汽輪機保護ETS培訓(xùn)講學(xué)

1、汽輪機的緊急跳閘保護系統(tǒng)（ETS）1X7.5MW汽輪機的緊急跳閘保護系統(tǒng)主要的停止機項目以設(shè)備制造廠提供資 料為準。主要包括：潤滑油壓、超速、軸位移、軸振動等。以上保護邏輯均由和利 時公司的DCS （用特定模塊）來實現(xiàn)，并自動做跳機首出顯示并記錄。A、汽輪機數(shù)據(jù)采集監(jiān)視系統(tǒng)（TSI ）隨著汽輪機組容量的不斷增大、蒸汽參數(shù)不斷提高，熱力系統(tǒng)越來越復(fù)雜。為 了提高機組的熱經(jīng)濟性，汽輪機的級問間隙、軸封間隙都選擇的比較小。由于汽輪 機的旋轉(zhuǎn)速度很高，在機組啟動、運行或停機過程中，如果沒有按規(guī)定的要求操作 控制，則很容易使汽輪機的轉(zhuǎn)動部件和靜止部件相互摩擦、甚至碰撞，引起葉片損 壞、大軸彎曲、推力瓦燒

2、毀等嚴重事故。為了保證機組安全啟停和正常運行，需對 汽輪機組的軸向位移、偏心度、差脹、振動、轉(zhuǎn)速、油動機和同步器行程等機械參 數(shù)進行監(jiān)控，這些參數(shù)的采集和顯示通常由 TSI系統(tǒng)完成。另外，還需對軸承溫度、油箱油位、潤滑油壓、高壓缸上下壁溫差、汽缸進水、 凝汽器真空等熱工參數(shù)進行監(jiān)視和保護， 這些參數(shù)的監(jiān)視功能通常由 DA繇統(tǒng)完成， 保護功能由SC繇統(tǒng)和ETS系統(tǒng)完成。以上所有的這些主要參數(shù)超過規(guī)定值（報警值）時發(fā)出報警信號，在超過極限 值（危險值）時送到ETS系統(tǒng)，動作汽輪機的遮斷保護裝置，關(guān)閉主汽門，實施緊 急停機，以避免重大惡性事故的發(fā)生。軸向位移、偏心度、差脹、振動、轉(zhuǎn)速等汽機保護項目的

3、參數(shù)，通常是一些傳 感器的非標準信號（電渦流、磁阻信號等），一般須配置專用的汽機監(jiān)測儀表系統(tǒng)（TSI）進行特殊的轉(zhuǎn)換處理。其所監(jiān)視的值及相關(guān)報警可送入DCSH乍顯示和SOE報警，停機信號送入ETSTSI基本功能進行電渦流、磁阻等信號的采集和顯示；將電渦流、磁阻等信號轉(zhuǎn)換成4-20mA信號輸出，送到DCS、DEH等系統(tǒng)；對冗余信號進行優(yōu)選處理，保證信號的真實可 靠；對信號進行報警，發(fā)送到光字牌；當(dāng)參數(shù)超限達到停機值時，發(fā)出保護停機指令(DO),送至U DCS、DEH 和 ETS。TSI測點包括：軸向位移、偏心度、差脹、振動、轉(zhuǎn)速等信號。這些信號大多采用電渦 流傳感器，這是一種非接觸式測量技術(shù)，它

4、具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、測量線性范 圍大、不受油污介質(zhì)的影響、抗干擾能力強等優(yōu)點，在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。(1)軸向位移的監(jiān)視和保護汽輪機葉片具有一定的反動度，葉片和葉輪前后兩側(cè)存在著差壓，形成一個與 汽流方向相同的軸向推力；輪轂兩側(cè)轉(zhuǎn)子軸的直徑不等，隔板汽封處轉(zhuǎn)子凸肩兩側(cè) 的壓力不等，也要產(chǎn)生作用于轉(zhuǎn)子上的軸向力；高壓前軸封處軸封漏汽由后向前壓 力逐漸降低，產(chǎn)生與汽流方向相反的軸向力；還有其它方面產(chǎn)生的軸向力，這些軸 向力的合成結(jié)果就是總的軸向推力。推力軸承用于承受轉(zhuǎn)子的軸向推力，借以保持轉(zhuǎn)子與汽缸及其它靜止部件的相 對位置，使機組動靜部分之間有一定的軸向間隙，保證汽輪機組的正常運行。當(dāng)軸向推

