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最全汽機控制系統(tǒng)

 惜緣cbdfmnnsbv 2023-05-29 發(fā)布于吉林

雷延平 2023-05-29 00:01 發(fā)表于新疆


一、汽輪機的超速保護系統(tǒng)

1)OPC超速

2)電氣超速保護

為了保證汽輪機超速保護的高可靠性,采用獨立的三取二信號。系統(tǒng)固定的進行周期性的試驗。超速保護系統(tǒng)響應速度快,具有高的可靠性及安全性。

轉(zhuǎn)速探頭采用非接觸式的,共三只,另外還裝有一只備用探頭,安裝在汽輪機軸周。當汽輪機轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號。每個探頭采用獨立的電源和模塊,模塊連續(xù)地診斷轉(zhuǎn)速信號。另外,模塊設(shè)計有一個邏輯切換開關(guān),從實際轉(zhuǎn)速切換到試驗轉(zhuǎn)速,以對模塊進行在線試驗。

3)機械超速

由危急遮斷器、危急遮斷裝置、高壓遮斷組件和危急遮斷裝置連桿組成。動作轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的110%~111%(3300~3330r/min)。當轉(zhuǎn)速達到危急遮斷器設(shè)定值時,危急遮斷器的飛環(huán)(或飛錘)擊出,打擊危急遮斷裝置的撐鉤,使撐鉤脫扣,通過危急遮斷裝置連桿使高壓遮斷組件中的緊急遮斷閥動作,切斷高壓保安油的進油并泄掉高壓保安油,快速關(guān)閉各進汽閥,遮斷機組進汽。

二、汽輪機遮斷系統(tǒng)

汽輪機遮斷系統(tǒng)是一個連接電子保護、超速保護系統(tǒng)和遮斷電磁閥的二通道系統(tǒng),所有的汽輪機遮斷指令,超速保護系統(tǒng)、電子保護系統(tǒng)、發(fā)電機保護、遮斷按鈕等產(chǎn)生停機信號,都通過汽輪機遮斷系統(tǒng)動作遮斷電磁閥遮斷機組運行。

高壓遮斷電磁閥(AST電磁閥)組件

AST電磁閥是將遮斷保護裝置發(fā)出的電氣跳閘信號轉(zhuǎn)換為液壓信號的元件,四只AST電磁閥再串聯(lián)組合在一起。兩只超速保護電磁閥并聯(lián)布置,通過兩個逆止閥和危急遮斷油路相連接布置在高壓抗燃油系統(tǒng)中。四個串并聯(lián)布置的AST電磁閥是由危急跳閘裝置(ETS)電氣信號所控制,正常運行時這四個AST電磁閥通電關(guān)閉,封閉危急遮斷母管的泄油通道,使主汽門和調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)油動機的活塞下腔建立油壓。當機組發(fā)生危急情況時,任意一個ETS(跳閘)信號輸出,這四個電磁閥失電被打開,使AST母管的油液經(jīng)無壓回油管路排至EH油箱。這樣主汽門和調(diào)節(jié)汽門執(zhí)行機構(gòu)上的快速卸載閥就快速打開,使各個進汽門快速關(guān)閉,機組事故停機。四個AST電磁閥布置成串并聯(lián)方式,其目的是為了該系統(tǒng)的安全可靠,防止誤動作。

危急遮斷器

用來防止汽輪機嚴重超速的保護裝置即危急保安(遮斷)器,或者稱作超速保安器。危急遮斷器是重要的超速保護裝置之一。汽輪機正常工作的轉(zhuǎn)速在3000r/min,但在甩負荷時可能因調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性不佳不能維持機組空轉(zhuǎn),或者因其他缺陷未能完全切斷進入汽輪機的蒸汽來源,以致引起機組嚴重超速使轉(zhuǎn)子部件承受額外的離心力,造成汽輪機損壞事故?,F(xiàn)階段大型汽輪機均裝設(shè)有機組超速保護的危急遮斷器,危急遮斷器根據(jù)其撞擊子的型式不同,主要可分為飛錘式和飛環(huán)式兩種,我司機組主機危急遮斷器為飛錘式危急遮斷器。

飛錘式危急遮斷器安裝在主軸前端,其核心為飛錘,飛錘的重心與軸心偏離一定距離,飛錘由彈簧壓住。

汽輪機在正常轉(zhuǎn)速工作時,飛錘的離心力不足以克服彈簧的予緊力,飛錘仍保持在原來位置。當機組轉(zhuǎn)速飛升到額定轉(zhuǎn)速的110%~111%(3300~3330r/min)時,飛錘的離心力大于彈簧的予緊力,使飛錘迅速擊出,撞擊在保安裝置的跳閘裝置上,實現(xiàn)緊急停機。

危急遮斷器是汽輪機的非常重要的保安裝置,要進行定期試驗,以保證機組在危急狀況下此裝置的動作迅速可靠。一般情況下,試驗分為升速試驗和注油試驗。

升速試驗是在汽輪機安裝、大修后或調(diào)節(jié)系統(tǒng)檢修后,以及長時間運行或長時間停運后再啟動時進行。試驗時提高汽輪機轉(zhuǎn)速,實際檢驗危急保安器的動作轉(zhuǎn)速。試驗應接連進行2~3次,每次動作轉(zhuǎn)速之差應在允許范圍內(nèi)。當動作轉(zhuǎn)速不符合要求時,可調(diào)整危急遮斷器的彈簧壓緊螺絲來改變彈簧緊力。

注油試驗是在汽輪機正常運行時將油注入危急保安器的飛錘的下部或飛環(huán)的超速試驗進油室,使飛錘(飛環(huán))克服彈簧緊力而動作危急保安系統(tǒng)。進行注油試驗時使被試驗的危急遮斷器的油路與機組高壓安全油系統(tǒng)隔離,不致使機組跳閘。注油試驗一般要求機組每運行2000h進行一次,其目的是檢查飛錘或飛環(huán)是否可以靈活動作。但是該試驗不能檢驗其動作轉(zhuǎn)速,也不能檢驗跳閘系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的靈活性,故不能代替升速試驗。

復位試驗閥組件

在掉閘狀態(tài)下,根據(jù)運行人員的指令使復位試驗閥組的復位電磁閥1YV帶電動作,將潤滑油引入危急遮斷裝置活塞側(cè)腔室,活塞上行到上止點,通過危急遮斷裝置的連桿使危急遮斷裝置的撐鉤復位。

手動遮斷系統(tǒng)

為機組提供緊急狀態(tài)下人為遮斷機組的手段。運行人員在機組緊急狀態(tài)下,手拉停機機構(gòu),通過機械遮斷機構(gòu)的連桿使危急遮斷裝置的撐鉤脫扣。并導致遮斷隔離閥組的緊急遮斷閥動作,泄掉高壓保安油,快速關(guān)閉各進汽閥,遮斷機組進汽。

電氣遮斷系統(tǒng)

實現(xiàn)該功能由機械停機電磁鐵和主遮斷組件來完成。本系統(tǒng)設(shè)置的電氣遮斷本身就是冗余的,一旦接受電氣停機信號,ETS使電磁遮斷電磁鐵(3YV)帶電,同時使高壓遮斷電磁閥組件(AST電磁閥)失電將高壓安全油與排油接通。電磁遮斷電磁鐵(3YV)通過危急遮斷裝置連桿的杠桿使危急遮斷裝置的撐鉤脫扣,危急遮斷裝置連桿使緊急遮斷閥動作,將高壓安全油的排油口打開,泄掉高壓保安油,快速關(guān)閉各主汽、調(diào)節(jié)閥門,遮斷機組進汽。而高壓遮斷組件中的高壓遮斷電磁閥失電,直接泄掉高壓安全油,快速關(guān)閉各閥門。因此危急遮斷裝置的撐鉤脫扣后,即使高壓遮斷組件中的緊急遮斷閥拒動,系統(tǒng)仍能遮斷所有調(diào)門、主汽門,以確保機組安全。

