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超速保護系統

汽輪機超速保護分為三層

1、OPC超速:動作轉速103%額定轉速(OPC電磁閥動作)

2、AST超速:動作轉速110%額定轉速(AST電磁閥動作)

TSI超速:動作轉速110%額定轉速(AST電磁閥動作)

3、機械超速:動作轉速111~112%額定轉速和手動脫扣(薄膜閥動作)

汽輪機超速保護的意義

汽輪機是高速轉動的設備, 轉動部件的離心力與轉速的平方成正比, 當汽輪機轉速超過額定轉速的20%時, 離心應力接近額定轉速下應力的1.5倍, 此時轉動部件將發生鬆動, 同時離心力將超過材料所允許的強度極限使部件損壞, 為此, 汽輪機均設置超速保護裝置, 它能在汽輪機轉速超過額定轉速的9-11%時動作,

迅速切斷汽輪機進汽停機。

OPC超速保護系統

火電機組超速保護系統(Over speed Protect Controller)是一種抑制發電機組超速的保護控制, 其作用是在汽輪機出現超速時, 關閉所有調節汽門, 防止汽輪機轉速進一步升高。 它取代了傳統液壓調節系統的微分器, 對發電機跳閘、甩負荷、103%額定轉速限制更精確可靠。

超速保護(OPC)通過控制OPC電磁閥快速關閉GV和IV, 有效防止汽輪機轉速飛升, 並將轉速維持在3000RPM。

1、作用:

(1)負荷部分下跌, 中壓調節汽閥快速關閉功能;

(2)負荷下跌預測功能;

(3)機組超速控制功能。

2、OPC實質是一種轉速調節

OPC源於美國西屋公司(W.H)的超速保護系統, 汽輪機OPC系統在國家電力行業標準DL/T701—1999中表述為:OPC是一種抑制超速的控制功能。

目前多採用雙位元控制方式實現,

即汽輪機轉速達到額定轉速的103%時, 自動關閉調速汽門, 當轉速恢復額定轉速時再開調速汽門, 如此反復, 直至正常轉速控制回路能維持額定轉速。

3、OPC電磁閥動作過程

當 n>103%→OPC電磁閥動作(帶電打開) →泄OPC母管油壓→關調門

OPC電磁閥動作原理:正常運行時兩個電磁閥是不帶電常閉的, 封閉了OPC總管油液的泄放通道, 使高中壓調節汽閥的執行機構活塞下腔能夠建立起油壓。 一旦達到OPC動作條件時, 該兩個電磁閥就被勵磁(通電)打開, 使OPC母管油液泄放, 這樣, 相應執行機構上的卸荷閥就快速開啟, 使高中調節汽閥迅速關閉。 當 n <103% → OPC電磁閥復位(失電關閉)

4、意 義

防止機組因甩負荷及其他原因超速, 避免機組因停機而重新啟動,

保持電網穩定運行, 節約時間, 減少損失。

二、危急遮斷系統超速保護

1、作用

當機組轉速達到110%的額定轉速時, AST電磁閥動作, 關閉高、中壓主汽閥, 同時與OPC油回路相連的止回閥被頂開使OPC油路泄壓, 關閉高、中壓調節汽閥, 實行緊急停機。

2、AST電磁閥動作過程

四隻AST電磁閥在正常運行時、它們是被通電勵磁關閉, 從而封閉了自動停機危急遮斷(AST)母管上的抗燃油泄油通道, 使所有汽閥執行機構活塞下腔的油壓能夠建立起來。 當ETS系統檢測到的安全指標(如真空、軸向位移、轉速等)達到安全界限後DEH發來停機信號, 電磁閥失電打開, 則AST總管泄油, 導致所有汽閥關閉而使汽輪機停機。

當 n>110%→AST電磁閥動作(失電打開) →泄AST母管油壓和OPC母管油壓→關所有閥門→停機(脫扣)

注:動作後想恢復機組運行, 必須重定 目的:緊急停機保護

3、OPC、AST電磁閥

OPC電磁閥:2個常不帶電 ——並聯(防止電磁閥拒動作)

AST電磁閥:4個常帶電

——串聯(防止電磁閥誤動作) ——並聯(防止電磁閥拒動作)