5、力過大時，推力軸承過負荷，造成推力瓦塊燒毀，或汽輪機動靜部分發(fā)生 摩擦，造成設(shè)備的嚴重損壞。傳感器經(jīng)常采用電渦流傳感器或差動發(fā)送器，配用不同的二次儀表。為了保證汽輪機正常運行，需對軸向位移進行監(jiān)視和保護。當(dāng)軸向位移達到限值時, 保護裝置發(fā)出報警信號，提醒運行人員及時采取措施加以處理。當(dāng)軸向位移達到危 險值時，保護裝置動作，汽輪機跳閘，立即停機，保障汽輪機組設(shè)備的安全。另外，為了監(jiān)視汽輪機推力軸承的工作狀況， 一般在推力瓦塊上裝有溫度測點， 在推力瓦回油處裝有回油溫度表等。(2)缸脹和脹差的監(jiān)視和保護汽輪機在啟、停過程中，或在運行工況發(fā)生變化時，都會因為溫度的變化而產(chǎn) 生不同程度的熱膨脹。汽缸受

6、熱膨脹時，由于滑銷系統(tǒng)死點位置的不同，可能向高 壓側(cè)伸長或向低壓側(cè)伸長，也可能向左側(cè)或右側(cè)膨脹。為了保證機組的安全運行， 防止高壓缸熱膨脹不均，發(fā)生卡澀或動靜部分摩擦，必須對高壓缸的熱膨脹進行監(jiān) 視，簡稱“缸脹”監(jiān)視。汽缸受熱膨脹變化的數(shù)值，也稱汽缸的絕對膨脹。轉(zhuǎn)子受熱時也要發(fā)生膨脹，因為轉(zhuǎn)子受推力軸承的限制，所以只能沿軸向往低 壓缸側(cè)伸長。由于轉(zhuǎn)子體積小，而且直接受蒸汽的沖擊，因此溫升和熱膨脹較快，而汽缸的體積大，溫升和熱膨脹就比較慢。當(dāng)轉(zhuǎn)子和汽缸的熱膨脹還未達到穩(wěn)定之 前，它們之間存在較大的熱膨脹差值，簡稱“差脹”(或“脹差”)，也稱汽缸和 轉(zhuǎn)子的相對膨脹。一旦差脹超過預(yù)留的軸向動靜部分之

7、間的間隙，就會發(fā)生動靜部 分的摩擦，造成設(shè)備損壞。所以需對缸脹和脹差進行監(jiān)視和保護，當(dāng)達到報警限值時，發(fā)出報警信號，提 醒運行人員及時采取措施加以處理。當(dāng)達到危險值時，動作保護裝置，汽輪機跳閘, 立即停機。(3)振動的監(jiān)視和保護汽輪機在啟動和運行中都會有一定程度的振動。當(dāng)設(shè)備發(fā)生了缺陷，或者機組 的運行工況不正常時，都會引起汽輪機組的振動加劇，嚴重威脅機組設(shè)備和人身安 全。振動過大將使轉(zhuǎn)動葉片、輪盤等的應(yīng)力增加，甚至超過允許值而損壞，使機組 動靜部分，如軸封、隔板汽封與軸發(fā)生摩擦，使螺栓緊固部分松弛。振動嚴重時會 導(dǎo)致軸承、基礎(chǔ)、管道、甚至整個機組和廠房建筑物損壞。為此，需要尋找振動源, 監(jiān)視

