135MW凝汽式汽轮机调节保安系统说明书

135MW凝汽式汽轮机调节保安系统说明书

制造单号：H151-1

1 液压系统

1.1 概述

1.2 滤油器

1.3 蓄能器

1.4 电液转换器

2 保安系统

3 汽轮机监测仪表系统

4 保安部套说明

4.1 启动阀

4.2 启动器

4.3 危急遮断器

4.4 危急遮断油门

4.5 危急遮断试验油门 4.6 超速指示器

4.7 危急遮断装置

4.8 喷油试验装置

4.9 综合安全装置

4.10 空气引导阀

1 液压系统

1.1 概述

本机组的液压系统采用低压透平油系统，系统压力由汽轮机主轴带动的主油泵提供，压力为1.2MPa。

本系统主要由以下部套组成。

·滤油器

·蓄能器

·电液转换器

·油动机

1.2 滤油器

滤油器的作用是将供油系统来的高压油进行过滤后，供给电液转换器，综合安全装置等用。滤油器采用双桶滤油器，可在线更换滤芯。滤芯为80μ。配有旁通阀，开启压力为0.12±0.02MPa。

系统配有压差报警装置，当滤芯堵塞，压差大于0.08MPa时，发出报警信号，指示须更换滤芯。操作时先打开压力平衡阀（件2），待油充满备用腔后，转动换向阀（件3）手柄，切换至备用滤芯，这时，备用滤芯开始工作，原工作腔室关闭。再将压力平衡阀关闭，即可更换受污滤芯。

1.3 蓄能器

液压控制系统共安装有两只蓄能器，两只蓄能器均为气—液式蓄能器，安装在汽轮机两侧的高压油管路上，用来维持液压控制系统的油压，以防止发生振动。此种蓄能器一侧预先充进氮气压力与另一侧

油系统中的油压相平衡。两只蓄能器均装有进油截止阀及回油截止阀，可以通过截止阀将蓄能器与系统隔绝，以进行试验、重新充气或维修。

蓄能器氮气一侧有一个压力表，用以检查充氮压力，氮气压力应定期检查，如必要的话应重新充气。由于环境的温度会影响气压，因此检查压力应在环境温度稳定以后进行。

蓄能器氮气正常工作压力为0.75MPa，可以从蓄能器表上读到，此

时蓄能器下部油压力应为零。每周应对蓄能器进行一次检查，如气压降到0.30MPa时，则应重新充气。通常机组运行时，当蓄能器中的气压与系统

中的油压相对时，不会发生气体泄漏。当长期停机时，系统中无油压，此

时氮气压力也许会减小。在检查压力时如果遵循下面概要说明去做的话，机组的运行就不会受影响。

进油阀门可将蓄能器与系统隔绝。回油阀门（件3）将相应的蓄能

器油侧与回油相通。如有必要，可在机组运行时每次隔绝1个蓄能器进行

再充气。在机组运行时不允许一次将两个蓄能器都隔绝。

重新充气步骤：

·全关蓄能器的隔绝阀（件2）；

·打开相应的回油阀（件3），并让蓄能器下的油压消失；

·读出蓄能器气压表读数，并记录下来作为今后参考。正常的充

气压力是0.75MPa。压力表读数小于0.30MPa，表示该蓄能器应该重新充气。蓄能器只能用干燥的氮气重新充气。

·将蓄能器氮气阀门上的保险盖拆掉；

·将氮气瓶软管与蓄能器气阀相连。将蓄能器气阀的顶部六角螺

帽松出一圈，以进行充气。打开氮气瓶上的阀门，使蓄能器充到表上指示为0.75MPa的压力。

·当充到所要求的压力值时，关闭氮气瓶上的阀门，旋紧蓄能器气阀的顶部六角螺帽，拆去软管；

·关闭蓄能器回油阀（件3）；

·慢慢打开蓄能器隔绝阀（件2）到全开位置。

对其余蓄能器可重复上述步骤，逐个进行充气。

1.4 电液转换器

本机组的电液调节系统采用力矩马达碟阀式电液转换器，它是将电调装置输出的电讯号转换成控制油压的装置，主要由力矩马达（1），杠杆组（3），碟阀（4），弹簧（2）和阻尼器（5）等组成。

