S90型200 MW汽轮机保护的应用

邹县 · 发表于 2007-8-17 17:08:34

冯　　昭 【摘  要】本文详细分析、介绍了石家庄热电厂 DKEH-IND31 型200  MW汽轮机保护装置S90的结构、动作过程和特点等，得出了该保护设计理念先进，动作和试验可靠的结论。【关键词】汽机保护   S90   结构   动作   特点
<p class="MsoNormal" style="MARGIN: 3.9pt 0cm; LINE-HEIGHT: 20pt; mso-para-margin-top: .25gd; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .25gd; mso-para-margin-left: 0cm; mso-line-height-rule: exactly;"> 1  前言石家庄热电厂八期技改工程引进两台DKEH-IND31型200MW双抽凝汽式联合供热汽轮机组，由德国ALSTOM公司制造。该机保护装置为S90型三通道汽轮机保护装置。是该机组DEH实现启、停机控制与保护动作的重要部件。<p class="MsoNormal" style="MARGIN: 3.9pt 0cm; LINE-HEIGHT: 20pt; mso-para-margin-top: .25gd; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .25gd; mso-para-margin-left: 0cm; mso-line-height-rule: exactly;">2　结构2.1  汽机液压油<wrapblock><shapetype id="_x0000_t75" stroked="f" filled="f" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" opreferrelative="t" ospt="75" coordsize="21600,21600"><stroke joinstyle="miter"></stroke><formulas><f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></f><f eqn="sum @0 1 0"></f><f eqn="sum 0 0 @1"></f><f eqn="prod @2 1 2"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @0 0 1"></f><f eqn="prod @6 1 2"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></f><f eqn="sum @8 21600 0"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @10 21600 0"></f></formulas><path oconnecttype="rect" gradientshapeok="t" oextrusionok="f"></path><lock aspectratio="t" vext="edit"></lock></shapetype><shape id="_x0000_s1026" type="#_x0000_t75" oallowincell="f" style="MARGIN-TOP: 11.8pt; Z-INDEX: 1; LEFT: 0px; MARGIN-LEFT: 81pt; WIDTH: 292.5pt; POSITION: absolute; HEIGHT: 199.5pt; TEXT-ALIGN: left;"><imagedata otitle="" src="file:///C:\DOCUME~1\电力科技\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_image001.png"></imagedata><wrap type="topAndBottom" anchorx="page"></wrap></shape></wrapblock> 如图1所示：HA、HB为两台互为备用的液压油泵，提供压力为40 bar的汽轮机调速系统控制油，即安全油。X1、X2、X3为油压安全阀，当液压油压力高于40 bar时自动开启，将多余的油泄回油箱。液压油作为供油提供给汽轮机保护装置 S90，S90输出的安全油正常油压也为40 bar，作为主汽门和调门的工作油，作用于阀的开关。N1为逆止阀。