燃气汽轮机保护分解.ppt

汽轮机主保护,设置联锁保护的意义,汽轮机是利用蒸汽的热能转变为旋转机械能的一种原动机。由于汽轮发电机组在高速旋转的同时又处于高温高压下运行，因此预防机组出现危险的离心力、热应力和热变形，以及确保在出现紧急情况时，联锁保护系统能及时动作迅速停机，防止事故扩大具有十分重要的意义。,汽轮机主保护配置,汽轮机主保护主要有以下几项：1.超速保护超速保护对汽轮机组的安全是十分重要的，由于机组处于高速旋转状态，转子部分的材料强度裕量不多，而离心力的增加却正比于转速的平方，机组即使在极短时间内超速，也可能引起严重的事故。一般机组超速至安全转速的8%11%时，超速保护装置应立刻动作，迅速关闭自动主汽门和调节阀门，使机组停止运转，以确保机组的安全。,2.轴向位移保护汽轮机运行时，如果产生过大的轴向推力，就会使推力瓦的钨金熔化或汽机动静部分发生摩擦，从而使转子产生不允许的轴向位移。轴向位移一般是利用电涡流原理（块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡流状的感应电流，称为电涡流）的传感器来测量，分为正向和负向轴向位移两个测量点。3.润滑油压低保护润滑油压低即会影响调节系统和保安系统执行机构的正常工作，又将破坏轴承油膜，情况严重时不仅会烧坏轴瓦，而且能造成动静部分间的摩擦等恶性事故。一般用电接点压力表作为油压过低的发讯装置。,4.真空低保护汽轮机在运行中真空降低，会造成汽轮机效率降低，末级叶片过负荷，排气温度过高，轴向推力增加，从而影响汽轮机的安全。5.轴承回油温度高保护油温过高，润滑油会迅速汽化，使油膜破坏，造成与轴瓦产生干摩擦，使机组发生强烈振动，损坏设备。6.轴承振动高保护机组在启动、运行、停机的过程中，都会有一定程度的振动，如果设备有缺陷或工况不正常时振动更大。振动过大将使叶片、轮盘等应力增加，使机组动静部分如轴封、隔板气封与轴发生摩擦，部分紧固件松动，严重时会导致轴承、管道甚至机组损坏。为保证机组安全，必须对机组的振动状态进行全面监测。当振动超过安全范围时，发出报警信号，如继续增大并超过一定范围时，机组跳闸。,7.EH油压低保护抗燃油压力太低，油动机开启动力不足，阀门开度大幅度波动，造成调节系统紊乱。8.缸体保护a.高压缸排汽温度高。说明高压缸内部有问题，尤其是调节级。b.高压缸排汽压力高或高压缸调节级后压力与高排压力比值小。这说明高压缸通流部分存在严重故障，做功能力低或者高排逆止门打不开。9.其他保护如发电机主保护联锁保护动作、轴承轴瓦瓦块温度高、胀差大、电调装置停机、手动停机等。,汽轮机保护系统主要有电源系统、PLC（可编程逻辑控制器）、继电器、现场输入/输出设备组成。现场输入设备部分包括各种现场检测元件和仪器，负责工艺参数的检测变送，有的能够直接对参与联锁保护的参数向控制逻辑运算单元发出超限信号。输出设备包括现场电磁阀、主汽门、抽汽逆止阀、油动机等。输入设备负责信号采集，输出设备负责执行控制命令，PLC负责逻辑运算，继电器主要是实现信号转换与隔离。当有联锁保护发生时，自动控制系统能自动推动主汽门动作，迅速关闭主汽门，切断进汽，迫使汽轮机停机，同时关闭调节汽门和抽汽逆止阀。要求主汽门、抽汽逆止阀的关闭时间小于1s。,M701F4型联合循环机组汽轮机主保护配置,就地手打闸集控室手打闸电超速保护：转速3300rpm，三取二。机械超速保护：动作转速为额定转速的110%(3300r/min)。低频保护：电气主开关闭合且高压转速2820rpm，三取二。(发电机低频运行，汽轮机将产生机械振动，严重损伤叶片)润滑油压力低保护：待定。凝汽器真空低保护：待定，三取二。轴承振动高保护：0.2mm，二取二。轴向位移保护：1.0mm或-1.0mm，三取二。,汽机控制系统故障保护：三取二。两台燃机均跳机保护：二取二。低压排汽温度高保护：120，三取二。(汽机在启动和甩负荷后的空载运行时，可能使低压缸排气温度升高，严重时将使汽缸过分膨胀而导致低压转子支持轴承座倾斜，破坏转子与汽缸的同心度，过高的温度还将使胀差上升到危险值。)