结构推理 汽轮机危急遮断保护系统的主要装置有哪些?其工作原理如何?
【正确答案】(1)电气危急遮断保护系统。
   电气危急遮断保护系统分两种情况。一是在机组运行中,为防止部分设备失常造成机组严重损坏,装有自动停机危急遮断系统(AST),当发生异常情况时,关闭所有进汽阀,立即停机;二是超速保护遮断控制系统(OPC),使高压调节汽阀及中压调节汽阀(再热调节汽阀)暂时关闭,减少汽轮机进汽量及功率,但不能是汽轮机停机。因此机组设有相应的自动停机危急遮断油路(AST油路)和超速保护控制油路(OPC油路)。OPC油路仅控制高压调节阀和中压调节阀,AST油路控制高压主汽阀和中压主汽阀并通过OPC油路控制高压调节阀和中压调节阀。
   引进技术生产的300MW汽轮机DEH调节系统的电气危急遮断保护系统有两个OPC电磁阀、四个AST电磁阀、两个逆止阀和空气引导阀等组成。
   1)超速保护电磁阀(OPC电磁阀)。
   两个OPC电磁阀由DEH调节器的OPC系统控制。机组正常运行时,该阀是关闭的,切断了OPC总管的泄油通道,使高、中压调节汽阀汕动机活塞的下腔室能建立油压,起到正常调节作用。当OPC系统动作,例如转速达到103/%n0时,该电磁阀被激励信号所打开,使OPC总管泄去安全油,快速卸载阀随之打开并泄去油动机的动力油,使高压缸和中压缸的调节汽阀关闭。
   两只OPC电磁阀并联布置,这样即使一路拒动,另一路仍可动作,即可使超速保护控制油路(OPC)泄放,使高压调节汽阀和中压调节汽阀关闭。这样便提高了超速保护控制的可靠性。另外,还可以进行在线试验,即当对一个回路进行在线试验时,另一回路仍具有连续的保护功能,避免了保护系统失控。
   当OPC电磁阀动作,使OPC油管中油泄放后,高压调节汽阀和中压调节汽阀则关闭,但如果当调节汽阀暂时关闭后,转速回到103/%以下时,则DEH控制器的OPC控制又使OPC电磁阀关闭,OPC油管中的油压重新建立。这样高压调节汽阀和再热调节汽阀就可重新开启。
   2)自动停机危急遮断电磁阀(AST电磁阀)。
   该系统中有四个AST电磁阀,它们是受危急跳闸装置(ETS)电气信号所控制。AST电磁阀在正常运行时是被励磁关闭,从而封闭了自动停机危急遮断总管中抗燃油的泄油通道,使所有蒸汽阀执行机构活塞下的油压建立起来,当电磁阀打开,则AST总管泄油,导致所有蒸汽阀关闭停机。四个AST电磁阀组成串并联布置,这样具有多重保护性,每个通道中至少必须有一只电磁阀打开,才可导致停机。
   危急跳闸装置(ETS)监视机组的某些重要运行参数,当这些参数超过安全运行极限时,将通过此装置给出接点控制信号去控制AST电磁阀,使汽轮机的主汽阀和调节汽阀迅速关闭,以保证机组的安全。
   3)单向阀(逆止阀)。
   两个单向阀分别安装在自动停机危急遮断油路(AST)和超速保护控制油路(OPC)之间,当OPC电磁阀动作,OPC油路泄压,此时高压调节汽阀和再热调节汽阀关闭而单向阀可维持AST油压,使主汽阀和再热主汽阀保持全开。当转速降到额定转速时,OPC电磁阀关闭,高压调节汽阀和再热调节汽阀重新打开,从而有调节汽阀来控制转速,使机组维持额定转速。当AST电磁阀动作,OPC油路通过两个单向阀,油压也下跌,将关闭所有的进汽阀与抽汽阀而停机。
   4)空气引导阀。
   空气引导阀安装在汽轮机前轴承座旁边,该阀用于控制供给汽动抽汽逆止阀的压缩空气,为EH油、压缩空气和排大气提供了接口,该阀是一个油缸体上带钢柱的青铜阀体,附在阀杆上的弹簧提供了关闭阀门所需的力。
   当OPC母管有压力时,空气引导阀的提升头便封住了排大气的孔口,使压缩空气通过此阀;当OPC母管无压力时,该阀由于弹簧力的作用而关闭,封住压缩空气的通路。截留到抽汽逆止阀去的管道中的压缩空气经过大气阀孔口排放,这使得抽汽逆止阀快速关闭。
   (2)机械超速遮断危急遮断系统。
   机械超速遮断装置由机械超速保安器与机械超速遮断油门两部分组成。机械超速保安器实质上是转速超限时的危急信号发送器,按其结构特点可分为飞锤式和飞环式两种。
   飞锤式超速保安器主要由飞锤、压弹簧、调整螺帽等组成。飞锤的重心与汽轮机转子旋转轴中心偏离一定的距离,所以又称作偏心飞锤。在转速低于飞锤的动作转速时,压弹簧对飞锤的作用力大于飞锤所受的离心力,飞锤不动作;当转速升高到略大于飞锤的动作转速时,飞锤所受的离心力增大到略超过压弹簧的作用力,飞锤动作,迅速向外飞出。随着飞锤向外飞出,飞锤的偏心距增大,离心力相应不断增大,同时弹簧的压缩增加,因此弹簧力也随之增加,但是离心力的增大速度大于弹簧力的增大速度,所以,飞锤一经飞出,就一直走完全程,到达极限位置时为止。随着飞锤向外飞出,通过传动机构,将机械超速遮断油门打开,使机械脱扣油母管中的油压快速下跌,通过隔膜阀最终导致所有主汽阀、调节汽阀及抽汽逆止阀关闭,实现紧急停机。
   汽轮机在正常运行时,从机械超速和手动停机总管来的油供到隔膜上部,克服隔膜下部弹簧力的作用,将阀芯紧压在阀座上,切断了自动停机危急遮断总管中的高压抗燃油的泄油通道。当机械超速遮断装置或手动危急遮断装置动作后,机械超速和手动停机总管的油压快速下跌,在弹簧力的作用下,隔膜带动阀芯迅速向上移动,从而打开了自动停机危急遮断油路的泄放通道,导致自动停机危急遮断油压力快速下跌,机组停机,同时保证润滑油和抗燃油彼此互不接触。
   另外调节系统还设有手动危急遮断装置。该装置通常装在机头轴承箱上。根据紧急停机或正常停机需要,通过现场手动操作,打开机械脱扣油母管的泄放通道,使机械脱扣油压快速下跌,继而引起所有主汽阀、调节汽阀及抽汽逆止阀关闭,达到停机的目的。
【答案解析】