《热工过程自动控制技术》课件第四章

第四章单元机组的热工保护概述热工开关量控制系统的基础部件热工信号和自动报警系统单元机组的热工自动保护锅炉机组的热工保护汽轮机组的热工保护单元机组的旁路控制系统1/13/20231§4-1概述

一、常用术语：二、主要技术要求：1.动作的稳定性2.动作的可靠性3.切换差(死区)

三、开关量信号的摄取方法： 开关量控制系统的完好状态是由正确“动作”和正确“不动作”两部分组成，相对于这两种完好状态，有两种故障状态，即“不正确动作”和“不正确不动作”。

1/13/20232开关量信号的摄取方法1 误动作：系统不应该动作而动作； 拒动作：系统应该动作而不动作。式中，实际动作次数为正确动作次数与误动作次数之和；应当动作次数为实际动作次数与拒动作次数之和，再扣除误动作的次数。1.单一信号法：用单个检测元件组成信号单元的方法。 元件少，结构简单，但系统的可靠性太差。2.信号串联法：将几个检测元件输出信号串联。 误动作率低，而拒动作率高。1/13/20233开关量信号的摄取方法23.信号并联法：将几个检测元件输出信号并联。 拒动作率大大下降，而误动作率却增加了。信号并联法只能用于要求拒动作率小，而对误动作率要求不高的场合。4.信号串并联法：将两个信号先进行串联，然后进行并联。 串并联后的信号单元的误动作率或拒动作率均大大减小。5.“三取二”信号法：采用三个检测元件测量。当其中两个或两个以上检测元件触点闭合时，信号单元就有输出。 既减小误动作率又减小拒动作率。1/13/20234开关量信号的摄取方法36.信号表决法：2/4或3/4表决电路、3/5表决电路。 能有效地防止信号单元的误动作或拒动作。7.信号的多重化摄取法：

“二取一”、“二取均”、 “三取中”、“三取均”等。 对提高测量准确度，增加系统的可靠性，很有必要。 对开关量控制系统，除了要求其检测信号必须正确可靠外，还要求逻辑控制装置和执行机构也必须正确可靠地动作，才能使开关量控制系统正常投入运行。

1/13/20235常用术语11.设定值：设定被控量的预期值的参比信号。2.位式作用：开关量变量值的数目。3.开关量变送器：能够输出标准开关量信号的控制仪表，称为开关量变送器。

开关量变送器的输入—输出特性，如图4-1所示。(1)当输入＜P1时，输出1-2通；(2)当输入＞P1＋ΔP时，输出1-3通；(3)当P1＜输入＜P1＋ΔP时，输出可以是1-2通也可以是1-3通。如果输入是增方向通过P1时，则输出1-2通；若输入是减方向通过P1＋ΔP时，则输出1-3通。1/13/20236常用术语24.切换值：使输出变量改变的任一输入变量值。5.上切换值(动作值)：输入变量增大时，使输出变量改变的输入变量值，如图4-1中的P1＋ΔP。6.下切换值(返回值：输入变量减小时，使输出变量(开关量)改变的输入变量值。如图4-1中的P1。

7.切换差：上切换值与下切换值之差，又称为死区。如图4-l中ΔP。8.重复性误差：

在相同条件下，输入变量按照同一方向变化时，连续多次测得的切换值之最大变化值。

1/13/20237§4-2热工开关量控制系统的基础部件一、开关量变送器： 将被测物理量转换成开关形式的电信号。1.压力开关2.差压开关3.流量开关4.液位开关5.温度开关二、常用控制电器：三、气动和液动执行机构：1/13/20238常用控制电器按钮开关控制开关行程开关(限位开关)继电器电流继电器中间继电器时间继电器固态继电器接触器1/13/20239接触器1/13/202310气动和液动执行机构(一)气动执行机构：P1471.气动薄膜式调节阀：2.气动活塞调节阀： 对于活塞式气动阀门和薄膜式气动阀都有“气开式”和“气关式”之分。如经常用于化学水处理的气动活塞隔膜阀。一般选择执行机构时必须考虑失去控制气压时，运行工况是允许“开”还是允许“关”来确定选用“气开’或“气关”式执行机构。

(二)液动执行机构：P1481/13/202311§4-3热工信号和自动报警系统一、热工信号：(一)状态信号(二)越限报警信号(热工预告信号)(三)趋势报警信号(四)跳闸报警信号(热工事故信号)二、自动报警系统：(一)自动报警系统的组成：(二)自动报警系统的基本要求：P150(三)自动报警装置：1．AN系列闪光报警器：2．YDB微机语音闪光报警装置：1/13/202312YDB微机语音闪光报警装置1/13/202313§4-4单元机组的热工自动保护

