第五章火電機組熱工保護系統(tǒng)第一節(jié)綜述一、熱工保護的作用和內(nèi)容作用：熱工保護的主要作用是當機組在啟動和運行過程中發(fā)生危及設(shè)備安全的危險時，使其能自動采取保護或聯(lián)聯(lián)，防止事故擴大而保護機組設(shè)備的安全。內(nèi)容：凡是屬于威脅鍋爐和汽輪機安全運行或人生安全的越線參數(shù)及異常情況，都需要熱工保護，一般設(shè)置一下四方面的內(nèi)容：（1）鍋爐熱工保護（2）汽輪機熱工保護（3）輔機聯(lián)鎖保護（4）單元機組的熱工保護二、熱工保護的技術(shù)和特點技術(shù)：熱工保護常用聯(lián)鎖控制技術(shù)，聯(lián)鎖控制技術(shù)是利用被控對象之間存在的簡單邏輯關(guān)系，使這些對象的動作關(guān)系相互牽連，形成聯(lián)鎖反映，從而實現(xiàn)自動保護的一種控制方式。聯(lián)鎖控制分為閉鎖控制和聯(lián)動控制。閉鎖：甲動作是乙動作的必要條件，這種關(guān)系稱為閉鎖關(guān)系。如引風機未運行時，則送風機不允許啟動，這就是閉鎖控制。聯(lián)動：甲動作是乙動作的充分條件，這種關(guān)系稱為聯(lián)動關(guān)系。如汽輪機潤滑油壓低時，自動啟動交流油泵，油壓繼續(xù)降低時，啟動直流油泵，停止交流油泵，這就是聯(lián)動控制?？紤]的聯(lián)鎖方式主要有：（1）啟動連鎖（2）運行聯(lián)鎖（3）計時聯(lián)鎖（4）相互排除聯(lián)鎖（5）順序聯(lián)鎖（6）工程聯(lián)鎖特點：（1）保護系統(tǒng)有確定合理的動作。（2）保護系統(tǒng)檢測元件的可靠性應(yīng)極高。（3）保護系統(tǒng)的檢測信號應(yīng)采用專門獨立的傳感器，不得與其他自動化系統(tǒng)公用，對于重要的保護項目，其輸入信號可采用多重化處理，如“串、并聯(lián)”、“三取二”等優(yōu)選回路。（4）保護系統(tǒng)一般為長信號，能滿足并保持到被控對象完成規(guī)定德文動作要求。（5）保護系統(tǒng)的操作指令應(yīng)為最優(yōu)先的操作指令。（6）任何時候保護系統(tǒng)都能獨立地進行控制，而不受其他自動化系統(tǒng)投入與否的影響。（7）為保證保護裝置有最高的可靠性，在裝置電路中要大量使用隔離、濾波、屏蔽等抗干擾、冗余技術(shù)等提高可靠性的措施。保護裝置的電源大多采用直流蓄電池作為主電源，而把交流不中斷電源作為后備電源。（8）保護裝置應(yīng)有完善的實驗手段。（9）保護裝置應(yīng)設(shè)置檢修切換開關(guān)。（10）保護裝置的動作應(yīng)是單方向的。（11）當機組出現(xiàn)異常時，要求保護系統(tǒng)能迅速正確動作，必須消除在異常情況下可能出現(xiàn)的拒動作或誤動作，從拒動作和誤動作的后果考慮拒動作比誤動作所造成的損失要嚴重。保護系統(tǒng)在設(shè)計時必須最大限度地消除可能可能出現(xiàn)的誤動作和完全消除可能出現(xiàn)的拒動作。（12）對保護系統(tǒng)的動作和保護的信號回路進行必要的監(jiān)視，為故障原因分析提供準確依據(jù)。也便于盡快排除故障，縮短停機時間。經(jīng)常對記錄資料進行分析，還可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的隱患和操作上存在的問題，超前預(yù)防系統(tǒng)故障的發(fā)生。大型機組“300min無人干預(yù)原則“第二節(jié)鍋爐熱工保護一、鍋爐熱工保護項目（一）鍋爐給水系統(tǒng)（1）汽包鍋爐的汽包水位保護。（2）直流鍋爐的給水流量過低保護。（二）鍋爐蒸汽系統(tǒng)（1）主蒸汽壓力高（超壓）保護；當主蒸汽壓力高于規(guī)定值時，應(yīng)自動打開相應(yīng)的安全門。（2）再熱蒸汽壓力高（超壓）保護；當再熱蒸汽壓力高于規(guī)定值時，應(yīng)自動打開相應(yīng)的安全門。（3）再熱器保護。（三）鍋爐爐膛安全保護（1）鍋爐吹掃。（2）油系統(tǒng)檢漏試驗。（3）滅火保護。（4）爐膛壓力保護，其保護信號應(yīng)按”三取二“的方式選取。當爐膛壓力等于或超過極限值時，嚴禁送風機和引風機的擋板向擴大事故的方向動作。（5）緊急停爐保護。二、鍋爐汽包水位高低及直流鍋爐斷水保護1.汽包水位保護的重要性汽包鍋爐在運行中，必須很好地維持汽包水位在合適的范圍內(nèi)運行才能保證機爐安全。

水位過高將減少蒸汽重力分離行程，破壞汽水分離效果，使蒸汽帶水造成過熱器中鹽類沉積，惡化過熱器的工作條件，嚴重時還可能引起汽輪機水沖擊，造成葉片的損傷及斷裂甚至汽輪機大軸彎曲等惡性事故。

水位過低時鍋爐水循環(huán)將遭到破壞，水冷壁安全收到威脅。

水位保護的功能是在鍋爐缺水時能及時動作，避免”干鍋“和燒壞水冷壁管；當出現(xiàn)滿水時能自動打開放水閥；當水位變化達到水位極限時便停爐、停機、關(guān)閉主汽門，防止設(shè)備損壞。

一般把水位偏差分為三個值，稱為高Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ值（＋50、＋150、＋250mm），反之稱為低Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ值（－50、－150、－250mm），汽包水位事故案例水位表計失靈、指示不正確，引起誤判斷誤操作，水位保護拒動。1某廠＃2爐（HG670t/h）在負荷由15萬千瓦升至16萬千瓦時，燃燒不穩(wěn)，水位波動大，運行監(jiān)視失誤，誤判斷、誤操作，鍋爐先滿水后干鍋嚴重損壞。水冷壁爆管6根另有9根損壞。水冷壁鰭間焊口裂縫，后墻6米，前墻20米。2某廠＃4爐（SG400t/h）檢修后啟動過程中，負荷由4萬千瓦猛增到7萬千瓦時，由于給水調(diào)節(jié)操作不當，造成嚴重缺水，173根水冷壁管燒壞。3某廠＃2爐（蘇制670t/h）在大修后啟動中12－18kg/cm2時，鍋爐負荷60t/h，差壓水位表及差壓水位記錄表不能投入運行，電接點水位計因測量筒水臟亦不正常作為參考，靠司水手撥水位調(diào)整水位。司水監(jiān)視云母水位計技術(shù)不熟練，未能準確報告水位，加之給水流量表因小信號切除無指示，調(diào)整給水操作失誤，導致鍋爐長時間缺水，燒壞249根水冷壁管，構(gòu)成重大損壞事故2.汽包水位保護系統(tǒng)圖5-1汽包水位保護系統(tǒng)框圖(a)

圖5-1汽包水位保護系統(tǒng)框圖(b)汽包水位保護電氣原理圖三、鍋爐主蒸汽壓力、再熱蒸汽壓力高保護1.汽壓保護及安全門的設(shè)置超壓保護裝置作用：大容量火電機組的鍋爐系統(tǒng)上有一些承壓部件如汽包、過熱器等，一直處于高溫高壓的工況下運行。在這樣的高溫高壓下，有關(guān)部件的鋼材強度余量已經(jīng)比較小，尤其高溫過熱器，是在接近材料蠕變的極限狀態(tài)下運行，如果繼續(xù)增大壓力就可能會發(fā)生管道爆破事故。為了避免因燃燒工況變化或汽輪機甩負荷等異常工況引起的鍋爐超壓事件，必須在有關(guān)承壓部件上裝設(shè)超壓保護裝置。對于具有旁路系統(tǒng)的鍋爐主蒸汽壓力高保護系統(tǒng)，當汽輪機突然甩負荷造成鍋爐主蒸汽壓力升高時，可先由旁路閥快速將鍋爐蒸汽從旁路系統(tǒng)排出，經(jīng)減溫減壓后的蒸汽進入汽輪機的凝汽器，所以旁路系統(tǒng)具有安全保護作用。