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一、DEH系統(tǒng)

DEH是指汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng),由計算機控制部分和EH液壓執(zhí)行機構(gòu)部分組成,是汽輪發(fā)電機的專業(yè)控制手段,是控制汽輪機啟動、停機及轉(zhuǎn)速控制、功率控制的唯一手段,是電廠實現(xiàn)機組協(xié)調(diào)控制、遠方自動調(diào)度等功能必不可少的控制設(shè)備。DEH在電廠的熱工自動化系統(tǒng)中有著十分重要的地位。DEH的安全可靠直接影響到整個電廠的可靠運行。

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二、DEH系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

DEH控制系統(tǒng)由兩大部分組成,即EH系統(tǒng)(液壓執(zhí)行機構(gòu))和DEH控制裝置(計算機控制部分)。EH系統(tǒng)是DEH系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng),DEH控制裝置是DEH系統(tǒng)的指揮中心。

①EH系統(tǒng)主要由供油裝置(油箱、油泵、油管路)、安全系統(tǒng)(AST、OPC系統(tǒng)、隔膜閥)、油動機(主汽門、高壓調(diào)節(jié)門、中壓主汽門、中壓調(diào)節(jié)門油動機)等組成。供油裝置為系統(tǒng)提供油動機動作所需的穩(wěn)定的高壓動力油,安全系統(tǒng)提供使油動機迅速關(guān)閉的回路,油動機行程由伺服閥控制。伺服閥接受DEH開度指令,使油動機產(chǎn)生位移,帶動連接到油動機上的閥門移動,從而控制汽輪機的進氣。

②DEH控制系統(tǒng)一般包括四個控制柜,一個操作員站和一個工程師站。操作員站是運行人員操作DEH、監(jiān)視系統(tǒng)運行的人機接口。DEH采集汽輪機狀態(tài)數(shù)據(jù),如掛閘、并網(wǎng)、盤車、旁路、主汽壓、調(diào)節(jié)級壓力、功率、轉(zhuǎn)速、真空等,根據(jù)操作員的操作指令,進行邏輯判斷和PID運算,最終得出每個閥門的位置指令,并輸出指令到油動機上的伺服閥,控制閥門開度。這就是DEH簡單的控制原理。事實上,DEH正是在此原理的基礎(chǔ)上,完成了許多復雜的功能。

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     一、基礎(chǔ)知識

     1、什么是DEH?為什么要采用DEH控制?

     所謂DEH就是汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng),由計算機控制部分和EH液壓執(zhí)行機構(gòu)組成。采用DEH控制可以提高高、中壓調(diào)門的控制精度,為實現(xiàn)CCS協(xié)調(diào)控制及提高整個機組的控制水平提供了基本保障,更有利于汽輪機的運行。

     2、DEH系統(tǒng)有哪些主要功能?

     汽輪機轉(zhuǎn)數(shù)控制;自動同期控制;負荷控制;參與一次調(diào)頻;機、爐協(xié)調(diào)控制;快速減負荷;主汽壓控制;單閥、多閥控制;閥門試驗;輪機程控啟動;OPC控制;甩負荷及失磁工況控制;雙機容錯;與DCS系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;手動控制。

     3、DEH系統(tǒng)仿真器有何作用?

     DEH仿真器可以在實際機組不啟動的情況下,用仿真器與控制機相連,形成閉環(huán)系統(tǒng),可以對系統(tǒng)進行閉環(huán),靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試,包括整定系統(tǒng)參數(shù),檢查各控制功能,進行模擬操作培訓操作人員等。

     4、EH系統(tǒng)為什么采用高壓抗燃油做為工質(zhì)?

     隨著汽輪機機組容量的不斷增大,蒸汽參數(shù)不斷提高,控制系統(tǒng)為了提高動態(tài)響應而采用高壓控制油,在這種情況下,電廠為防止火災而不能采用傳統(tǒng)的透平油作為控制系統(tǒng)的介質(zhì)。所以EH系統(tǒng)設(shè)計的液壓油為磷酸酯型高壓抗燃油。

     5、DEH系統(tǒng)由哪幾部分組成?

     1)01柜—基本控制計算機柜,完成對汽輪機的基本控制功能,即轉(zhuǎn)速控制、負荷控制及超速保護功能;

     2)02柜—基本控制端子柜,在控制實際汽輪機時,信號連到實際設(shè)備,進行仿真超作時,信號連到仿真器;

     3)手動操作盤,當一對DPU均故障時或操作員站故障時,對DEH進行手動操作;

     4)EH油液壓部分。

     6、DEH系統(tǒng)技術(shù)性能指標都有哪些?

     1)控制范圍0—3600r/min,精度±1r/min;

     2)負荷控制范圍0—115%,負荷控制精度0.5%;

     3)轉(zhuǎn)速不等率3—6%可調(diào);

     4)抽汽壓力控制精度1%;

     5)系統(tǒng)遲緩率,調(diào)速系統(tǒng)<0.06%;

     6)甩滿負荷下轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于額定轉(zhuǎn)速的7%,維持3000r/min;

     7)平均無故障工作時間MTBF>25000小時;

     8)系統(tǒng)可用率不小于99.9%;

     9)DEH控制裝置運行環(huán)境0—40℃,相對濕度10—95%(不結(jié)露);

     10)電源負荷率50%,雙電源。柜內(nèi)供電裝置1:1冗余,交流雙路供電;

     11)系統(tǒng)應能承受距離設(shè)備1.2米,頻率高達470MHz,輸出功率5瓦的電磁和射頻干擾;

     12)機柜內(nèi)每種類型I/0模件都應有10%的備用量,每個機柜都應有10%的模件插槽備用量,DPU處理器負荷率<30%,存儲器負荷率<40%;

     13)DPU按1:1冗余配置,當主DPU故障時,應能自動無擾切換至備用DPU。

     7、OPC、AST都代表什么意思?

     OPC代表機組超速保護系統(tǒng);

     AST代表自動停機危急遮斷控制系統(tǒng)。

     8、TV、GV、RV、IV各代表什么?

     TV代表高壓主汽門控制回路; GV代表高壓調(diào)門控制回路;

     RV代表中壓主汽門控制回路;IV代表中壓調(diào)門控制回路。

     9、HP、DP、DV都代表什么意思?

     HP代表EH系統(tǒng)壓力油管路;DP代表EH系統(tǒng)有壓回油管路;

     DV代表EH系統(tǒng)無壓回油管路。

     10、什么是TPC控制?

     TPC控制即主蒸汽壓力控制,是指運行人員能投切軟件TPC控制主蒸汽壓力大于某一給定值??煞譃椤安僮鲉TTPC”、“固定TPC”、遙控TPC”三種。

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     二、設(shè)備

     11、EH油系統(tǒng)由幾部分組成?

     EH油系統(tǒng)包括供油系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和危急遮斷系統(tǒng),供油系統(tǒng)的功能是提供高壓抗燃油,并由它來驅(qū)動伺服執(zhí)行機構(gòu);執(zhí)行機構(gòu)響應從DEH送來的電指令信號,以調(diào)節(jié)汽輪機各蒸汽閥開度;危急遮斷系統(tǒng)由汽輪機的遮斷參數(shù)控制,當這些參數(shù)超過其運行限制值時該系統(tǒng)就關(guān)閉全部汽輪機進汽門或只關(guān)閉調(diào)速汽門。

     12、EH油系統(tǒng)有幾個蓄能器?作用分別是什么?