8、其振動。汽輪機組振動監(jiān)視的主要內(nèi)容是監(jiān)測振動體在選定點上的振動幅值、振動頻率、 相位和頻譜圖等。位移、速度和加速度是表征振動的三個重要的參量，因為它們之 間只要通過微分或積分運算就可相互轉(zhuǎn)換，所以在實際測量中可采用多種方法進行 振動測量。汽輪機的振動按照監(jiān)測體的相對位置，分為軸承座的絕對振動、軸與軸承座的 相對振動和軸的絕對振動。當(dāng)這些振動達到報警限值時，發(fā)出報警信號，提醒運行 人員及時采取措施加以處理。當(dāng)達到危險值時，動作保護裝置，汽輪機跳閘，立即 停機。(4)偏心度的監(jiān)視和保護汽輪機組啟動、停機或運行過程中的主軸彎曲現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的，這是由于轉(zhuǎn) 子和汽缸各部件的加熱或冷卻程度不同，形成一定

9、的溫差。轉(zhuǎn)子暫時性的熱彎曲稱 彈性彎曲，這種彎曲一般通過正確盤車和暖機可以消除。但是，當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子與汽封 之間產(chǎn)生嚴重徑向摩擦、汽缸進水、上下缸溫差過大、軸封或隔板汽封間隔調(diào)整不 當(dāng)、汽缸加熱裝置使用不當(dāng)?shù)惹闆r，就會使主軸產(chǎn)生永久性彎曲，即轉(zhuǎn)子完全冷卻 后仍存在彎曲。此時，只能停機進行直軸。如果仍繼續(xù)運行，則會造成設(shè)備的嚴重 損壞，流通部分嚴重磨損、汽封片推倒損壞、推力瓦損傷等惡性事故。所以，在機 組啟停和運行過程中應(yīng)嚴格監(jiān)視主軸彎曲情況。當(dāng)偏心度達到報警限值時，發(fā)出報警信號，提醒運行人員及時采取措施加以處 理。當(dāng)達到危險值時，動作保護裝置，汽輪機跳閘，立即停機。（5）轉(zhuǎn)速的監(jiān)視和保護汽輪機是在

10、高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作的。如果轉(zhuǎn)動力矩不平衡，轉(zhuǎn)速就會發(fā)生變化。 當(dāng)轉(zhuǎn)速失去控制時，可能發(fā)生嚴重超速現(xiàn)象。汽輪機的零部件在工作過程中已承受 很大的離心力，轉(zhuǎn)速增高將使轉(zhuǎn)動部件的離心力急劇增加（離心力與轉(zhuǎn)速的平方成 正比）。當(dāng)轉(zhuǎn)速過多地超出額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動部件就會嚴重損壞，甚至發(fā)生“飛車”的 惡性事故。為了防止汽機本身機械超速保護失去作用，保證機組的安全運行，必須 嚴格監(jiān)視汽輪機的轉(zhuǎn)速，并裝備電氣超速保護裝置。傳感器采用磁電式傳感器，二次表選用可靠性高并且智能化高的儀表。TSI采取 3取2的保護邏輯。當(dāng)轉(zhuǎn)速增高達到報警限值時，發(fā)出報警信號，提醒運行人員及 時采取措施加以處理。當(dāng)達到危險值時，動作保護裝

11、置，汽輪機跳閘，立即停機。B、汽輪機緊急跳閘系統(tǒng)（ETS ）ETS系統(tǒng)，是汽輪發(fā)電機組危急情況下的保護系統(tǒng)。它與 TSI、DEHH起構(gòu)成汽 輪發(fā)電機組的監(jiān)控保護系統(tǒng)。ETS基本要求ETS系統(tǒng)是當(dāng)汽輪機出現(xiàn)危急狀況時，自動打閘停機，以保證機組和人員安全。 ETS連續(xù)監(jiān)視汽機運行安全，一旦發(fā)生危急情況，及時跳機，確保汽機安全；ETS采用獨立的控制處理模件及測量元件，以確?？煽啃?，達到故障分散；主保護回路硬軟件配置雙冗余，無擾切換，以增加系統(tǒng)可靠性；該系統(tǒng)與TSI、DEH之間的通訊采用硬接線，雙方的輸入輸出通道應(yīng)匹配，確保通訊正確；跳機條 件及有關(guān)信息立即在 CRT上顯示；跳機接點是“動合型”的，以

