汽轮机调节保安系统讲解

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1—过滤器 2—节流孔 3—喷嘴 4— 可动衔铁 5—力矩马达 6—线圈 7—弹簧管 8---挡板 9—反馈杆 10—阀心 11—节流孔
电液伺服阀的工作原理
电液伺服阀是由一个电力矩马达以及带有机械反馈的二级液压功率 放大所组成。第一级是由一个双喷嘴及一个单挡板组成,此挡板固定在 衔铁的中点,并且在二个喷嘴之间穿过,使在喷嘴的端部与挡板之间形 成了二个可变的节流间隙。由挡板及喷嘴控制的油压作用在第二级滑阀 两端的端面上。第二级滑阀是四通滑阀结构,在这种结构中,在相同的 压差下,滑阀的输出流量与滑阀开口成正比。一个悬臂反馈针固定在衔 铁上,穿过挡板嵌入滑阀中心的一个槽内。在零位位置,挡板对流过二 个喷嘴的油流的节流相同,因此就不存在引起滑阀位移的压差。当有信 号作用在力矩马达上时,衔铁及挡板就会偏向某一个喷嘴,使得滑阀两 端的油压不同,从而推动滑阀移动,使高压油进入油缸高压腔或将油缸 高压腔中的高压油泄放至回油,油动机的动作使LVDT的反馈信号与阀位 指令信号趋向一致。此时,作用在力矩马达上的电流消失,挡板在喷嘴 作用下回到中间位置,滑阀两端的压差为零,滑阀就在反馈针的作用下 回到原始位置,直到输入另一个信号电流为止。
各机构的工作原理:
油动机均为单侧型,油压提供开启力,关闭依靠弹簧力。油动机有可控 型和全开全关型2种,其中RSV为全开全关型,其余为可控型。 在汽机复位(建立隔膜阀上方油压,关闭隔膜阀)和挂闸(给4个AST电 磁阀通电,使之关闭)后,高压油(HP)经RSV的截止阀和节流孔进入油 缸高压腔,该油腔与卸荷阀高压腔相通,卸荷阀的主阀芯上有一个节流 孔,高压油流过节流孔后经逆止阀向危急遮断(AST)油母管供油,使 AST油压上升接近HP油压,随着油压的上升,RSV逐渐打开,直到全开。 要关闭RSV有3种途径,一是泄去AST母管油压(相当于停机状态);二 是松出卸荷阀的压力调节手柄,使溢流阀打开,但由于AST逆止阀的作用, AST母管油压不会泄去,因而其它油动机的状态不会受到影响,适用于手 动门杆活动试验或调试时对某一油动机进行单独操作;三是给试验电磁 阀(20/RSV)通电,起到卸去卸荷阀的压力。适用于进行遥控门杆活动 试验
TV的工作原理:
TV的工作原理:
HP经隔离阀、滤芯后一路到伺服阀,到一个2位3通电磁阀(20/TV), 另一路经节流孔后成为AST油压。伺服阀相当于一个三位四通方向阀,用 于单侧油动机时有一个输出口堵死,故相当于一个三位三通方向阀,方 向阀的开闭由伺服放大器输出的电流信号确定。当伺服阀输入电流为零 偏电流(接近于零)时,伺服阀相当于一个隔离阀,各个油路均不通, 使油动机保持开度不变;当伺服阀输入正向电流(按油动机开的方向定 义),伺服阀就接通高压油与油缸高压腔的油路,同时高压油到达卸荷 阀。电磁阀(20/TV)与RSV的试验电磁阀(20/RSV)的型号是相同的, 但此处用作2位3通方向控制阀,断电时AST的进出油口相通,通电时将 AST进油口隔断,AST出油口与回油口接通。当机组处于挂闸状态时,危 急遮断电磁阀(20/AST)和隔膜阀关闭,AST母管中就会建立压力,卸荷 阀就会关闭不通,则油缸活塞就会向上移动;当伺服阀输入反向电流, 伺服阀就接通油缸高压腔与低压腔的油路,油缸活塞就会在弹簧的作用 下向下移动。我们将HP通入活塞杆腔,活塞杆受拉力时开汽门的油动机 称为拉式油动机,比较适用于油动机活塞杆与汽门门杆直接相联的直动 式结构。
汽轮机调节保安系统
汽轮机调节保安系统