杠杆组（3）上作用着力矩马达的向下力及控制油压P C作用于碟阀（4）上的向上力。电调控制油压P C是由压力油经节流孔流入后经碟阀（4）间隙排油而形成，力矩马达是受电调装置的电流讯号作角度变换，通过顶杆把力施加到杠杆组（3）上，从而改变了碟阀的间隙而使控制油压P C发生变化，力矩马达的力增加，使P C增大，反之力矩马达的力若减小，则电调控制油压P C便减小，从而控制调节汽阀的开度相应开大或关小。

阻尼器（5）起油压稳定作用，通过调整螺杆改变弹簧力可以改变控制油压P C的初始值。

另外，在电液转换器上还装有危急继动器。

在汽轮机紧急或正常停机时，安全油泄去，通过该装置可以同时泄去控制油压，使调门迅速关闭。

1.5 油动机

本机组采用斜推面错油门套筒反馈单侧进油油动机、主汽门油动机、高压油动机和中压油动机结构完全相同。

油动机主要由弹簧（1），继动器活塞（2），错油门（3），错油门套筒（4），压弹簧（5），反馈连杆（6），反馈斜板（7），油动机活塞（8），位移传感器（件9），行程发送器（件10）。

由电液转换器输出的控制油压作用到继动器活塞（2）上部，在稳定工况下，控制油压与弹簧（件1）的力相平衡。继动器活塞杆上端有4个油口，把错油门上部腔室“C”的继动油与排油相通，继动器是由高压油经错油门上φ3节流孔供给。稳定工况下继动油压与错油门下压弹簧（5）的紧力相平衡，使错油门处于中间位置，遮住高压油到油动机活塞下部的进油口。

当控制油压升高，关小了活塞杆下4个泄油口，使继动油压力升高，力平衡破坏，错油门下移打开通往油动机活塞下部的压力油口，压力油从A室通往B室，使油动机活塞下部油压升高，推动活塞杆上移，开启调节汽阀。

在油动机活塞杆上移的同时，通过反馈斜板（7）及反馈连杆（6），把错油门套筒（4）下移，关闭油动机活塞下部的压力油进油口，从而使油动机活塞处在新的稳定位置，调节过程结束，当控制油压降低，动作过程与上述相反。

位移传感器（4）作为控制器的反馈信号送至DEH进行位移反馈。

为防止错油门上下较小的移动时引起油动机活塞下部有较大的油

压波动，故在错油门控制凸肩的进油及排油边缘开有数个小的油口，以减小调速系统的幌动。

另外，为防止调节汽阀在长期稳定运行时卡涩，影响机组运行安全，因此机组在运行时定期可进行调节汽阀阀杆活动性试验。

每只油动机上还装有行程发送器输出4-20mA信号作为油动机行程指示，行程发送器上有刻度标尺。

2 保安系统

2.1 系统概述

本机组的保安系统方框图如图所示。

机组设置了三套脱扣装置：

a 运行人员手动紧急脱扣的危急遮断装置。

b 超速脱扣的危急遮断器。

c 综合安全装置，设有四只停机电磁阀及两只OPC电磁阀，当ETS 接到停机讯号，停机电磁阀动作后，立即泄去安全油，从而关闭高、中压主汽门和调节汽阀使机组紧急停机。