     EH油系統(tǒng)中共有5個蓄能器,一個在油箱旁邊,吸收EH油泵出口壓力的高頻脈動分量,維持系統(tǒng)油壓平穩(wěn);其余4個分兩組,分別位于左右兩側(cè)高壓調(diào)門旁邊,當系統(tǒng)瞬間用油量很大時,參與向系統(tǒng)供油,保證系統(tǒng)油壓穩(wěn)定。

     13、蓄能器中氣囊的氮氣壓力是如何規(guī)定的?

     正常運行中蓄能器中氣囊的氮氣壓力應保持在8.8—9.2MPa,壓力小于8.0MPa時應進行充氮氣。

     14、AST電磁閥有何作用?

     正常運行中,AST電磁閥被通電勵磁關(guān)閉,從而封閉了AST母管上的泄油通路,使所有執(zhí)行機構(gòu)活塞下腔的油壓能夠建立起來;當電磁閥失電打開,則AST母管泄油,導致所有汽門關(guān)閉而使汽輪機停機。

     15、隔膜閥的作用及其工作原理是什么?

     隔膜閥聯(lián)接著潤滑油的低壓安全油系統(tǒng)與EH油的高壓安全油系統(tǒng),其作用是潤滑油系統(tǒng)的低壓安全油壓力降低到1.4Mpa時,可以通過EH油系統(tǒng)遮斷汽輪機。

     當汽輪機正常工作時,潤滑系統(tǒng)的透平油通入閥內(nèi)活塞上的油室中,克服彈簧力,使閥在關(guān)閉位置,堵住EH危急遮斷油母管的泄油通道,使EH系統(tǒng)投入工作。當危急遮斷器動作或手動打閘時均能使透平油壓力降低或消失,從而使壓縮彈簧打開把EH危急遮斷油泄掉,關(guān)閉所有進汽門。

     16、位移傳感器(LVDT)有幾個?作用是什么?

     為了提高控制系統(tǒng)的可靠性,每個執(zhí)行機構(gòu)中安裝兩只位移傳感器,共16只。作用是利用差動變壓器原理,將油動機活塞的位移轉(zhuǎn)換為LVDT中鐵芯與線圈間相對位移的電信號輸出,作為伺服放大器的負反饋信號。

     17、再生裝置有什么作用?由幾個濾器組成?

     再生裝置是用來存儲吸附劑和使抗燃油得到再生(使油保持中性、去除水份等)的裝置。該裝置主要由硅藻土濾器和精密濾器(波紋纖維濾器)等組成。

     18、油動機快速關(guān)閉時,能否將閥芯及閥座損壞?為什么?

     在油動機快速關(guān)閉時,不會將閥芯及閥座損壞。因為在油動機活塞的尾部采用了液壓緩沖裝置,可以將動能累積的主要部分在沖擊發(fā)生前、動作的最后瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的能量,從而保證了閥芯及閥座的沖擊應力在允許范圍內(nèi)。

     19、卸荷閥有什么作用?

     當EH油系統(tǒng)危急遮斷油被泄掉時,卸荷閥活塞上油壓消失,油動機活塞下腔的EH壓力油克服卸荷閥的彈簧力,通過卸荷閥迅速排到壓力回油管,使該卸荷閥對應的執(zhí)行機構(gòu)迅速關(guān)閉。

     20、負荷降預測功能的作用是什么?

     在機組帶負荷30%以上時,一旦發(fā)生甩負荷現(xiàn)象,在發(fā)生甩負荷的瞬間,機組轉(zhuǎn)速還沒上升到保護動作轉(zhuǎn)速之前,DEH通過油開關(guān)和調(diào)節(jié)級壓力判斷提前關(guān)閉高、中壓調(diào)門,起到超速保護的作用。并在延時3—4秒后,再自動將高、中壓調(diào)節(jié)閥重新開啟,維持汽機在同步轉(zhuǎn)速下空轉(zhuǎn),保證汽機能迅速重新并網(wǎng)。

     21、什么是RB(Runback)功能?

     RB功能就是在發(fā)電機失磁時,DEH系統(tǒng)將自動按每秒鐘1MW的數(shù)率減少機組的負荷。

     22、機組的各項跳機保護作用在什么設(shè)備上?

     機組的保護如振動、串軸、低油壓、低真空、110%超速等保護均作用于AST電磁閥上;另外103%超速保護作用于OPC電磁閥上。

     23、簡述伺服控制回路的工作原理。

     DEH輸出信號首先經(jīng)函數(shù)變換(凸輪特性)到VCC卡,轉(zhuǎn)換為閥位指令,經(jīng)功率放大器輸出去控制伺服閥、油動機。油動機位移經(jīng)LVDT變送器轉(zhuǎn)換為電壓信號反饋到綜合放大器與閥位指令相比較,當其二者相等時,油動機穩(wěn)定在某一位置上。

     24、超速保護試驗裝置是由哪幾部分組成的?

     超速保護試驗裝置由超速保護鑰匙和“103%”、“110%”、危急遮斷三只按鈕組成。

     25、OPC電磁閥什么作用?

     OPC電磁閥是超速保護控制電磁閥,當機組轉(zhuǎn)速達103%額定轉(zhuǎn)速時,該電磁閥被通電打開,使OPC母管泄油。相應執(zhí)行機構(gòu)上的卸荷閥就快速開啟,使調(diào)節(jié)汽閥迅速關(guān)閉。

     26、DEH系統(tǒng)中共有多少只電磁閥?哪些是通電關(guān)閉的?哪些是通電開啟的?

     DEH系統(tǒng)中共有十三只電磁閥,其中包括:掛閘電磁閥(1只)、OPC電磁閥(2只)、AST電磁閥(4只)、EH油試驗塊電磁閥(2只)、主汽門活動試驗電磁閥(4只)。AST電磁閥、掛閘電磁閥是通電關(guān)閉的。其它電磁閥是通電開啟的。

     27、EH系統(tǒng)供油裝置有什么功能?

     供油裝置的主要功能是提供控制部分所需要的液壓油及壓力,同時保持液壓油的正常理化特性。

     28、EH供油裝置主要有哪些部件組成?

     EH系統(tǒng)供油裝置主要由以下幾部分組成:油箱、油泵、控制塊、濾油器、磁性過濾器、溢流閥、蓄能器、冷油器、EH端子箱和一些對油壓、油溫、油位的報警、指示和控制的標準設(shè)備以及一套自循環(huán)濾油系統(tǒng)和自循環(huán)冷卻系統(tǒng)所組成。

     29、磁性過濾器有什么作用?

     在油箱內(nèi)回油管出口下面,裝有一個200目的不銹鋼網(wǎng)兜,網(wǎng)兜內(nèi)有一個永久磁鋼組成的磁性過濾器,其主要作用是吸取EH油中的金屬垃圾。同時整套濾器可拿出來清洗及維護。

     30、EH油箱上都設(shè)有哪些部件?

     油箱上設(shè)有液位開關(guān)、磁性濾油器、空氣濾清器、控制塊組件等液壓元件。另外,油箱底部外側(cè)安裝有一個加熱器,在油箱油溫低于20℃時給加熱器通電,加熱EH油。

     31、冷油器冷卻水是什么水?從哪里來?到哪里去?

     冷油器冷卻水是除鹽水。從隨擴減溫水手動門后來,經(jīng)過冷油器后進入甲疏水擴容器水側(cè),排入凝汽器。

     32、為什么在OPC與AST油管路之間設(shè)有單向閥?

     二個單向閥安裝在自動停機危急遮斷(AST)油路和超速保護控制(OPC)之間,當OPC電磁閥通電打開,單向閥維持AST油壓,使主汽門保持全開。當轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速,OPC電磁閥失電關(guān)閉,調(diào)節(jié)閥重新打開,從而由調(diào)節(jié)汽閥來控制轉(zhuǎn)速,使機組維持額定轉(zhuǎn)速,當AST電磁閥動作AST油路油壓下跌,OPC油路通過兩個單向閥,油壓也下跌,將關(guān)閉所有的進汽閥而停機。

     33、危急遮斷系統(tǒng)有什么作用?