汽轮机的调节保安系统采用数字式电调系统(DEH),液压部分采用高 压抗燃油系统(EH)。 本调节保安系统大致可分为DEH系统,EH系统,危急保安系统、ETS (电子部分)和TSI系统几大部分。 EH系统的总的功能是接受DEH信号操纵汽轮机的进汽阀,以调节通过汽轮 机的蒸汽流量,除正常控制进汽阀门的开度外,EH系统还包括在危急情况 下自动关闭油动机的装置(卸载阀)。 EH系统可分为EH供油系统、EH执行机构;EH供油系统是以高压抗燃油 为介质,为执行机构及安全部套提供动力油源并保证油的品质.EH执行机 构用来直接控制各汽阀的开度。 EH执行机构有高压主汽门油动机2台,高压调门油动机4台,再热主汽门 油动机2台和再热调节汽阀油动机4台。油动机的开启、关闭或开度的大 小均由DEH的电信号控制,同时还设有由OPC和AST油压控制的联锁保 护功能。 危急保安系统由危急遮断控制块、隔膜阀、超速遮断机构和综合安全装 置等组成,为系统提供超速保护及危急停机等功能。 ETS(电子部分)是汽机的紧急停机装置,它根据汽轮机安全运行要求, 接受就地一次仪表 TSI二次仪表及其他系统要求汽机停机的信号,控制 停机电磁阀,使机组紧急停机,保护汽轮机。
LVDT工作原理
LVDT即线性位移差动变送器,是一种电气机械式传感器,它产生与 其外壳位移成正比的差动电信号。它由三个等跨分布在圆筒形线圈架上 的线圈所组成,一个磁铁芯固定在油动机连杆上。此铁芯是沿轴向在线 圈组件内移动,并且形成一个连接线圈的磁力线通路,中央的线圈是初 级的,它是由交流中频电进行激励的。这样,在外面的二个线圈上就感 应出电压。这二个外面的线圈(次级)是反向串接在一起的,因而次级 线圈的二个电压相位是相反的,变压器的净输出是此二个电压的差。铁 芯的中间位置,输出为零,这就称作零位。零位是机械地调整在油动机 行程的中点。LVDT的输出是交流的,它必须由一解调器进行整流,以便 与要求的油动机位置信号相加。

危急遮断控制块
4只危急遮断电磁阀(20/AST)都是两级动作阀,其第一级动作是正常时 通电关闭。经节流后的油,通过导阀窗口进入阀门左侧。电磁阀处于通 电关闭状态时,堵住回油通道,其结果是,高压油在第二级滑阀后产生 一不平衡力,此力与弹簧的附加力保持滑阀在阀座上,堵住危急遮断母 管到回油的油流,使机组建立AST油压。当电磁阀失电时,将打开回油口, 使经过节流后进入导阀的油失压,从而使第二级滑阀后提供的不平衡力 随即消失,于是滑阀打开。
TV的卸荷阀
截止阀是用来切断供给油动机的高压油,这样就可以进行对油动机的不 停机检修,如更换电液伺服阀或快速卸荷阀。 2个逆止阀分别位于回油管路和AST管路上。用在回油管路上的回油逆止 阀,用来防止在油动机检修期间由有压力回油总管来的油流回到油动机 去。另一危急遮断油管路上的逆止阀,可在打开快速卸载阀关闭本油动 机(无论它是在作试验还是在维修)时不会泄去AST总管油压,使其他油 动机的位置不受影响,同时又防止检修时危急遮断油总管中的压力油倒 灌。

汽轮机调节保安系统
TSI是汽轮机的监测保护系统,在汽轮机盘车、启动、运行和超速试验试 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发送 停机信号给ETS,使机组自动停机。
各机构的工作原理:
每个油动机与系统之间有3根油管相连,一根是由EH供油系统提供的 高压油作为油动机的动力油源送到每一个油动机,每个油动机在高压油 入口都配有隔离截止阀,在线维修时如需更换油动机上的某一元件,可 以关闭此阀后进行,不必停泵。每个油动机上还有一根回油管与系统的 有压回油母管相通,出口处有一个逆止阀,防止在线维修时有压回油的 油倒流泄漏。另一根为安全油管,出口处也有一个逆止阀,用于在泄去 某一个油动机的安全油压以达到快关该油动机(如做汽阀门杆活动试验) 时不会影响其余油动机的工作状态。主汽门油动机(简称TV)和再热主 汽门油动机(简称RSV)的安全油管与危急遮断(AST)油总管相通;调 节汽阀油动机(简称GV)和再热调节汽阀油动机(简称IV)的安全油管 与超速保护(OPC)油总管相通。AST母管与OPC母管均通入危急遮断控制 块,在危急遮断控制块内,AST母管与OPC母管之间布置了2个并联逆止阀, 方向为OPC向AST可通,反向逆止,这样可以在103%超速保护动作时只泄 去OPC油压而保持AST油压,而在泄去AST油压(如停机)时,OPC油压自 动泄去,不必动作相关的OPC电磁阀。