圖5-2具有旁路系統(tǒng)的鍋爐主汽壓力保護框圖

安全門的設(shè)置：在鍋爐的承壓部件上裝設(shè)安全門，是目前常用的汽壓最后保護方式。有些重要的承壓部件設(shè)置多個安全門，一般不少于兩只，并把它們劃分為工作安全門和控制安全門?？刂瓢踩T的動作參數(shù)整定在較低水平上，并且其靈敏度也較好，必要時控制安全門先動作，放掉部分蒸汽，在某些情況上可以控制壓力不再升高，并向司爐發(fā)出超壓報警。當壓力連續(xù)升高時，工作安全門再動作。工作安全門和工作安全門總的過流量是按鍋爐最大流量設(shè)計的，當它們同時動作時可以保證鍋爐壓力不會超過限度。2.安全門及其控制電路安全門的種類較多，目前廣泛采用的是脈沖式安全門，下圖是一種常用的重錘式脈沖安全門的結(jié)構(gòu)示意圖，由脈沖門和主安全門組成。圖5-3重錘式電磁安全門結(jié)構(gòu)示意圖圖5-4電磁安全門控制電路控制開關(guān)處于“自動”位時，當壓力升高超過動作值時，壓力高動合觸點S1.1閉合，此前S1.2已經(jīng)斷開，繼電器K5通電，K5.1閉合自保，保證即使汽壓低于動作值，安全門仍能處于打開狀態(tài)；同時K5.2閉合，回坐接觸器K3通電，K3.2閉合，起坐線圈Y1通電，安全門打開，K3.1閉合時繼電器K1通電，K1.1，K1.2閉合，K1.2做自保持，K1.1為回坐接觸器通電做準備，（此時K5.3處于斷開狀態(tài)）。當壓力下降到關(guān)閉值時，S1.1已斷開，S1.2閉合，繼電器K5短路釋放，使K5.3閉合，回坐接觸器K4通電，K4.3閉合，回坐線圈Y2通電使安全門關(guān)閉，同時，K4.4閉合，延時繼電器K2通電計時，它的動斷觸點K2.1延時打開時間（設(shè)定為10S）就是回坐線圈通電時間。這就保證汽壓回到關(guān)閉值時，回坐線圈Y2短時通電，產(chǎn)生一個電磁吸引力幫助安全門關(guān)閉。10S后，K2.1斷開，K1失電釋放，K1.1斷開，K4失電釋放，回坐線圈Y2斷電，這樣就保證Y2正常時不帶電。當控制開關(guān)處于手動起坐位置或手動回坐位置時，分別接通①、②或③、④，直接控制K3、K4，控制安全門打開或關(guān)閉。起坐線圈Y1通電時，接通紅燈HR，紅燈亮?；刈€圈Y2通電時，K4.1接通閃光信號使綠燈閃亮。四、再熱器保護再熱器保護分為再熱器壁溫高保護和再熱汽溫高保護。1.再熱器壁溫高保護再熱器壁溫高保護的基本目的是在鍋爐啟動升壓過程中，鍋爐蒸發(fā)量小于額定值的10%時，防止煙溫過高而使再熱器管壁超溫燒壞。其基本處理手段是調(diào)整燃燒，減低煙氣溫度，若持續(xù)超溫則緊急停爐（主燃料跳閘保護MFT

）。注意：其測溫探頭啟動時投入，正常運行時退出，以免燒壞探頭。2.再熱蒸汽溫度高保護高保護有多種調(diào)整手段，一般采用噴水減溫來進行事故處理。圖5-5啟動時的再熱器保護框圖圖5-6再熱器汽溫高保護邏輯框圖

五、鍋爐爐膛安全保護鍋爐爐膛安全系統(tǒng)FSSS(Furnace

Safeguard

Supervisory

System)又稱燃燒器管理系統(tǒng)BMS(Burner

Manage

system)鍋爐爐膛安全保護的主要功能是通過事先制定的邏輯程序和各種安全聯(lián)鎖條件，保證鍋爐運行的各個階段（包括啟動、停爐和運行過程）中防止可燃性燃料和空氣混合物在爐膛內(nèi)的任何部位聚集，以避免引起鍋爐爆炸事故的發(fā)生。此外，還能對爐膛火焰進行監(jiān)視，保證鍋爐的安全啟停和正常進行。鍋爐爐膛安全保護至少有以下項目：1.爐膛吹掃2.油系統(tǒng)泄漏3.全爐膛火焰檢測4.滅火保護5.爐膛壓力保護6.緊急停爐保護主燃料跳閘保護MFT

（即緊急停爐）主燃料跳閘保護MFT的主要目的是保護爐膛安全，防止爐膛爆炸，其基本保護手段是防止可燃混合物的聚集引起膛爆。它是鍋爐保護最極端的手段，也是影響單元機組的全局性保護。MFT的一般條件、邏輯、動作

一般條件：燃燒系統(tǒng)嚴重異常（熄火、斷燃料、斷風、爐膛壓力波動越限等）；汽水系統(tǒng)嚴重異常（斷水、汽包水位越高/低限、汽壓越限（某些機組）等）；主輔設(shè)備嚴重異常（失電、失氣、再熱器持續(xù)超溫、凝汽器嚴重故障等）；指令跳閘（人工指令、機跳爐（某些機組）等自動保護指令）；基本邏輯：或（OR）；基本動作：切斷所有入爐燃料，停一次風機；發(fā)MFT信號，起停聯(lián)鎖相關(guān)設(shè)備（判斷是否爐跳機、開旁路、強制風門檔板開大、準備吹掃爐膛等）。MFT動作后，仍需要維持爐內(nèi)通風，進行吹掃，以清除爐膛及尾部煙道中的可燃混合物。在吹掃結(jié)束之前，有關(guān)允許條件未滿足情況下，不允許再送燃料至爐膛。某單元機組MFT邏輯框圖第三節(jié)汽輪機熱工保護系統(tǒng)一、汽輪機熱工保護的內(nèi)容隨著汽輪發(fā)電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，汽輪機的級間間隙、軸封間隙都選擇得比較小。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，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，并對軸承溫度、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。當被監(jiān)控的主要參數(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)時保護裝置動作，關(guān)閉主汽門，實行緊急停機，避免發(fā)生重大惡性事故。大型汽輪機系統(tǒng)熱工保護包括以下幾個方面：（1）汽輪機本體機械參數(shù)監(jiān)控。（2）汽輪機輔機保護。（3）汽輪機防進水保護。（4）汽輪機緊急跳閘保護。二、汽輪機本體機械參數(shù)監(jiān)控大型汽輪機本體的監(jiān)視和保護項目很多，為了監(jiān)視這些機械參數(shù)，大型汽輪機都要配置可靠的汽輪機監(jiān)測儀表系統(tǒng)TSI。TSI在汽輪機本體監(jiān)視和保護方面的主要項目有：（1）轉(zhuǎn)速監(jiān)視。（2）轉(zhuǎn)子軸向位移監(jiān)視和保護。（3）轉(zhuǎn)子和汽缸相互膨脹差（脹差）監(jiān)視和保護。（4）汽輪機熱膨脹監(jiān)視。（5）汽輪機振動監(jiān)視。（6）主軸彎曲（偏心度）監(jiān)視三、汽輪機輔機保護汽輪機和發(fā)電機系統(tǒng)中一些輔助系統(tǒng)和輔機設(shè)備也需要加以監(jiān)視和保護，如汽輪機推力瓦溫度、潤滑油壓力、凝汽器真空、除氧器水位、閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)等。1.軸承、推力瓦溫度監(jiān)視監(jiān)測軸承溫度的目的在于監(jiān)視軸承的工作狀態(tài)，防止軸承、軸瓦溫度過高，造成支持軸承和推力軸承燒毀事故。對于支持軸承，在每個支持軸承上都裝有測溫元件，如銅電阻、鉛電阻或熱電偶。測溫信號，一般送到數(shù)字巡回檢測儀或巡回報警儀上，進行顯示或報警。對于推力軸承，由于監(jiān)測推力瓦的溫度，比監(jiān)測推力軸承的回油溫度更能有效地監(jiān)視推力軸承的工作狀態(tài)，所以一般只監(jiān)測推力瓦的溫度。推力軸承上有工作推力瓦和非工作推力瓦各10塊(或12塊)。每個工作推力瓦上都裝有一個測溫元件，分別通過耐油耐熱絕緣電纜引出到機殼外的接線盒上，然后接到數(shù)字巡回檢測儀或巡回報警儀上，進行顯示或報警。同樣，常用測溫元件有銅電阻、鉑電阻或熱電偶。2.軸承油壓保護

大型汽輪機均配有主油泵、交流備用油泵和直流備用油泵。正常運行時，由汽輪機主軸帶動的離心式主油泵為各軸承提供潤滑用油。為保證軸頸、軸瓦之間能建立良好的油膜，并保證有足夠的流量來冷卻各軸瓦，潤滑油壓必須保持一定的壓力。潤滑油壓的監(jiān)測裝置有很多種，如：電接點壓力表、潤滑油壓控制器、波紋管式壓力繼電器、壓力開關(guān)等。為保證大型汽輪機組的軸承系統(tǒng)安全運行，必須裝設(shè)潤滑油壓低保護系統(tǒng)。