12、免信號源失電或回 路斷路時，發(fā)生誤動作（采用“斷電跳閘”的重要保護除外）；重要參數(shù)冗余配置，并進行優(yōu)選；系統(tǒng)抗干擾性能符合有關(guān)標準，以免外界無 線電信號干擾導(dǎo)致誤動。ETS系統(tǒng)在CRT上以兩種方式顯示：一種以貼近實際逼真 的實物形式，顯示電源監(jiān)視（以指示燈形式表現(xiàn)）、主汽門開啟關(guān)閉（以指示燈形式 表現(xiàn)）、各抽汽逆止門開啟關(guān)閉（以指示燈形式表現(xiàn)）、復(fù)位開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、各保 護投切開關(guān)、手動按扭或開關(guān)（如手關(guān)抽汽逆止門，電磁鐵動作信號等）等的狀態(tài)； 另一種是以原理圖的形式顯示各開關(guān)、外接入接點的狀態(tài)（以繼電器的形式反映）。ETS系統(tǒng)自動的在事故記事欄內(nèi)詳細記錄各個報警，并指示首發(fā)跳機信號，便于查找

13、故障。ETS系統(tǒng)的報警信號采用聲光報警。在 ETS保護系統(tǒng)中，設(shè)總投切開關(guān) 和各分項投切開關(guān)，使各分項保護根據(jù)實際情況進行投切。ETS功能描述1 . ETS跳機條件當(dāng)發(fā)生下列情況之一時（不限于這些條件），將發(fā)出跳機指令：汽機軸承振動大；軸向位移大；差脹大；高壓缸排汽壓力高；低壓缸排汽溫度高；推力瓦溫度高；軸承油壓低；EHCtt壓低；潤滑油壓力低；凝汽器真空低；汽機超速；后備超速保護動作；MFT （可選擇）；發(fā)變組保護動作；發(fā)電機定子冷卻水中斷；發(fā)電機內(nèi)部故障停機保護；發(fā)電機主油開關(guān)跳閘；DEK 電；就地手動危急保安器；集控室手動緊急跳閘。上述參數(shù)都是開關(guān)量輸入接點，來自于 DAS TSI、各保

14、護測量二次儀表、就地 觸點型變送器和硬手動開關(guān)等。當(dāng)以上參數(shù)中的任何一個超過規(guī)程限值時，DAS TSI、 各保護測量二次儀表等設(shè)備閉合這些接點，使 ETS系統(tǒng)關(guān)閉汽輪機的進汽閥門，同 時聯(lián)動相應(yīng)的其他設(shè)備（如逆止門、發(fā)電機等），以保護設(shè)備和人身安全。2 .ETS測點與ETS系統(tǒng)有關(guān)的汽輪機組的監(jiān)視、聯(lián)鎖和保護項目如表12622.1 所示：序號項目名稱主要功能1軸向位移顯示、報警、保護2偏心度顯示、越限閉鎖3Wj壓缸差脹顯示、報警4中壓缸差脹顯示、報警5低壓缸差脹顯示、報警6高壓缸熱膨脹顯示、兩側(cè)脹差大于規(guī)定值時報警7中壓缸熱膨脹顯示、兩側(cè)脹差大于規(guī)定值時報警8軸承座振動顯示、報警、保護9軸振動

15、顯示、報警、保護10轉(zhuǎn)子扭矩顯示11轉(zhuǎn)速顯示、報警、保護12零轉(zhuǎn)速聯(lián)鎖13危急遮斷器顯示、報警、保護14轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力顯示15油動機行程顯示16同步器行程顯示17高、中壓缸主汽門關(guān)閉顯示18主油箱油位顯示19潤滑油壓顯示、聯(lián)鎖、報警、保護20發(fā)電機內(nèi)部保護動作聯(lián)跳主汽門聯(lián)鎖21電機主油開關(guān)跳閘聯(lián)跳主汽門聯(lián)鎖22汽機主汽門跳閘聯(lián)跳發(fā)電機聯(lián)鎖23主汽門關(guān)閉聯(lián)動抽汽逆止門關(guān)閉聯(lián)鎖24高加水位保護聯(lián)鎖及調(diào)節(jié)25給水泵低水壓聯(lián)動（母管制給水常用）聯(lián)鎖汽輪機組安全監(jiān)視與保護測點汽機保護系統(tǒng)（ETS） DI測點清單如下:序號DI測點名稱報警聯(lián)鎖停機備 注1超速信號>3240rpm/Min來自智能轉(zhuǎn)速或TS