Q1、Q2为两个事故备用气囊，提供压力为40 bar的N2，经弹性金属膜与液压油紧密接触，可短时提供事故压力维持液压油压力稳定。2.2  S90保护装置2.2.1  装置构成S90保护装置是一个整体式保护部件，安装于油箱顶部，便于检查和试验。S90由三个跳闸电磁阀、三个手动试验阀、三个供泄油滑阀、一个顺序滑阀、一个泄油阀和若干油管路组成。如图2所示：   <wrapblock><shape id="_x0000_s1027" type="#_x0000_t75" style="MARGIN-TOP: 19pt; Z-INDEX: 2; LEFT: 0px; MARGIN-LEFT: 27pt; WIDTH: 404.25pt; POSITION: absolute; HEIGHT: 371.25pt; TEXT-ALIGN: left;"><imagedata otitle="" src="file:///C:\DOCUME~1\电力科技\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_image003.gif"></imagedata><wrap type="topAndBottom" anchorx="page"></wrap></shape></wrapblock>     T1     跳闸电磁阀1              GX1    供、泄油滑阀1    T2     跳闸电磁阀2              GX2    供、泄油滑阀2    T3     跳闸电磁阀3              GX3    供、泄油滑阀3    S1    （手动）试验阀1           XYF     泄油阀    S2    （手动）试验阀2           SXF     顺序阀    S3    （手动）试验阀3    顺序阀位置：1.跳闸位   2.充油位   3.试验位   4.运行位    油      路：①test—实验油  ②trip—跳闸油  ③supply—供油  ④drain—泄油S90的作用是对来油进行控制，通过三组电磁阀组控制安全油压，从而实现跳闸、充油、试验、运行的四个逻辑动作。顺序阀的作用是提供这四个逻辑关系的错油门，从左到右依次实现上述逻辑关系，左侧装有阀位反馈装置，通过四对位置接点来准确反映顺序阀位置。泄油阀起泄油放大器作用，左侧活塞面积大，右侧活塞面积小。当右侧跳闸油被泄掉时，可使活塞向右移动，直至接通安全油泄油通路，加速泄掉安全油，达到快关汽阀的目的2.2.2  阀位逻辑识图方法以顺序阀SXF为例，从左至右分为四个逻辑，分别对应：跳闸位、充油位、试验位、运行位。每一逻辑内有该位置对应的四对错油门通断情况。如1号位跳闸位，最左侧一对错油门为由上向下逆止关系通，右侧三对不通；再如3号位试验位，最左侧一对不通，第二对节流关系通，右侧两对通。而实际管路接法则按1号位跳闸位所示。其他阀位逻辑也按此方法识图。2.2.3  油路不同的油路作用不同，为方便识别，将其分为 ①实验油 ②跳闸油 ③供油 ④泄油，而安全油因易于识别，仅在图上标出，不再另外分类。如图2所示，实际上跳闸油和安全油通过节流孔J1、J2连通，所以跳闸油即安全油。实验油是充油完成后一直到运行位的带压的油路，试验时泄回油箱，不会造成实际动作。跳闸油是由供油即建立油压，跳闸时泄掉，从而造成实际动作的油路。供油是由液压油泵来油建立油压，提供给S90各油路的供油，应始终带压的油路。泄油是泄油回油箱的油路。<p class="MsoNormal" style="MARGIN: 3.9pt 0cm; LINE-HEIGHT: 20pt; mso-para-margin-top: .25gd; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .25gd; mso-para-margin-left: 0cm; mso-line-height-rule: exactly;">3  四个逻辑位置3.1  跳闸位如图2所示，各油路实际指示的是跳闸位。以保护通道3 Channel 3为例，首先供油③经过手动试验阀3 S3，向下接通，再通过跳闸电磁阀3 T3向上接通，经过逆止阀后向下，与泄油④接通泄回油箱；跳闸油②由供油③建立，但在图示位即跳闸位时，通过供、泄油滑阀3 GX3（上错油门）向左接通，再通过供、泄油滑阀2 GX2下错油门继续向左，从而与泄油④接通，泄回油箱，使得跳闸油②没有油压，从而使泄油滑阀XYF活塞向右移动，使安全油接通泄油④，最终使安全油没有油压。在跳闸位时，安全油由供油③经节流孔J1提供，此时安全油还可经顺序阀1号位跳闸位中最左侧一对错油门由上向下逆止接通泄油④，使安全油泄回油箱，也保证了没有安全油压，达到主汽门、调门关闭的作用。