油壓低信號通常由油壓繼電器或電接點壓力表發(fā)出。當運行中的潤滑油壓降低到規(guī)定值時，保護裝置動作，自動啟動輔助油泵(交流油泵或直流油泵)，以恢復(fù)潤滑油壓。若油壓繼續(xù)下降到最低允許極限值時，低油壓保護裝置動作迫使汽輪機主汽門關(guān)閉并切斷盤車裝置電路，以保護汽輪發(fā)電機組的安全。上圖為某機組的潤滑油壓低保護系統(tǒng)框圖。當潤滑油壓低于I值時，啟動交流備用油泵，以恢復(fù)油壓；若潤滑油壓繼續(xù)下降，低于Ⅱ值時，啟動直流備用油泵；當潤滑油壓低于Ⅲ值時，發(fā)出停機保護信號；當潤滑油壓低于Ⅳ值時，若機組處于盤車狀態(tài)，則停止盤車。有些機組的保護系統(tǒng)，在啟動直流備用油泵的同時，跳閘停機。例如：對N300-165/565/565型汽輪機，保護條件為：潤滑油壓低于0.08MPa時，發(fā)出潤滑油壓低報警信號；低于0.055MPa時，啟動交流備用油泵；低于0.04MPa時，啟動直流潤滑油泵；低于0.02MPa時，停止盤車。對N200-130/535/535型汽輪機，保護條件為：潤滑油壓低于0.05MPa時，啟動交流備用油泵；低于0.04MPa時，啟動直流潤滑油泵，同時停止停機；低于0.03MPa時，停止盤車。3.凝汽器真空的監(jiān)視和保護凝汽器真空下降的原因(1)循環(huán)水泵發(fā)生故障，使冷卻水量減少或下降；(2)抽氣裝置發(fā)生故障，不能正常抽氣；(3)凝汽器水位升高，淹沒了部分銅管和抽氣口；(4)凝汽器銅管臟污，使傳熱效率降低或銅管堵塞；(5)真空系統(tǒng)不嚴密，漏入空氣等。凝汽器真空下降的危害凝汽器真空下降，主要有以下危害：(1)使汽輪機組的熱經(jīng)濟性和出力下降；(2)使排汽溫度增高，造成低壓缸熱膨脹變形，和低壓缸后面的軸承上抬，破壞機組的中心，使振動增大；(3)使凝汽器銅管的內(nèi)應(yīng)力增大，破壞凝汽器的嚴密性；(4)使汽輪機內(nèi)蒸汽焓降減少，增大級的反動度，使軸向推力增大，可能造成推力瓦損壞。真空的監(jiān)測與保護凝汽器的真空是指凝汽器的負壓的絕對值，即真空=當?shù)卮髿鈮?凝汽器的絕對壓力。真空的監(jiān)視：汽輪機運行中必須嚴格監(jiān)視凝汽器的真空．當真空下降到規(guī)定限值時，發(fā)出報警信號，當真空下降到危險值時，發(fā)出停機信號。一般應(yīng)裝設(shè)指示式、電接點式、數(shù)字式和記錄式真空表，以便對凝汽器的真空進行監(jiān)視和記錄。低真空保護：由于低真空運行對機組的安全運行危害極大，所以必須進行低時真空保護。運行中無論何種原因引起凝汽器真空下降，且超過規(guī)定的低限值時，應(yīng)首先減小汽輪機的負荷。例如某300MW機組在額定參數(shù)下運行，真空不低于90kPa。如真空下降4kPa，則應(yīng)發(fā)報警信號，若繼續(xù)下降應(yīng)啟動備用循環(huán)泵和備用抽氣器；若下降到86kPa以下，應(yīng)采取減負荷措施，真空每下降1.3kPa，減負荷30MW，若下降到73kPa，負荷應(yīng)減至零，真空低至63kPa時，應(yīng)關(guān)閉主汽門，立即停機。凝汽器上還裝設(shè)有安全門：當凝汽器真空降至危險值，而低真空保護裝置不動作，則排汽壓力進一步上升。當排汽壓力大于2~4kPa表壓力時，凝汽器上等薄膜式安全門被沖開，汽輪機向外排汽，避免凝汽設(shè)備因低壓缸排汽溫度和壓力上升而損壞。低真空保護裝置根據(jù)預(yù)先規(guī)定的限值發(fā)出信號，使相應(yīng)的控制回路動作達到自動保護的目的。對真空的監(jiān)視除一般設(shè)有指示和記錄表外，還采用獨立的電接點真空表或真空繼電器發(fā)出保護信號。如果真空降低到最低極限值而真空保護裝置不動作，排汽壓力大于2~4kPa表壓力時，凝汽器上的薄膜式安全門被沖開，汽輪機向大氣排汽，可避免發(fā)生凝汽設(shè)備因排汽缸壓力和溫度升高而遭到破壞的事故。四、汽輪機進水保護

隨著機組容量的增大，汽輪機本體結(jié)構(gòu)也越加復(fù)雜，發(fā)生汽輪機進水、進冷蒸汽事故的可能性也增大。因汽輪機進水、進冷蒸汽的事故，通稱為進水事故。進水事故的危害是十分嚴重的，往往造成葉片損壞、大軸彎曲、閥門和汽缸產(chǎn)生永久變形甚至裂紋、推力瓦燒毀等嚴重事故。因此必須采取防止汽輪機進水的保護措施。進水事故的危害(1)葉片的損傷和斷裂。當水進入汽輪機的流通部分時，動葉片特別是較長葉片受到水沖擊而損傷或斷裂。(2)動靜部件摩擦、碰撞。當水或冷蒸汽進入汽輪機時，使機組發(fā)生劇烈振動，汽缸變形，漲差增大，導致汽輪機內(nèi)部動靜部件發(fā)生徑向或軸向摩擦或碰撞。徑向碰撞嚴重時，會造成大軸彎曲事故。(3)引起金屬產(chǎn)生裂紋。機組在啟動時，如果經(jīng)常出現(xiàn)進水、進冷蒸汽，汽輪機動靜部件由于反復(fù)受到急劇冷卻，在交變熱應(yīng)力的作用下，就會產(chǎn)生裂紋。(4)使閥門與汽缸的結(jié)合面漏汽。由于閥門和汽缸受到急劇冷卻，使金屬產(chǎn)生永久變形，造成漏汽。(5)推力瓦燒毀。當進水或進冷蒸汽時，使軸向推力急劇增大，推力軸承超載，造成推力瓦上的烏金燒熔。對于中間再熱式機組，如果主汽溫度急劇下降或汽輪機高壓缸發(fā)生水沖擊，使反軸向推力增大，嚴重時會使總的推力方向改變，由推力軸承的非工作推力瓦承載，如果不及時停機，還會引起轉(zhuǎn)子向前竄動，燒毀推力瓦，導致動靜部件發(fā)生摩擦、碰撞。當再熱汽溫急劇下降或中壓缸發(fā)生水沖擊時，正軸向推力增大，同樣可能造成燒毀推力瓦、導致動靜部件摩擦、碰撞的嚴重事故。1.汽輪機進水事故的防止造成汽輪機進水、進冷蒸汽的原因是多方面的，如設(shè)計缺陷、運行操作不當、安裝維修不當、對相關(guān)參數(shù)沒有監(jiān)測手段或監(jiān)測不當?shù)取？赡茉斐善啓C進水、進冷蒸汽的部位，也有很多。任何與汽輪機連接的接口管道都有可能造成汽輪機進水，主要涉及以下系統(tǒng)及設(shè)備：(1)主蒸汽系統(tǒng)、管道及疏水裝置；(2)主蒸汽減溫系統(tǒng)；(3)再熱蒸汽系統(tǒng)、管道及疏水裝置；(4)再熱減溫系統(tǒng)；(5)汽輪機抽汽系統(tǒng)、管道及疏水裝置；(6)給水加熱器、管道及疏水裝置；(7)汽輪機的疏水系統(tǒng)；(8)汽輪機的蒸汽密封系統(tǒng)、管道及疏水裝置；(9)啟動系統(tǒng)；(10)凝汽器系統(tǒng)；(11)除氧器系統(tǒng)等。防止汽輪機進水的一般設(shè)計原則：(1)汽輪機的進水可能來自汽輪機的任何一個接口管道，因此在設(shè)計管道系統(tǒng)(如主蒸汽管道和再熱蒸汽管道)時，要確保疏水管路的坡度，要求每個低位點的疏水必須暢通。(2)在水平管道的低位點上，應(yīng)裝設(shè)疏水罐，并裝設(shè)水位監(jiān)測控制裝置。疏水罐應(yīng)盡可能地靠近汽輪機，并且有足夠的管徑和長度。疏水系統(tǒng)配置兩個水位傳感器，用于發(fā)送“水位高Ⅰ值”、“水位高Ⅱ值”信號。當水位高Ⅰ值時，自動全開疏水閥。當水位高Ⅱ值時，發(fā)出水位高Ⅱ值報警信號到主控室，以引起運行人員注意，及時采取相應(yīng)措施。

