《电力专业》调节保安系统专业说明书.doc
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1、1 概述1.1前言 本机采用数字式电液调节系统(简称DEH控制系统),其液压调节系统(简称EH系统)控制介质为14MPa的磷酸脂抗燃液,由一个独立的高压抗燃油供油装置供给整套液压控制系统;而机械保安油为1.96MPa的透平油,由机组所配置的离心式主油泵供给。每一个进汽阀门均配有一个执行机构以控制其开关:其中高压主汽阀油动机为开关型两位式执行机构;高、中压调节阀油动机为连续型伺服式执行机构,可以接受40mA的阀位控制信号,控制调节汽阀的开度。所有油动机的工作介质为高压抗燃油,所有油动机均为单侧进油,即靠油缸液压力开启阀门,靠弹簧力关闭阀门。油动机的油缸均设有可调缓冲功能。 启机时首先通过挂闸电磁
2、阀20/RS使危急遮断器滑阀复位(挂闸),当危急遮断器滑阀挂闸油压跌落至0.450.05MPa时,压力开关63/RS触点闭合,发出一个节点信号送给DEH控制系统,DEH控制系统即可投入控制;然后由DEH控制系统开启高压主汽阀油动机,高压主汽阀油动机全开后,在其操纵座下壳体上的行程开关触点闭合,发出一个节点信号给DEH控制系统,然后高、中压调节阀油动机接受DEH的阀位指令信号开启相对应的蒸汽调节阀门,从而实现机组的启动、升速、并网带电负荷、热负荷等运行。低压透平油机械保安系统中的危急遮断器滑阀的挂闸操作是通过挂闸组件进行的,通过它运行人员对危急遮断器滑阀进行挂闸操作,使机组具备启动条件。在抗燃油
3、超速保护系统中布置有两个并联的超速保护电磁阀(20/OPC-1、2)当机组实际运行转速达到或超过103%额定转速时或机组甩负荷时,该电磁阀得电打开,迅速关闭各调节汽门,以限制机组转速的进一步飞升。当机组运行转速降低到额定转速时,OPC电磁阀在DEH 系统OPC控制器的控制下,失电关闭,OPC母管控制油压得以恢复,各调节汽门恢复动作前的开度。在抗燃油危急遮断保安系统中还布置有四个AST电磁阀,这四个AST电磁阀的逻辑关系为:两“或”一“与”,既可以防止电磁阀“拒动”又可以防止电磁阀“误动”,它们能接受各种保护停机信号,遮断汽轮机。在低压透平油机械保安系统中设置有两只飞锤式危急遮断器及以透平油为工
4、作介质的危急遮断器杠杆和危急遮断器滑阀。当转速达到110-112%额定转速时,危急遮断器的撞击子飞出击动危急遮断器杠杆,压下危急遮断器滑阀,泄掉薄膜阀上腔的保安油,使EH系统自动停机(AST)和手动打闸母管的油泄掉,从而关闭所有的进汽阀门,进而实现停机。低压透平油机械保安系统与高压抗燃油危急遮断保安系统之间的接口为薄膜阀,它接受低压透平油机械保安系统的控制,用以遮断高压抗燃油危急遮断系统.1.2 调节保安系统的基本组成本机的调节保安系统的组成按其功能可分为四大部分:EH供油系统部分、执行机构部分、抗燃油超速保护及危急遮断、机械超速手动停机及启动挂闸部分。EH供油系统部分包括EH供油装置及EH油
