汽轮机保护系统
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润滑油压保护
润滑油压力由分成两个通道的4 润滑油压力由分成两个通道的4个压力开关检测 当正常运行时，压力开关63 63－ LBO和63－ LBO的接点是闭合的 当正常运行时，压力开关63－1/LBO和63－3/LBO的接点是闭合的 中间继电器1X/LBO和 X/LBO正常地动作 中间继电器1X/LBO和3X/LBO正常地动作 与遮断控制继电器LBO LBO－ 串联的继电器接点1X/LBO和 X/LBO都是闭合 与遮断控制继电器LBO－1串联的继电器接点1X/LBO和3X/LBO都是闭合 的 这样，继电器LBO LBO－ 这样，继电器LBO－1就动作 通道2具有同样的元件，LBO－ 是用于通道2的遮断控制继电器。 通道2具有同样的元件，LBO－2是用于通道2的遮断控制继电器。 •继电器LBO－1和LBO－2线圈的一侧通过选择开关的接点S1和S2而相连 继电器LBO LBO－ 线圈的一侧通过选择开关的接点S1 S2而相连 S1和 继电器LBO－ 。 •在正常运行时，接点S1和S2是闭合的，所以继电器LBO－1和LBO－2的 在正常运行时， S1和 是闭合的， LBO－ LBO－ 在正常运行时 接点S1 S2是闭合的 所以继电器LBO 线圈是并联的。 线圈是并联的。 •假如在每一通道中有一只压力开关打开而表明轴承油压过低，那么， 假如在每一通道中有一只压力开关打开而表明轴承油压过低， 假如在每一通道中有一只压力开关打开而表明轴承油压过低 那么， 继电器LBO LBO－ LBO－ 就将释放（引起自动停机通道1 遮断） 继电器LBO－1和LBO－2就将释放（引起自动停机通道1和2遮断）
现场检测、 3. 现场检测、执行机构
• • • • 主汽阀及其油动机 再热主汽阀及其油动机 紧急停机电磁阀 各种压力、温度、行程开关 各种压力、温度、
2. 热工监视保护装置
• • • • • • • • 电气柜 电源 电子线路板 计算机卡件 继电器 接触器 电气线路 保护逻辑等。 保护逻辑等。
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超速保护方式 危急遮断器
安装在汽轮机的主轴上，随汽轮机一起转动，因此是最直 安装在汽轮机的主轴上，随汽轮机一起转动， 接和最可靠的超速保护形式
电子超速保护
测量精度高， 测量精度高，调整容易
附加保安器
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超速保护 汽轮机超速的主要原因
1. 2. 3. 4. 5. 由于电气线路故障，造成机组从电网中突然解列，甩去较高负荷到零。 由于电气线路故障，造成机组从电网中突然解列，甩去较高负荷到零。 并网前，转速控制情况下，或在单机运行时，转速调节系统控制不稳定。 并网前，转速控制情况下，或在单机运行时，转速调节系统控制不稳定。 并网运行时，发电机突然失磁，造成机组异步运行。 并网运行时，发电机突然失磁，造成机组异步运行。 转速控制情况下转速信号突然失去。 转速控制情况下转速信号突然失去。 阀门或执行机构卡涩， 阀门或执行机构卡涩，造成阀门无法关闭或关闭速度太慢
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轴向位移的其他原因
转子轴向窜动的其他原因： 转子轴向窜动的其他原因：
高、中、低压汽缸之间进汽不平衡 水冲击 动叶结垢 润滑油系统油压 油温不正常致使油膜破坏
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轴向位移保护
轴向位移检测由TSI系统完成 轴向位移检测由TSI系统完成 TSI • 通过测量转子位移，判断推 通过测量转子位移， 力轴承的磨损情况 • 趋近式探头 • 探头输出信号与距离成正比 一般分别检测前向和后向位移 探头安装于推力轴承附近—避免 探头安装于推力轴承附近 避免 转子胀缩的影响 允许在线试验