一、单元机组热工自动保护的作用：P153二、单元机组热工自动保护的动作条件：三、单元机组热工自动保护的保护方式：1.主燃料跳闸保护(MFT)：2.机组快速甩负荷(FCB)：3.辅机故障减负荷(RB)：四、炉、机、电大联锁保护：1．炉、机、电大联锁保护系统：2．炉、机、电大联锁保护实例：

1/13/202314炉、机、电大联锁护系统1.概念： 单元机组大联锁保护系统主要是指锅炉、汽轮机、发电机等主机之间以及与给水泵、送风机、引风机等主要辅机之间的联锁保护。根据电网故障或机组主要设备故障情况自动进行减负荷、投旁路控制系统、停机、停炉等事故处理。2.炉、机、电大联锁保护系统的动作过程：

图4-171/13/202315§4-5锅炉机组的热工保护

一、概述：1.锅炉机组热工保护的任务：P1562.锅炉热工自动保护的保护方式：(1)限值保护(2)联锁保护(3)紧急停炉保护二、锅炉汽压保护：三、汽包锅炉水位保护：四、直流锅炉断水保护：五、再热器保护1/13/202316主蒸汽压力高保护脉冲式电磁安全门有旁路的主汽压力保护系统

1/13/202317直流锅炉断水保护

1/13/202318再热器保护

屏式再热器壁温高保护再热汽温高保护1/13/202319§4-6汽轮机组的热工保护1一、概述：1．汽轮机热工自动保护的作用：P1622．汽轮机热工自动保护的保护方式： 紧急停机、甩负荷及低负荷保护。3．汽轮机热工自动保护的内容：二、电涡流传感器：三、轴向位移的监测与保护：P165四、缸胀和差胀的监测与保护：五、机组转速监测与保护：1/13/202320汽轮机组的热工保护2六、振动监测与保护：七、主轴偏心度的监测与保护：P179八、汽轮机监测仪表系统(TSI)：P181九、汽轮机防进水保护：P185十、轴承安全监测与保护：P187十一、凝汽器真空监测与保护：P189十二、汽轮机紧急跳闸保护系统：P1901.ETS系统的功能：2.ETS系统的遮断控制继电器总逻辑：1/13/202321电涡流传感器电涡流传感器结构组成探头外形图原理示意图1/13/202322缸胀和差胀的监测与保护缸胀：汽缸受热而膨胀的现象。

差胀(或胀差)：转子和汽缸之间的相对膨胀差值。1.机组热膨胀的原因：P1672.机组差胀过大的危害：3.缸胀、差胀监测与保护装置：(1)线性差动变压器LVDT：(2)缸胀和差胀监视器：

1/13/202323机组转速监测与保护1.汽轮机超速的原因：P1692.汽轮机超速的危害：P1703.汽轮机的超速保护：P1704.转速测量方法：(1)磁阻式(2)磁敏式(3)电涡流式5.数字式转速表：6.零转速监控器：P1731/13/202324振动监测与保护1.汽轮机发生振动的原因：P1742.汽轮机振动过大的危害：P1753.振动的监测方法：P176(1)磁电式振动传感器(2)电涡流式振动传感器(3)复合式振动传感器

4.键相器及矢量监视器：(1)键相器(2)矢量监视器1/13/202325轴承安全监测与保护(一)汽轮机轴承故障的原因与危害

(二)润滑油压的监测与保护

(三)润滑油温监测

(四)轴承、推力瓦温度监测

1/13/202326ETS系统的功能1/13/202327ETS系统的遮断控制继电器总逻辑1/13/202328§4-7单元机组的旁路控制系统

一、概述：1.汽轮机旁路控制系统是指与汽轮机并联的蒸汽减温、减压系统。由阀门、管道及调节机构等组成。2.旁路控制系统一般分为高压旁路(Ⅰ级旁路)、低压旁路(Ⅱ级旁路)及大旁路等型式。二、旁路控制系统的功能：四、旁路控制系统的组成：1/13/202329旁路控制系统的功能(1)改善机组启动性能。(2)能够适应机组定压和滑压运行的要求。(3)保护再热器。(4)实现机组快速切负荷功能。(5)正常工况下，若负荷变化太大，旁路控制系统将帮助锅炉、汽机协调控制系统调节锅炉主蒸汽压力。1/13/202330旁路控制系统的组成1.高压旁路