为了保障机组安全，设置两只危急遮断器和两只危急遮断油门，同时还装有危急遮断试验油门，可供机组在空负荷或带负荷情况下检查和试验，并可减少机组的超速次数。

此外，系统中还设有如下一些辅助装置：

a 危急继动器

脱扣装置动作泄安全油的同时，通过危急继动器泄去三次油。

b 超速指示器

可分别指示两只危急遮断器的工作情况，安全油失去时超速指示器窗口出现红色指示。正常运行时红色指示消失。

c 辅助油门

设置在启动阀内，当安全油失去后，辅助油门动作，切断安全油源及启动油。

d 启动器及启动阀

是机组启动的操作机构。控制启动程序：辅助油门与危急遮断油门复位，建立启动油开启高、中压主汽门。

e 喷油试验装置

为了对危急遮断器进行不超速试验，喷油试验装置与试验油门配合操作，对危急遮断器进行试验，检查其备用情况。

2.2 机组的紧急停机

当机组转速超过额定转速的（100～112）%时，危急遮断器动作，使机组紧急停机。

当汽机发生下列8种监视参数中的任何一种超过规定值时，均应使ETS电磁阀动作而使机组紧急停机。

a 转速升至额定转速的114%（3420r/min）

b 轴向位移超过±1.2mm

c 高压转子相对膨胀超过（+7，-1.5）mm

d 低压转子相对膨胀超过+7.5mm

e 轴承回油温度超过75℃

f 润滑油压力低于0.0196MPa

g 凝汽器真空低至0.063MPa

h 轴承振动超过规定值

如果机组发生其他故障，运行人员认为确须停机，或正常情况下需停机时可就地用手拍装在前轴承座端面的危急遮断装置或在集控室手动遮断电磁阀按钮，泄去安全油使机组停机。

注意：机组停机后，应把启动器置于“O”位，准备启动。

2.3 危急遮断器试验

危急遮断器试验有二种方法：一种是将汽机升速，使危急遮断器动作；另一种是利用试验油门将油注入危急遮断器，增加危急遮断器偏心重量和偏心距，使之动作。前一种方法，将DEH手操面板上的OPC功能切除，将ETS的超速保护功能切除，由DEH将机组开速，当任一只危急遮断器和对应的危急遮断油门动作后，对应的超速指示器出现红色指示，表示危急遮断器已经动作。在试验时，先将试验油门处于试验No.1油门位置，汽机升速后，如果是处于试验状态的No.1油门先动作，则主汽门并不关闭，可以使机组继续升速。直至No.2油门动作，这样一次升速可以测出二只危急遮断器的动作转速，反之如果No.2油门先动作而将主汽门关闭。则下一次试验可将No.2油门处于试验位置，然后再作升速试验。

当机组安装或大修后第一次启动时，危急遮断器除了做升速试验外，还需做空负荷注油试验，并测取相应的动作转速。

空负荷注油试验的方法如下：先将汽机转速降至2900r/min，然后将试验油门处于试验No.1油门位置，这时可将No.1喷嘴试验装置手轮向外全部拉出。被试的危急遮断器即有油注入，与此同时提升汽轮机转速至大约2940r/min左右，危急遮断器就应动作。No.1超速指示器窗口出现红色指示，表示No.1油门已经动作，现将No.1喷油试验装置手轮推入，并把手轮中间的按钮按下。此时复位油就进入No.1油门使其复位，No.1超速指示器窗口红色指示即消失，然后把试验油门回到原来正常位置，No.1油门试验完毕。再将试验油门放到试验No.2油门位置，同上述一样方法试验No.2危急遮断器。

带负荷注油试验的方法与空负荷注油试验方法相同，只是不能测取注油试验动作超速。而直接由超速指示器观察危急遮断器是否动作。试验时要求电网周波应不低于充油危急遮断器动作转速。

注意：如果在试验时，机组发生超速，使危急遮断器动作而停机，必须使试验停止，重新启动机组。

3 汽轮机监测仪表系统

3.1 概述

本机组采用涡流式探头监测仪表，采用进口美国本特利·内华达（Rently Nevada）公司生产的3300系列汽轮机监测仪表，即TSI（Turbine Supervlsory Iastrumentation）现将本机所选用的BN公司TSI系统概述如下：

所示为本机监测仪表系统，在汽轮机盘车、启动、运行和超速试验以及停机过程中，可以连续显示和记录汽轮机转子和汽缸机械状态参数，并在超出预置的运行极限时发出报警，当超出预置的危险值时使机组自动停机。系统由一只BN公司3300系列仪表组件及相应的前置放大器和带有导线的传感器所组成。本机采用了7种共10只监测仪表，各种监测仪表的检测功能列于下表。