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用户遥控遮断
ETS系统提供了遥控遮断汽机的接口 ETS系统提供了遥控遮断汽机的接口 当用户遥控汽机遮断信号接点闭合时， 继电器REM REM1 当用户遥控汽机遮断信号接点闭合时 ， 继电器 REM1 和 REM2被短接，从而引起AST电磁阀动作， AST电磁阀动作 REM2被短接，从而引起AST电磁阀动作，使汽机遮断 开关S 开关S1和S2允许在线试验遥控遮断功能 遥控遮断包括： 遥控遮断包括：
危急遮断系统
危急遮断系统危急遮断系统ETS（ System）是在紧急情况下， ETS（Emergency Trip System）是在紧急情况下，迅速 关闭汽轮机进汽阀门，切断汽轮机所有进汽的保护系统 关闭汽轮机进汽阀门，
--包括所有保护部套 广义：--包括所有保护部套 1. 机械危急遮断系统 2. 热工监视保护装置 现场检测、 3. 现场检测、执行机构等
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危急保安器
3 1
4
2
r0 ∆xmax
5 1-偏心飞锤 4-短轴 2-压缩弹簧 5-螺帽 3-调整螺母
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危急保安器
2 1
3
4 1-短轴 4-注油室 2-1号飞锤 3-2号飞锤
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轴向位移保护
轴向位移产生的原因： 轴向位移产生的原因：
汽轮机是高温、 汽轮机是高温、高压蒸汽驱动的旋转机械 由于进、排汽参数的差异， 由于进、排汽参数的差异，必然产生巨大的轴向推力 在汽轮机的结构设计上， 在汽轮机的结构设计上，可以采用平衡盘或平衡管来 抵消大部分轴向推力， 抵消大部分轴向推力，但其余的推力则由推力轴承承担 推力轴承： 推力轴承：
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ETS系统设计原则 ETS系统设计原则
简洁、直接、独立、 1. 简洁、直接、独立、快速的原则
尽量减少各种中间环节和时间延迟 尽量避免转接、 尽量避免转接、扩展和转换
4. 冗余配置原则
一套系统故障时， 一套系统故障时，另一套仍然 具有使汽机停止运行的一切功 能 故障的一套系统可进行在线维 更换， 修、更换，而不对保护功能和 机组运行有任何影响
工作推力瓦块 非工作推力瓦块
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轴向位移的危害
轴向位移过大的危害： 轴向位移过大的危害：
推力瓦块上浇有乌金。 推力瓦块上浇有乌金。 正常运行时，推力瓦块与推力盘之间具有油膜， 正常运行时，推力瓦块与推力盘之间具有油膜，承载推力 如果汽轮机轴向推力增大，使推力轴承过负荷， 如果汽轮机轴向推力增大，使推力轴承过负荷，将破坏油膜 ， 推力瓦块与推力盘之间产生干摩擦，造成乌金熔化。 推力瓦块与推力盘之间产生干摩擦，造成乌金熔化。 汽轮机转子沿轴向移动， 汽轮机转子沿轴向移动，转动部件与静止部件发生摩擦甚至 碰撞， 碰撞，造成严重机械事故
汽轮机超速的危害
1. 离心力是与转速的平方成正比 2. 汽轮机的转动部件是有一定的强度极限的，转子一般是根据额定转速 汽轮机的转动部件是有一定的强度极限的 ， 115% 120% 的115%~120%来设计 一旦转速超过该极限值，将造成叶片断裂、叶轮松脱、 3. 一旦转速超过该极限值， 将造成叶片断裂 、 叶轮松脱 、 动静部件相碰 的严重事故
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狭义： 仅指热工监视保护装置及其电气检测、 狭义：-- ETS仅指热工监视保护装置及其电气检测、执行
