除了自动超速遮断机构外,300MW机组还配置有手动遮断与复位机构和手动试验机构,它们均装在机组的前轴承箱前面,属于就地操作机构。
手动遮断机构是供危急情况下,就地操作使用的。当手动遮断时,用手将手动遮断与复位杠杆33从“正常”位置推到“遮断”位置,此动作可使复位连杆18推动碰钩24旋转,导致危急遮断滑阀向右移动,蝶阀离开阀座位置并泄油,与飞锤的出击情况相同,将所有的主汽阀和调节汽阀进行关闭。当超速遮断机构已经遮断机组,需要重新复位时,必须用手推动手动遮断与复位杠杆33至“复位”的位置,才能使其复位,但是,必须等待转子转速降低,并在飞锤恢复到正常的位置以后,才能进行操作。
图9-12 机械超速遮断机构
手动遮断与复位机构也可用来在机组不超速的条件一试验超速机械的工作是否正常,但试验时必须先用手向外拉着试验手柄,使与之相连的试验滑阀拉向左侧的“试验”位置,切断脱扣油管至危急遮断滑阀的主通道。在手动脱扣试验危急遮断滑阀上的蝶阀泄油时,仅使经过一次节流的油泄去,由于泄油量较小,虽使脱扣油压有所下降,但不会引起控制停机的隔膜阀动作,所以能避免汽轮机停机。设置二次节流油路到危急遮断滑阀去的作用,是使滑阀上有一油压的作用力,以保证滑阀的复位,因此,在试验超速遮断机构动作是否正常时,一定要用手拉住手俩,以保证不会因试验而引起停机。
危急遮断滑阀也可通过自动复位装置,在遥控室内遥控操作复位。从图9-9看出,该装置是由四通电磁阀、遥控复位汽缸、活塞连杆和复位-遮断杠杆等组成。在危急遮断滑阀复位前,四通电磁阀断电,关断进入汽缸的压缩空气通道,遮断机构处于脱钩状态,为了使之复位,电磁阀经通电后打开,使汽缸的一端压缩空气,另一端排大气,压缩空气推动力连杆使之向下移动,经旋转杠杆使支点另一侧的碰钩挂钩,并关闭超速遮断滑阀,当快速限位开关动作时,说明汽缸已达到其行程的终点,超速遮断滑阀已处于复位状态。随后,即可切断电磁阀的电源,压缩空气进入汽缸的另一端,使活塞重新返回原位,“复位-遮断”手柄也回到正常位置,此后,只要危急遮断滑阀仍旧关闭,该手柄就一直保持在此位置不变,等待下一次的遥控复位指令。
三、机械超速遮断系统与 ETS系统的联动原理
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机械超速遮断系统,也可认为是更上一级的保护,即当OPC超速保护系统、电气超速遮断系统(ETS)均不起作用时,由机械超速遮断系统行使保护机组的任务。因此,它的动作转速应整定得比电超速遮断的转速略高,一般为(111%一112%)n0。
机械超速遮断系统使用的润滑油与EH系统的抗燃油互不相干,它与危急遮断安全油系统的唯一联系是隔膜阀。因此,它没有独立的液压执行机构,而是在该系统动作、使隔膜阀的上部油压消失时,依靠压力弹簧的张力,打开隔膜阀,卸去危急遮断总管上的安全油,使快速卸载阀动作而实现停机。
第四节 ETS的新发展
前述ETS介绍的引进型300MW机组DEH,包括ETS,实际上是西屋公司早期推出的系统。近年来我国也直接从西屋公司引进了一批机组,在这些机组上采用的ETS系统,从总的思想上来看,与前述引进型300MW机组上采用的ETS无太大差别,但有一些变化。新系统有两个重要特点:一是跳闸逻辑不是采用硬继电器电路实现,而是由WDPF的DPU用软件组态而成;相应的其ETS盘及CRT界面也有变化。另一个特点是,在电气超速逻辑中增加了114%跳闸功能。这里作一介绍,可供参考。 一、ETS逻辑
西屋ETS监视的参数: 1)汽轮机超速;
2)高压缸排汽温度高; 3)推力轴承被磨损; 4)轴承润滑油压低; 5)冷凝器真空低;
6)抗燃油(EH)压力低; 7)轴承振动值过高; 8)排汽缸蒸汽温度过高。
另外,也有一个遥控接口,可接受外部其它跳闸指令,实现紧急停机。
ETS逻辑如图9-13。该系统同样使用了双通道的方式,使得在线试验成为可能,而且在试验过程中仍然具备保护作用。但轴承振动高跳闸和排汽温度高跳闸这二者只有单通道概念,不能进行在线试验,这两个跳闸条件在西屋原始设计中是没有的,系按中方要求加上去的。轴承振动是监测7个径向轴承在X轴和Y轴上的双向振幅,只要有一个轴承的双向振幅均超过跳闸极限即引发跳闸。排汽温度高跳闸是在位于两侧低压缸排汽处的温度开关同时动作时触发。 当跳闸条件消失之后,跳闸电磁阀不能自动复位,必须通过以下三种方式才能使之复位(通电):