监测仪表检测功能

注：高压和低压差胀合用一只监视器

装于汽轮机轴监视表面上的传感器（探头）是由接长电缆连接到相

应的前置放大器的，前置器就地装在轴承座旁的接线盒内，然后用屏蔽电缆接到装于集控室内仪表框架的相应组件板上。

涡流式探头及前置器是用来检测汽轮机的各种变量的，使其产生一个与探头及监视表面之间的距离成正比例的电信号，该信号输入监视器，监视器把输入信号转换成表的读数，并为直流记录仪提供输出信号。

每只监视器均有一个正常OK电器和一个报警电路，OK电路监测从探头来的输入信号，并用面板上的绿色OK，LED（发光二极管）指示灯指示。OK灯发亮，表示探头和前置器现场接线良好，输出信号正常，OK灯熄灭，则表示发生故障。报警电路一般包括报警和危急两种状态，面板上有相应的两只红色发光二极管指示灯来作显示用。报警信号还能使与监视器有关的继电器组件上的报警和危急继电器动作，用来启动音响装置，或使汽轮机危急自动停机。

仪表框架的左边两位是电源及系统监视器（采用220V交流，建议使用不停电电源）它供给仪表框架内所有监视器的三种非调整直流工作电压。电源面板上有相应三只绿色LED指示灯，工作电压正常时，各自的指示灯就发亮。

3.2 监视器功能说明

3.2.1 转速监视器

可连续监测汽轮机转子的转速。转速表输入为每转60个齿的脉冲信号，转轴转速由面板上的转速表连续显示出来。转速表系统设有两个独立的报警电路，每个报警的整定点均可调整，当转速超越某一预定值时，相应的继电器动作发出讯号，并可用来控制排汽缸喷水，顶轴油泵及驱动汽

轮机危急停机。

3.2.2 轴向位移监视器

采用双通道，以对机组作双重保护，它由两只直径为11毫米的探头，两只前置器，一个双通道监视器所组成。报警采用或门输出，停机用与门输出，这样既能防止其误动作，又能提高其可靠性。监视器还有一个失效电路。当一个通道故障时，就会使其失效，从而使监视器变为单通道工作，供记录仪表输出为4-20mA。

3.2.3 差胀监视器

高压差胀和低压差胀分别用直径25毫米的涡流探头，前置器，但合用一只双指示监视器，有整定值可调的报警线路和危急线路，在正、负的膨胀方向均有报警和停机信号输出记录仪输出为4-20mA，表面刻度为0-10mm，调整在汽机冷状态差胀为零时，表针指示为2mm。

3.2.4 偏心监视器

它由两个直径为8毫米的探头，两个前置器，一个监视器所组成。其中一个探头用于键相测量。通过监视器面板上的选择开关，可显示轴的偏心峰-峰值及瞬时值（直接偏心）记录输出为4-20mA。

3.2.5 缸胀指示器

本机组有二只直流线性差动变压器式传感器（LVDT）。装于前轴承座端面，显示汽轮机在启动、变负荷（停机及蒸汽温度变化）时汽缸的膨胀和收缩，监视器供记录仪输出讯号为4-20mA）。

3.2.6 零转速监视器

零转速监视器系统有两个独立的通道，连续监测零转速它由两只探

头，两只前置器和一只监视器组成。由涡流式探头在各自通道上连续监视轴的转速，探头接受旋转轴每转60个齿的脉冲信号后，输入到监视器，当超过零转速时，监视器面板上红色指示灯熄灭，同时改变继电器状态。

每个通道的报警继电器接点用导线串连外接，以保证逻辑可靠性，用来投入盘车装置。监视器的每个通道都有一个检测大量非OK状态的OK 线路。

3.2.7 振动监视器

本机设有4只轴承径向振动双探头监视器，该振动装置由二个传感器组成，一个是测轴承座振动的速度传感器，另一个是测轴相对于轴承座振动的涡流式传感器，两振动信号合成后得到轴的绝对振动。在监视器面板显示出来，并为外接记录仪提供4-20mA输出信号，每个监视器有一个正常电路和报警，危急停机电路。