元件
广义保护系统
1. 机械危急遮断系统
• • • • • • • 危急遮断器 危急遮断油门及其试验和复位装置 手动停机装置 轴向位移遮断装置 真空低遮断装置 油压低遮断装置 隔膜阀等
• • • • 发电机故障 主燃料跳闸 高压缸排汽压力高 高压缸排汽温度高等
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ETS系统与其他系统的关系 ETS系统与其他系统的关系 ETS系统与DEH系统 TSI系统等是互相联系 系统与DEH系统、 系统等是互相联系， 1. ETS系统与DEH系统、TSI系统等是互相联系，相 互作用的 共同完成机组控制、监测、 2. 共同完成机组控制、监测、安全运行的任务 DEH—调节 3. DEH 调节 TSI—监测 TSI 监测 ETS—保护 ETS 保护
ETS保护系统项目 保护系统项目
ETS系统监测的项目: ETS系统监测的项目: 系统监测的项目 1. 超速 2. 真空低 3. 油压低 4. 轴向位移大 5. 机组振动大 6. 润滑回油温度高 7. 推力瓦及支持轴瓦温度高 8. 差胀大 9. 缸胀超差 10.发电机跳闸 10.发电机跳闸
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2. 独立系统原则
一般应与调节系统分开设计 必须保证即使调节系统故障的时候， 必须保证即使调节系统故障的时候 ， 保护系统仍具有使汽轮机停止运行的 能力
3. 失电跳机原则
ETS系统应具有独立的供电系统， ETS系统应具有独立的供电系统，要求 系统应具有独立的供电系统 采用冗余的直流电源和交流电源供电 当不能采用独立电源时， 当不能采用独立电源时 ， 或失电后保 护逻辑不能被执行时， 护逻辑不能被执行时 ， 则必须Βιβλιοθήκη Baidu计成 失电跳机方式 如果采用带电跳闸方式， 如果采用带电跳闸方式 ， 系统中应具 有在线电源监视、 有在线电源监视、报警功能
润滑油压保护
润滑油压力由分成两个通道的4 润滑油压力由分成两个通道的4个压力开关检测 当正常运行时，压力开关63 63－ LBO和63－ LBO的接点是闭合的 当正常运行时，压力开关63－1/LBO和63－3/LBO的接点是闭合的 中间继电器1X/LBO和 X/LBO正常地动作 中间继电器1X/LBO和3X/LBO正常地动作 与遮断控制继电器LBO LBO－ 串联的继电器接点1X/LBO和 X/LBO都是闭合 与遮断控制继电器LBO－1串联的继电器接点1X/LBO和3X/LBO都是闭合 的 这样，继电器LBO LBO－ 这样，继电器LBO－1就动作 通道2具有同样的元件，LBO－ 是用于通道2的遮断控制继电器。 通道2具有同样的元件，LBO－2是用于通道2的遮断控制继电器。 •继电器LBO－1和LBO－2线圈的一侧通过选择开关的接点S1和S2而相连 继电器LBO LBO－ 线圈的一侧通过选择开关的接点S1 S2而相连 S1和 继电器LBO－ 。 •在正常运行时，接点S1和S2是闭合的，所以继电器LBO－1和LBO－2的 在正常运行时， S1和 是闭合的， LBO－ LBO－ 在正常运行时 接点S1 S2是闭合的 所以继电器LBO 线圈是并联的。 线圈是并联的。 •假如在每一通道中有一只压力开关打开而表明轴承油压过低，那么， 假如在每一通道中有一只压力开关打开而表明轴承油压过低， 假如在每一通道中有一只压力开关打开而表明轴承油压过低 那么， 继电器LBO LBO－ LBO－ 就将释放（引起自动停机通道1 遮断） 继电器LBO－1和LBO－2就将释放（引起自动停机通道1和2遮断）
现场检测、 3. 现场检测、执行机构
• • • • 主汽阀及其油动机 再热主汽阀及其油动机 紧急停机电磁阀 各种压力、温度、行程开关 各种压力、温度、
2. 热工监视保护装置
• • • • • • • • 电气柜 电源 电子线路板 计算机卡件 继电器 接触器 电气线路 保护逻辑等。 保护逻辑等。