低压缸末级静叶金属温度保护：210，三取二。中压缸排汽压力高保护：跳机曲线设定，见注1。三取二。中压缸排汽压力低保护：跳机曲线设定，见注1。三取二。汽机跳闸信号：安全油压力0.3MPa。三取二。,外部跳机保护：DCS手动停汽机指令。密封油泵全停，延时10秒。余热锅炉全跳闸。(燃气蒸汽联合循环的余热锅炉无燃烧系统，所以余热锅炉的控制和保护装置主要集中在汽水系统。汽包上部是汽空间，下部是水空间，汽包水位太高会减少蒸汽重力分离行程、破坏汽水分离效果，使蒸汽中带水造成过热器中盐类沉积，恶化过热器的工作。水位太低，有可能在下降管中带有蒸汽，影响水循环可靠性。因此在运行时汽包水位必须控制在允许范围内波动。),在非纯凝工况下，热网供汽母管上下金属温度都低于220且A、B、C、D任一热网加热器水位350mm,延时5秒；发电机保护动作：电气保护综合信号，三取一。3个信号强制一个信号，其余二取一。DEH系统失电跳闸。汽轮机胀差大保护。汽机停机请求，APS投入时（参照高碑店）1.APS自动方式且APS汽机停机指令发出，1秒脉冲；2.发电机未并网，延时20秒；3.关闭所有阀门指令发出，延时5秒；4.汽机未跳闸。,注1：中压透平排汽压力表（MPag）,汽轮机主保护的实现,汽机保护通过调节保安系统实现，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。调节保安系统按其组成可划分为低压保安系统和高压EH油系统两大部分。,低压保安系统,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。润滑油经复位试验阀组(1YV)进入危急遮断器装置活塞腔室，接受复位试验阀组(1YV)的控制；透平油压力油经复位试验阀组(2YV)，从导油环进入危急遮断器腔室,接受复位试验阀组(2YV)的控制。手动停机机构、机械停机电磁铁、遮断隔离阀组、通过机械遮断机构与危急遮断器装置相连，高压保安油通过遮断隔离阀组与油源无压排油管相连。,紧急遮断阀,隔离阀（失电）,主遮断电磁阀,排油,高压油,电磁遮断阀,手动遮断机构,复位阀,喷油阀,润滑油,危急遮断器,危急遮断装置,系统主要完成如下功能:1.挂闸系统设置的复位试验阀组中的复位电磁阀(1YV)，机械遮断机构的行程开关ZS1、ZS2供挂闸用。挂闸程序如下:按下挂闸按钮(设在DEH操作盘上),复位试验阀组中的复位电磁阀(1YV)带电动作,将润滑油引入危急遮断器装置活塞侧腔室，活塞上行到上止点，使危急遮断器装置的撑钩复位，通过机械遮断机构的杠杆将遮断隔离阀组的机械遮断阀复位，将高压保安油的排油口封住，建立高压保安油。当压力开关组件中的三取二压力开关检测到高压保安油已建立后，向DEH发出信号，使复位电磁阀(1YV)失电，危急遮断器装置活塞回到下止点，DEH检测行程开关ZS1的常开触点仍为闭合、ZS2的常开触点仍为断开，DEH判断挂闸程序完成。,挂闸,带电,去各阀门,高压抗燃油,安全油,断开,断开,带电,失电,接通,危急遮断装置复位,带电,复位反馈,失电,复位分解,带电！,复位反馈,复位后连杆保持不动,失电！,挂闸反馈,2.遮断从可靠性角度考虑,低压保安系统设置有电气、机械及手动三种冗余(指配置系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间，自动备援。)的遮断手段。2.1电气停机实现该功能由机械停机电磁铁和高压遮断模块来完成。本系统设置的电气遮断本身就是冗余的，一旦接受电气停机信号，同时使机械停机电磁铁带电，高压遮断模块失电。机械停机电磁铁带电动作，通过机械遮断机构的杠杆使危急遮断器装置的撑钩脱扣，机械遮断机构使遮断隔离阀组的机械遮断阀动作，将高压保安油的排油口打开，泄掉高压保安油。快速关闭各主汽、调节阀门，遮断机组进汽。,而高压遮断模块失电，直接泄掉高压保安油，单独快速关闭各阀门。若危急遮断器装置的撑钩脱扣，即使高压遮断模块失电拒动，系统仍能遮断所有调门、主汽门，以确保机组安全。另外各种电气停机信号也同时送到各阀油动机的遮断电磁阀，使其带电，直接泄掉各油动机的安全油，快速关闭各阀门。