     為了防止汽輪機在運行中因部分設(shè)備工作失??赡軐е碌钠啓C發(fā)生重大損傷事故,在機組上裝有危急遮斷系統(tǒng)。在異常情況下,使汽輪機危急停機,以保護汽輪機安全,危急遮斷系統(tǒng)監(jiān)視汽輪機某些參數(shù),當這些參數(shù)超過其運行限制值時,該系統(tǒng)就關(guān)閉全部汽輪機進汽閥門。

     34、危急遮斷系統(tǒng)由哪幾部分組成?

     危急遮斷系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件由一個帶有四只自動停機電磁閥(20/AST)和二只超速保護控制閥(20/OPC)的危急遮斷控制塊、隔膜閥和壓力開等組成。

     35、為什么說自動停機電磁閥具有多重保護性和可靠性?

     在正常運行時,它們是被通電關(guān)閉的,從而封住了自動停機危急遮斷母管上的抗燃油通道,使所有蒸汽執(zhí)行機構(gòu)活塞下腔的油壓能建立起來。當電磁閥失電打開,則總管泄油,導致所有汽閥關(guān)閉而使汽輪機停機。電磁閥(20/AST)是組成串并聯(lián)布置,這樣就有多重保護性。每個通道至少有一只電磁閥打開,才會導致停機。同時也提高了可靠性,四只AST電磁閥任意一只損壞或拒絕動作均不會引起停機。

     36、危急遮斷控制塊主要功能是什么?

     危急遮斷控制塊的主要功能是為自動停機危急遮斷(AST)與超速控制(OPC)母管之間提供接口??刂茐K上面裝有六只電磁閥(四只AST電磁閥,二只OPC電磁閥),內(nèi)部有二只單向閥,控制塊內(nèi)加工了必要的通道,以連接各元件。

     37、執(zhí)行機構(gòu)逆止閥有何作用?

     有兩個逆止閥裝在液壓塊中,一只是通向危急遮斷油總管,該逆止閥的作用是阻止危急遮斷油母管上的油倒回到油動機。另一只逆止閥是通向回油母管,該閥的作用是阻止回油管里的油倒流到油動機。當關(guān)閉油動機的隔離閥,便可以在線檢修該油動機的伺服閥、卸荷閥、換濾網(wǎng)等,而不影響其它汽閥正常工作。

     38、執(zhí)行機構(gòu)隔離閥有什么作用?

     高壓油經(jīng)過此閥供到伺服閥去操作油動機,關(guān)閉隔離閥便切斷高壓油路,使得在汽輪機運行條件下可以停用此路汽閥,以便更換濾網(wǎng)、檢修、調(diào)整伺服閥、卸荷閥和油動機等。

     39、執(zhí)行機構(gòu)主要部件有哪些?

     隔離閥、濾網(wǎng)、伺服閥、電磁換向閥、逆止閥、位移傳感器。

     40、EH系統(tǒng)各濾網(wǎng)的精度是多少?

     主油泵吸入濾網(wǎng)為μm;主油泵出口濾網(wǎng)為μm;濾油泵入口濾網(wǎng)為μm;濾油泵出口濾網(wǎng)為1μm;有壓回油濾網(wǎng)為3μm;高、中壓調(diào)門濾網(wǎng)為10μm 。

     41、油管路有什么作用?

     油管路系統(tǒng)主要由一套油管路和四個高壓蓄能器組成。油管路作用是連接供油系統(tǒng)、危急遮斷系統(tǒng)與執(zhí)行機構(gòu),并使之構(gòu)成回路。

     42、自循環(huán)冷卻系統(tǒng)有什么作用?

     供油系統(tǒng)除正常的系統(tǒng)回油冷卻外,還增設(shè)了一個獨立的自循環(huán)冷卻系統(tǒng),以確保在非正常工況下工作時,油箱油溫能控制在正常的工作溫度范圍之內(nèi)。冷卻泵可以由溫度開關(guān)23/CW 控制,也可以人工控制啟動或停止。

     43、壓力式溫度開關(guān)(23/EHR)有什么作用?

     一個壓力式溫度開關(guān)(23/HER)整定值在20℃。當聯(lián)鎖狀態(tài)時,油箱油溫低于20℃時,此溫度開關(guān)可提供控制加熱器通電信號,對油箱加熱同時應該切斷主油泵電機電源。當油箱油溫超過20℃時,停止加熱并接通主油泵電機電源。

     44.彈簧加載截止閥有幾個 ?在何處?有何作用?

     彈簧加載截止閥有兩個,一個是在系統(tǒng)回油管路上,一個在濾油泵旁路,油系統(tǒng)回油管路上的彈簧加載截止閥的作用是當回油濾網(wǎng)堵塞且超過一定壓力時,其動作,保證系統(tǒng)安全。濾油泵旁的彈簧加載截止閥的作用是當當濾油泵出口濾網(wǎng)堵塞時動作,防止油管路損壞。

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    三、運行

     45、DEH有幾種運行方式?

     1)操作員自動操作(自動),這是主要的運行方式;

     2)遙控自動操作,在自動方式下投入,由遙控指令進行負荷控制;

     3)手動操作。

     46、DEH硬操盤有什么用?

     DEH硬操盤上主要有閥位增減按鈕和閥位指示等,它通過硬件的方式直接操作閥門控制卡(VCC卡),其閥位指示也由硬件卡給出,因而,只要VCC卡及直流電源正常,在DPU等計算機故障或停電,無法實現(xiàn)自動控制時,仍能通過硬操盤對汽輪機進行手動控制。

     47、功率回路、調(diào)壓回路的投切順序是什么?

     功率回路、調(diào)壓回路都要投切時,應按下列順序進行:投入時先投調(diào)壓回路,再投功率回路;切除時先切功率回路,再切調(diào)壓回路。

     48、什么是單閥控制?其特點是什么?

     單閥控制就是所有高壓調(diào)門的開啟方式和開度都一樣,一同進入同步控制的調(diào)節(jié)控制方式。其特點是:節(jié)流調(diào)節(jié),全周進汽。

     49、什么是多閥控制?其特點是什么?

     多閥控制是調(diào)速汽門按預先設(shè)定的順序,依次開啟的調(diào)節(jié)控制方式。其特點是:噴嘴調(diào)節(jié),部分進汽。

     50、何時選擇單閥或多閥控制?

     在機組運行初期,為使汽輪機各部件加熱均勻,減少熱應力,應采用單閥控制;當機組帶部分負荷運行,為改善機組效率,提高經(jīng)濟性,應選擇多閥控制。

     51、單閥、多閥切換時應注意什么?

     在單、多閥切換正在進行的過程中,不能再進行相反的切換,要等到切換結(jié)束后再進行,另外,不要隨意進行單、多閥切換,因為這會導致汽輪機各部件經(jīng)受不必要的熱應力變化。

     52、如何做EH備用油泵聯(lián)動試驗?

     EH備用油泵的聯(lián)鎖應在投入位置,在微機內(nèi)打開低油壓聯(lián)動電磁閥(20/MPT),試驗油路的壓力會下降,降至11.2±0.2Mpa時,壓力開關(guān)63/MP動作,使EH備用泵聯(lián)動。正常后,關(guān)閉20/MPT電磁閥,停止一臺EH油泵。也可以在就地供油裝置端子箱內(nèi),緩慢開啟低油壓聯(lián)動手動閥,進行試驗。

     53、回油管上的彈簧加載逆止閥開啟說明什么問題?

     壓力回油管上的彈簧加載逆止閥開啟說明壓力回油濾網(wǎng)堵塞或回油壓力過高,壓力回油經(jīng)過湯簧加載逆止閥直接回到油箱,保證設(shè)備的安全。

     54、操作DEH硬操盤上“高、中壓調(diào)門增減”按鈕時,調(diào)門的增減速率是怎樣的?

