汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)講課稿

汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)控制系統(tǒng)原理

DEH控制系統(tǒng)的主要目的是控制汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率，從而滿足電廠供電的要求。機組在啟動和正常運行過程中，DEH接收CCS指令或操作人員通過人機接口所發(fā)出的增、減指令，采集汽輪機發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率以及調(diào)節(jié)閥的位置反饋等信號，進行分析處理，綜合運算，輸出控制信號到電液伺服閥，改變調(diào)節(jié)閥的開度，以控制機組的運行。機組在升速過程中（即機組沒有并網(wǎng)），DEH控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路來控制機組的轉(zhuǎn)速，功率控制回路不起作用。DEH控制系統(tǒng)接收現(xiàn)場汽輪機的轉(zhuǎn)速信號，此信號與DEH的轉(zhuǎn)速設定值進行比較后，送到轉(zhuǎn)速回路調(diào)節(jié)器進行偏差計算，PID調(diào)節(jié)，然后輸出油動機的開度給定信號到HSS卡。此給定信號在HSS卡內(nèi)與現(xiàn)場LVDT油動機位置反饋信號進行比較后，輸出控制信號到電液伺服閥，控制油動機的開度，即控制調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制機組轉(zhuǎn)速。升速時，操作人員可設置目標轉(zhuǎn)速和升速率。機組并網(wǎng)后，DEH控制系統(tǒng)便切到功率控制回路。汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)是保證汽輪機安全可靠穩(wěn)定運行的重要組成部分。汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)可分為：低壓保安系統(tǒng)，高、低壓接口裝置，高壓抗燃油系統(tǒng)及汽輪機安全監(jiān)視保護系統(tǒng)。調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)是高壓抗燃油數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）的執(zhí)行機構，它接受DEH發(fā)出的指令，完成掛閘、驅(qū)動閥門及遮斷機組等任務。液壓部分的功能供油系統(tǒng)為機組調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)提供高壓抗燃油源，并由它驅(qū)動油動機、高壓抗燃油遮斷系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)接受DEH的控制信號，控制汽機閥門油動機的進油量，從而實現(xiàn)對閥位的制。在機組發(fā)生危急情況時，高壓遮斷系統(tǒng)和低壓保安系統(tǒng)立即動作，切斷汽源，迅速停機，避免事故擴大和設備損壞。調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)功能掛閘適應高、中壓缸聯(lián)合啟動的要求具有超速限制功能需要時，能夠快速、可靠地遮斷汽輪機進汽適應閥門活動試驗的要求具有超速保護功能（機械、電氣、TSI超速保護)低壓保安系統(tǒng)低壓保安系統(tǒng)由危急遮斷器、危急遮斷器裝置、遮斷隔離閥組、機械遮斷機構、手動停機機構、復位試驗閥組、機械停機電磁鐵和導油環(huán)等組成。下面是示意圖：低壓保安系統(tǒng)示意圖復位試驗閥組

無壓排油管

危急遮斷器當汽輪機的轉(zhuǎn)速達到110～111%(3300～3330r/min)額定轉(zhuǎn)速時。危急遮斷器的飛環(huán)在離心力的作用下迅速擊出，打擊危急遮斷器裝置的撐鉤,使撐鉤脫扣。通過機械遮斷機構使遮斷隔離閥組的機械遮斷閥動作，泄掉高壓保安油，從而使主汽閥、調(diào)節(jié)閥迅速關閉。遮斷隔離閥組遮斷隔離閥組的作用：在提升轉(zhuǎn)速試驗下,遮斷隔離閥組的機械遮斷閥處在關斷狀態(tài),將高壓保安油的排油截斷。在飛環(huán)噴油試驗情況下,先使遮斷隔離閥組的隔離閥4YV帶電動作,高壓保安油的排油被隔離閥截斷，復位試驗閥組復位試驗閥組的作用：在掉閘狀態(tài)下,根據(jù)運行人員指令使復位試驗閥組的復位電磁閥1YV帶電動作,將潤滑油引入危急遮斷裝置活塞側腔室，活塞上行到上止點，通過機械遮斷機構的連桿使危急遮斷裝置的撐鉤復位。在飛環(huán)噴油試驗情況下,使噴油電磁閥2YV帶電動作,將透平油壓力油從導油環(huán)注入危急遮斷器腔室,危急遮斷器飛環(huán)被壓出。