2.2机械超速保护由危急遮断器、危急遮断器装置、遮断隔离阀组和机械遮断机构组成。动作转速为额定转速的110111%(33003330r/min)。当转速达到危急遮断器设定值时,危急遮断器的飞环击出,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,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。,2.3手动停机系统在机头设有手动停机机构供紧急停机用。手拉手动停机机构按钮，通过机械遮断机构使危急遮断器装置的撑钩脱扣,泄掉高压保安油,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。2.4系统设置了复位试验阀组,供危急遮断器作喷油试验及提升转速试验用。,撑钩的脱扣,手拉脱扣器,紧急遮断阀在连杆的拉动下向右移，切断供油并泄掉高压保安油，关阀停机。,撑钩的脱扣由三方面实现：手拉脱扣器、机械停机电磁铁动作、飞环击出打击撑钩；这几方面均可达到停机的目的。,弹出,飞出,遮断电磁阀失电,关闭,开启,带电,开启,关闭,构件说明,1危急遮断器危急遮断器是重要的超速保护装置之一。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。为提高可靠性，防止危急遮断器的飞环卡涩，运行时借助遮断隔离阀组、复位试验阀组,可完成喷油试验及提升转速试验。调整危急遮断器的飞环弹簧的予紧力可改变动作转速。2复位试验阀组2.1在掉闸状态下,根据运行人员指令使复位试,飞环式危急遮断器,验阀组的复位电磁阀1YV带电动作,将润滑油引入危急遮断器装置活塞侧腔室，活塞上行到上止点，通过机械遮断机构的连杆使危急遮断器装置的撑钩复位。2.2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。3遮断隔离阀组3.1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，待其上设置的行程开关ZS4的常开触点断开、ZS5的常开触点闭合并对外发讯，DEH检测到该信号后，将转速提升到动作值，危急遮断器飞环被击出，打击危急遮断器装置的撑钩,使危急遮断器装置撑钩脱扣,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,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。,隔离阀（正常位）,电磁阀,位置反馈,滑阀,3.2在飞环喷油试验情况下,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，待其上设置的行程开关ZS4的常开触点闭合、ZS5的常开触点断开并对外发讯，DEH检测到该信号后，将复位试验阀组的喷油电磁阀(2YV)带电动作，透平油压力油从导油环进入危急遮断器腔室,危急遮断器飞环被击出，打击危急遮断器装置的撑钩,使危急遮断器装置撑钩脱扣,通过机械遮断机构使遮断隔离阀组的机械遮断阀动作。由于高压保安油的排油已被截断，机组在飞环喷油试验情况下不会被遮断。此时系统的遮断保护由高压遮断模块及各阀油动机的遮断电磁阀来保证。4手动停机机构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,隔离阀（试验位）,去遮断电磁阀,带电,高压保安油,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。5机械遮断机构由连杆系及行程开关ZS1、ZS2、ZS3、ZS4、ZS5组成。通过它将手动停机机构、危急遮断器装置、机械停机电磁铁、遮断隔离阀组相互连接，并完成上数部套之间力及位移的可靠传递。行程开关ZS1、ZS2指示危急遮断器装置是否复位，行程开关ZS3在手动停机机构或机械停机电磁铁动作时，向DEH送出信号，使高压遮断模块同时失电，遮断汽轮机。