     在剛按下“高、中壓調(diào)門增減”按鈕時,閥門的增減速率為20%/min,連續(xù)按10秒后,閥門的增減速率為40%/min,連續(xù)按20秒后,閥門的增減速率為80%/min。

     55、VCC故障如何處理?

     當該VCC卡控制的閥門處于全關(guān)位置,且DEH輸出指令為0時,可將機組控制切至手動,注意控制監(jiān)視各參數(shù)及負荷穩(wěn)定;當該VCC卡控制的閥門不處于全關(guān)狀態(tài)或DEH輸出指令不為0時,須聯(lián)系熱工用強制指令使閥門開度逐漸到0后,再更換VCC卡,在此過程中投入功率回路,使關(guān)小閥門過程中,負荷維持穩(wěn)定。指令到0,閥門全關(guān)后,將機組控制切至手動,注意控制、監(jiān)視各數(shù)及負荷穩(wěn)定。

     56、那些部件出現(xiàn)故障必須停機停泵處理?

     下列部件故障后必須停機停泵處理,不能在線更換。逆止閥(安全油逆止閥和回油逆止閥)、截止閥、OPC電磁閥、膜閥、空氣引導閥。

     57、哪些情況下DEH系統(tǒng)必須由自動切至手動?

     1)閥門控制卡(VCC卡)故障,在線更換VCC卡;

     2)一只LVDT故障,在線更換故障的LVDT時;

     3)DPU(主控站)故障;

     4)操作員站故障時,機組可暫時切至手動控制;

     5)在線更換BC站控制板時。

     58、故障情況下如何快速加減負荷,加減速率是多少?

     DEH系統(tǒng)在操作站內(nèi)設(shè)有“快速增減負荷”鍵,在需要快速增減負荷時,運行人員點擊“快速增減負荷”鍵,彈出操作塊,按增、減鍵,就可加、減負荷至需要值。加負荷速率為30MW/min,減荷速率為400MW/min。

     59、高、中壓調(diào)門的開、關(guān)是怎樣的關(guān)系?

     高、中壓調(diào)門是按1:3的比例進行開、關(guān)的,即高壓調(diào)門開1%,中壓調(diào)門將開3%。硬操盤上“高、中壓調(diào)門聯(lián)鎖解除”燈亮時,高、中壓調(diào)門的聯(lián)鎖關(guān)系將被解除。

     60、再生裝置的運行時間是如何規(guī)定的?

     在機組投入運行的第一個月,再生裝置每周應連續(xù)運行八小時,一個月后,應根據(jù)EH油的化驗結(jié)果,決定是否需要投入運行。

     61、EH系統(tǒng)啟動前應進行哪些檢查?

     1)所有檢修、調(diào)試工作全部結(jié)束,EH系統(tǒng)處于冷備用狀態(tài)。

     2)檢查系統(tǒng)無泄漏,油箱油位在450—530mm之間。

     3)檢查熱工儀表、信號、保護正確投入。

     4)檢查EH系統(tǒng)各閥門位置正確。

     5)各泵測絕緣合格送電,電加熱器送電。

     6)EH油溫大于20℃。

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實物圖

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2、高調(diào)門結(jié)構(gòu)

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高調(diào)門實物(抽出閥座的閥芯)

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3、中壓主汽門

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4、中壓調(diào)門

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實物(左邊的是中調(diào)門濾網(wǎng),右邊是中調(diào)門,已經(jīng)從閥座抽出來了)

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汽機主汽門、調(diào)門嚴密性試驗


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一、自動主汽門嚴密性試驗


1、機組啟動升速至轉(zhuǎn)速3000rpm(或機組解列后維持),檢查高壓油泵工作正常;
2、聯(lián)系鍋爐,檢查主蒸汽壓力正常并記錄;
3、采用自動主汽門控制方式,關(guān)閉自動主汽門,調(diào)速汽門全開;
4、檢查轉(zhuǎn)速下降1000rpm以下;
5、記錄并比較惰走時間;
6、待惰走結(jié)束,手拍危急遮斷器,檢查調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉。

二、調(diào)速汽門嚴密性試驗


1、機組啟動升速至轉(zhuǎn)速3000rpm(或機組解列后維持),檢查高壓油泵工作正常;
2、聯(lián)系鍋爐,檢查主蒸汽壓力正常并記錄;
3、采用調(diào)速汽門控制方式,關(guān)閉調(diào)速汽門,自動主汽門全開;
4、檢查轉(zhuǎn)速下降至1000rpm以下;
5、記錄并比較惰走時間;
6、手拍危急遮斷器停機。

三、注意事項


1、在運行部主任或指定專人監(jiān)護、主值的配合下進行;
2、試驗汽壓不應低于額定汽壓的50%;
3、試驗過程中應嚴密監(jiān)視汽輪機轉(zhuǎn)速,當轉(zhuǎn)速升高到3360rpm時,應立即打閘停機;
4、試驗標準為:自動主汽門(調(diào)速汽門)關(guān)閉后,
汽輪機實際轉(zhuǎn)速≤(實際主蒸汽壓力?額定主蒸 汽壓力)?1000時,自動主汽門(調(diào)速汽門)嚴密性試驗合格;否則,試驗不合格。


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?汽機并網(wǎng)之前的試驗包含:高壓遮斷電磁閥試驗、手打停機按鈕試驗、危急保安器噴油試驗、主汽門及調(diào)速汽門嚴密性試驗、超速試驗。

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掛閘后試驗:高壓遮斷電磁閥試驗、手打停機按鈕試驗。

1、高壓遮斷電磁閥是ETS動作電磁閥,此組電磁閥在機組正常運行情況下帶電,失電則打開動作于泄油,是機組保安系統(tǒng)高壓部分的重要設(shè)備,所以在掛閘以后先試驗此組電磁閥的可靠性。而試驗則是檢查電磁閥失電之后打開情況。

2、手打停機按鈕試驗就是試驗就地手打按鈕的可靠性,保證機組啟動之后可可靠剎車。

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定速后試驗:危機保安器噴油試驗、汽門嚴密性試驗。

1、通俗來講危機保安器噴油試驗就是試驗飛錘可不可以可靠的飛出,此實驗也是為超速試驗作前提,保證超速試驗時可快速掉閘,不至于飛車。

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鎮(zhèn)機神器--飛錘

與此實驗有關(guān)的兩個電磁閥分別是4YV隔離電磁閥和2YV噴油電磁閥,4YV動作隔住泄油油路,2YV動作噴油,飛錘飛出,試驗成功。而噴油的目的是為了增加飛錘離心力,使之可靠飛出。

2、汽門嚴密性試驗

此實驗要求解除機電爐大連鎖保護,保證主再熱壓力達到額定50%以上且過熱度大于50℃,防止水沖擊。

1)自動主汽門嚴密性試驗
   在額定蒸汽參數(shù)、真空和轉(zhuǎn)速下,調(diào)節(jié)汽閥處于全開狀態(tài),關(guān)閉自動主汽閥并同時記錄汽輪機轉(zhuǎn)速隨時間變化的情況,一般要求在自動主汽門關(guān)閉后,汽輪機轉(zhuǎn)速能迅速下降到1000轉(zhuǎn)/分以下。

2)調(diào)節(jié)汽閥嚴密性試驗
在額定蒸汽參數(shù)、真空和轉(zhuǎn)速下,自動主汽門處于全開狀態(tài),關(guān)閉調(diào)節(jié)汽閥同時記錄汽輪機轉(zhuǎn)速隨時間變化的關(guān)系。調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉以后,汽輪機轉(zhuǎn)速下降的速度,一般要求應與在相同的蒸汽參數(shù)、真空條件下打閘停機的惰走曲線基本一致。