危急遮断控制块
4只AST电磁阀分为两个通道。通道1包括20-1/AST与20-3/AST,而通道2 则包括20-2/AST与20-4/AST。每一通道由在危急遮断系统控制柜中各自 的继电器保持供电。危急遮断系统的作用为,在传感器指明汽轮机的任 一变量处于遮断水平时,打开所有的AST电磁阀,以遮断机组。系统设计 成在任一电磁阀故障拒动时,不会影响系统功能。这就是如前所述,设 计成两相同独立通道的原因。每一通道有其本身的继电器、电源和监测 所有汽机遮断变量的能力。遮断汽轮机需要两个通道同时动作。如果发 生一偶然性遮断事故,至少在每一通道中有一AST电磁阀应动作,才能遮 断汽轮机。每一通道可以分开地在汽轮机运行时作试验而不会产生遮断 或在实际需要遮断时拒动。在试验时,通道的电源是隔离的,所以一次 只能试验一个通道 OPC电磁阀与AST电磁阀均为先导型,其区别是:OPC电磁阀是由内部供油 控制的,而AST电磁阀则由高压油路来的外部供油控制;OPC电磁铁为直 流电磁铁,AST电磁铁为交流电磁铁;OPC电磁阀与AST电磁阀的阀体结构 相同,仅需调整内部节流孔的安装位置,将OPC电磁阀调整为常闭型,即 失电关闭,而将AST电磁阀调整为常开型,即失电打开。
TV的卸荷阀
TV的卸荷阀
TV的卸荷阀结构比较特殊,是专门设计制造的,这是由于TV的油缸直径和行 程都比较大,象其它油动机一样,采用市场品溢流阀作为卸荷阀已不能满足快关 要求。当OPC油压泄去时,溢流阀的阀芯在弹簧力的作用下处于开启位置(向上); 当OPC油压上升时,首先将油压作用于阀垫上方的小腔室,将阀体向下移动,直到 上阀座低部密封线密封(此时,阀体下密封线应留有一定的间隙,这是因为一方 面在机械加工上无法达到上下二道密封线同时严格密封的要求,另一方面是为了 一旦从油缸来的EH油有压力时,留下的间隙可以排油泄压,避免将阀体向上推动, 使上阀座下的密封线出现间隙,无法建立阀垫上方OPC油压腔室内的压力,以至不 能最终达到关闭卸荷阀的目的),然后OPC油通过节流孔进入阀垫上方OPC油压腔 室,由于上阀座在装配以后留有上下0.4~0.6的串动间隙,仅依靠阀垫与上阀座 之间的“O”形橡胶密封圈的弹力将间隙留在阀垫与上阀座之间,随着阀垫上方OPC 油压腔室内压力的升高,作用于阀垫大面积上的力将进一步压缩“O”形橡胶密封 圈,推动阀体向下移动,直到阀体下间隙消除为止,这就完成了关闭卸荷阀的过 程。由于OPC油压作用于阀垫上的总面积约为从油缸来的EH油压作用于阀体下方的 面积的1.4倍,即使OPC油压略低时,卸荷阀也不会顶开。
GV 、IV的工作原理:
GV的部件与功能与TV相同,区别仅在于GV油动机的行程较短,TV的危急遮 断(AST)油管对GV来说是超速保护(OPC)油管,GV的卸荷阀与RSV相同。 IV的主要部件、结构与TV相同。区别仅在于作用于快速卸荷阀的是OPC油 压。
电液伺服阀的工作断控制块
危急遮断控制块
危急遮断控制块上安装了2只OPC电磁阀、4只AST电磁阀和2只逆止阀。 2只OPC电磁阀对超速保护(OPC)信号起反应,由DEH控制。万一发生甩 负荷(超过30%),或者当机组超速到额定值的103%时,则DEH将给电磁 阀约3秒的脉冲信号,于是,将OPC打快油快速泄放到回油管。主调节汽 阀与再热调节阀将迅速关闭。止回阀将在OPC泄压时保持危急遮断(AST) 母管中的油压,使主汽阀及再热主汽阀保持开启状态。 在汽轮机内部的余汽膨胀后,汽轮机转速将降低。当OPC动作后7.5S,切 机组转速降低到3090r/min以下时,DEH将切断电磁阀电源,电磁阀将关闭。 高.中压调门打开控制转速,维持3000r/min。然后,将机组同步并带负荷, 以防止机组迅速冷却。 系统中提供两个OPC电磁阀,作为双重保护,以防止一只阀失效,而使 OPC控制失效,为机组留下超速隐患。
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