(3)主汽減溫系統(tǒng)、再熱減溫系統(tǒng)減溫調(diào)節(jié)閥前應(yīng)裝設(shè)自動關(guān)斷閥。當在汽輪機跳閘、主燃料跳閘(MFT)、啟動狀態(tài)、低負荷狀態(tài)或汽溫偏低等情況下，關(guān)閉關(guān)斷閥，防止漏流，禁止噴水減溫。(4)給水加熱器、除氧器等汽輪機抽汽管道上應(yīng)裝設(shè)抽汽逆止閥和自動關(guān)斷閥，并裝設(shè)水位監(jiān)測保護裝置，當水位過高時，關(guān)斷抽汽。(5)在疏水罐附近的主汽管道、再熱管道、抽汽口附近管道及汽缸等部件的上、下部均應(yīng)裝設(shè)熱電偶測點等。裝設(shè)熱電偶測點的目的是，用于監(jiān)視管道或汽缸上、下部的溫差。當溫差大于某一數(shù)值時，表明汽輪機可能進水，應(yīng)立即采取緊急措施，防止造成事故或防止事故進一步擴大。

2.防止汽輪機進水的保護控制策略某廠的一臺300MW汽輪發(fā)電機組的防進水保護系統(tǒng)，利用DCS控制系統(tǒng)構(gòu)成一個防進水控制管理模塊，其控制策略是按機組的啟動加負荷過程、降負荷停機過程和異常工況三種情況，實現(xiàn)汽輪機防進水保護的各類疏水閥門的輸出控制。它將高壓管系、低壓管系、汽輪機本體和其他管系分解為8個輸出控制類別，進行手動或自動成組開、關(guān)各類疏水閥門。主要的控制分類如下：(1)當負荷<10%額定負荷時，自動打開高、低壓組全部疏水閥門。(2)當負荷>10%而<20%額定負荷時，自動關(guān)閉高壓本體和高壓管系全部疏水閥門。可以手動成組開或成組關(guān)高壓組疏水閥門。(3)當負荷>20%額定負荷時，自動關(guān)閉低壓本體和低壓管系全部硫水閥門。可以與高低壓組選擇鍵、本體組選擇鍵、管系選擇鍵配合，實現(xiàn)手動成組開或成組關(guān)高壓組本體、高壓組管系，低壓組本體或低壓組管系的疏水閥門。(4)當汽輪機跳閘時，自動開高壓組和低壓組全部疏水閥門。(5)當EH油壓低時，自動開汽輪機本體疏水閥門。(6)當EH油壓正常時，以脈沖信號一次性自動關(guān)閉汽輪機本體疏水閥門。ETS的功能：ETS(emergencytripsystem)是汽輪機危急跳閘系統(tǒng)的簡稱。危急跳閘系統(tǒng)用以監(jiān)視汽輪機的某些參數(shù)，當這些參數(shù)超過其運行限制值時，該系統(tǒng)就關(guān)閉全部汽輪機蒸汽進汽閥門，緊急停機。ETS與TSI(汽輪機安全監(jiān)視儀表系統(tǒng))、DEH(數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng))一起構(gòu)成汽輪發(fā)電機組的監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)用了雙通道概念，布置成“或-與”門的通道方式，這就允許系統(tǒng)運行時進行在線試驗，并在試驗過程中裝置仍起保護作用，從而保證此系統(tǒng)的可靠性。五、汽輪機緊急跳閘保護ETS系統(tǒng)主要部件是4只自動停機遮斷電磁閥（AST）。在正常運行時，它們是關(guān)閉的，從而封閉了自動停機危急遮斷母管上的抗燃油泄油通道，使所有蒸汽閥執(zhí)行機構(gòu)活塞下的油壓建立起來。當危急遮斷系統(tǒng)所監(jiān)視的汽輪機某些重要參數(shù)，如推力軸承磨損、軸承油壓過低、凝汽器真空低、抗燃油壓過低等危急遮斷信號產(chǎn)生時，則AST電磁閥打開，總管泄油，使所有蒸汽閥門關(guān)閉，導致汽輪機停機。300MW緊急跳閘系統(tǒng)的保護功能一般有：①汽輪機電超速保護；②軸向位移保護；③軸承油壓低保護；④EH油壓低保護；⑤真空低保護；⑥1~7號軸承振動保護；⑦MFT主燃鴨跳閘停機保護；⑧DEH失電停機保護；⑨差脹越限保護；⑩高壓缸排汽壓力高停機保護；⑾發(fā)電機內(nèi)部故障停機保護；⑿手動緊急停機。(一)工作原理該系統(tǒng)是由以下部分組成：一個跳閘控制柜、一個裝有跳閘電磁閥和狀態(tài)壓力開關(guān)的危急跳閘控制塊、三個裝有試驗電磁閥和壓力開關(guān)組成的試驗塊、ETS操作盤一塊、ETS操作盤裝在主控室的操作臺上。系統(tǒng)機柜中采用兩套控制器并聯(lián)運行，即定義為A機和B機，當A機故障時，使得奇數(shù)通道(通道1)跳閘；當B機故障時，使得偶數(shù)通道(通道2)跳閘。操作盤上設(shè)有跳閘"首出"信號記憶燈，且每一組信號都可以給出"首出"記憶信號，即第一個到來的跳閘信號指示燈閃動亮，其他跳閘信號指示燈常亮，手動復(fù)位后，跳閘信號消失。并且每一組信號給出兩路輸出，一路信號到DAS，另一路到光字牌。OPC（Overspeed

protection

controller超速保護控制）電磁閥，一般是失電關(guān)閉，帶電打開。作為103％超速用。AST（automatic

shift

trip

危機遮斷）電磁閥，就是機組危急遮斷電磁閥，失電打開卸掉安全油，實現(xiàn)機組停機。

1.跳閘塊工作原理跳閘塊安裝在前箱的右側(cè)，塊上共有6個電磁閥,2個OPC電磁閥是110V(DC),常閉電磁閥，正常運行中電磁閥處于失電狀態(tài)。4個AST電磁閥是110V(AC)；常開閥，正常情況下,AST電磁閥是常帶電結(jié)構(gòu),110V(AC)電壓通過變壓器將20V(AC)變成110V(AC)。跳閘塊電磁閥連接如圖所示：P1點壓力為12.74MPa左右。通過節(jié)流孔J1、J2使P2點壓力為6.37MPa左右。在做試驗時；J1的20-1/AST20-3/AST動作，使得P2點壓力升高至12.74Mpa；若20-2/AST和20-4/AST動作，則P2點壓力降為0。壓力開關(guān)K1、K2設(shè)定值分別為K1：8.82MPa，K2：3.92MPa。通道1(20-1/AST,20-3/AST)動作試驗時,K1動作；通道2(20-2/AST,20-4/AST)動作試驗時，K2動作；K1、K2分別送出指示信號。由于整個跳閘塊采用"雙通道"原理，當一個通道中的任一只電磁閥打開都將使該通道跳閘。但不能使汽輪機進汽閥關(guān)閉，只有當兩個通道都跳閘時，才能使汽輪機進汽閥關(guān)閉，起到跳閘作用，因此可大大提高其可靠性，可有效地防止"誤動"和"拒動"。2.試驗塊工作原理該系統(tǒng)共有三個試驗塊：EH油試驗塊、潤滑油試驗塊和真空試驗塊。每個塊的原理均相同，其原理如下： 每個試驗塊都被布置成雙通道。J1、J2為節(jié)流孔；F、F1、F2為手動閥；S1、S2為電磁閥；B1、B2為壓力表；K1、K2、K3、K4為壓力開關(guān)。節(jié)流孔的作用是將兩路隔離開，試驗時互不干擾。試驗可以手動就地試驗，也可以在主控室通過試驗按鈕遠方試驗。用按鈕試驗時，電路上有閉鎖，保證不會兩路同時試驗，一路試驗時，另一路還有保護功能。用就地手動閥試驗時，不能兩路同時作，否則將會引起誤跳機。手動試驗時，尤其要注意。正常情況下，壓力油通過節(jié)流孔送到壓力開關(guān)和指示表，指示表將指示正常油壓，一旦油壓降低，兩邊的4個壓力開關(guān)只要各有一個開關(guān)動作，都將引起跳機(其試驗塊原理圖見圖)。電磁閥接成兩"或—與"關(guān)系，既可防止誤跳，又可防止拒跳。試驗時，打開F1或S2，則B1上指示將緩緩下降，達到設(shè)定值時,K1、K3將動作,ETS遠方在線試驗時，對應(yīng)試驗盤上指示燈亮，表示出相應(yīng)跳閘控制閥上某一路在試驗。由于跳閘閥布置成雙通道，所以只試驗一路不會產(chǎn)生跳閘信號，若此時被測參數(shù)真的達到停機值，則試驗塊上的壓力開關(guān)將全部動作，兩路信號通過"與"的作用，產(chǎn)生跳閘信號，通過跳閘控制塊使機組停下來，所以說該試驗塊可以在線試驗，并不影響機組的保護功能。試驗塊電磁閥的電源是220V，AC。試驗完畢后，要注意表壓是否恢復(fù)到正常值，否則不準試驗另一路。3.EIS控制柜ETS控制柜是系統(tǒng)的核心部分，完成系統(tǒng)的控制和監(jiān)視，由電氣超速組件、邏輯組件、電源組件及端子排組成。機柜上部裝有兩塊轉(zhuǎn)速表，中間部分為兩組PC機，下面裝有一塊模擬試驗盤，并有7個電源指示燈，即對應(yīng)有7電源開關(guān)。7個電源指示燈分別用于指示A、B側(cè)220V；A、B側(cè)110V；A、B側(cè)24V和24V電源(模擬試驗盤的電源)。最下面還有3個預(yù)制電纜插座。(1)操作盤 操作盤上設(shè)有跳閘指示燈、電源指示燈及手動跳閘按鈕、試燈按鈕、確認按鈕和跳閘復(fù)位按鈕，并設(shè)有EH油壓、潤滑油壓、真空三個信號的A、B通道試驗按鈕。在操作盤中間還有一個鑰匙開關(guān)，設(shè)有三種運行工況，即超速抑制、運行、在線試驗。當機組跳閘時，第一個引起跳機的信號相應(yīng)的信號燈閃動,隨后的跳機信號對應(yīng)的指示燈常亮。當操作員需通過操作盤上的停機按鈕緊急停機時,要與確認按鈕同時按下。在進行在線試驗時,先將鑰匙開關(guān)置于"在線試驗"位置,按下相應(yīng)的試驗開關(guān),通過試驗塊上的電磁閥引起相應(yīng)的通道跳閘,相應(yīng)通道的ASP指示燈亮。在作機械超速試驗時,鑰匙開關(guān)置于"超速抑制"位置。在正常運行時,鑰匙開關(guān)應(yīng)置于"運行"位置。在任何時候；按下試燈按鈕時；操作盤上面兩排指示燈全亮。(2)模擬試驗盤試驗盤通過航空插頭與輸入端子排連接,用以模擬輸入信號,此信號盤與輸入信號是一一對應(yīng)的。