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重要試驗:超速試驗。

超速試驗是保證主機安全最重要的試驗,是防止飛車和保證人身設(shè)備安全的屏障。超速試驗分為三類103%110%電氣超速試驗以及機械超速試驗。

注意事項:

1、機組并網(wǎng)后帶40-60MW負荷連續(xù)運行四小時后解列發(fā)電機后方可進行超速試驗。

帶低負荷運行一段時間充分暖機,使轉(zhuǎn)子中心孔溫度達到脆性溫度以上,防止超速試驗時,轉(zhuǎn)子承受比額定轉(zhuǎn)速更大的熱應力后引起轉(zhuǎn)子的脆性裂變。

2、超速試驗前必須進行噴油試驗和汽門嚴密性試驗。且噴油試驗后嚴禁立即做超速試驗

噴油試驗后,油囊中仍有少量余油,立即做超速試驗值不準確,動作轉(zhuǎn)速偏低,不能反映真實離心力水平。

3、超速試驗滿足條件:1、兩次動作轉(zhuǎn)速只差小于18rpm。

2、兩次動作轉(zhuǎn)速均在3270—3330之間。


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二次調(diào)頻是發(fā)電機組被動的參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的一種方式,是電網(wǎng)系統(tǒng)潮流重新分布的實現(xiàn)方式,是一種宏觀上的大調(diào)節(jié)。二次調(diào)頻的宏觀大調(diào)節(jié)手筆跟一次調(diào)頻的瞬時小幅調(diào)節(jié)正好是相互補充的,二次高頻設(shè)定機組的基本負荷從而參與電網(wǎng)系統(tǒng)潮流分配,而一次調(diào)頻在這個基本負荷上做微波動參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)

調(diào)速器、同步器、一次調(diào)頻和二次調(diào)頻

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這一張圖說明了調(diào)速器的工作原理為:當汽輪機轉(zhuǎn)速升高,飛錘轉(zhuǎn)動半徑擴大,帶動滑環(huán)升高;汽輪機轉(zhuǎn)速下降,飛錘轉(zhuǎn)動半徑縮小,滑環(huán)下落?;h(huán)又通過中間支點影響調(diào)節(jié)汽門的關(guān)小開大,從而減少增加汽輪機進汽量,從而維持汽輪機轉(zhuǎn)速在一個提前設(shè)定的水平上。

那,我們這么設(shè)想,注意是設(shè)想,在3000轉(zhuǎn)穩(wěn)態(tài)的時候,飛錘的高度是一定的,對不對,這是高中物理學的知識,如果我們此時通過改變調(diào)速的某些機構(gòu)特性讓飛錘上升或下降(比如改變中間彈簧的位置或彈力,又或者是把調(diào)速器中間豎直的固定桿下移一些,或者改造一下上圖的調(diào)速器),但不改變飛錘的轉(zhuǎn)動半徑,是不是就可以實現(xiàn)在不改變3000轉(zhuǎn)的前提下改變滑環(huán)位置,從而改變了進汽量,從而又改變了負荷。這就是特性曲線平移的原理,也就是后邊我們會看到的同步器的工作原理和實現(xiàn)方式。我們接著往下看:

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這個圖跟前一張一樣,只不過說明一個間接調(diào)節(jié)還是直接調(diào)節(jié)的問題。在上圖中,滑環(huán)上移(無論是認為改變調(diào)速器特性還是汽輪機轉(zhuǎn)速上升所致)會帶動錯油門上移,從而使壓力油進入油動機上腔,油動機下腔與錯油門下腔泄油門聯(lián)通,使調(diào)節(jié)汽門關(guān)回。

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單純的如上圖看到的調(diào)速器是根據(jù)轉(zhuǎn)速差來調(diào)節(jié)的,沒有引入現(xiàn)代調(diào)節(jié)方式中的積分調(diào)節(jié),其靜態(tài)的調(diào)節(jié)特性是有偏差的,比如原來是3000轉(zhuǎn),現(xiàn)在電網(wǎng)頻率瞬時波動,致使發(fā)電機出口下降,汽輪機組過剩的轉(zhuǎn)矩將致使汽輪機轉(zhuǎn)速上升,調(diào)速器的飛錘轉(zhuǎn)動半徑擴大,帶動滑環(huán)上移,從而影響調(diào)節(jié)汽門關(guān)小,使進汽量減少,汽輪機組功率(出力)下降,轉(zhuǎn)速回落,但是轉(zhuǎn)速永遠不會正好回到3000轉(zhuǎn),最多就是無限接近3000轉(zhuǎn),比如最后穩(wěn)定在3001轉(zhuǎn)的水平。

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此圖不做講解,大家自己看。

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略過,自己想。

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重點過來了,大家可以參照前邊講過的。同步器實質(zhì)上就是前邊講到的調(diào)速器的升級版,即調(diào)速器2.0版本。滑環(huán)原來受的作用力只有調(diào)速器,汽輪機轉(zhuǎn)速改變滑環(huán)位置就改變,現(xiàn)在升級為同步器后,原來滑環(huán)只受一個作用力改變受兩個作用力了(重力、摩擦力神馬的忽略,某些星座同學請不要太摳細節(jié),我們只考慮大的作用力)。有的機組在沒有改DEH調(diào)節(jié)前,就是通過搖同步器來控制汽輪機負荷的。大家想想,這是不是就跟開掛一樣啊:比如電網(wǎng)讓降負荷,你就是不給搖同步器將負荷,最然電網(wǎng)頻率現(xiàn)在在往上波動,你不配合調(diào)度工作,情急時他們也就只有先想辦法讓其他機組降負荷了。真是作死的節(jié)奏啊。。。

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如果通過搖同步器(上上圖中,改變彈簧b預緊力)設(shè)置負荷在某一個水平穩(wěn)定運行。這此前提下,一次調(diào)頻就是汽輪機響應電網(wǎng)頻率變化使調(diào)速器飛錘作用在滑環(huán)上的力改變,從而使負荷圍繞基準負荷做微小波動。一次調(diào)頻其實就是調(diào)速器本質(zhì)特性,通過轉(zhuǎn)速差引發(fā)作用在滑環(huán)上力的大小進而使調(diào)門開度變化,從而維持電網(wǎng)頻率在50hz,通過這個方式自動主動的參與電網(wǎng)頻率調(diào)整。

如果一次調(diào)頻足夠穩(wěn)定電網(wǎng)穩(wěn)定運行的話,二次調(diào)頻也就沒有存在的意義,電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)也就沒有存在的必要。恰恰是一次調(diào)頻不夠,并網(wǎng)發(fā)電的機組的一些突發(fā)事故、電網(wǎng)的突發(fā)事故都會造成電網(wǎng)頻率的大幅波動;另外電網(wǎng)線路潮流也不能得到有效控制,總之完全在一次調(diào)頻作用下維持的電網(wǎng)是不安全不穩(wěn)定的,那么就有了二次調(diào)頻和調(diào)度機構(gòu)?,F(xiàn)代方式的二次調(diào)頻都是通過AGC系統(tǒng)調(diào)度機構(gòu)對各并網(wǎng)機組的出力做出給定,也就我們看到的出力曲線。古老的方式是通過打電話下命令的方式要求各并網(wǎng)機組運行人員就地通過搖同步器的方式增加或減少機組出力。寫到這里,我們可以看到二次調(diào)頻是發(fā)電機組被動的參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的一種方式,是電網(wǎng)系統(tǒng)潮流重新分布的實現(xiàn)方式,是一種宏觀上的大調(diào)節(jié)。二次調(diào)頻的宏觀大調(diào)節(jié)手筆跟一次調(diào)頻的瞬時小幅調(diào)節(jié)正好是相互補充的,二次高頻設(shè)定機組的基本負荷從而參與電網(wǎng)系統(tǒng)潮流分配,而一次調(diào)頻在這個基本負荷上做微波動參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)如果出現(xiàn)前述開掛的行為,就為電網(wǎng)安全埋下隱患。這也就是電網(wǎng)公司非得實現(xiàn)調(diào)度自動化,上AGC系統(tǒng)的原因了。雖然你可以自己決定升降負荷,但未經(jīng)調(diào)度統(tǒng)一,你就準備認罰吧,不聽話就用“兩個細則”以及一系列法規(guī)整死你。這就上升到制度層面了,所以有時候技術(shù)上可以的但制度上不允許的,這就是調(diào)度和發(fā)電紀律??!

