有抽汽逆止阀 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油压泄去时 表示机组处于超速控制状态 空气引导阀依靠弹簧力关闭 隔断压缩空气气源 同时打开排大气口 使抽汽逆止阀端管道中的余气排掉 不管此时DCS的指令如何 均无条件地将所有抽汽逆止阀关闭 防止超速 控制系统一体化改造项目 39 3 2系统设备 3 2 1主汽门油动机 TV 主汽阀由主汽门油动机 图3 2 操纵 它的活塞杆与主汽阀阀杆直接相连 水平安装 油动机向外拉出为开汽阀 油动机是单侧作用的 液压力提供开汽阀的力 关汽阀依靠弹簧力 油动机的主要部件是油缸 控制块 溢流阀 截止阀 2个逆止阀 滤芯 电液伺服阀 LVDT和电磁阀加节流孔板 油缸的直径根据打开汽阀所需的最大提升力及弹簧力设计 行程大于汽阀的最大行程 并按照积木块设计原则 使各种油动机的油缸趋于一致 控制块是用来将所有的部件安装及连接在一起的 它也是所有电气接点及液压接口的连接件 TV的卸荷阀结构 如图3 3 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 控制系统一体化改造项目 40 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 如图3 3 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 4 0 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 控制系统一体化改造项目 41 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 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 控制系统一体化改造项目 42 所有进入油动机的高压油均经过3微米滤器 这保证了任何时间均能以清洁的油供电液伺服阀工作 滤芯是金属丝网结构 至少应该一年换一次 如果用专门的清洗设备 建议用超声波 进行清洗的话 它也可以重新使用 电液伺服阀的结构如图3 4 电液伺服阀的原理如图3 5 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 控制系统一体化改造项目 43 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 控制系统一体化改造项目 44 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 电磁阀加节流孔板有2个作用 一是在电磁阀不通电时 高压油经节流孔向AST母管和卸荷阀供油 而该油路与电液伺服阀的开关状态无关 二是当电磁阀通电时 将卸荷阀上的AST油压泄去 使该油动机快速关闭 但借助于AST逆止阀的作用 对AST母管的油压不产生影响 3 2 2高压调节汽阀油动机 GV 高压调节汽阀由油动机 图3 6 操纵 它的活塞杆与调节汽阀阀杆直接相连 垂直安装 油动机活塞向上移动为开汽阀 油动机是单侧作用的 液压力提供开汽阀的 控制系统一体化改造项目 45 动力 关汽阀依靠弹簧力 GV的主要部件和功能均与TV相同 仅仅是油动机的行程较短 卸荷阀采用市场品溢流阀和卸荷阀由OPC油压控制 GV的溢流阀与EH油箱控制块上的溢流阀是相同的 但在油动机上作为卸荷阀使用 压力调节手柄只放在全开和全关2个位置 不作压力调节用 整个阀由导阀和主阀构成 导阀是由OPC油压控制的 起到快速泄油关闭油动机的作用 此种关闭与电气系统无关 当快速卸荷阀动作时 它将所有的工作油放到回油 此回油还与油缸的上端相连 并且可将放出的油贮存在上端 因而就不会引起回油管过载 阀门组件上的重型弹簧提供快速关闭所需的力 卸荷阀与油动机的油流通道相连 OPC油压作用在滑阀上方 HP油压作用在滑阀下方 工作时两压力基本相 控制系统一体化改造项目 46 等 靠着滑阀弹簧及上 下面积差的作用 使滑阀贴紧在滑阀座上 使油动机的高压工作油不会漏到回油去 当OPC油压泄去时 高压油顶开滑阀 将油缸中的所有工作油放到回油去 该快速卸载阀也可以用来手动关闭油动机 手动关闭任何一个油动机时 首先要关闭隔绝阀 以防止快速卸载阀放走大量的高压油 然后将快速卸载阀的压力调整杆反向慢慢旋出 观察油动机及阀门移动到关闭位置 如要重新打开油动机 首先将压力调整杆调到最高压力 向内旋足 的位置 然后慢慢打开隔绝阀 3 2 3再热主汽阀油动机 RSV 再热主汽阀由油动机 图3 7 操纵 它装在每个再热主汽阀弹簧箱上 它的活塞杆与再热主汽阀活塞杆直接相连 活塞向上运动顶开阀门 向下运动关闭阀门 阀门在全开或全关位置工作 油动机是单侧作用的 液压力 控制系统一体化改造项目 