(1)按下ETS操作盘上的RESET TEST TRIP按钮; (2)在DEH手操盘上按LATCH按钮;
(3)或者通过CRT上的ETS图形选择试验跳闸复位功能。
对于机组真正的跳闸只能由(2)来复位,而(1)和(3)都是对试验操作进行复位,不能复位完全的跳闸。 1.EH油压低保护
对EH油压低保护,冷凝器低真空保护和轴承油压低保护,都分别两次使用了二取一逻辑,确保动作的可靠。下面仅以EH油压低保护为例,介绍其保护动作逻辑。
EH油压低保护装置,共有四只压力开关63-1/LP~63-4/LP,经节流孔与自动停机跳闸母管相联,采用双通道对称结构。除四个压力开关以外还有两只电磁阀,两个压力表和四只针形阀,
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用于试验。
在正常情况下,EH油压高于跳闸极限值,四只压力开关(63-1/LP~63-4/LP)的触点都闭合,没有EH油压低信号。若没有其它跳闸信号,则TRIP1A,TRIP1B,TRIP2A和TRIP2B四只继电器带电,其常开触点1A,1B,2A和2B的闭合接通了20-1/AST,20-3/AST,20-2/AST和20-4/AST电磁阀的电源,阻塞了图9-1中的泄油通道,保持AST母管油压正常。 当63-1/LP和63-3/LP任何一个反映低EH油压时,生成EH油压低信号LP1。 当63-2/LP和63-4/LP任何一个反映低EH油压时,生成EH油压低信号LP2。
也就是说每个通道中的两个压力开关采用二取一逻辑。当实际EH油压值低于整定值时,在每个通道中只要有一只压力开关动作,就能生成LP信号,当LP1或LP2生成后,在图9-13的每个通道中又会引起两个跳闸继电器失电,而只要每个通道中有一个跳闸继电器动作,就能引起该通道泄油阀接通。这里再一次使用了二取一逻辑。综合而言,当每个通道中至少有一个压力开关发出EH油压低信号时,才能够确保泄掉AST母管中的油压,实现自动停机。
这种设计除了能够实现自动停机外,还能满足在线试验的要求。下面再来看看在线试验的过程,以通道1为例,可以通过遥控按钮打开常闭试验电磁阀20-1/LPT,也可以就地手动缓慢开启逆止阀639,使相应的油路中的油压缓慢下降(由于节流阀的存在,试验不会影响到AST母管油压),当该油路中的压力低至压力开关63-1/LP和63-3/LP的整定值以下时,其触点断开,生成 LP1。在图9-1的停机通道中断开了跳闸继电器TRIP1A和TRIP1B的电源,从而使图9-1中的跳闸电磁阀20-1/AST和20-3/AST失电,开通(常开电磁阀)。在通道1进行试验时,另一油路的试验电磁阀20-2/LPT被闭锁,不可同时进行试验,但此时如果真的出现EH油压低的问题,则另一油路上的压力开关63-2/LP和63-4/LP也会因感受到低油压信号而动作,从而使TRIP2A和TRIP2B继电器失电,造成通道2跳闸电磁阀失电泄油,使机组完成停机保护,也就是说,即使在进行试验的过程中,也同样能起到保护作用。
关于试验结果的确认是由63-1/ASP和63-2/ASP(图9-1)两只压力开关来完成的。正常情况下AST母管压力大于2000Psig,而回油压力近似为0Psig,调整上下游节流孔的大小可使中间点的压力(即压力开关处)约为1000Psig,当进行通道1试验时,中间点将与AST母管相通,压力将升至2000Psig,以此说明通道1试验成功;当试验通道2时,中间点与回油相通,压力将降至0Psig。因此,63-1/ASP和63-3/ASP的动作情况可检验试验是否成功。
以上以EH油压为例分析了油压低保护动作和在线试验的过程,冷凝器真空保护和轴承润滑油压保护与EH油压保护具有完全相同的跳闸逻辑,而且使用的是相同结构的试验块,故不再叙述。
2. 电超速保护
电超速保护是在机组实际发生超速时由电气信号触发机组跳闸的一种手段,不要与超速保护控制(OPC)及快关控制(CIV)混淆。它采用三个独立的速度传感器测量汽轮机转速(见图9-3),测得的转速信号首先进行中值选择,然后将该值与超速跳闸设定值比较,通常情况下,设定值为额定转速的110%,即当转速中值超过3300RPM时,两个通道同时失电使机组跳闸。在进行机械超速跳闸试验时,电超速保护的定值会提高到额定转速的114%,这样,既不会妨碍机械超速脱扣试验(约110~112%),又对机组的实际超速加了一道保护屏障。