剩下的部分不做講解,大家自己學。

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TSI系統(tǒng)概述

  1. 汽輪機安全監(jiān)視及保護系統(tǒng)主要包括監(jiān)視保護系統(tǒng)(TSI)、危急遮斷系統(tǒng)(ETS)裝置、自動盤車操作裝置。 

  2. TSI系統(tǒng)能連續(xù)地監(jiān)測汽輪機的各種重要參數(shù),例如:可對轉(zhuǎn)速、超速保護、偏心、軸振、蓋(瓦)振、軸位移、脹差、熱膨脹等參數(shù)進行監(jiān)測,幫助運行人員判明機器故障,使得這些故障在引起嚴重損壞前能及時遮斷汽輪發(fā)電機組,保證機組安全。 

  3. TSI監(jiān)測信息提供了動平衡和在線診斷數(shù)據(jù),維修人員可通過診斷數(shù)據(jù)的幫助,分析可能的機器故障,幫助提出機器預測維修方案,預測維修信息能推測出旋轉(zhuǎn)機械的維修需要,使機器維修更有計劃性,減少維修時間,其結(jié)果是減少了維修費用,提高了汽輪機組的可用率。

TSI的主要原理及功能

  1. TSI系統(tǒng)主要由傳感器及智能板件組成 

  2. 傳感器是將機械振動量、位移、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量的機電轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)傳感器的性能和測試對象的要求,利用電渦流傳感器,對汽輪機組(純電調(diào))的轉(zhuǎn)速、偏心、軸位移、軸振動、脹差進行測量 

  3. 利用速度傳感器對蓋振進行測量 

  4. 利用線性可變差動變壓器(LVDT)對熱膨脹進行測量

  5. 利用差動式磁感應傳感器來測量機組的轉(zhuǎn)速 

電渦流傳感器 

工作原理:通過傳感器端部線圈與被測物體(導電體)間的間隙變化來測物體的振動相對位移量和靜位移的,它與被測物之間沒有直接的機械接觸,具有很寬的使用頻率范圍(從0~10Hz) 

    傳感器的端部有一線圈,線圈通以頻率較高(一般為1MHz~2MHz)的交變電壓 ,當線圈平面靠近某一導體面時,由于線圈磁通鏈穿過導體,使導體的表面層感應出一渦流ie,而ie所形成的磁通鏈又穿過原線圈,這樣原線圈與渦流“線圈”形成了有一定耦合的互感,最終原線圈反饋一等效電感。而耦合系數(shù)的大小又與二者之間的距離及導體的材料有關(guān),當材料給定時,耦合系數(shù)K1與距離d有關(guān),K= K1(d),當距離d增加,耦合減弱,K值減小,使等效電感增加,因此,測定等效電感的變化,也就間接測定d的變化。

渦流傳感器原理簡圖

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    由于傳感器反饋回的電感電壓是有一定頻率(載波頻率)的調(diào)幅信號,需檢波后,才能得到間隙隨時間變化的電壓波形。即根據(jù)以上原理所述,為實現(xiàn)電渦流位移測量,必須有一個專用的測量路線。這一測量路線(稱之為前置器)應包括具有一定頻率的穩(wěn)定的震蕩器和一個檢波電路等。渦流傳感器加上一測量線路(前置器),如框圖 所示:從前置器輸出的電壓Vd是正比于間隙d的電壓,它可分兩部分:一為直流電壓Vde,對應于平均間隙(或初始間隙),一為交流電壓Vac,對應于振動間隙。

前置器原理簡圖

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速度傳感器

    工作原理:基于一個慣性質(zhì)量和移動殼體,傳感器有一個永久磁鐵,它被固定在傳感器殼體上,圍繞著磁鐵是一個慣性質(zhì)量線圈,通過彈簧連在殼體上。測量時,將傳感器剛性固定在被測物體上,隨著被測物振動,磁鐵運動,使其產(chǎn)生磁場運動。而線圈因固定在彈簧上,具有較大的慣性質(zhì)量,即相對高頻振動的物體,其是相對靜止的。這樣,線圈在磁場中作直線運動,產(chǎn)生感應電動勢,其大小與線圈運動的線速度(即:機殼的速度)成正比。通過對感應電動勢的檢測,即能獲得被測物體的線速度。 

速度傳感器簡圖 

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LVDT傳感器

    工作原理:利用電磁感應中的互感現(xiàn)象,實質(zhì)上就是一個變壓器, 變壓器上初級線圈W和兩個參數(shù)完全相同的次級線圈W1,W2組成,線圈中心扦入圓柱形鐵心,次級線圈W1和W2反極性串聯(lián),當初級線圈W加上交變電壓時,次級W1和W2分別產(chǎn)生感應電勢e1和e2,其大小與鐵心位置有關(guān)。

LVDT原理簡圖 

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差動式磁感應傳感器

    工作原理:利用一個差動式敏感元件。該元件由一塊永久性磁鐵上的兩個相互串聯(lián)的磁敏半導體電阻組成(這兩個半導體的材料及幾何尺寸相同)。在傳感器電路中,這兩個電阻組成一個差動電感電橋(如惠斯頓電橋)。當磁鐵或鋼的觸發(fā)體接近或遠離傳感器且相互成直角(即傳感器探頭表面磁鐵所產(chǎn)生的磁場與觸發(fā)體邊沿成直角)時,它干擾了傳感器內(nèi)部的磁場,使差動電感電橋失去平衡而輸出一電壓。通過對這一電壓測量,即能獲得被測物(即觸發(fā)體)與傳感器探頭間的間隙變化。

   在TSI測量實際應用中,我們一般用該磁感應傳感器測量機組轉(zhuǎn)速,就是通過測量探頭與測速齒盤輪間的高、低電壓變化所形成脈沖信號的數(shù)量,來得到實際轉(zhuǎn)速值。

智能板件

    各種測量板件接受相應傳感器的電量信號后進行整形、計算、邏輯處理等以后,顯示出精確、直觀的監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警指示。輸出標準的模擬量信號和繼電器接點。智能板件可對傳感器聯(lián)線和自身的運行情況進行檢測,具有計算機通訊接口,可對測量范圍和邏輯輸出進行組態(tài),具有緩沖傳感器信號輸出等功能。對于重要的測量可進行冗余的配置,增強了可靠性 。

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轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速

   轉(zhuǎn)速值顯示是汽輪機組開車、停車以及穩(wěn)定運行時的重要參數(shù),并且振動值與機器轉(zhuǎn)速的相關(guān)性對最終分析機器性能十分重要。例如:在機器停車過程中,轉(zhuǎn)速突然下降,會意味著機器內(nèi)部存在著大面積的金屬摩碰。而零轉(zhuǎn)速是預先設(shè)定的軸旋轉(zhuǎn)速度,當運行的機器需停車時,機器轉(zhuǎn)速達到零轉(zhuǎn)速設(shè)置點,繼電器觸點動作,使盤車齒輪嚙合,使軸持續(xù)慢速旋轉(zhuǎn),來防止軸產(chǎn)生彎曲,以避免在接踵而來的開車中由于軸彎曲對機器造成損壞 