5、OPC與超速危急遮斷的區別

電超速保護裝置是利用甩負荷時的電信號投入工作, 幫助調節汽門快速關閉以降低機組的動態超速, 可以與機組當時轉速的狀態無關, 這是它的一個很重要的特點。

所以, OPC譯為超速限制更為準確, 它實際上屬於調節系統範疇, 主汽門並不關閉, 而轉速110%超速危急遮斷保護則是用電氣的方法實現的緊急遮斷系統, 屬於保安系統, 它們有本質的不同。

三、機械超速危急遮斷和手動停機系統

1、作用:當機組超速(轉速達到110%~112%額定轉速)或手動操作時,

通過機械動作而實現緊急停機。

2、系統組成:飛錘式危急保安器、危急遮斷滑閥、、手動重定和遮斷裝置、遙控重定裝置、試驗裝置。

機械超速/手動脫扣→泄透平安全油壓→隔膜閥動作(打開) →泄AST油壓(關所有閥門)→停機(脫扣)

3、超速自動停機過程

轉速超過110%額定轉速, 危急遮斷器飛錘飛出, 擊打碰鉤, 帶動危急遮斷滑閥右移打開泄油口, 泄去透平安全油, 隔膜閥動作, 泄去AST安全油, 所有進汽閥關閉, 緊急停機。

4、手動停機動作過程

手動操作復位手柄置於遮斷位置, 壓下碰鉤, 帶動危急遮斷滑閥右移, 打開泄油口泄去透平安全油, 隔膜閥動作, 泄去AST安全油, 所有進汽閥關閉, 緊急停機。

5、復位過程(機械掛閘)

機組轉速下降, 飛錘復位,就地手拉復位手柄(或者遙控複置電磁閥,使氣缸活塞上移),帶動遮斷複置連杆,推動碰鉤,帶動危急遮斷滑閥左移,泄油口關閉,透平安全油緩慢建立,隔膜閥復位,(若同時AST電磁閥復位)AST安全油建立。

6、危急遮斷器注油試驗

(1)目的:主要用於檢查危急遮斷器是否卡澀

(2)步驟:

將試驗手柄扳向“試驗”位置,並用手推住;打開試驗截止閥,透平安全油通過噴油嘴進入危急遮斷器;隨著供油量增大,飛錘下壓力增大,飛錘飛出;

記錄此時壓力錶的讀數,與前兩次試驗的動作油壓比較,判斷飛錘調整是否合適。

7、汽輪機超速試驗

操作途徑:通過DEH的超速試驗視窗實現;

目的:是為了檢查三層超速保護動作轉速是否合格。

方法:冷態啟動一般在帶10%額定負荷運行一段時間後,在DEH畫面超速試驗視窗分別點擊OPC和危急遮斷超速保護試驗按鈕,然後在升速視窗輸入超過其動作轉速的升速目標值,然後升速,檢查超速保護動作轉速是否合格。

8、飛錘式危急遮斷器

(1)結構:離心飛錘式危急遮斷裝在與汽輪機主軸相連的小軸上,它由偏心飛錘、彈簧、調整螺母等組成。飛錘的重心與旋轉軸的中心偏離一定距離,所以叫偏心飛錘。

(2)工作原理:偏心飛錘被彈簧壓在端蓋一端,在轉速低於飛出轉速時,彈簧力大於離心力,飛錘不動,當轉速等於或高於飛出轉速時,飛錘的離心力增加到超過彈簧力,於是撞擊子動作向外飛出,撞擊碰鉤。

四、汽輪機掛閘

1、什麼是掛閘?

