電超速保護(OPC)

1、機組電超速保護裝置熱能2班 余權 彭程 制作 汽輪機電超速保護由來(1) 汽輪機是一種高速旋轉機械,隨著轉速的增加離心應力迅速增加,當轉速升高到額定轉速的120%時汽機轉子所承受的應力將接近于額定轉速的1.5倍,因此,當汽機速度超過一定數(shù)值時,將導致汽機設備的嚴重損壞. 汽機調節(jié)系統(tǒng)按一般的設計要求能保證機組甩全負荷后其動態(tài)超速不高于額定轉速的7%-9%但當調節(jié)系統(tǒng)發(fā)生問題時,機組仍有可能超速,因此在調節(jié)系統(tǒng)之外又設計了完全獨立的汽輪機超速保護裝置通常稱為超速保險,當汽機轉速超過一定限度時(一般為額定轉速的1.10-1.12倍),超速保險就立即動作,產(chǎn)迅速切斷向汽機的供汽,迫使汽輪機停機運轉.

2、汽輪機電超速保護由來(2) 隨著單機容量的不斷增大，蒸汽做功能力和轉子轉動慣量的差距越來越大，僅靠調節(jié)系統(tǒng)的轉速反饋而將汽門快速關閉已難以滿足使機組轉子飛升不致跳閘的要求.于是，大約在上個世紀4050年代已有電廠引入了電超速保護裝置 ( Over speed ProtectionControl，即OPC)，在開關跳閘瞬間， OPC立即槍斷調節(jié)系統(tǒng)的控制權，強行將調節(jié)汽門短時關閉，經(jīng)過一定的延時，轉速控制交由調節(jié)系統(tǒng).因而，機組甩負荷的特性實際上是調節(jié)系統(tǒng)和電超速保護裝置共同作用的結果電超速保護概念(1) OPC源于美國西屋公司的超速保護系統(tǒng)，在工程實踐中常與轉速110超速保護混淆，汽輪機OPC

3、系統(tǒng)在國家電力行業(yè)標準DL/T7011999中表述為：OPC是一種抑制超速的控制功能.有采用加速度限制方法實現(xiàn)的，也有采用雙位控制方式實現(xiàn)的，如汽輪機轉速達到額定轉速的103時，自動關閉調節(jié)汽門當轉速恢復正常時再開啟調節(jié)汽門，如此反復，直至正常轉速控制回路能維持額定轉速，或者兩種方法同時采用. 電超速保護概念(2) 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(jié)汽門快速關閉以降低機組的動態(tài)超速可以與機組當時轉速的狀態(tài)無關,這是它的一個很重要的特點. 所以,OPC譯為超速保護限制控制更為貼，它實際上屬于調節(jié)系統(tǒng)的范疇，主汽門并不關閉，而轉速110超速保護(超速保險)則是用電氣的方法實現(xiàn)的緊

4、急遲斷系統(tǒng)，屬于保安系統(tǒng)，它們有本質的不同.電超速保護基本原理 裝置的動作原理是當汽輪發(fā)電機組突然甩電負荷時，汽輪機保安系統(tǒng)中的電超速電磁閥接受到甩電負荷信號后，電磁閥動作，使壓力油和回油接通，高壓調速汽門迅速關小，確保機組不因超速而停機。但如果機組在甩電負荷時起動該裝置的信號不動作，則機組將超速停機，更為重要的是，這將有可能引起廠用電中斷和供熱中斷事故,因此電超速保護裝置必須有高可靠性和快速性.電超速保護電路舉例右圖一個簡單的機組電超速保護電路圖.機組因電氣系統(tǒng)故障，發(fā)電機開關跳閘，其常閉輔助接點1DL閉合，起動中間繼電器ZJ，然后通過直流接觸器ZC使電磁閥線圈MQ通電動作，通過該電磁閥將壓