16、I2軸位移信號1.4mm來自軸位移控儀或 TSI3潤滑油壓低（ 0.02Mpa）潤滑油壓壓力控制器或 DAS4真空低(&0.06MPa)真空表或真空開關(guān)或 DAS5推力軸承溫度高（）75C）來自雙金屬溫計或溫度開關(guān)或DAS6支持軸承溫度高（）75C）雙走屬溫度計溫度開美（多點）或DAS7油開關(guān)跳閘來自油開關(guān)電信號8高壓油壓力低(1.5Mpa)來自高壓油壓控制器或 DAS9潤滑油壓低(0.055Mpa)來自潤滑油壓力控制器或 DAS10潤滑油壓低(0.04Mpa)來自潤滑油壓力控制器或 DAS11潤滑油壓低(0.015Mpa)來自潤滑油壓力控制器或 DAS12保安油壓低于 0.96Mpa

17、來自保安油壓力控制器或 DAS13主汽門關(guān)閉主汽門行程開關(guān)14抽汽逆止門開閉信號抽汽逆止門行開關(guān)15潤滑油壓低(0.08Mpa)潤滑油壓低壓控制器或 DAS16保安油壓低(1Mpa)保安油壓低壓力控制器或 DAS17推力軸承溫度高(65C)雙金屬溫度計，溫度開關(guān)或DAS18支持軸承溫度高(65C)雙金屬溫度計溫度開關(guān)或 DAS19軸位移大于0.8mm軸位移控制器或TSI20軸位移大于-0.8mm軸位移控制器或TSI21油箱油位高油箱油位才旨示器或 DAS22油箱油位低油箱油位才旨示器或 DAS23#1撞機子打出信號#1撞機子24#2撞機子打出信號#2撞機子25手動停機按扭來自外部手動停按扭以下

18、為DO點:序號DCU點名稱報警聯(lián)鎖停機備 注1磁力斷路油門電磁鐵動作信號去磁力斷路油門電磁鐵接觸器2主汽門關(guān)閉電磁鐵動作信號去關(guān)閉主汽門電磁鐵接觸器同3中壓調(diào)節(jié)氣門電磁鐵動作信號去中壓調(diào)節(jié)氣門電磁鐵接觸器個 開 出 占 八、4調(diào)節(jié)氣門電磁鐵動作信號去調(diào)節(jié)氣門電磁鐵接觸器5抽汽逆止門開啟電磁鐵動作信號去抽汽逆止門開啟電磁鐵接觸器6調(diào)壓器切除電磁鐵動作信號去調(diào)壓器切除電磁鐵接觸器7同步器手動增負荷去手動增負荷繼電器8同步器手動減負荷去手動減負荷繼電器9抽汽逆止門關(guān)閉1電磁鐵動作信號（KM7）去抽汽逆止門關(guān)閉電磁鐵接觸器10抽汽逆止閥2關(guān)閉信號（KM9去抽汽逆止閥關(guān)閉電磁鐵接觸器11聯(lián)跳油開關(guān)動作信

19、號去油開關(guān)跳閘回路中間繼電器12聯(lián)動交流油泵信號去交流油泵聯(lián)動中間繼電器13聯(lián)動直流油泵信號去直流油泵聯(lián)動中間繼電器14聯(lián)跳盤車信號去盤車跳閘中間繼電器15聯(lián)動高壓油泵信號去高壓油泵聯(lián)動中間繼電器16超速限制電磁鐵去超速限制電磁鐵接觸器與ETS相關(guān)的其它保護回路1 .汽機防進水保護汽輪機進水、進冷汽的原因是多方面的，有設(shè)備本身的缺陷，也有系統(tǒng)設(shè)計上 的考慮不周、施工安裝不當(dāng)、運行操作不當(dāng)?shù)仍?。任何和汽輪機連接的接口都有可能造成汽輪機進水，它可能是從外部設(shè)備帶來 或者是蒸汽凝結(jié)而成，主要包括以下系統(tǒng)：1、主蒸汽管道和疏水系統(tǒng)；2、主蒸汽減溫器噴水系統(tǒng)3、再熱減溫系統(tǒng)；4、汽輪機抽汽管道和疏水系