(3)邏輯組件邏輯組件采用PC機完成邏輯控制。合上兩路電源開關(guān),兩臺可編程序控制器同時工作,如一臺PC機損壞,需要維修,可讓另一臺單機運行，并且故障那臺機所對應(yīng)的通道為跳閘狀態(tài).

(4)電氣超速組件測速信號來自裝在盤車大齒輪的兩個無源磁組發(fā)信器，經(jīng)兩塊轉(zhuǎn)速表處理產(chǎn)生跳機節(jié)點信號，進入PLC；使機組停運。(二)危急跳閘裝置保護項目

1.電超速保護 當機組轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的110%時，電超速保護動作迫使機組緊急停運，以防止超速飛車事故的發(fā)生。電超速保護由一個安裝在盤車設(shè)備處的磁阻發(fā)送器和安裝在遮斷電器柜中的超速插件所組成。圖10-3為電超速遮斷系統(tǒng)原理圖

圖中左邊的磁阻發(fā)送器是用來將被測轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成頻率信號的測量元件，它由測速齒盤和測速頭兩部分組成。測速齒盤隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，測速頭內(nèi)裝有永久磁鐵、鐵芯和線圈組件，它裝在磁盤徑向位置的固定支架上，間隙1mm左右。當磁盤隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，鐵芯與磁盤的間隙便不斷變化，每經(jīng)過一齒，氣隙磁阻變化一次，而磁路中的磁通量也隨之變化，套在鐵芯上的線圈就感應(yīng)出一個交變電動勢的波形，此感應(yīng)電動勢，就是測速頭的輸出信號。設(shè)齒盤的齒數(shù)為z；汽輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n(r/min)；則輸出信號的頻率為

f=nz/60

由于齒數(shù)z是固定的,f與n為單值關(guān)系，因而很方便地將頻率f代替為轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速n信號。該信號經(jīng)過整形、濾波等處理后，便可得到一個模擬轉(zhuǎn)速信號。圖中，一路經(jīng)過由運算放大器組成的緩沖放大器，它把信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速的指示值。另一路與規(guī)定的超速脫扣電壓進行比較，當轉(zhuǎn)速低于脫扣轉(zhuǎn)速時，說明被測轉(zhuǎn)速的模擬電壓低于脫扣電壓，經(jīng)比較后輸出的電壓為正值；當被測轉(zhuǎn)速高于整定轉(zhuǎn)速，經(jīng)比較后輸出電壓為負值，使控制繼電器的晶體管V1導通，繼電器的線圈OST帶電，通過超速遮斷繼電器邏輯系統(tǒng)，最終緊急停機。2.軸向位移保護在運行中，汽輪機的軸向位移是受到嚴格限制的，當汽輪機轉(zhuǎn)子的推力過大，產(chǎn)生超過允許值的位移時，會引起推力軸承磨損，嚴重時會使汽輪機的轉(zhuǎn)動部分與靜止部分產(chǎn)生摩擦，甚至會造成葉片斷裂等重大事故，因此汽輪機都設(shè)置軸向位移保護，當機組軸向位移達到+1mm或-1mm時保護動作停機，以實現(xiàn)對機組的安全保護。3.潤滑油壓低保護機組軸承油壓過低，將引起供油量不足，容易造成軸頸與軸瓦之間的干摩擦，燒壞瓦塊，引起機組強烈振動等，為此汽輪機設(shè)置潤滑油壓低保護，當機組潤滑油壓降至0.041MPa時保護動作停機。

4.EH油壓低保護EH油是DEH系統(tǒng)中的控制和動力用油，用以控制所有主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥，當油壓過低時可能會導致機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控而釀成事故。因此，本系統(tǒng)設(shè)置了低油壓保護，當EH油壓降低至9.31MPa時保護動作停機。5.真空低保護一般來說，機組真空過低主要是由循環(huán)水系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)發(fā)生故障引起的。當機組真空過低時，會引起排氣溫度升高，低壓缸安全門爆破甚至低壓缸變形，機組振動增大，如果處理不當還會造成其他嚴重的設(shè)備損壞事故。為此，系統(tǒng)設(shè)置為凝汽器真空降低至-66kPa時，低真空保護動作停機，以防因真空過低而造成設(shè)備損壞。6.外接遮斷信號(1)手動停機，操作員可通過手動停機按鈕進行遠方于動停機；(2)DEH失電,DEH失去電源時保護動作停機；(3)DEH超速，機組轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的110%時保護動作停機；(4)鍋爐MFT保護；MFT動作汽輪機跳閘；(5)發(fā)電機故障，發(fā)電機解列汽輪機跳閘；(6)透平壓比低，在發(fā)電機并列狀態(tài)下，調(diào)節(jié)級壓力與高壓缸排汽壓力之比低于1.7時，汽輪機跳閘，此保護用于防止汽輪機高壓缸過熱；(7)高壓缸排汽溫度高，當高壓缸排汽溫度高至427℃時，保護動作停機。ETS保護系統(tǒng)邏輯關(guān)系圖如圖所示(三）危急遮斷保護

1.機械超速保護(1)機械超速危急這斷系統(tǒng)的工作原理在DEH系統(tǒng)中，對轉(zhuǎn)速的控制設(shè)有多重保護。機械超速遮斷系統(tǒng)是1個獨立的系統(tǒng),與常規(guī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的超速保護基本相同，在機組超速時通過機械動作而實現(xiàn)停機。