电超速保护也可以进行在线试验,每次只能选择一个通道,将一个超过电超速跳闸定值的模拟信号(3301)取代实际转速中值信号,从而触发被试验通道的跳闸。需特别注意的是,在单通道电气超速跳闸模拟试验过程中,由于实际转速被3301代替,图9-14中的超速状态就产生了,既然是进行单通道试验,就只能使一个通道跳闸,所以逻辑将使另一个跳闸通道闭锁。这时如果真的出现汽轮机超速的情况,甚至转速高达114%额定转速以上,另一通道也不会跳闸,机组的超速保护功能只能由其它的方式来实现(例如机械超速跳闸的动作),这与以前讲到的低油压,低真空等试验是不同的。
一般情况下,电气超速跳闸保护应该时刻投入,也就是在ETS操作盘上的钥匙开关应置于“NORMAL”位置。如前所叙,当要进行机械超速跳闸试验时,可将该开关扳至“INHIBIT”方式,则跳闸定值自动地由原来的110%升至114%额定转速。
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我们知道,汽轮机上共装有六只转速传感器,当ETS的转速信号出现质量问题时,由OPC模件三取二逻辑选中的转速信号(参见第六章)会切至ETS逻辑,以保证超速保护的可靠性,当ETS转速信号质量恢复后,至少连续30秒钟内质量可靠,才重新切回到ETS选择的转速中值信号。如果所有转速信号全部存在质量问题且持续时间超过5秒钟,则机组请求跳闸(图9-13中的OS1或OS2信号包括了两层含义: 1,超速状态;2,转速信号质量坏5秒钟后。)。 3. 推力轴承磨损保护
在汽轮机转子推力盘的附件装有一个小的圆环,由位移传感器监视着圆环的位置变化,它所反映的正是推力盘的轴向位移。
在机组运行中,一些异常情况的出现可能引起推力过大或油膜破坏,造成推力瓦块乌金磨损甚至烧熔,例如,负荷大幅度突变,高中压缸水冲击,叶片结垢造成通流面积减少,真空下跌使容积流量减少等,都会引起推力轴承过负荷,润滑油系统故障也系统会引起油膜破坏。推力瓦块的磨损或烧熔,会使转子窜动,造成汽轮机内部转动部件与静止部件之间的轴向间隙消失,使动静部件之间发生磨擦和碰撞,从而造成设备损坏的严重事故,例如叶片断裂,大轴弯曲等。 西屋轴向位移保护系统中共有四只位移传感器,用于测量汽轮发电机转子朝调速器方向和发电机方向两侧的轴向位移,四只传感器布置成两个通道,PU/RP1A和PU/RP1B与1通道TSI转子位移监视器相连,PU/RP2A和PU/RP2B与2通道TSI转子位移监视器相连,每个通道上的两只传感器同时检测到轴向位移超过跳闸极限时,该监视通道上的触点(TBW1或TBW2)闭合,只要有一个触点闭合,即可使汽轮机ETS母管上的两个通道同时失压,实现机组跳闸。 二、 紧急跳闸系统操作盘及CRT画面 (一) 操作盘
紧急跳闸系统与操作员之间的联系除了ETS图形画面外还配备了一只硬接线盘,硬盘主要用于系统监视和执行一些手动功能,其外型如图9-15所示,功能有以下三类: A: 指示灯
盘面上共有13只指示灯,图中以双线框表示,它们分别是:
1. 电源监视――两路13V直流供电系统中只要有一路故障该灯点亮。
2. 转速通道监视――转速通道的三取二逻辑出现故障或者其输入/输出卡件故障时该灯点亮。
3. 试验监视――以上谈到对ETS的很多逻辑可以进行在线试验,当某种试验正在进行时,该灯点亮。 4. EH油压报警――在EH油系统中的四只压力开关中有一只以上检查到油压低于压力定值时该灯点亮。
5. 润滑油压力报警――功能与EH油压报警相同。 6. 低真空报警――功能与EH油压报警相同。
7. 推力轴承报警――当两只推力轴承磨损传感器中至少一只表明位移过大时,该灯点亮。 8.遥控跳闸报警――遥控跳闸输入请求机组跳闸时该灯点亮。 9. 超速跳闸报警――出现超速现象时点亮。
10. 第一通道跳闸――在第一通道存在跳闸条件,引起20-1/AST或20-3/AST电磁阀失电时点亮,由63-1/ASP和63-2/ASP两只压力开关来印证(参见图9-2)。 11. 第二通道跳闸――与通道1跳闸情形相似。