5、管路及其附件。 执行机构部分包含高压主汽阀油动机2台,高压调节阀油动机4台,中压调节阀油动机4台。抗燃油超速保护及危急遮断保护系统包括:OPC/AST电磁阀组件、薄膜阀等。机械超速手动停机及启动挂闸部分包括:危急遮断器、危急遮断器杠杆、危急遮断器滑阀、保安操纵箱、挂闸组件等。1.3 供油系统1.3.1供油装置的功能及组成供油装置的电源要求:二台主油泵为30KW、380VAC、50HZ、三相一台循环泵为1.5KW、380VAC、50HZ、三相一台再生泵为0.75KW、380VAC、50HZ、三相一组电加热器为13KW、380VAC、50HZ、三相EH供油装置的主要功能是为各执行机构提供所需的液压
6、动力,同时保持液压油的正常理化特性。它由油箱、油泵-电机组件、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢流阀、蓄能器、自循环冷却系统、油再生系统、EH油箱加热器、ER端子盒和一些对油压、油温、油位进行报警、指示和控制的标准设备所组成。EH油箱用不锈钢钢板焊接而成,密封结构,设有人孔板供今后维修清洁油箱时用。油箱上部装有空气滤清器(兼作加油口)和空气干燥器,空气干燥剂使用蓝色硅胶,在供油装置进行呼吸时对空气有足够的过滤精度及去除空气中的水分,以确保油系统的清洁度.油箱设计成能容纳900升液压油的油箱,考虑到抗燃油中少量的水分对碳钢有腐蚀作用,设计时选用不锈钢作为EH油箱的材料。油箱中还插有磁性吸附棒,用以吸
7、附油箱中游离的磁性微粒。注:磁性过滤器的清洗及维护必须在停机时进行!EH 油箱下面有一个排污口,通过手动泄放阀以泄放EH油箱中的抗燃油(此阀在进行EH油箱箱底清污时使用)。另外,油箱底部设计有取样口,油质检验时使用。油箱侧部装有磁翻柱型液位计,并通过浮子液位开关进行油位报警和遮断联锁。油箱侧面还装有一组电加热器,以便在EH油箱油温低于20C时对EH抗燃油进行加热,以保证EH高压柱塞泵的正常运行。EH主泵由交流电机驱动,是一种变量柱塞泵,泵组根据系统所需流量自行调整,以保证系统的压力不变。该泵布置在EH油箱的下方,以保证柱塞泵的正吸入压头;正常运行时通过油泵吸入滤网将EH油箱中的抗燃油吸入,压力
8、油经过EH油箱出口滤油器再通过单向阀及溢流阀进入EH油箱出口高压蓄能器,和该高压蓄能器相联的高压油母管(HP)将高压抗燃油送到各执行机构、EH系统高、低压蓄能器、OPC/AST电磁阀组等。注:柱塞式变量泵对油液的清洁度及粘度要求很高,必需在确认油温高于208C才允许启动泵组。主泵出口的压力可在0-21MPa之间任意设置,本系统允许正常工作压力设置在11.216.0MPa之间,本机EH系统的工作压力为14.00.5MPa。主泵启动后,以全流量85 L/min向系统供油,同时也给蓄能器充油。当泵的输出流量和系统用油流量相等时,泵的变量机构维持在某一位置,当系统需要增加或减少用油量时,泵会自动改变输
9、出流量,维持系统油压在14MPa0.5MPa,当系统瞬间用油量很大时蓄能器将参与供油。供油装置有两路独立的泵组,正常运行时,一台工作,一台备用。当汽轮机启动时需要较大流量,或由于某种原因系统压力偏低,通过联锁自动启动备用油泵,使二台泵同时工作,以满足系统对流量和压力的需要。本装置所有密封件均采用氟橡胶,蓄能器皮囊采用丁基橡胶,油漆采用特殊的聚氨脂漆。注:密封件是液压系统的生命线,一定不能让丁晴橡胶的密封件混入本系统。供油装置设有先导式溢流阀作为系统的安全阀,当系统压力由于某种原因高于设定值时,溢流阀动作,使系统不致于承受过高的油压冲击。溢流阀在高压母管压力达到170.2MPa时动作,将柱塞泵出