上圖為機械超速危急遮斷系統(tǒng)的工作原理圖。它的傳感器為飛錘式傳感器，裝于轉(zhuǎn)子延伸軸的橫向孔中，其質(zhì)心與轉(zhuǎn)子的幾何中心偏置，通過壓彈簧，將飛錘緊壓在橫向小孔中，利用彈簧約束力與飛錘離心力平衡的原理來設(shè)計動作轉(zhuǎn)速。設(shè)飛錘的質(zhì)量為m；飛錘的質(zhì)心與轉(zhuǎn)子的幾何中心距離為a，飛錘出擊距離為x，離心力為c，轉(zhuǎn)子角速度為ω，則飛錘的離心力與轉(zhuǎn)子角速度的關(guān)系為c=m(a+x)ω2從式中看出，只要規(guī)定了動作轉(zhuǎn)速ω，則離心力便可以求出。然后設(shè)計壓彈簧，其約束力p的方向與離心力的方向相反，當c＜p時，飛錘不出擊,當c≥p時，飛錘出擊，通過碰鉤使機械危急遮斷機構(gòu)動作并實行停機。機械超速保護系統(tǒng)與電超速系統(tǒng)是兩個獨立的系統(tǒng)，其控制油源取自潤滑油主油泵出口的高壓油。當機組正常運行時，脫扣油母管中的油，自主油泵出口管經(jīng)節(jié)流后分兩路進入危急遮斷油滑閥，其中一路經(jīng)二級節(jié)流后，作用在危急遮斷油滑閥并使之緊壓在閥座上，把滑閥的泄油口關(guān)閉；另一路只經(jīng)一級節(jié)流，引入超速保護試驗滑閥，再進入危急遮斷滑閥。由于危機遮斷滑閥左側(cè)的面積小于右側(cè)的面積,所以油壓的作用力把滑閥推向左側(cè),使蝶閥緊壓在閥座上,堵住了泄油孔,結(jié)果脫扣油母管中的油壓等于主油泵出口的油壓,遮斷系統(tǒng)處于待發(fā)狀態(tài)。飛錘動作轉(zhuǎn)速一般為額定轉(zhuǎn)速的108%~111%。當機組正常運行時,飛錘因偏心所產(chǎn)生的離心力不足以克服彈簧反方向的約束力,飛錘不能出擊。當機組超速時,隨著轉(zhuǎn)速的升高,離心力和約束力隨之增加,當離心力大于約束力時,飛錘外移,偏心距加大,根據(jù)飛錘的設(shè)計特性,到達整定的轉(zhuǎn)速后,離心力增加的速度超過約束力增加的速度，于是飛錘迅速克服約束力而出擊。出擊的飛錘作用在脫扣碰鉤上，使碰鉤圍繞其短軸旋轉(zhuǎn)，帶動危急遮斷滑閥向右運動，蝶閥隨之離開閥座并泄油，導致機械脫扣油母管中的油壓降低，通過隔膜閥的作用，使汽輪機緊急停機。當機械遮斷系統(tǒng)動作，汽輪機停止進汽后，轉(zhuǎn)速將逐漸下降，當降到離心力接近彈簧的約束力時，根據(jù)飛錘的設(shè)計特性，由于離心力的降低速度較約束力降低的速度快，彈簧的約束力使飛錘退回到出擊前的原位，其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱復(fù)位轉(zhuǎn)速?？紤]到重新并網(wǎng)的方便，一般復(fù)位轉(zhuǎn)速稍高于額定轉(zhuǎn)速。由于脫扣碰鉤轉(zhuǎn)動時可使曲臂脫鉤，曲臂受彈簧拉力的作用而向下轉(zhuǎn)動，所以當飛錘復(fù)位后，若要重新建立脫扣油壓，運行人員必須手動復(fù)位，使曲臂轉(zhuǎn)動并重新返回到掛鉤位置，此時危急遮斷滑閥才能在油壓的作用下向左移動，使蝶閥重新壓在閥座上并建立脫扣油壓，繼續(xù)行使超速遮斷保護功能。(2)機械超速遮斷機構(gòu)

上圖為機械超速遮斷機構(gòu)圖。機械超速遮斷部分的主要組成部件是:轉(zhuǎn)軸

21、碰鉤24、遮斷與復(fù)位連桿30、手動遮斷與復(fù)位杠桿33、手動試驗杠桿34、蝶閥座42、飛錘彈簧48、飛錘49、彈簧定位螺圈50、定位銷51、蝶閥54、危急遮斷滑閥58、滑閥套筒59和節(jié)流孔塞等。其動作原理上面已經(jīng)介紹，整定時對主要工作間隙的要求是：正常位置時，碰鉤與飛錘的間隙為1.6~2.4mm；遮斷位置時，碰鉤與飛錘的間隙不小于9.5m；遮斷碰鉤與復(fù)位連桿18間應(yīng)有1.6mm的搭接。除了自動超速遮斷機構(gòu)外，機組還配置有手動遮斷與復(fù)位機構(gòu)和手動試驗機構(gòu)，它們均裝在機組的前軸承箱前面，屬于就地操作機構(gòu)。當超速遮斷機構(gòu)已經(jīng)遮斷機組，需要重新復(fù)位時，必須用手推動手動遮斷與復(fù)位杠桿33至"復(fù)位"的位置，才能使其復(fù)位。但是，必須等待轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低，并在飛錘恢復(fù)到正常位置以后，才能進行復(fù)位操作。

危急保安器注油閥，其作用是在機組不升速的條件下試驗危急保安器的動作可靠性。試驗時必須先將試驗隔離手柄扳至"隔離"位，切斷脫扣油管至危急遮斷滑閥的主通道。在試驗時危急遮斷滑閥動作后，僅使經(jīng)過二次節(jié)流的油泄去，由于泄油量極小，遠遠達不到隔膜閥的動作油壓，所以能保證汽輪機的正常運行。設(shè)置二次節(jié)流油路到危急遮斷滑閥去的作用是，使滑閥上下部油壓的作用力平衡，以防止滑閥卡澀。

危急遮斷滑閥也可通過自動復(fù)位裝置，在集控室遙控操作復(fù)位。從圖看出，該裝置是由四通電磁閥、遙控復(fù)位氣缸、活塞連桿和復(fù)位—遮斷杠桿等組成。在危急遮斷滑閥復(fù)位前，四通電磁閥斷電，關(guān)斷進入氣缸的壓縮空氣通道，遮斷機構(gòu)處于脫鉤狀態(tài)，為了使之復(fù)位，電磁閥經(jīng)通電后打開，使氣缸的一端輸入壓縮空氣，另一端排大氣，壓縮空氣推動連桿使之向下移動，經(jīng)旋轉(zhuǎn)杠桿使支點另一側(cè)的碰鉤掛鉤，并關(guān)閉超速遮斷滑閥，當快速限位開關(guān)動作時，說明氣缸已達到其行程的終點，超速遮斷滑閥已處于復(fù)位狀態(tài)。隨后，即可切斷電磁閥的電源，壓縮空氣進入氣缸的另一端，使活塞重新返回原位,"復(fù)位—遮斷"手柄也回到正常位置，此后，只要危急遮斷滑閥仍舊關(guān)閉，該手柄就一直保持在此位置不變，等待下一次的遙控復(fù)位指令。2、OPC超速保護機組OPC超速保護系統(tǒng)的作用，是在轉(zhuǎn)速達到一定范圍(103%n0)時迅速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽閥，這些措施對保證電網(wǎng)穩(wěn)定、避免機組因停機而重新啟動、節(jié)約時間減少損失具有十分重要的意義。該保護是通過超速保護控制器來實現(xiàn)的，其功能包括兩個方面：負荷下跌預(yù)測功能和機組超速控制功能。

（1）負荷下跌預(yù)測功能(LDA)它是基于負荷大幅度下跌(如全甩負荷)、勵磁電路斷開、機械功率仍保持在30%額定功率以上或再熱器壓力出現(xiàn)低限故障情況下的一種保護措施，目的是為了避免機組超速過大，引起危急遮斷系統(tǒng)動作。此時，由LDA置位并發(fā)出請求，關(guān)閉高中壓缸調(diào)節(jié)汽閥，機組自動轉(zhuǎn)入速度控制方式。當勵磁斷開一段時間后(1~10s)；確信轉(zhuǎn)速已小于103%n0時，LDA復(fù)位,OPC電磁閥斷電,EH系統(tǒng)重新建立遮斷總管油壓，中壓調(diào)節(jié)汽閥重新被打開，高壓調(diào)節(jié)汽閥仍受DEH的控制，在轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速后，再行重新并網(wǎng)，縮短機組重新啟動的時間。（2）機組超速控制功能不論機組是轉(zhuǎn)速控制還是負荷控制，只要轉(zhuǎn)速超過103%n0；而且信號可靠時，超速控制器的邏輯系統(tǒng)都要輸出控制信號，快速關(guān)閉高中壓調(diào)節(jié)汽閥。

3、機械超速保護與ETS系統(tǒng)的聯(lián)動原理機械超速遮斷系統(tǒng)也可認為是更上一級的保護，即當OPC超速保護系統(tǒng)、電氣超速遮斷系統(tǒng)(ETS)均不起作用時，由機械超速遮斷系統(tǒng)行使保護機組的任務(wù)。因此，它的動作轉(zhuǎn)速，應(yīng)整定得比電超速遮斷的轉(zhuǎn)速略高，一般為(111%~112%n0)間。機械超速遮斷系統(tǒng)使用的潤滑油與EH系統(tǒng)的抗燃油互不相干，它與危急遮斷安全油系統(tǒng)的惟一聯(lián)系是隔膜閥。隔膜閥布置在前軸承箱的側(cè)面，其作用是機械超速系統(tǒng)動作、隔膜閥上部油壓下降時，泄去危急遮斷油總管上的安全油，遮斷汽輪機。當汽輪機正常運行時，潤滑油系統(tǒng)的汽輪機油通入閥蓋內(nèi)隔膜閥的上部腔室中，其作用力大于彈簧約束力，使隔膜閥處于關(guān)閉位置，切斷危急遮斷油總管通向回油的通道，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)能正常工作。當機械超速機構(gòu)或手動超速試驗杠桿分別動作或同時動作時，通過危急遮斷滑閥泄油，可使隔膜閥上部的油壓下降或消失，壓彈簧打開隔膜閥，泄去危急遮斷總管上的安全油，通過快速卸載閥快速關(guān)閉所有的進汽閥和抽汽閥，以達到緊急停機的目的。第四節(jié)單元機組的保護一、單元機組的熱工保護的作用和方式