手動停機機構為機組提供緊急狀態(tài)下人為遮斷機組的手段。運行人員在機組緊急狀態(tài)下，手拉手動停機機構，通過機械遮斷機構的連桿使危急遮斷器裝置的撐鉤脫扣。并導致遮斷隔離閥組的機械遮斷閥動作，泄掉高壓保安油,快速關閉各進汽閥,遮斷機組進汽。機械停機電磁鐵為機組提供緊急狀態(tài)下遮斷機組的手段。各種停機電氣信號送到機械停機電磁鐵上使其動作，帶動機械遮斷機構的連桿使危急遮斷裝置的撐鉤脫扣。并導致遮斷隔離閥組的機械遮斷閥動作，泄掉高壓保安油,快速關閉各進汽閥,遮斷機組進汽。液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)是DEH控制系統(tǒng)的重要組成部分，它主要由操縱座、油動機、LVDT組件等構成。液壓伺服系統(tǒng)的關鍵部件是油動機。油動機是汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的執(zhí)行機構，它接受DEH控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，操縱汽輪機閥門的開啟和關閉，從而達到控制機組轉(zhuǎn)速、負荷以及保護機組運行安全的目的。油動機的工作原理液壓伺服系統(tǒng)有兩個功能：一是控制閥門的開度，二是伺服機構、閥門系統(tǒng)的快速卸載，即閥門的快關功能。對于連續(xù)型油動機，其閥門的開度控制是一個典型的閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。對于開關型油動機其閥門的開度控制則是一個開環(huán)控制系統(tǒng)。連續(xù)控制型油動機工作原理

關斷閥

濾網(wǎng)開關控制型油動機工作原理

如當遮斷電磁閥失電時，控制油通過遮斷電磁閥進入卸載閥上腔，在卸載閥上腔建立起安全油壓，卸載閥關閉；同時在安全油的作用下，切斷閥打開，將壓力油接通至伺服閥，此時，油動機工作準備就緒。計算機送來的閥位控制信號通過伺服放大器傳到伺服閥，使其通向負載的閥口打開，高壓油進入油缸下腔，使活塞上升并在活塞端面形成與彈簧相適應的負載力。由于位移傳感器(LVDT2只，冗余配置)的拉桿與活塞連接，所以活塞的移動便由位移傳感器產(chǎn)生位置信號，該信號通過解調(diào)器反饋到伺服放大器的輸入端，直到與閥位指令相平衡時，伺服閥回到零位，遮斷其進油口和排油口，活塞停止運動。此時蒸汽閥門已經(jīng)開到了所需要的開度，完成了電信號——液壓力——機械位移的轉(zhuǎn)換過程。隨著閥位指令信號有規(guī)律的變化，油動機不斷地調(diào)節(jié)蒸汽閥門的開度。卸載閥裝在油動機的控制集成塊上。正常工作時，閥芯將負載壓力、回油壓力和安全油壓力分開，當汽輪機機組遮斷時，安全系統(tǒng)動作，安全油壓泄壓，卸載閥在油動機活塞下油壓的作用下打開，這時油動機活塞下油壓的壓力迅速降低，油動機活塞在閥門操縱座彈簧緊力下迅速下降。油動機活塞下的油液通過卸載閥向油動機活塞上腔轉(zhuǎn)移，多余的油液則通過單向閥流回油箱，使閥門快速關閉。當需要油動機做快關試驗（如OPC動作）時，可以通過每個油動機上的遮斷電磁閥（或OPC母管上的OPC電磁閥）帶電來實現(xiàn)。其過程同安全系統(tǒng)動作類似。當需要重新建立工作狀態(tài)時，油路的設置保證了先建立安全油，使卸載閥關閉，油動機活塞下腔與回油通道切斷，油動機就可以再次實現(xiàn)位置伺服控制。液壓遮斷系統(tǒng)液壓遮斷系統(tǒng)的任務是接受DEH或ETS控制系統(tǒng)的指令，在出現(xiàn)危害機組運行安全的緊急情況時，迅速泄掉各油動機的安全油，快速關閉各閥門，遮斷機組進汽。其中高壓遮斷及超速限制、壓力開關組件原理圖如下圖所示：液壓遮斷系統(tǒng)的關鍵部件是高壓遮斷模塊。它控制著汽輪機EH系統(tǒng)安全油的排油口，是整個遮斷系統(tǒng)的總樞紐。為保證其動作的安全、可靠性，高壓遮斷模塊大都采用四只電磁遮斷閥（分別控制各自的卸荷閥）兩兩并聯(lián)再串聯(lián)的結構，并可通過對設置在前后兩組電磁遮斷閥中部的兩只壓力開關的監(jiān)測，在線對電磁閥分別進行活動試驗。為保證汽機在失去保安電源的情況下能迅速遮斷，高壓遮斷模塊的電磁閥一般都采取正常運行時長期帶電，失電則跳機的方式。壓力開關組件由安裝在高壓安全油管路上的三只壓力開關構成。它監(jiān)測系統(tǒng)的安全油壓，當安全油壓降低至壓力開關的設定值時（通常為7.8MPa），壓力開關動作發(fā)訊，DEH裝置接受壓力開關的動作信號，經(jīng)三取二邏輯判斷后，發(fā)出汽機遮斷指令。汽機EH系統(tǒng)中的高壓安全油除受高壓遮斷模塊控制外，還受低壓系統(tǒng)的隔膜閥（或機械遮斷閥）的控制，當汽機的機械式危急遮斷器（飛錘或飛環(huán)）動作或就地手動遮斷時，可迅速打開隔膜閥（或機械遮斷閥）所控制的高壓安全油排油口，泄掉安全油壓，遮斷機組進汽。超速限制模塊由兩只OPC電磁閥及其所控制的卸荷閥組成。它的作用是控制各調(diào)節(jié)閥油動機的安全油。當汽機甩負荷或轉(zhuǎn)速超過103%額定轉(zhuǎn)速時，OPC電磁閥帶電動作，快速泄掉各調(diào)節(jié)閥油動機的安全油壓，使調(diào)門快關，以避免機組超速。遮斷、超速、壓力開關組件通常設計為一個整體，以便于現(xiàn)場的安裝布置。伺服卡常見故障及處理方法