20、統(tǒng)；5、給水加熱器管道和疏水系統(tǒng)；6、汽輪機疏水系統(tǒng)；7、汽輪機汽封管道和疏水系統(tǒng)；給水加熱系統(tǒng)和抽汽系統(tǒng)：汽輪機發(fā)生進水的主要原因之一是由于從抽汽系統(tǒng)、 給水加熱器和有關(guān)疏水系統(tǒng)進水。因此對抽汽加熱系統(tǒng)的防進水保護十分重要。防 范措施如下：水位傳感器完好，正常疏水管道、事故疏水管道暢通，事故疏水直 接排入凝汽器。給水加熱器和汽輪機之間的自動關(guān)斷閥，逐級疏水管道中的自動 關(guān)斷閥，其閥門的動作是由給水加熱器水位高二值控制的。當(dāng)這些閥門動作時，表 明加熱器疏水系統(tǒng)已不具備有足夠的疏水能力。此時，由上一級加熱器來的逐級疏 水應(yīng)在加熱器水位高二值時自動關(guān)閉，并通過事故疏水管道直接排入凝汽器。抽汽 逆止

21、閥快速動作以切斷抽汽，從防止汽輪機進水的角度分析，這些逆止閥也能起一 定的保護作用。對于布置在凝汽器頸部的給水加熱器，因無法安裝抽汽關(guān)斷閥, 可采用給水加熱器旁路系統(tǒng)作為保護裝置。這樣當(dāng)管子泄漏時，可將加熱器解列、 切斷管子泄漏的水源。除氧器系統(tǒng)：除氧器（混合式給水加熱器）有可能成為濕蒸汽和水倒流入汽輪 機的來源，因此在抽汽至除氧器的管道上通常需要裝設(shè)一只逆止閥和一只自動關(guān)斷 閥。保護方法如下：在抽汽至除氧器的管道上裝設(shè)自動關(guān)斷閥。在除氧器水箱 或給水泵吸水側(cè)管道上裝設(shè)自動放水系統(tǒng)， 放水閥由除氧器水箱的高-高水位開關(guān)操 作。在所有進入除氧器的水管道上裝設(shè)自動閉鎖閥，它與控制閥串聯(lián)在一起，當(dāng)

22、除氧器水箱出現(xiàn)高-高水位時，閉鎖閥應(yīng)自動關(guān)閉。2 .輔助系統(tǒng)監(jiān)視和保護為了保證軸承的正常工作，必須監(jiān)視軸承的溫度和潤滑油的溫度。潤滑油溫度 過高，會使油的粘度下降，引起軸承油膜不穩(wěn)定或被破壞；油溫過低，建立不起正 常的油膜。這兩種情況均會引起機組的振動，甚至發(fā)生軸瓦毀壞。潤滑油油溫的測量，主要測冷油器的出口油溫和軸承的回油溫度。一般軸承進口潤滑油溫度為3545C,出口潤滑油溫度不高于65 Co通過測量推力瓦塊的溫度來監(jiān)視推力軸承的工作狀況。推力軸承有工作瓦塊和 非工作瓦塊共十來塊，一般在每塊工作瓦塊上裝一測溫元件，在每道支持軸承上也 裝有測溫元件，這些測溫元件可接入 DCS&示。示例，200MWfn組的溫度典型設(shè)計值：在推力軸承回油溫度高于 65c和支持軸 承回油溫度高于65c時報警，兩者均高于75c時發(fā)出停機信號。3 .低油壓保護潤滑油壓過低，將使各軸瓦的油膜受到破壞，甚至導(dǎo)致軸頸和軸瓦間干摩擦， 支持軸瓦和推力軸瓦的烏金瓦面熔化，汽輪機軸向位移增大，動、靜部分發(fā)生摩擦 和碰撞，造成機組的嚴重損壞。為了防止此類事故的發(fā)生，汽輪機必