邹县 · 发表于 2007-8-17 17:09:32

3.2  充油位如图2所示，顺序阀2号位为充油位，汽机复位、挂闸的操作，在DEH操作员站画面上完成，具体作用于使三个跳闸电磁阀带电，铁芯带动滑阀活塞延磁场电动力方向运动，克服右端弹簧紧力，使得左侧错油门逻辑实现，即在跳闸电磁阀下建立油压，油压压动三个供、泄油滑阀活塞下移，从而实现其上半部图示逻辑，即阻断了跳闸油②泄油回路，跳闸油压开始建立，并影响顺序阀右侧油压上升，推动顺序阀SXF活塞向左移动，使得顺序阀2号位充油位逻辑实现，供油③经过节流逻辑和一个逆止阀后到达安全油管路，并且顺序阀最左侧一对错油门关闭，安全油失去泄油点，使得安全油压建立，主汽门、调门缓慢开启。3.3  运行位如图2所示，顺序阀4号位为运行位，随着顺序阀SXF的继续向左移动，在试验位建立试验油①油压，最终移动到4号位运行位。安全油压全部建立，主汽门、调门可以大开。3.4  实验位如图2所示，顺序阀3号位为实验位，实验的目的是检验S90各滑阀部件动作的正确性，但不能造成实际动作关闭主汽门、调门。实验的方法有两种，一是通过DEH操作员站画面发出实验指令，分别实验三个保护通道Channel 1、2、3；二是就地分别手动三个试验阀，均可达到实验目的。以保护通道3 Channel 3为例，方法一是在4号位运行位时使跳闸电磁阀3  T3失电，阀下油压向上接通并泄回油箱，造成供、泄油滑阀3  GX3活塞上移，实验油①通过供、泄油滑阀3 GX3的下错油门向左接通泄油④泄回油箱，由于试验油①油压的下降，使得顺序阀右侧油压也下降，在弹簧力作用下，顺序阀移动到3号位实验位，供油与试验油关系为节流关系时，顺序阀活塞两侧弹簧力和油压力相等，顺序阀停止不动，而安全油压不受影响，再看供、泄油滑阀3 GX3的跳闸油②虽然接通，但向左后，供泄油滑阀2 GX2在运行位，即不通，所以跳闸油没有泄点，可以保持油压，因而泄油阀XYF不动作，安全油不能泄掉，从而可靠保证主汽门、调门不动作关闭。结束试验，使跳闸电磁阀3  带电，试验油压重新建立，顺序阀回归3号位运行位，保护第三通道Channel 3试验完毕。方法二也是在运行位4号位时，就地手动使试验阀3 S3阀位向左移动，使得供、泄油滑阀3 GX3活塞上腔停止供油，并将死油泄回油箱，动作与恢复过程同方法一。<p class="MsoNormal" style="MARGIN: 3.9pt 0cm; LINE-HEIGHT: 20pt; mso-para-margin-top: .25gd; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .25gd; mso-para-margin-left: 0cm; mso-line-height-rule: exactly;">4  由运行位动作跳闸的逻辑过程在运行位4号位时，三个跳闸电磁阀T1/2/3均带电，三个供、泄油滑阀GX1/2/3均在断位，泄油阀XYF在图2所示位。4.1  Channel 1、2动作跳闸当保护通道Channel 1、2动作时，1、2号跳闸电磁阀T1/2失电，1、2号供、泄油滑阀GX1/2活塞上移至接通位，跳闸油②由2号供、泄油滑阀GX2上错油门向左接通，再经1号供、泄油滑阀GX1下错油门向左接通泄油④，使泄油阀XYF动作，加速泄掉安全油，快速关闭主汽门、调门。同时顺序阀SXF向右移动到1号位跳闸位。4.2  Channel 2、3动作跳闸当保护通道Channel 2、3动作时，2、3号跳闸电磁阀T2/3失电，2、3号供、泄油滑阀GX2/3活塞上移至接通位，跳闸油②由3号供、泄油滑阀GX3上错油门向左接通，再经2号供、泄油滑阀GX2下错油门向左接通泄油④，使泄油阀XYF动作，加速泄掉安全油，快速关闭主汽门、调门。同时顺序阀SXF向右移动到1号位跳闸位。4.3  Channel 1、3动作跳闸当保护通道Channel 1、3动作时，1、3号跳闸电磁阀T1/3失电，1、3号供、泄油滑阀GX1/3活塞上移至接通位，跳闸油②由1号供、泄油滑阀GX1上错油门向左接通，再经3号供、泄油滑阀GX3下错油门向左接通泄油④，使泄油阀XYF动作，加速泄掉安全油，快速关闭主汽门、调门。同时顺序阀SXF向右移动到1号位跳闸位。<p class="MsoNormal" style="MARGIN: 3.9pt 0cm; TEXT-INDENT: 0cm; LINE-HEIGHT: 20pt; mso-para-margin-top: .25gd; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .25gd; mso-para-margin-left: 0cm; mso-line-height-rule: exactly; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1;">5          特点5.1  失电安全失电安全是该保护的显著特点，即在热工直流220v电源失去时，三个保护通道Channel 1、2、3中的三个跳闸电磁阀失电，保护将可靠动作于汽机主汽门、调门关闭，从而保证了在热工电源失去的恶劣条件下的机组安全。5.2  三取二逻辑为防止单保护通道误动机组跳闸和达到单保护通道可靠试验的目的，S90保护装置通过油路和阀组设计实现了三取二逻辑，必须有两个以上的通道动作，才能泄掉跳闸油、安全油，从而保证保护可靠动作机组安全。<p class="MsoNormal" style="MARGIN: 3.9pt 0cm; TEXT-INDENT: 0cm; LINE-HEIGHT: 20pt; mso-para-margin-top: .25gd; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .25gd; mso-para-margin-left: 0cm; mso-line-height-rule: exactly; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1;">6          结论S90保护装置是ALSTOM汽机保护的典型设计，充分体现了失电安全、三取二逻辑可试验、防误动等重要的现代设计理念。实际运行中，保护动作可靠，实验简便安全，维护量较少，胜任了大机组汽机保护的重要工作。

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