10、口多余的流量直接排回EH油箱,这样就起到系统过压保护的作用。为了保证油系统的清洁度,使系统长期可靠运行,本装置还设有自成体系的自循环冷却系统,循环泵组布置在EH油箱的下方,将抗燃油从油箱经循环油泵吸入口滤网吸出,送入滤油器和冷却器进行过滤和冷却,即使伺服系统不工作,油液的冷却和过滤也可独立进行。循环油泵的启停可以由温度开关23/CW来控制,也可以由人工控制启动或停止(启动按钮在EH油箱的ER电控箱上)。本装置还设有自成体系的抗燃油再生装置,该装置可按抗燃油油液质量的需要随时投运,以改进油液的品质。油再生装置为二级滤油结构,其中一个为硅藻土滤芯,它用以调节三芳基磷酸脂抗燃液的理化特性,及去除水分
11、和降低抗燃液的酸值;另一个为精密滤器,用以对抗燃液中的颗粒度进行调整。再生油泵通过油泵吸入口滤芯吸入抗燃油,然后将抗燃油先后送入硅藻土滤芯和精密滤芯,过滤后的抗燃油直接返回EH油箱。二个10升的蓄能器装在油箱旁边的控制块组件上,此蓄能器组用来吸收油泵出口的高频脉动分量,稳定系统油压。 高压母管上的压力开关63/MP以及63/HP,63-1、2、3/LP,能自动启动备用油泵和对油压偏离运行正常值进行报警和遮断提供信号。1.3.2 EH油管路及其附件 EH油管路及其附件提供了抗燃油系统中连接供油装置与执行机构之间的钢管及其附件,包括钢管、三通、弯头、管夹导轨组件、高压蓄能器组、低压蓄能器组及压力开
12、关63/RS、63/TVO等。四个高压蓄能器分别放置在两个支架上,每个支架上有两只40L蓄能器,其充氮的理论压力整定值为9.49.8MPa,每个支架就位于汽轮机左右两侧。当蓄能器需要在线更换时,只需关闭蓄能器集成块上的高压截止阀,然后,打开其常闭回油截止阀以便将蓄能器内的剩油放净,待余油放净后拆下蓄能器即可进行蓄能器皮囊的更换。四个低压蓄能器分别放置在两个支架上,每个支架上有两只25L蓄能器,其充氮的理论压力整定值为0.210.35MPa,每个支架就位于汽轮机左右两侧。蓄能器的功能主要包括: a) 积蓄能量:液压系统利用蓄能器在某段时间将油泵输出的液压能储存起来,短期地或周期性地给执行机构输送
13、压力油液(即短时间内大量供油),或用作应急的动力源。这样可以提高液压系统液压能利用率。b) 补偿压力和流量损失,以及补充系统内的漏油消耗。c) 减少因液压阀突然关闭和或换向等产生的系统冲击力。d) 吸收系统压力的脉动分量。注:蓄能器的皮囊材料只能采用氟橡胶或丁基橡胶!压力开关63/RS根据现场布置在由前箱引出的挂闸油路上。压力开关63/TVO根据现场布置在由前箱引出的保安油路上。2.执行机构2.1 高压主汽阀油动机两个高压主汽阀油动机分别安装在机组左、右两侧的高压主汽调节联合阀上,为开关型执行机构,设有开关、活动电磁阀进行控制。高压主汽阀油动机接受DEH控制系统来的控制信号,其开关电磁阀在得到
14、DEH控制系统发出的控制信号后,失电关闭,这样卸荷阀上腔自动停机危急遮断控制油(即AST控制油)通往有压回油(DP)的通路被封闭,卸荷阀的滑阀在其上腔AST油压和弹簧的作用下关闭,此时高压抗燃油经节流孔进入该执行机构油缸和卸荷阀的下部,在油压的作用下,该执行机构克服蒸汽在阀门上作用力、摩擦力、阀门本身的重力和操纵座弹簧力而开启高压主汽门。当高压主汽门关闭后,操纵座上的行程开关触点闭合,同时发出一个节点信号给DEH和DCS,表明该主汽门已全关。 在该油动机的集成块上,有一个卸荷阀,当汽轮机发生危急情况时自动停机危急遮断油(AST油)母管失压后,卸荷阀在压力油的作用下快速打开,迅速卸去油动机活塞杆