大型單元機組是一個有機的整體，關(guān)系密切。任一環(huán)節(jié)或輔機發(fā)生故障，輕則迫使機組降低出力，嚴重時可能導致整臺機組停運，處理不當則有可能造成設(shè)備損壞或人身傷亡事故。當任何部分發(fā)生危及機組安全運行的事故時，熱工保護系統(tǒng)必須發(fā)出各種指令送到有關(guān)控制系統(tǒng)和被控設(shè)備中，自動進行減負荷、投旁路系統(tǒng)、停機或停爐等出力，以確保機組的安全，稱單元機組的熱工保護，也稱爐、機、電大聯(lián)鎖保護。就單元機組而言，其發(fā)生的故障或事故主要有以下特點：（1）在單元機組而言，輔機故障占有較高的比例。（2）燃料質(zhì)量的變化或燃燒器系統(tǒng)局部故障引起燃燒工況不穩(wěn)定，甚至導致鍋爐熄火。（3）自動控制裝置元器件損壞、控制信號故障、故障系統(tǒng)設(shè)計方案考慮不周或使用不當也會造成設(shè)備停運、系統(tǒng)異常。（4）單元機組的集控，要求爐、機、電作為一個整體來監(jiān)控運行，特別要求機爐之間能協(xié)調(diào)運行，保證蒸汽供需雙方平衡。如果操作不當，就可能造成機組參數(shù)超限，甚至造成機組停運。在單元機組發(fā)生故障時，要求判斷準確、處理迅速，盡量保證設(shè)備安全，以利于較短時間內(nèi)恢復(fù)機組運行。對于單元機組的故障處理原則有如下要求：（1）要采取措施，盡可能迅速解除對人身和設(shè)備安全的直接威脅。（2）在事故處理過程中，要樹立保障設(shè)備安全的意識，防止主輔設(shè)備的嚴重損壞，盡量減少經(jīng)濟損失。（3）一旦發(fā)生故障，要迅速判斷原因，盡量縮小事故范圍，并盡力維持機組安全運行。（4）在事故處理過程中，必須使機、爐、電密切配合，統(tǒng)籌兼顧，全面考慮。（5）單元機組都配置了較高自動化水平的控制系統(tǒng)，運行控制和故障處理在很大程度上要依賴先進的控制策略和自動化裝置的快速處理能力，這就依賴于針對單元機組統(tǒng)籌考慮和設(shè)計的保護系統(tǒng)和綜合事故處理機制。要經(jīng)常保證聯(lián)鎖保護系統(tǒng)的可靠性；保證RB（減負荷）控制功能的可控性；保證MFT跳閘保護功能的準確性和可靠性。（6）必須保證事故數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的正常運行和記錄功能。主要有三種控制方式：（1）輔機故障減負荷控制（RB）。（2）機組快速甩負荷控制（FCB）（3）總?cè)剂咸l保護（MFT）二、輔機故障減負荷控制輔機故障減負荷控制邏輯圖這類故障是機組主要輔機發(fā)生局部重大故障，而鍋爐、汽輪機和發(fā)電機主體設(shè)備正常，如個別送風機跳閘、個別引風機跳閘等。這時控制系統(tǒng)將強制機組按要求速率減負荷，降低到尚在運行的輔機能夠擔當?shù)呢摵蔀橹?，以穩(wěn)定機組的繼續(xù)安全運行，這種熱工保護叫做輔機故障減負荷控制（RUNBACK）一般納入RB控制的輔機主要有如下幾個：（1）一臺爐水泵跳閘RB控制。（2）一臺送風機跳閘RB控制。（3）一臺引風機跳閘RB控制。（4）一臺空氣預(yù)熱器跳閘RB控制。（5）一臺一次風機跳閘RB控制。（6）一臺磨煤機跳閘RB控制。（7）一臺汽動給水泵跳閘而電動給水泵未能聯(lián)動投運RB控制。某300WM輔機故障減負荷控制邏輯圖三、機組快速甩負荷控制在機組運行過程中汽輪機或電氣部分發(fā)生事故而鍋爐運行正常，如電網(wǎng)故障、汽輪機或發(fā)電機本身發(fā)生故障等，這時熱工保護系統(tǒng)應(yīng)使鍋爐維持在盡可能低的負荷下運行，而汽輪發(fā)電機可以跳閘，也可以在一定的條件限制下盡可能使汽輪機空載運行或自帶廠用電運行，以便故障消除后較快地恢復(fù)運行，這種方式稱為機組快速甩負荷（FCB）當機組設(shè)計FCB時，必須配以足夠容量的旁路系統(tǒng)，必須考慮設(shè)備及故障功能的可靠性。四、為主燃料跳閘保護和機組大聯(lián)鎖當機組在運行過程中發(fā)生帶有全局性的危險事故，如鍋爐超壓、爐膛滅火、送風機全部跳閘、引風機全部跳閘和汽保嚴重缺水等，無法繼續(xù)運行時，熱工保護系統(tǒng)應(yīng)停止機組運行，切除全部燃料，停止鍋爐運行，這種熱工保護稱為主燃料跳閘保護（MFT）（一）MFT控制條件引發(fā)MFT有許多重要邏輯條件，主要包括：（1）一些重要的輔機全部跳閘，如送風機全部跳閘、引風機全部跳閘，鍋爐循環(huán)泵全部跳閘，一次風機全部跳閘等。（2）熱力系統(tǒng)一些重要參數(shù)達到危險值，如汽包水位過高過低、爐膛壓力過高過低、爐膛滅火等。（3）RB、FCB控制失敗，事故擴大，導致機組無法繼續(xù)運行國產(chǎn)300MW機組的MFT邏輯圖（二）機組大聯(lián)鎖保護單元機組的鍋爐、汽輪機、發(fā)電機三大主機是一個完整的整體。每一部分都有自己的保護系統(tǒng)，而任何系統(tǒng)的保護系統(tǒng)動作都將影響其他部分的運行安全。因此需要綜合處理故障下的爐、機、電三者之間的關(guān)系。大型單元機組逐漸發(fā)展成具有較完善的邏輯判斷和控制功能的專有裝置進行處理，主要是指鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等主機之間以及給水泵、送風機等主要輔機之間的聯(lián)鎖保護，根據(jù)電網(wǎng)故障或機組主要設(shè)備故障情況自動進行減負荷、投旁路系統(tǒng)、停機、停爐等事故處理，這就是單元機組的大聯(lián)鎖保護系統(tǒng)。爐、機、電大聯(lián)鎖保護系統(tǒng)原理框圖（1）當鍋爐故障而產(chǎn)生鍋爐MFT跳閘條件時，延時聯(lián)鎖汽輪機跳閘、發(fā)電機跳閘，以保證鍋爐的泄壓和充分利用蓄熱（2）汽輪機和發(fā)電機互為聯(lián)鎖，即汽輪機跳閘條件滿足而緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）動作時，將引起發(fā)電機跳閘；而發(fā)電機跳閘條件滿足而跳閘時，也將導致汽輪機緊急跳閘。不論任何情況都產(chǎn)生機組快速甩負荷保護（FCB動作）。若FCB成功，則鍋爐保持30%低負荷運行；若FCB失敗，則導致MFT動作，迫使緊急停爐。（3）當發(fā)電機——變壓器故障，或電網(wǎng)故障而引起主斷路器跳閘時，將導致FCB動作，若FCB成功，則鍋爐保持30%低負荷運行。而發(fā)電機有兩種情況：當發(fā)電機——變壓器故障，其發(fā)電機負荷只能為零；而電網(wǎng)故障時，則發(fā)電機可帶5%廠用電運行。若FCB失敗，則導致MFT動作，迫使緊急停爐。機、爐、電保護系統(tǒng)具有自己的獨立回路，且與其他系統(tǒng)相互隔離，以免產(chǎn)生誤操作。但爐、機、電大聯(lián)鎖應(yīng)該是直接動作的，不受人為干預(yù)。單元機組聯(lián)鎖保護系統(tǒng)框圖第五節(jié)單元機組的旁路控制系統(tǒng)（BPC)大型火電機組都采用中間再熱式熱力系統(tǒng)。按一機一爐的單元配置。由于汽輪機和鍋爐特性不同而帶來機、爐不匹配的問題。例如，汽輪機空負荷運行，蒸汽流量僅為額定流量的5%～8%，而鍋爐最低穩(wěn)定負荷為額定負荷的15%～50%，一般為30%左右，負荷再低鍋爐就不能長時間穩(wěn)定運行。另外啟動工況要回收鍋爐多于蒸汽，避免對空排汽造成工質(zhì)損失；有的再熱器位置在鍋爐較高的煙溫區(qū)，要求有一定流量的蒸汽冷卻管道，最小冷卻流量為額定的14%。所以機組啟動和機組空載時，要解決再熱器的保護問題。在中間再熱機組上設(shè)置旁路系統(tǒng)，就可以解決單元機組機、爐不匹配等問題。除了回收汽水和保護再熱器外，還可適應(yīng)機組的各種啟動方式（冷態(tài)、熱態(tài)、定壓、滑壓）、帶廠用電、低負荷運行以及甩負荷等工況的要求。