47 提供开汽阀的力 关汽阀是依靠弹簧力 RSV的主要部件有油缸 控制块 电磁阀 溢流阀 截止阀 2个逆止阀 电磁阀只作为2位2通的关断阀 用于远距离关闭阀门以进行定期的汽阀门杆活动试验 当电磁阀通电动作时 它迅速地将本再热主汽阀的AST油压泄去 从而引起快速卸荷阀动作 在再热主汽阀全关后 电磁阀将失电 再热主汽门会重新开启 注意 在机组发出遮断信号时 系统将泄去AST油压 此时电磁阀无论是否通电励磁都会使油动机快速关闭 3 2 4再热调节汽阀油动机 IV 再热调节汽阀由油动机 图3 8 操纵 它装在再热调节汽阀的上方 它的活塞杆与再热汽阀门杆直接相联 活塞杆腔通高压油 向上为开汽门 油动机是单侧作用的 控制系统一体化改造项目 48 液压力提供开汽阀力 关汽阀依靠弹簧力 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 3 2 5危急遮断控制块图3 9所示的危急遮断控制块 安装于汽轮机前轴承座旁 其主要功能是在危急遮断装置 ETS 和AST 作用于高压主汽阀与再热主汽阀 与OPC 作用于高压调节汽阀与再热调节汽阀 母管之间提供接口 主要的元件是块 2只OPC 超速保护控制 电磁阀 4只AST 危急遮断 电磁阀和2只逆止阀 块内部加工了必要的通道 以连接各元件 所有孔口或为了连接内孔而必须钻通的通孔孔口 都用螺塞塞住或装有管接头供现场接管 每个螺塞都用 O 形圈密封 当调换螺塞时 无论如何用新的 O 形圈 控制系统一体化改造项目 49 电磁阀示于图3 10 均为2位2通 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 各电磁阀按功能标识 并在图2 2中给出编号 分别为63 1 2 OPC和63 1 4 AST 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 控制系统一体化改造项目 50 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 3 2 6隔膜阀隔膜阀如图3 12所示 它联系着润滑油系统与EH油系统 其作用是当润滑油系统压力降到不允许的程度时 可通过EH油系统遮断汽轮机 两个系统间确切的关系 可参阅图2 2 隔膜阀装于前轴承座旁 当汽轮机正常运行时 润滑系统的高压油 即低压安全油 通入阀盖内隔膜上面的腔室中 使阀保持关闭 此作用于隔膜上的油压 克服了弹簧压力 使阀头向下关闭 堵住AST母管通回油的通道 使EH系统投入工作 安装时应注意方向 如果将方向装反了 就使流关型变成流开型阀 会影响到关闭油压值 调节调整螺丝可以改变弹簧的预紧力 从而改 控制系统一体化改造项目 51 变关闭阀门所需的油压值 超速遮断机构或手动超速试验杠杆的单独动作 或同时动作 均能使低压安全油压力消失或降低 因而使压缩弹簧打开阀门 把AST油排到回油管 AST油压的消失 将关闭所有的进汽阀与抽汽阀 打开各旁路与疏水阀 3 2 7空气引导阀空气引导阀结构如图3 13所示 在油缸内无油压时 在弹簧的作用下 挡圈堵住从空压站来的压缩空气 而抽汽逆止阀中的残留空气可以从排大气口中排去 保证抽汽逆止阀的可靠关闭 当OPC油压力进入油缸的EH油进口 就会克服弹簧力 档圈将排大气口堵住 从空压站来的压缩空气送到抽汽逆止阀 为抽汽逆止阀的开启作好准备 是否真的开启 另有电磁阀控制 控制系统一体化改造项目 52 机械超速遮断系统 机械超速遮断系统是汽机的另一套安全保障系统 除ETS系统的所有遮断指令均送到AST电磁阀 由危急遮断控制块来泄去AST油压实行停机外 机组还设置了一套飞锤式机械超速保护机构 可以在汽机意外超速时 通过泄去隔膜阀的控制油压 即低压安全油压 来泄去AST油压实行停机 另外还设置了一套手动装置 可以通过操作手柄泄去隔膜阀的控制油压 即低压安全油压 来泄去AST油压实行停机 这种泄去隔膜阀的控制油压的方式都不受电信号 ETS停机信号 的影响而能直接遮断汽机 控制系统一体化改造项目 53 4 1系统构成 整个系统可大致分为低压安全油供油系统 危急遮断器 超速遮断机构 超速遮断阀复位装置 超速遮断机构校验装置和综合安全装置等主要部分 低压安全油供油系统借用机组主油泵 润滑油泵 出口高压油源 压力约为2MPa 经节流减压和溢流阀稳压形成安全油压 危急遮断器即是飞锤 超速遮断机构包括碰钩 遮断滑阀 试验滑阀 手动试验杠杆和手动遮断与复位杠杆等 超速遮断阀复位装置包括一个气缸和一个电磁阀等元件 超速遮断机构校验装置用于对危急遮断器进行喷油试验等 综合安全装置则是一次信号的测取接口和试验功能块 低压安全油供油系统和危急遮断器分别属于润滑油系统和汽机本体 不在此文介绍 控制系统一体化改造项目 54 4 2超速遮断机构 超速遮断机构如图4 