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超速保护方式 危急遮断器
安装在汽轮机的主轴上，随汽轮机一起转动，因此是最直 安装在汽轮机的主轴上，随汽轮机一起转动， 接和最可靠的超速保护形式
电子超速保护
测量精度高， 测量精度高，调整容易
附加保安器
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超速保护 汽轮机超速的主要原因
1. 2. 3. 4. 5. 由于电气线路故障，造成机组从电网中突然解列，甩去较高负荷到零。 由于电气线路故障，造成机组从电网中突然解列，甩去较高负荷到零。 并网前，转速控制情况下，或在单机运行时，转速调节系统控制不稳定。 并网前，转速控制情况下，或在单机运行时，转速调节系统控制不稳定。 并网运行时，发电机突然失磁，造成机组异步运行。 并网运行时，发电机突然失磁，造成机组异步运行。 转速控制情况下转速信号突然失去。 转速控制情况下转速信号突然失去。 阀门或执行机构卡涩， 阀门或执行机构卡涩，造成阀门无法关闭或关闭速度太慢
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轴向位移的其他原因
转子轴向窜动的其他原因： 转子轴向窜动的其他原因：
高、中、低压汽缸之间进汽不平衡 水冲击 动叶结垢 润滑油系统油压 油温不正常致使油膜破坏
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轴向位移保护
轴向位移检测由TSI系统完成 轴向位移检测由TSI系统完成 TSI • 通过测量转子位移，判断推 通过测量转子位移， 力轴承的磨损情况 • 趋近式探头 • 探头输出信号与距离成正比 一般分别检测前向和后向位移 探头安装于推力轴承附近—避免 探头安装于推力轴承附近 避免 转子胀缩的影响 允许在线试验
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用户遥控遮断
ETS系统提供了遥控遮断汽机的接口 ETS系统提供了遥控遮断汽机的接口 当用户遥控汽机遮断信号接点闭合时， 继电器REM REM1 当用户遥控汽机遮断信号接点闭合时 ， 继电器 REM1 和 REM2被短接，从而引起AST电磁阀动作， AST电磁阀动作 REM2被短接，从而引起AST电磁阀动作，使汽机遮断 开关S 开关S1和S2允许在线试验遥控遮断功能 遥控遮断包括： 遥控遮断包括：
危急遮断系统
危急遮断系统危急遮断系统ETS（ System）是在紧急情况下， ETS（Emergency Trip System）是在紧急情况下，迅速 关闭汽轮机进汽阀门，切断汽轮机所有进汽的保护系统 关闭汽轮机进汽阀门，
--包括所有保护部套 广义：--包括所有保护部套 1. 机械危急遮断系统 2. 热工监视保护装置 现场检测、 3. 现场检测、执行机构等
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危急保安器
3 1
4
2
r0 ∆xmax
5 1-偏心飞锤 4-短轴 2-压缩弹簧 5-螺帽 3-调整螺母
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危急保安器
2 1
3
4 1-短轴 4-注油室 2-1号飞锤 3-2号飞锤
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轴向位移保护
轴向位移产生的原因： 轴向位移产生的原因：
汽轮机是高温、 汽轮机是高温、高压蒸汽驱动的旋转机械 由于进、排汽参数的差异， 由于进、排汽参数的差异，必然产生巨大的轴向推力 在汽轮机的结构设计上， 在汽轮机的结构设计上，可以采用平衡盘或平衡管来 抵消大部分轴向推力， 抵消大部分轴向推力，但其余的推力则由推力轴承承担 推力轴承： 推力轴承：