    測量鏈由兩只裝于前箱正對60(或134)齒盤的傳感器和板件組成, 當機器旋轉(zhuǎn)時,齒盤的齒頂和齒底經(jīng)過探頭,探頭將周期地改變輸出信號,即脈沖信號,板件接收到此脈沖信號進行計數(shù)、顯示,與設(shè)定值比較后,驅(qū)動繼電器接點輸出。轉(zhuǎn)速的測量范圍:0~5000rpm;零轉(zhuǎn)速設(shè)定值:小于4rpm;轉(zhuǎn)速報警值:3240rpm。

轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速測量示意圖 

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超速保護

    超速保護應具有快速響應和錯誤冗余表決邏輯,因此本測量鏈采用“三取二”方式。由三只裝于前箱、正對于60齒盤的渦流傳感器和三塊轉(zhuǎn)速表組成,設(shè)定值為3300rpm。與轉(zhuǎn)速測量同樣的原理,轉(zhuǎn)速值=(脈沖頻率/齒數(shù))?60。各機組超速的測量范圍:0~5000rpm。

超速測量示意圖

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軸振動

    對旋轉(zhuǎn)機械來說,衡量其全面的機械情況,轉(zhuǎn)子徑向振動振幅,是一個最基本的指標,很多機械故障,包括轉(zhuǎn)子不平衡、不對中、軸承磨損、轉(zhuǎn)子裂紋以及磨擦等都可以根據(jù)振動的測量進行探測。轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)機械的核心部件,旋轉(zhuǎn)機械能否正常工作主要決定于轉(zhuǎn)子能否正常運轉(zhuǎn) 。

   從轉(zhuǎn)子運動中去監(jiān)視和發(fā)現(xiàn)振動故障,比從軸承座或機殼的振動提取信息更為直接和有效。所以,目前軸振的測量越來越重要,軸振動的測量對機器故障診斷是非常有用的 。

   根據(jù)振動學原理,由X、Y方向振動合成可得到軸心軌跡。在測量軸振時,常常把渦流探頭裝在軸承殼上,探頭與軸承殼變?yōu)橐惑w,因此所測結(jié)果是軸相對于軸承殼的振動。由于軸在垂直方向與水平方向并沒有必然的內(nèi)在聯(lián)系,亦即在垂直方向(Y方向)的振動已經(jīng)很大,而在水平方向(X方向)的振動卻可能是正常的,因此,在垂直與水平方向各裝一個探頭。由于水平中分面對安裝的影響,實際上兩個探頭安裝保證相互垂直即可,如下圖所示。當傳感器端部與轉(zhuǎn)軸表面間隙變化時的傳感器輸出一交流信號給板件,板件計算出間隙變化(即振動)峰-峰(P-P)值。機組軸振的測量范圍:0~400μm;報警值:125μm;停機值:250μm。

軸振測量示意圖

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軸承振動(蓋或瓦振 )

    在軸振動的測量中已說明了大軸的振動可以傳遞到軸承殼上,利用速度傳感器測量機殼相對于自由空間的運動速度,板件把從傳感器來的速度信號進行檢波和積分,變成位移值,并計算出相應的峰-峰值位置信號如下圖所示。機組瓦振的測量范圍:0~100μm。

蓋振的測量示意圖 

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偏心

    轉(zhuǎn)子的偏心位置,也叫做軸的徑向位置,是指轉(zhuǎn)子在軸承中的徑向平均位置,在轉(zhuǎn)軸沒有內(nèi)部和外部負荷的正常運轉(zhuǎn)情況下,轉(zhuǎn)軸會在油壓阻尼作用下,在設(shè)計確定的位置浮動,然而一旦機器承受一定的外部或內(nèi)部的預加負荷,軸承內(nèi)的軸頸就會出現(xiàn)偏心,其大小是由偏心度峰-峰值來表示,即軸彎曲正方向與負方向的極值之差 

偏心的測量

   偏心的測量可用來作為軸承磨損,以及預加負荷狀態(tài)(如不對中)的一種指示;轉(zhuǎn)子偏心(在低轉(zhuǎn)速時的彎曲)測量是在啟動或停機過程中,必不可少的測量項目,它可使你能夠看到由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度。偏心監(jiān)測板接受兩個渦流傳感器信號輸入,如下圖所示。一個用于偏心的測量,另一個是鍵相器的測量,它用在峰-峰信號調(diào)節(jié)電路上。鍵相探頭觀察軸上的一個鍵槽,當軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時,就產(chǎn)生一個脈沖電壓,這個脈沖可用來控制計算峰-峰值。當然,鍵相信號也可用來指示振動的相位,如下圖所示。當知道了測振探頭與鍵相探頭的夾角時,就可找出不平衡質(zhì)量的位置,即轉(zhuǎn)子高點的位置。這對軸的平衡是很重要的。機組偏心的測量范圍:0~100μm。報警值:大于原始值的30μm。

偏心測量示意圖

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軸位移

    軸在運行中,由于各種因素,諸如載荷、溫度等的變化會使軸在軸向有所移動。這樣轉(zhuǎn)子和定子之間有可能發(fā)生動靜磨擦,所以需用傳感器測量轉(zhuǎn)子相對于定子軸向位置的變化,即:軸在軸向相對于止推軸承的間隙。

    由于所采用的監(jiān)測器可能把傳感器的失效作為軸向位移故障而發(fā)出報警信號,由此可能引起機組誤停機。而根據(jù)API670標準要求,用兩個探頭同時探測一個對象,可以免發(fā)生誤報警 。

     要求兩個探頭的安裝位置離軸上止推法蘭的距離應<305mm,如果過大,由于熱膨脹的影響,所測到的間隙,不能反映軸上法蘭與止推軸承之間的間隙 。

    如圖所示,兩個渦流探頭測量轉(zhuǎn)子的軸向變化,輸出探頭與被測法蘭的間隙成正比的直流電壓值,板件接受此電壓值后,經(jīng)過計算處理,顯示出位移值。為避免誤報警,停機邏輯輸出為“與”邏輯。機組軸向位移的測量范圍:-2~ 2mm。 

軸位移測量示意圖

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脹差

    脹差是轉(zhuǎn)子和汽缸之間的相對熱增長,當熱增長的差值超過允許間隙時,便可能產(chǎn)生磨擦。在開機和停機過程中,由于轉(zhuǎn)子與汽缸質(zhì)量、熱膨脹系數(shù)、熱耗散系數(shù)的不同,轉(zhuǎn)子的受熱膨脹和汽缸的膨脹就不相同,實際上,轉(zhuǎn)子的溫度比汽缸溫度上升得快,其熱增長的差值如果超過允許的動靜間隙公差,就會發(fā)生磨擦,從而可能造成事故。所以監(jiān)視脹差值的目的,就是在產(chǎn)生磨擦之前采取必要的措施來保證機組的安全 。

    一般規(guī)定轉(zhuǎn)子膨脹大于汽缸膨脹為正方向,反之為負方向。另外,脹差測量如果范圍較大,已超過探頭的線性范圍時,則可采用斜面式測量和補償式測量方式。由于不可能在汽缸內(nèi)安裝渦流傳感器,利用滑銷系統(tǒng),傳感器被固定在軸承箱的平臺上 。

脹差測量示意圖

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熱膨脹

    汽輪機在開機過程中由于受熱使其汽缸膨脹,如果膨脹不均勻就會使汽缸變斜或翹起,這種變形會使汽缸與基礎(chǔ)之間產(chǎn)生巨大的應力,由此帶來不對中現(xiàn)象,而這種現(xiàn)象,通常是因為滑銷系統(tǒng)“卡澀”所引起的。知道了汽缸膨脹和脹差,就可以確定轉(zhuǎn)子和汽缸的膨脹率 。

熱膨脹測量示意圖 

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