15、下腔的压力油,则主汽门在弹簧力的作用下迅速关闭。在油动机上有一个活动试验电磁阀,活动电磁阀在正常运行时是失电关闭的,当主汽门根据火电汽轮发电机组运行规程的规定而需要进行活动试验时,运行人员在集控室发出主汽门活动试验指令,主汽门活动试验电磁阀得电打开,将油动机油缸活塞下腔的负载压力油部分泄去,使油动机油缸活塞下腔负载油压部分跌落,主汽门在操纵座弹簧力的作用下关闭一定行程。在压力油进油节流孔孔径一定的情况下,适当调整活动电磁阀后的节流孔孔径的大小,可以调整油动机的活动行程;当主汽门活动试验完成后,电磁阀失电关闭,将通往有压回油母管的通路封闭,主汽门油动机油缸活塞下负载油压得以恢复,主汽门油动机回到
16、全开位置。2.2高压调节阀油动机高压调节阀油动机属连续控制的伺服型执行机构,可以将高压进汽调节阀控制按照DEH控制系统的要求控制在任一所需位置上,成比例地调节进汽量以适应汽轮机运行的需要。 DEH控制信号驱动电液伺服阀使主阀芯移动,控制伺服阀通道,使高压抗燃油进入油动机活塞下腔,使活塞向上移动,压缩操纵座弹簧,带动高压调节阀使之开启,或者是使压力油自活塞下腔泄出,在操纵座弹簧力的作用下使活塞下移,关闭高压调节阀。当油动机活塞移动时,同时带动线性位移传感器(LVDT),将油动机活塞的位移转换成电气信号,作为负反馈信号与前面计算机处理后送来的信号相加,由于两者极性相反,实际上是相减,只有在DEH控
17、制系统输入指令信号与位移传感器(LVDT)反馈信号相加后,使输入到伺服放大器的控制信号为零时,伺服阀的主阀回到中间位置,不再有高压油通向油动机活塞杆下腔,此时高压调节阀便停止移动,稳定在一个新的工作位置。在油动机上装有一个插装式卸载阀。当汽机转运行速超过103%额定转速或发生故障需紧急停机时,危急遮断系统动作,使超速保护(OPC)母管油卸去,卸载阀快速打开,迅速泄去油动机活塞杆下腔的负载压力油,调节阀油动机在操纵座弹簧力的作用下迅速关闭各高压调节阀。在本系统中为保证供给电液伺服阀的高压抗燃油的清洁度,以保证电液伺服阀中的节流孔、喷嘴和滑阀能正常工作,所有进入伺服阀的高压抗燃油均先经过一个10微
18、米的滤网以进行过滤。2.3 中压调节阀油动机中压调节阀油动机属连续型伺服执行机构,可以将中压调节汽阀控制在任一位置上,成比例地调节进汽量以适应汽轮机运行的需要。中压调节阀油动机的主要元件及工作原理与高压调节阀油动机类似,不再重复。3.抗燃油超速保护及危急遮断保护系统该系统主要包括:OPC/AST电磁阀组、薄膜阀等。为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致机组发生重大损伤事故,在EH控制系统内配置了装有高压抗燃油危急遮断系统。在异常情况下,使汽轮机紧急停机,以保护汽轮机安全。危急遮断系统监视汽机的某些运行参数,当这些参数超过其运行限制值时,该系统就关闭全部蒸汽阀门。被监视的参数有如下各项