ZS4、ZS5指示遮断隔离阀组隔离阀的位置。6机械停机电磁铁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，泄掉高压保安油,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。,7遮断、超速、压力开关组件遮断、超速、压力开关组件由高压遮断模块、超速限制集成块、高压压力开关组件集成而成。7.1高压遮断模块主要由四个电磁阀、二个压力开关、四个卸荷阀、二只节流孔及一个集成块组成。正常情况下，四只电磁阀全部带电，这将建立起高压安全油压，条件是遮断隔离阀组的机械遮断阀已关闭;各油动机卸荷阀处于关闭状态。当需要遮断汽机时，四只电磁阀全部失电，泄掉高压安全油，快关各阀门。,带电,失电,四只电磁阀串、并联接。当两只并联的电磁阀1,3同时或其中之一打开，虽然打开的电磁阀控制的泄油口接通，但由于与之串联的2,4电磁阀未打开，AST油与无压回油油路未通，不会对AST油压产生大的影响。会产生ASP油压高报警，但机组正常工作。同理，当2,4同时或其中之一打开，虽然打开的电磁阀控制的AST油与该电磁阀上泄油口连通，但此时泄走的油是经节流孔流进的AST油，泄走的油有限，由于1,3未打开，ASP油压低报警，但机组正常工作。而当1,3或其中之一和2,4或其中之一同时打开，AST油与无压回油油路接通，AST油将快速泄压，引起OPC同时泄压，主汽门和调门关闭。,由于采用“双通道”原理，当一个通道中的任一只电磁阀打开都将使该通道跳闸；但不能使汽轮机进汽阀关闭，只有当两个通道都跳闸时，才能使汽轮机进汽阀关闭，起到跳闸作用，因此大大提高其可靠性，可有效地防止“误动”和“拒动”。,高压遮断电磁阀挂闸位,高压遮断电磁阀遮断位,先导阀失电,断开,断开,安全油失压,抗燃油,排油,遮断电磁阀主阀,滑阀,先导电磁阀,7.2超速限制集成块主要由二个电磁阀、两个卸荷阀及一个集成块组成。正常情况下，二只电磁阀全部失电，这将建立起超速限制油压，条件是高压安全油已建立。使各调节阀油动机卸荷阀处于关闭状态。当甩负荷、103%保护时，二只电磁阀全部带电，泄掉超速限制油压，快关各调节阀门。7.3高压压力开关组件由三个压力开关及一些附件组成。监视高压保安油压，其作用：当机组挂闸时，压力开关组件发出高压保安油建立与否的信号给DEH，作为DEH判断挂闸是否成功的一个条件。,8.低润滑油压遮断器由7个压力开关、二个节流孔和二个电磁阀组成。压力开关PSA1当油压降至0.049Mpa报警。压力开关PSA2当油压降至0.049Mpa，启交流油泵。压力开关PSA3当油压降至0.0392Mpa，启动直流润滑油泵并停机。压力开关PSA7当油压降至0.0294Mpa，切断盘车电机并报警。压力开关PSA4、PSA5、PSA6当油压降至0.0294Mpa三取二逻辑停机并报警。其中二个节流孔和二个电磁阀可分别实现交流润滑油泵、直流润滑油泵在线实验。,9.低真空遮断器压力开关PSB1当真空升至0.0147Mpa报警。压力开关PSB2、PSB3、PSB4当真空升至0.0197Mpa三取二逻辑停机并报警。,相关试验,1打闸试验1.1各阀门处于全开状态,手拉机头手动停机机构,所有油动机应迅速关闭。1.2重新挂闸,全开各阀门,手打集控室停机按钮,所有油动机应迅速关闭。1.3重新挂闸,全开各阀门,汽机保护（ETS）给DEH送一停机信号,所有油动机应迅速关闭。,2喷油试验喷油压出试验是在机组正常运行时及做超速试验前，将低压透平油注入危急遮断器飞环腔室，依靠油的离心力将飞环压出的试验，其目的是活动飞环，以防飞环可能出现的卡涩。在不停机的情况下，通过给遮断隔离阀组的隔离控制阀带电来截断高压保安油的排油。以避免飞环压出引起的停机。此时高压遮断模块处于警戒状态。按下“飞环喷油试验”按钮,将“试验钥匙”开关旋到“试验”位置。此时遮断隔离阀组的隔离控制阀4YV带电，高压保安油的排油被截断，遮断隔离阀组上设置的行程开关ZS4的常开触点闭合、ZS5的常开触点断开，并对外发讯，DEH检测到该信号后，使复位试验阀