1所示 其工作原理如图4 2 在汽轮机转速达到额定转速10 12 即3300 3360转 分 时 能自动动作 遮断汽机 机组正常运行时 危急遮断器的飞锤由弹簧和弹簧定位圈将其保持在内侧位置上 当汽轮机转速达到额定转速10 12 时 增加的离心力就会克服弹簧的压力 使飞锤向外击出 即危急遮断器动作 飞锤击出后撞击碰钩 引起碰钩绕轴旋转 推动遮断滑阀向盖板方向移动 碟阀离开阀座 将 机械超速和手动遮断总管 中的油 即低压安全油 经过阀座中的孔排出泄压 手动遮断与复位杠杆移到遮断位置 当低压安全油压力消失时 隔膜阀打开 AST油压随之消失 汽机遮断 低压安全油也能手动泄压 即将装于轴承座侧的手动遮断和复位杠杆从 正常 位置推到 遮断 位置 该动作可使 控制系统一体化改造项目 55 复位连杆推动碰钩旋转 结果与飞锤击出相同 在机组遮断后 转速下降到额定转速 必须用手将手动遮断和复位杠杆推到 复位 位置使其复位 a 超速遮断试验超速遮断机构应定期作超速试验 除了试验手动遮断装置以验证遮断连杆部分动作的准确性 还要进行飞锤出击试验 在试验超速遮断机构时 应有专人站在手动遮断杠杆旁边 当转速缓慢地升到遮断值时 应密切注视汽机转速 如转速上升到超过额定转速12 仍未自动遮断 则应立即手动遮断 如果超速遮断机构动作性能不符合要求 应立即停机 并对机构作全面检查 以确认飞锤没有卡死 检查后 再次作超速试验 如果飞锤仍不能击出 则必须调整飞锤弹簧的压缩量 飞锤弹簧定位螺圈移过1个缺口 将改变动作转速约40转 分 调整后必须重新进 控制系统一体化改造项目 56 行超速试验 直到动作正确为止 b 喷油试验喷油试验阀装于汽机轴承座前侧 当它开启时 能将压力油喷入飞锤内腔 使飞锤在汽机额定转速时就击出 停止喷油后 飞锤又能自动退回 这种试验可以不改变汽机实际转速 模拟试验全部超速遮断机构的动作是否正确 喷油装置见 4 4超速遮断机构校验装置 控制系统一体化改造项目 57 4 3超速遮断阀自动复位装置 超速遮断阀复位装置如图4 3 用于遥控复置超速遮断滑阀 该装置有一个气缸 气缸两端设有缓冲装置 由一个2位4通电磁阀控制 超速遮断滑阀需要复位时 给电磁阀通电 气缸活塞升出推动复位手柄使超速遮断滑阀复位 作用与手动拉复位手柄相同 复位到位后 行程开关反馈一个完成信号 电磁阀断电 气缸活塞退回 复位手柄回到 正常 位置 控制系统一体化改造项目 58 4 4超速遮断机构校验装置 超速遮断机构校验装置如图4 4 超速遮断机构校验装置用于汽轮机在不超速时进行超速遮断机构活动试验 该装置利用从 机械超速与手动遮断总管 中来的高压油 推动超速飞锤 压缩弹簧 直至飞锤撞击碰钩 模拟一次实际的超速动作 该试验可以在机组不从电网解列或卸去负荷时进行 在整个试验过程中 超速遮断机构的试验手柄应始终放在 试验 位置上 否则会引起汽机遮断 控制系统一体化改造项目 59 4 5综合安全装置 综合安全装置包括EH油压低 轴承油压低与 1真空低试验块及 2真空低试验块 以低EH油压试验块为例低EH油压试验块是用来监视EH油压低和试验各压力开关的系统 该系统被布置成双通道 每个通道一端经节流孔与供油系统相通 另一端与排油相连 试验块组件由两个压力表 两个手动阀 一个试验块及四个监视EH油压低的压力开关组成 压力开关装在试验块附近的端子盒中 压力开关63 1 LP与63 3 LP是监视一通道 压力开关63 2 LP与63 4 LP是监视二通道 当EH油压低于限制值时 压力开关动作 并经危急跳闸装置 ETS 使AST电磁阀动作 经ETS装置使AST电磁阀的一通道20 1 AST及20 3 AST电磁阀动作处于泄放状态 并且压力开关63 1 LP与63 3 LP中只要有一个动作 则AST电磁阀中的一通道 控制系统一体化改造项目 60 20 1 AST及20 3 AST电磁阀就动作处于泄放状态 同理压力开关63 2 LP与63 4 LP动作时 经ETS装置使AST电磁阀的二通道20 2 AST及20 4 AST电磁阀动作处于泄放状态 并且压力开关63 2 LP与63 4 LP中只要有一个动作 则AST电磁阀中的二通道20 2 AST及20 4 AST电磁阀就动作处于泄放状态 在该试验块组件上的隔离阀的作用是试验块组件检修时不影响系统的其他部件 即可进行在线检修 该试验块在机组正常运行时进行试验不会使危急跳闸油路泄压而使机组停机 因为试验只是两个通道进行单独试验 对于某个通道的压力开关进行试验时 对该通道来说 可以就地手动试验 也可以在操作盘上远控试验 试验时手动阀或试验电磁阀将该回路的压力泄放 则压力开关动作 通过ETS装置相应的AST电磁阀组通道 控制系统一体化改造项目 61 上的电磁阀动作 在试验盘上相应的指示灯亮 由于只有一个通道的AST电磁阀动作 另一个通道的电磁阀不动作 危急遮断 AST 油路不泄压 机组