若伺服卡報故障，人員到達工程師站后，打開DEH系統(tǒng)中伺服閥狀態(tài)報警畫面，查看對應報警記錄，在對應的邏輯畫面中，查出對應的故障代碼（模件狀態(tài)輸出和LVDT狀態(tài)輸出代碼），根據(jù)故障代碼，并將之抓拍存檔，在功能碼說明中查出對應的設備故障，為下步處理故障提供依據(jù)。在查清具體故障來源后，辦理工作票和相應的操作票，做好防范措施（首先由運行人員將閥位控制由順閥切為單閥控制，再將對應調(diào)門在邏輯中手動緩慢關至0%，并使試驗閥強制帶電），之后，進行下步檢查工作，注意，每檢查一步都要做好相應的記錄。a、振蕩源故障：（LVDT激勵線圈故障）檢查及處理方法：測量LVDT激勵電壓（參考電壓:3.1VAC）次級1電壓（參考電壓：1.2VAC）次級2電壓（參考電壓:3.1VAC），電壓測完后，將線拆除，分別測量其對應線圈電阻（激勵：175Ω次級1:200Ω、次級2：210Ω）線間絕緣和對地絕緣。若線圈電阻有問題，則檢查就地端子排接線、電纜和LVDT線圈電阻，若LVDT線圈壞，則需更換LVDT，并進行在線校驗，直至故障消除。b、微處理器故障/閥位故障：（指令反饋偏差大）檢查及處理方法：就地檢查LVDT是否有松動現(xiàn)象，若有，將其緊固，并與機械位置相對應，有必要時進行閥門在線校驗，直至故障消除。c、輸出1或輸出2狀態(tài)故障：（伺服閥1或伺服閥2輸出故障）檢查及處理方法：檢查伺服閥線圈電阻或現(xiàn)場端子接線是否松動。d、A/D、D/A狀態(tài)故障或看門狗故障：檢查及處理方法：卡件熱插拔，若仍有故障，更換卡件。e、次級狀態(tài)故障：（LVDT次級1或次級2故障）檢查及處理方法：同振蕩源故障。TPS02卡及端子板介紹汽機保護系統(tǒng)(TPS)由三塊TPS02模件及以電纜連接的一個TPSTU02端子單元組成。所有與電子超速保護有關之功能皆由模件及端子單元監(jiān)測和完成。這些保護功能是獨立于控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和多功能處理器的。這套汽機保護系統(tǒng)采用三冗余輸入方式、三選二保護邏輯及在線試驗的能力以提高可靠性。三項保護功能都有四個繼電器輸出至液壓集成塊CommunicationHighway–通訊總線OperatorInterface–操作員接口NIS/NPMCommunicationModules–通訊模件Controlway–控制總線MFP–多功能處理器OtherModules–其他模件ExpanderBus–擴展總線HydraulicServoModule–液壓伺服模件TPS02Module–汽機保護模件Term.Unit–終端單元ServoValve–伺服閥LVDT–線性差動變送器SpeedProbe–轉(zhuǎn)速探頭Megawatts–功率IPExhaustPressure–中壓缸排汽壓力BreakerClosed–油開關閉合TurbineReset–汽機復位OSP–超速保護EHC–高壓遮斷TRIP–低壓遮斷PLI–功率不平衡TurbineSpeed–汽機轉(zhuǎn)速顯示面板有四位紅色數(shù)字/字母顯示。按照模件原來設定的操作方式，模件第一次插入時顯示的訊息會可能是模件的軟件版本或是模件的操作模式。在正常操作情況，模件經(jīng)初始化后會輪流顯示轉(zhuǎn)速，功率及功率不平衡等數(shù)值。每個數(shù)值顯示保持大約一秒鐘。相應的發(fā)光二極管會發(fā)亮以表示所顯示的是哪一種數(shù)值。若超速保護輸出被啟動，轉(zhuǎn)速數(shù)值顯示時會閃動。下列的參數(shù)可以用顯示面板上的按鈕作整定。當參數(shù)相應的號碼顯示時，按“”及“”按鈕會選擇前一個或后一個參數(shù)號碼。當參數(shù)的號碼顯示時，按ENTER／NEXT按鈕會把顯示改為該參數(shù)的當時數(shù)值。當參數(shù)的數(shù)值顯示時，按“”及“”按鈕會增加或減少參數(shù)的數(shù)值。當參數(shù)的數(shù)值顯示時，按ENTER／NEXT按鈕會把數(shù)值輸入并把顯示還原至參數(shù)號碼。1轉(zhuǎn)速齒輪