19、:汽轮机超速、推力轴承磨损、轴承油压过低、冷凝器低真空、抗燃油压力低、轴承振动大等。另外,还提供一个可接受所有外部遮断信号的遥控接口。3.1 OPC / AST电磁阀组由两只并联布置的的超速保护电磁阀(20-1、2/OPC)及两个逆止阀和四个串、并联布置的自动停机危急遮断保护电磁阀(20-1、2、3、4/AST)和一个控制块构成。当转速超过103%额定转速时,OPC动作信号输出,OPC电磁阀就被励磁打开,使OPC母管油液经无压回油管路排至EH油箱。这样相应的调节阀油动机上的卸荷阀就快速开启,使各调节阀迅速关闭。当机组发生危急情况时,AST信号输出,四个AST电磁阀就失电打开,使AST母管油液经
20、无压回油管路排至EH油箱。这样主汽门油动机和调节阀油动机上的卸荷阀就快速打开,使各个汽门快速关闭。3.2薄膜阀它联接着低压透平油系统和高压抗燃油系统,其作用在于当汽轮机发生转速飞升使危急遮断器动作或危急遮断装置发出停机信号时,通过危急遮断器滑阀使机械超速手动停机母管泄油,当该路油油压降至一定值时,薄膜阀打开,使自动停机危急遮断母管(即AST油母管)泄油,这样通过EH油控制系统关闭高压主汽阀油动机和高、中压调节阀油动机,进而关闭高压主汽阀和高、中压调节阀强迫汽轮机停机,以保证汽轮机组的安全。当机组正常运行时,低压透平油系统中的保安油通入薄膜阀的上腔,克服弹簧力,使阀保持在关闭位置,堵住AST母管
21、的排油通道,使高压主汽阀油动机和高、中压调节阀油动机投入工作。4. 机械超速及手动停机及启动挂闸装置包含有危急遮断器、危急遮断器杠杆、危急遮断器滑阀、保安操纵箱、挂闸组件等。4.1机组挂闸系统设有一套挂闸组件,用于危急遮断器滑阀远方挂闸。机组在进行远方挂闸时,按下挂闸按钮,挂闸组件上的挂闸电磁阀得电打开,将危急遮断器滑阀上腔挂闸油泄掉,危急遮断器滑阀在其底部压力油油压的作用下由下止点上升到上止点。这样,就将低压保安油的排油口封住,该路低压保安油通往薄膜阀的上腔,薄膜阀在低压保安油油压的作用下关闭,封住了高压抗燃油危急遮断系统的自动停机危急遮断母管(即AST控制油母管)的排油口,EH控制系统就可
22、以投入使用。当危急遮断滑阀挂闸油压跌落到0.45MPa时,位于挂闸油路上的63/RS压力开关触点闭合,发出信号给DEH控制系统,使挂闸电磁阀失电,危急遮断器滑阀上腔油压得以恢复至1.96MPa,这样,汽轮发电机组的挂闸程序完成。4.2 机械超速保护机械超速保护系统由双通道的危急遮断器、危急遮断器滑阀及危急遮断器杠杆组成,也就是危急遮断器设有两套飞锤式撞击子,分别控制两个危急遮断器滑阀,这两个滑阀采用并联设计,只要其中一个动作就能迅速关闭主汽阀和调节汽阀。动作转速为额定转速的110-112%。汽轮机正常运行时,经节流孔节流而来的压力油通入危急遮断器滑阀的底部,将滑阀顶到上止点位置时;当汽轮机工作
23、转速达额定转速的110-112%时,撞击子的离心力克服了弹簧的约束力,撞击子便飞出打击危急遮断器杠杆,使危急遮断器滑阀向下移动,于是薄膜阀顶部的保安油油路与排油相通,致使薄膜阀迅速打开,使EH控制系统的各蒸汽阀门在操纵座弹簧力的作用下迅速关闭,遮断汽轮发电机组的进汽。改变撞击子的弹簧力,可改变撞击子的动作转速。顺时针调整螺帽旋转,每转30相当于撞击子的动作转速提高105r/min。危急遮断器、危急遮断器杠杆、危急遮断器滑阀均设有两套同样的动作机构,并且可以直接交叉动作,以保证在任何一个撞击子或滑阀发生卡涩时,危急遮断系统仍不失灵。4.3手动停机系统在汽轮机机头前轴承箱上设有保安操纵箱,保安操纵
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