5、力油與回油接通，使汽機的高壓調速汽閥迅速關小，防止了機組的超速，使轉速穩(wěn)定在低于危急遮斷器動作轉速的某一數(shù)值.待電氣系統(tǒng)恢復正常后，手動FA按鈕，使電磁閥線圈MQ失電，接通正常油路，使機組能正常接帶負荷。電超速保護裝置的基本工作 電超速保護在正常運行時不工作，只有在甩負荷時，接受甩負荷的電信號后才投入工作，使高、中壓調門迅速關閉，達到超速保護的目的.為了使機行組在甩負荷后仍然能由調節(jié)系統(tǒng)控制機組空載運，電超速保護裝置在投入工作后僅維持不長的時間即自動退出工作，把控制權還給調節(jié)系統(tǒng).電磁閥工作原理 電磁閥就近安裝在高中壓油動機旁邊,當發(fā)電機油開關跳閘時,電磁閥能快速切斷并釋放高中壓油動機的控制油

6、壓，使高中壓調節(jié)汽門快速關閉，當中間再熱器后的壓力下降到一定值時，再重使電磁閥復位，并接通控制油壓，由調速系統(tǒng)控制維持空轉. 如圖所示,二次油從上腔室A進入電磁閥，然后經(jīng)中間腔室B去油動機,正常運行情況下，活塞被彈簧頂在上部，二次油壓與油腔室C隔絕，二次油壓維持正常，一旦電磁鐵線圈通電，在電磁力的作用下活塞推向下湍，二次油與泄油口相通，二次油壓失，各調節(jié)汽門迅速關閉.當活塞復位還原時，油路也恢復正常。在甩負荷時投入OPC，某機組的甩負荷仿真特性 曲線2為機組轉速、曲線4為高壓油動機滑閥位移、曲線5為高壓調門開度、曲線8為中間滑閥位移、曲線9為中壓油動機滑閥位移、曲線10為中壓調門開度、曲線14

7、為繼電滑閥位移。仿真過程簡單分析 由仿真過程的計算得知，甩負荷后0.13秒OPC即投入工作，維持2秒后退出工作。此時高壓調門全關的時刻提前為Ts0.28秒(而當不加入OPC時為0.58秒)，中壓調門全關的時刻提前為T100.33秒(不加OPC為067秒)，機組的最大升速降低為 max682(不加OPC為992)，可見OPC降低超速的效果是非常好的. OPC繼電滑閥的作用強度系數(shù)在一定范圍內是可以改變的，OPC降低動態(tài)超速的能力大概在3數(shù)量級，優(yōu)于微分器.即使高、中壓油動機時間常數(shù)均增大一倍，甩負荷的 max773，仍比較安全.電超速保護裝置維持時間的討論OPC投入工作后維持的時間長短，在一定范

8、圍內變化對甩負荷過程的影響是很微小的，因而允許維持時間在一定范圍內自由設置，這對調試無疑帶來方便.但維持時間不能過短，過短了影響OPC降低超速的能力，使其功能不能充分發(fā)揮；維持時間也不能過長，因調門關閉時間過長將使機組轉速下降過多，一旦OPC復位，調節(jié)系統(tǒng)將迅速打開高、中壓調門，使機組轉速重新回升，形成明顯的第二峰，對機組工作不利.可見，OPC工作的維持時間雖然可在一定范圍內自由設置，但還是有約束的.高、中壓調門的全關時刻一般均小于0.5秒，因此OPC維持時間只要不短于0.5秒，就能保證OPC的作用充分發(fā)揮.考慮到非滿載工況時的甩負荷，一般維持時間設置為10.5秒為宜.小結 作為汽輪發(fā)電機組的

9、一種超速保護裝置，電超速保護裝置可以在機組甩全負荷時，降低機組的動態(tài)超速約3左右,在長期運行中，由于摩擦或阻澀等因素，也可能影響OPC的繼電滑閥工作，但只要保證繼電滑閥的可靠供電并加大電磁鐵吸力，問題就不難解決，它不像微分器那樣存在結構上的先天不足.另外,電超速保護裝置投入工作是根據(jù)機組甩負荷時的電信號，與機組的運行轉速是否已改變無關，這就為甩負荷時調門的及早動作創(chuàng)造了有利條件.目前被廣泛應用的附加措施是電超速保護裝置(簡稱OPC).長期運行實踐表明，電超速保護裝置能有效且可靠地降低機組的動態(tài)超速.雖然電超速保護裝置是預防機組過份超速的有力工具，但要保證機組在甩負荷時不發(fā)生危險的動態(tài)超速，仍然需要綜合治理才行。許多其它環(huán)節(jié)工作失靈，均可