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ETS系统设计原则 ETS系统设计原则
简洁、直接、独立、 1. 简洁、直接、独立、快速的原则
尽量减少各种中间环节和时间延迟 尽量避免转接、 尽量避免转接、扩展和转换
4. 冗余配置原则
一套系统故障时， 一套系统故障时，另一套仍然 具有使汽机停止运行的一切功 能 故障的一套系统可进行在线维 更换， 修、更换，而不对保护功能和 机组运行有任何影响
工作推力瓦块 非工作推力瓦块
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轴向位移的危害
轴向位移过大的危害： 轴向位移过大的危害：
推力瓦块上浇有乌金。 推力瓦块上浇有乌金。 正常运行时，推力瓦块与推力盘之间具有油膜， 正常运行时，推力瓦块与推力盘之间具有油膜，承载推力 如果汽轮机轴向推力增大，使推力轴承过负荷， 如果汽轮机轴向推力增大，使推力轴承过负荷，将破坏油膜 ， 推力瓦块与推力盘之间产生干摩擦，造成乌金熔化。 推力瓦块与推力盘之间产生干摩擦，造成乌金熔化。 汽轮机转子沿轴向移动， 汽轮机转子沿轴向移动，转动部件与静止部件发生摩擦甚至 碰撞， 碰撞，造成严重机械事故
汽轮机超速的危害
1. 离心力是与转速的平方成正比 2. 汽轮机的转动部件是有一定的强度极限的，转子一般是根据额定转速 汽轮机的转动部件是有一定的强度极限的 ， 115% 120% 的115%~120%来设计 一旦转速超过该极限值，将造成叶片断裂、叶轮松脱、 3. 一旦转速超过该极限值， 将造成叶片断裂 、 叶轮松脱 、 动静部件相碰 的严重事故
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狭义： 仅指热工监视保护装置及其电气检测、 狭义：-- ETS仅指热工监视保护装置及其电气检测、执行
元件
广义保护系统
1. 机械危急遮断系统
• • • • • • • 危急遮断器 危急遮断油门及其试验和复位装置 手动停机装置 轴向位移遮断装置 真空低遮断装置 油压低遮断装置 隔膜阀等
• • • • 发电机故障 主燃料跳闸 高压缸排汽压力高 高压缸排汽温度高等
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ETS系统与其他系统的关系 ETS系统与其他系统的关系 ETS系统与DEH系统 TSI系统等是互相联系 系统与DEH系统、 系统等是互相联系， 1. ETS系统与DEH系统、TSI系统等是互相联系，相 互作用的 共同完成机组控制、监测、 2. 共同完成机组控制、监测、安全运行的任务 DEH—调节 3. DEH 调节 TSI—监测 TSI 监测 ETS—保护 ETS 保护
ETS保护系统项目 保护系统项目
ETS系统监测的项目: ETS系统监测的项目: 系统监测的项目 1. 超速 2. 真空低 3. 油压低 4. 轴向位移大 5. 机组振动大 6. 润滑回油温度高 7. 推力瓦及支持轴瓦温度高 8. 差胀大 9. 缸胀超差 10.发电机跳闸 10.发电机跳闸
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2. 独立系统原则
一般应与调节系统分开设计 必须保证即使调节系统故障的时候， 必须保证即使调节系统故障的时候 ， 保护系统仍具有使汽轮机停止运行的 能力
3. 失电跳机原则
ETS系统应具有独立的供电系统， ETS系统应具有独立的供电系统，要求 系统应具有独立的供电系统 采用冗余的直流电源和交流电源供电 当不能采用独立电源时， 当不能采用独立电源时 ， 或失电后保 护逻辑不能被执行时， 护逻辑不能被执行时 ， 则必须Βιβλιοθήκη Baidu计成 失电跳机方式 如果采用带电跳闸方式， 如果采用带电跳闸方式 ， 系统中应具 有在线电源监视、 有在线电源监视、报警功能