所謂掛閘,就是汽輪機自動保護系統所有設備和部件投入工作狀態,安全油壓建立,高、中壓主汽門打開的過程。

掛閘的標誌是:安全油壓建立,高、中壓主汽門可以打開。

2、具體內容:

汽輪機自動保護系統所有設備和部件投入工作狀態,具體就是機械超速保護裝置和手動停機裝置重定,建立低壓潤滑油安全油壓,隔膜閥復位;

OPC電磁閥、AST電磁閥全部重定,各油動機快速卸荷閥復位,建立OPC、AST安全油壓。

非沖轉控制用高、中壓主汽門打開。

3、掛閘分類

(1)機械掛閘:低壓透平安全油通至隔膜閥上腔室,封閉高壓抗燃油AST油的泄油,建立AST油壓的過程為“機械掛閘”,可以遠方和就地操作。

(2)電氣掛閘:在AST油路上,還設計有四個串、並聯結構的電磁閥(20/AST),電磁閥被激勵關閉的過程為“電氣掛閘”。

(3)掛閘操作順序

向閥門執行結構和自動保護系統油管路充油,運行人員在DEH控制盤按下“掛閘”按鈕,OPC電磁閥、AST電磁閥、機械超速保護系統裝置和手動停機裝置等全部重定,建立低壓潤滑油安全油壓,隔膜閥復位,建立OPC、AST安全油壓,各油動機快速卸荷閥復位。

飛錘復位,就地手拉復位手柄(或者遙控複置電磁閥,使氣缸活塞上移),帶動遮斷複置連杆,推動碰鉤,帶動危急遮斷滑閥左移,泄油口關閉,透平安全油緩慢建立,隔膜閥復位,(若同時AST電磁閥復位)AST安全油建立。

6、危急遮斷器注油試驗

(1)目的:主要用於檢查危急遮斷器是否卡澀

(2)步驟:

將試驗手柄扳向“試驗”位置,並用手推住;打開試驗截止閥,透平安全油通過噴油嘴進入危急遮斷器;隨著供油量增大,飛錘下壓力增大,飛錘飛出;

記錄此時壓力錶的讀數,與前兩次試驗的動作油壓比較,判斷飛錘調整是否合適。

7、汽輪機超速試驗

操作途徑:通過DEH的超速試驗視窗實現;

目的:是為了檢查三層超速保護動作轉速是否合格。

方法:冷態啟動一般在帶10%額定負荷運行一段時間後,在DEH畫面超速試驗視窗分別點擊OPC和危急遮斷超速保護試驗按鈕,然後在升速視窗輸入超過其動作轉速的升速目標值,然後升速,檢查超速保護動作轉速是否合格。

8、飛錘式危急遮斷器

(1)結構:離心飛錘式危急遮斷裝在與汽輪機主軸相連的小軸上,它由偏心飛錘、彈簧、調整螺母等組成。飛錘的重心與旋轉軸的中心偏離一定距離,所以叫偏心飛錘。

(2)工作原理:偏心飛錘被彈簧壓在端蓋一端,在轉速低於飛出轉速時,彈簧力大於離心力,飛錘不動,當轉速等於或高於飛出轉速時,飛錘的離心力增加到超過彈簧力,於是撞擊子動作向外飛出,撞擊碰鉤。

四、汽輪機掛閘

1、什麼是掛閘?

所謂掛閘,就是汽輪機自動保護系統所有設備和部件投入工作狀態,安全油壓建立,高、中壓主汽門打開的過程。

掛閘的標誌是:安全油壓建立,高、中壓主汽門可以打開。

2、具體內容:

汽輪機自動保護系統所有設備和部件投入工作狀態,具體就是機械超速保護裝置和手動停機裝置重定,建立低壓潤滑油安全油壓,隔膜閥復位;

OPC電磁閥、AST電磁閥全部重定,各油動機快速卸荷閥復位,建立OPC、AST安全油壓。

非沖轉控制用高、中壓主汽門打開。

3、掛閘分類

(1)機械掛閘:低壓透平安全油通至隔膜閥上腔室,封閉高壓抗燃油AST油的泄油,建立AST油壓的過程為“機械掛閘”,可以遠方和就地操作。

(2)電氣掛閘:在AST油路上,還設計有四個串、並聯結構的電磁閥(20/AST),電磁閥被激勵關閉的過程為“電氣掛閘”。

(3)掛閘操作順序

向閥門執行結構和自動保護系統油管路充油,運行人員在DEH控制盤按下“掛閘”按鈕,OPC電磁閥、AST電磁閥、機械超速保護系統裝置和手動停機裝置等全部重定,建立低壓潤滑油安全油壓,隔膜閥復位,建立OPC、AST安全油壓,各油動機快速卸荷閥復位。

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