所謂汽輪機旁路系統(tǒng)，就是汽輪機并聯(lián)上一個由蒸汽管路及減溫減壓裝置組成的蒸汽旁路系統(tǒng)。從而可使高參數(shù)不經(jīng)過汽輪機的通流部分，而由并聯(lián)的蒸汽減溫減壓裝置進入低一級蒸汽參數(shù)的管路或凝汽器。一、旁路系統(tǒng)的主要功能1.改善機組起動性能機組冷態(tài)或熱態(tài)起動初期，當鍋爐產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)尚未達到汽輪機沖轉(zhuǎn)條件時，這部分蒸汽由旁路系統(tǒng)通流到凝汽器，以回收工質(zhì)和熱能，適應(yīng)系統(tǒng)暖管和儲能的要求。特別是在熱態(tài)起動時，鍋爐可用較大的燃燒率、較高的蒸發(fā)量運行，加速提高汽溫使之與汽機的金屬溫度匹配。2.適應(yīng)機組的各種起動方式

在機組起動時，可通過控制高壓旁路閥和高旁噴水閥來控制新蒸汽壓力和中、低壓缸的進汽壓力，以適應(yīng)機組定壓運行或滑壓運行的要求。單元機組滑參數(shù)運行時，先以低參數(shù)蒸汽沖轉(zhuǎn)汽輪機，隨著汽機暖機和帶負荷的需要，不斷提高鍋爐的主蒸汽壓力和主汽流量，使蒸汽參數(shù)與汽機的金屬狀態(tài)相適應(yīng)。3.甩負荷階段，由于旁路系統(tǒng)的作用，允許鍋爐維持在熱備用階段。4.保護再熱器。一般來說，高參數(shù)大容量的汽輪機組、汽輪機組采用一次中間再加熱，以提高電廠的循環(huán)效率。在正常工況時，汽輪機高壓缸的排汽通過再熱器將蒸汽再熱至額定溫度，并使再熱器得以冷卻保護，而在鍋爐點火、汽輪機尚未沖轉(zhuǎn)前或甩負荷等工況時，汽輪機高壓缸不能排汽來冷卻再熱器，采用了旁路系統(tǒng)就可引入經(jīng)減壓降溫后的蒸汽維持連續(xù)的蒸汽流動，使再熱器能得到足夠的冷卻，從而保護了再熱器。5.正常工況下，若負荷變化太大，旁路系統(tǒng)將幫助鍋爐、汽輪機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)鍋爐主蒸汽壓力。二、旁路系統(tǒng)的安全保護作用

1.當運行機組發(fā)生下列情況之一時，高速打開高壓旁路閥和高壓噴水閥，同時高速聯(lián)動打開低壓旁路閥和低壓旁路噴水閥（1）發(fā)電機瞬間甩負荷25%MCR（Maximumcontinuousrating最大連續(xù)運行負荷）以上；（2）汽輪機跳閘，自動關(guān)閉主汽門；（3）主汽壓力超過設(shè)定值。這時旁路裝置起泄壓、分流、平衡機爐之間蒸汽負荷及維持鍋爐30%低負荷運行和冷卻再熱器的作用。2.當運行機組發(fā)生下列情況之一時，高速關(guān)閉低壓旁路閥，同時已比常規(guī)調(diào)節(jié)速度快的速度關(guān)閉低壓旁路噴水閥。（1）凝汽器真空度下降到允許設(shè)定限值；（2）低壓旁路閥出口汽溫超過允許設(shè)定限值；（3）供低壓旁路減溫的凝結(jié)水壓力低于允許設(shè)定限值。。3.當再熱汽壓力與壓力設(shè)定值（汽輪機速度級壓力）之偏差（正偏差）超過允許設(shè)定限值，高速打開低壓旁路閥和低壓旁路噴水閥。4.當?shù)蛪号月烽y全開，而其入口再熱汽壓力超過額定壓力時，相應(yīng)關(guān)小低壓旁路閥，以減小蒸汽流量，防止凝汽器過負荷三、旁路閥的形式旁路系統(tǒng)一般分為高壓旁路、低壓旁路及大盤路。（1）高壓旁路（Ⅰ級旁路）。它可使主蒸汽繞過汽輪機高壓缸，蒸汽的壓力和溫度經(jīng)Ⅰ級旁路降至再熱器入口處的蒸汽參數(shù)后直接進入再熱器。作用：

保護再熱器促進鍋爐啟動初期的汽水循環(huán)，回收工質(zhì)和熱量為再熱器系統(tǒng)暖管和中壓缸啟動方式下高壓缸倒暖提供蒸汽機組啟動過程中對高壓缸進汽進行溢流調(diào)壓機組運行過程中防止主蒸汽管道超壓

（2）低壓旁路（Ⅱ級旁路）。它可使再熱器出來的蒸汽繞過汽輪機中、低壓缸，通過減壓減溫裝置將再熱器出口蒸汽參數(shù)降至凝汽器的相應(yīng)參數(shù)后直接引入凝汽器。作用：與高壓旁路配合回收再熱器系統(tǒng)暖管的蒸汽和熱量機組啟動過程中對中壓缸進汽進行溢流調(diào)壓機組運行過程中防止再熱蒸汽管道超壓（3）大旁路。整機旁路，它是將過熱器出來的蒸汽繞過整個汽輪機經(jīng)減壓降溫后直接引入凝汽器。作用：機組發(fā)生事故甩負荷時，通過大旁路可維持鍋爐在最低穩(wěn)燃負荷下運行。四、蘇爾壽旁路系統(tǒng)目前，國內(nèi)大型火電機組中配備的汽輪機旁路控制裝置幾乎都是引進型。其中，較多的是從德國西門子公司引進的；其次是瑞士蘇爾壽公司的產(chǎn)品；國內(nèi)旁路控制裝置有TELEPERM-C型的集成運算放大器為核心的組件組裝式儀表，以及TELEPERM-M型的以微處理機為核心的微機分散控制系統(tǒng)。蘇爾壽公司的旁路控制裝置有AV-4型、AV-5型和AV-6型；AV-4型是以集成運算放大器為核心的組件組裝式儀表，AV-5型則是一種過度型產(chǎn)品，AV-6型為微機分散控制系統(tǒng)（一）旁路系統(tǒng)構(gòu)成圖5-20(二）高壓旁路控制系統(tǒng)1.高壓旁路控制系統(tǒng)的運行方式機組從鍋爐點火、升溫、升壓到機組帶負荷運行至滿負荷，旁路控制系統(tǒng)經(jīng)歷閥位方式、定壓方式、滑壓方式三個控制階段。圖5-22（1）閥位方式：在鍋爐點火、暖管階段，高壓旁路閥按規(guī)定的“閥位控制”方式運行。分為三部分：最小開度控制、開度漸升控制、最大開度控制。①最小開度控制。在旁路系統(tǒng)投入的初期，主蒸汽壓力PT小于系統(tǒng)設(shè)定的最小壓力定值Pmin，高壓旁路閥BP不會自動開啟，而是通過預(yù)置的最小開度Ymin強制開啟高旁閥BP到Y(jié)mim。值。最小開度的設(shè)定可根據(jù)機組的情況設(shè)定。隨著鍋爐升溫升壓，主汽壓力PT上升，而旁路閥BP保持在此開度上。鍋爐產(chǎn)出的蒸汽經(jīng)高壓旁路系統(tǒng)到再熱器，再到低壓旁路系統(tǒng)，從而加熱管路系統(tǒng)，并使主汽壓力逐漸升高。②開度漸升控制。隨鍋爐燃燒的加強，主蒸汽壓力PT上升到最小值Pmin時，高壓旁路控制系統(tǒng)根據(jù)壓力偏差開啟高旁閥BP，增大高旁的進汽量，并維持主蒸汽壓力PT在最小值Pmin。③最大