4 保安部套说明

4.1 启动阀

启动阀是汽轮机启动时用于建立安全油门、开启主汽门的操作机构，其结构原理如图所示。它分为二部分，上部为启动阀，下部为辅助油门，主要由弹簧（1），阀座（2），套筒（3），活塞（4），辅助油门活塞（5），壳体（6）等组成。

启动阀是由启动器操作，它既可以就地手控，也可遥控（用交流电动机通过蜗轮蜗杆带动活塞（4）左右移动）。启动前使启动器手轮指示“O”位。当高压交流油泵启动后，即有高压油从D室进入B室，将油门活塞（5）推向右端极限位置。当机组启动时，先操作启动器将手轮顺时针方向（负荷减少方向）转动，使指示在“-4”位置，即使活塞（4）右移4毫米，这时高压油D室与E室及F室相通，从E室输出复位油使危急遮断油门复位。因为F油室的作用面积大于H室，因此也使辅助油门活塞（5）左移至极限正常工作位置，此时高压油通过节流孔Y建立起安全油，在安全油压达正常值后再慢慢逆时针方向（负荷增加方向）转动启动器手轮，在启动器指示从“2”开始，D室高压油与C室相通。从C室经辅助器油门（5）输出启动油去主汽门及中压联合汽门的操纵座，使其开启。

当机组因超速而使危急遮断器及危急遮断油门动作，或用危急遮断装置使机组紧急停机，泄去安全油时，G室油压消失，辅助油门被H室内压力油迅速推向右极限位置，将安全油切断，同时切断启动油，并使启动油与排油口接通，因而使主汽门及中压联合汽门迅速关闭。

在机组正常运行时，启动阀就固定不动，当机组停机后要重新启动时

必须按上述步骤进行操作。

4.2 启动器

启动器与启动阀配合使用，用于就地手控或遥控操作启动阀启动机组。它主要由手轮（1），套筒（2），蜗杆（3），调整杆（4），蜗轮（5），电动机（6），哈夫联轴器（8）等组成，见图14。

调整杆（4）与壳全之间有键配合，因此便调整杆只能上下移动，而不能转动。手轮（1）与套筒（2）是相互固定的，而套筒与调整杆（4）之间有螺纹配合，因而旋转手轮可以使调整杆来回移动，从而使启动阀活塞作相应移动以改变各档油压，此时由于蜗杆蜗轮的自锁作用，因此使哈夫联轴器上的棘轮与蜗轮只产生相对转动，即蜗轮不会转动。

当操作电动机时，电动机轴的转动经过蜗轮减速后由哈夫联轴器带动调整杆来回移动。调整杆移动的行程在手轮上有刻度盘指示出来。

启动器上还设有微动开关（7），当启动器刻度指示“28”使启动阀开足时，微动开关便动作发出开关讯号给电调装置。

4.3 危急遮断器

在汽轮机前轴承座内主轴的短轴上装有二只飞环式危急遮断器，如图所示，面向发电机方向，第一只称为一号危急遮断器，相对应的危急遮断油门叫一号危急遮断油门，第二只称为二号危急遮断器，相对应的危急遮断油门叫二号危急遮断油门，这一短轴与汽轮机的主轴用螺钉刚性连接在一起。

危急遮断器藉偏心环（1）的偏心，在高速旋转下产生离心力，当该离心力大于压弹簧（3）的预紧力时，偏心环出击，撞击危急遮断油门的拉钩使之脱扣，迅速泄去安全油及三次油，从而关闭高、中压主汽门及调节汽阀，达到紧急停机的目的，汽门关闭以后，汽机转速迅速降低，危急遮断器的飞环便自动复位，飞环的复位转速约为3050±20r/min。

在偏心环上有二只对称的月牙式的油槽，在作喷油试验时用以存油，以增加偏心环的重量和偏心距，而使之在较低转速下出击，当停止喷油后，油槽中的油就籍离心力从油漕顶部的小孔逸去，偏心环亦就随之复位。

当做危急遮断器超速试验时，如果出击转速不符合要求，则可调整螺纹（2）以改变弹簧（3）的预紧力再作超速试验，使动作转速符合规定的要求。按照计算，调整螺母（2）每转一圈出击转速约改变300r/min。