12. 高压排汽温度监视――当高压缸排汽温度传感器信号故障或某I/O卡故障时该灯点亮。 13. 高压排汽温度报警――灯亮表明高压缸排汽温度过高。
B:按钮
1.灯试按钮――按下后点亮所有指示灯,检验灯光是否完好。
2.试验跳闸复位按钮――这个按钮只能用于复位跳闸试验后的跳闸通道,前已叙及,当对某个通道的跳闸条件进行时,即使跳闸条件已经消除,该通道也不能自行复位,必须等到按下RESET TEST TRIPS按钮之后才会复位。当然也可以在ETS画面上复位,这是由跳闸闭锁功能
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决定的。
3.汽轮机跳闸按钮――这是一只带有保护罩的红色按钮,在异常情况下打开保护罩按下此按钮就可使汽轮机紧急停机,保护罩是为了防止误动作,汽机跳闸后该按钮的背景灯光也点亮。 C:超速跳闸钥匙开关
这个开关位于危急遮断盘的左下方,它有两个固定位置,左侧为投入(IN SERVICE)位置,正常情况下应置于此位置,并把钥匙卸下来存放到安全的地方。右侧位置为闭锁状态,当置于此位置时,电超速保护动作的定值被抬高到较高水平(约114%额定转速),只有在机组每次进行真实的超速操作以校验其机械超速跳闸系统的动作情况时,才将该钥匙开关置于闭锁(INHIBIT)位置,试验结束后应立即返回投入位置。 (二) ETS画面
ETS与操作员的另一接口就是通过WDPF的CRT图形画面,关于WDPF薄膜盘的基本操作已在第四章中作过介绍,这里仅就与ETS相关的画面及由此产生的操作进行简单说明。
进入ETS画面通常有三种途径,一是使用薄膜键盘上的功能键直接调出画面;二是在Westation CRT上选择CUSTOM GRAPIC调出用户画面菜单选项;三是在屏幕上部的POKE FIELDS区通过翻页进入所需画面。
ETS画面如图9-16所示,显示所有紧急跳闸系统的输入状态和四只跳闸电磁阀20-1~4/AST的状态(振动跳闸和排汽缸温度高跳闸是后加上去的,也应该显示在画面上)。该画面上还有一幅简化的紧急跳闸控制块框图,上面包括四只跳闸电磁阀,两只OPC保护电磁阀和两只ASP压力开关等,通过这幅画面,操作员能对全部跳闸条件及电磁阀状态一目了然。
除此之外,紧急跳闸系统画面上还有一个报警信息行,用于显示跳闸系统中出现的非常情况,它们的内容及所代表的含义是:
UNIT TRIPPED――表明汽轮机处于跳闸。
TRIP CHANNEL1――通道1触点输出产生跳闸信号并由压力开关证实。 TRIP CHANNEL2――通道2跳闸,同上。
OVERSPEED TRIP INHIBITED――表明电气超速跳闸被禁止。 TEST IN PROGRESS――表明某个通道正在进行跳闸试验。 POWER SUPPLY FAILED――表明某只13V电源故障。 SPEED INPUT FAILED――表明转速三取二逻辑故障。
(三) 试验
以上谈到的紧急跳闸系统画面也可用于每个通道的跳闸条件的在线试验,试验一般按通道进行,依次闭锁两个通道上的跳闸电磁阀,在不停机的情况下检验其跳闸功能。
西屋建议在每次启动前都要试验所有跳闸功能,以后每个月进行一次检验。在试验过程中遵循下列原则:
1. 在同一时间只能对一个通道进行试验,而且要进行试验的通道只有“TEST OFF”栏背光明亮而其它项目均无背光时,才表明允许试验,否则不能进行试验(见图9-16)。
2. 被选择的试验项目在试验开始后背景显示变为红色,试验结束后应进行复位,否则选择其它试验项目无效。
3. 如果存在着某个跳闸条件,则不允许进行试验。
4. 当所有试验完成之后,重新选择“TEST OFF”位置,避免误操作而启动了某项试验。 下面我们以第一通道的某一个试验项目――EH PRESSURE为例来说明试验过程和步骤,其它功能的试验,以及通道2的试验均与此相似。
1. 在通道1上选择EH PRESSURE项目(参见图9-16),选择的方法是将鼠标移至该位置确认,此时其背景显示变为黄色。
2. 实验通道1的结果是使20-1和3/AST电磁阀失电动作,但你若不想使两只阀同时遮断,则可使用TEST LOCKOUT按钮(这里的所谓“按钮”是指CRT画面的一个显示框,不是
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