汽輪機(jī)TSI、DEH、ETS系統(tǒng)介紹

1、汽輪機(jī)的TSI、ETS、DEH系統(tǒng)的區(qū)別？ TSI系統(tǒng)能連續(xù)地監(jiān)測汽輪機(jī)的各種重要參數(shù)（屬于監(jiān)測系統(tǒng)），例如：可對(duì)轉(zhuǎn)速、超速保護(hù)、偏心、軸振、蓋（瓦）振、軸位移、脹差、熱膨脹等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，幫助運(yùn)行人員判明機(jī)器故障，使機(jī)器能在不正常工作引起的嚴(yán)重?fù)p壞前遮斷汽輪發(fā)電機(jī)組，保護(hù)機(jī)組安全。 ETS即汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)（屬于保護(hù)系統(tǒng)），它接受來自TSI系統(tǒng)或汽輪發(fā)電機(jī)組其它系統(tǒng)來的報(bào)警或停機(jī)信號(hào)，進(jìn)行邏輯處理，輸出指示燈報(bào)警信號(hào)或汽輪機(jī)遮斷信號(hào)。 因此，在大型機(jī)組中，監(jiān)測和保護(hù)系統(tǒng)（TSI和ETS）是非常重要的。它不僅可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和電能質(zhì)量，還能降低發(fā)電成本，改善勞動(dòng)條件，并為大型機(jī)組的安全、經(jīng)

2、濟(jì)運(yùn)行提供了可靠的保證。 DEH是指數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)，主要功能為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制；自動(dòng)同期控制;負(fù)荷控制；參與一次調(diào)頻；機(jī)、爐協(xié)調(diào)控制；快速減負(fù)荷；主汽壓力控制；單閥控制、多閥控制；閥門試驗(yàn)；汽輪機(jī)程控啟動(dòng)；OPC控制；甩負(fù)荷及失磁工況控制；與DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；手動(dòng)控制。跳閘信號(hào)需要傳輸給ETS實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 簡單的說即：TSI主要采集汽機(jī)重要監(jiān)測信號(hào)，屬于保安范疇；ETS主要用于汽輪機(jī)跳閘；DEH主要控制汽輪機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，DEH屬于調(diào)節(jié)范疇，信號(hào)只發(fā)給伺服閥；TSI的信號(hào)一般通過硬接線輸出到ETS和DEH，汽機(jī)跳閘信號(hào)通過DEH和TSI輸出到ETS，它們引起的最終汽機(jī)跳閘必須通過ETS。TSI

3、系統(tǒng)測量參數(shù)包括：1.零轉(zhuǎn)速2.鍵相3.相對(duì)振動(dòng)（軸振）4.絕對(duì)振動(dòng)（軸承振動(dòng)或瓦振）5.軸向位移（串軸）6.相對(duì)熱膨脹（脹差）7.絕對(duì)熱膨脹（缸脹）8.軸彎曲（偏心） 1.零轉(zhuǎn)速: 本廠共兩個(gè)零轉(zhuǎn)速探頭（一用一備），主要用在汽機(jī)轉(zhuǎn)速到零時(shí)投盤車的連鎖以及對(duì)大機(jī)轉(zhuǎn)速的精確監(jiān)測，一般可精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。與汽機(jī)3000轉(zhuǎn)時(shí)的其他轉(zhuǎn)速探頭區(qū)別在于靈敏度不同，而且作用也不同，該探頭不帶保護(hù)。當(dāng)一個(gè)零轉(zhuǎn)速探頭故障時(shí)可迅速投入另一備用探頭以達(dá)到盤車時(shí)轉(zhuǎn)速的精密監(jiān)視，安裝在汽機(jī)機(jī)頭主油泵與推力軸承之間位置。 熱工測點(diǎn)一般通過220V UPS電源給卡件供電，卡件經(jīng)內(nèi)部轉(zhuǎn)換后給前置器供給24V電源，前置器與探

4、頭通過線路連接，探頭將測量的各種信號(hào)通過前置器反饋給卡件再傳遞到TSI系統(tǒng)。圖-1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速探頭 2.鍵相：鍵相裝在汽機(jī)機(jī)頭，鍵相位又叫相位參考。本廠鍵相有一個(gè)探頭，安裝在汽輪機(jī)機(jī)頭主油泵一側(cè)。 鍵相測量就是通過在被測軸上設(shè)置一個(gè)凹槽稱為鍵相標(biāo)記。當(dāng)這個(gè)凹槽轉(zhuǎn)到探頭位置時(shí)，相當(dāng)于探頭與被測面間距突變，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，軸每轉(zhuǎn)一周，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期的位置。因此通過對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，可以測量軸的轉(zhuǎn)速，通過將脈沖與軸的振動(dòng)信號(hào)比較，可以確定出振動(dòng)的相位角，用于軸的動(dòng)平衡分析以及設(shè)備的故障分析與診斷等方面。鍵相位的作用有4個(gè)： 第1個(gè)作用是測量轉(zhuǎn)速，主要是用在變頻驅(qū)動(dòng)

5、的設(shè)備上； 第2個(gè)作用，設(shè)備啟動(dòng)時(shí)或停止時(shí)，都要過臨界轉(zhuǎn)速（剛性軸除外），使用鍵相位配合軸振動(dòng)探頭，可以完美的捕捉到啟動(dòng)/停止時(shí)的振動(dòng)趨勢； 第3個(gè)是正常使用時(shí)檢測轉(zhuǎn)軸的軸向扭曲，因?yàn)檫@種異常會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸徹底報(bào)廢，雖然很少發(fā)生！但是由于這種變形根本無法在普通的軸振動(dòng)探頭單獨(dú)體現(xiàn)出來，這個(gè)叫相位角測量； 第4個(gè)作用是可以配合軸振動(dòng)探頭獲取，轉(zhuǎn)軸的實(shí)時(shí)軸心位置，分析軸承擾動(dòng)或渦流。 在TSI中鍵相主要用作測量機(jī)組偏心使用。圖-2 汽輪機(jī)鍵相 3.振動(dòng)：軸振共14個(gè)測量探頭，分別對(duì)應(yīng)17瓦的X向和Y向，測量的是大軸相對(duì)于軸瓦的振動(dòng)，探頭安在油管里。反饋電壓量程為（-4-20）V，振動(dòng)越大反饋電壓將向著

6、-20方向變大。 瓦振共7個(gè)測量探頭，每個(gè)軸瓦一個(gè)探頭測點(diǎn)，反饋電壓同軸振相同（-4 -20）V，測量的是軸瓦相對(duì)于地面的振動(dòng)。瓦振測點(diǎn)不需要輸入電壓，直接裝在汽缸上，測量的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)直接傳遞到卡件中。圖-3 汽輪機(jī)軸振探頭測點(diǎn)圖-4 軸向位移就地測點(diǎn) 汽輪機(jī)軸向位移測點(diǎn)探頭共四個(gè)，兩個(gè)安裝在機(jī)頭，兩個(gè)安裝在機(jī)尾。 汽輪機(jī)脹差探頭安裝在盤車位置，共兩個(gè)探頭，汽缸絕對(duì)膨脹一個(gè)探頭。 TSI監(jiān)測的振動(dòng)、軸向位移、脹差、轉(zhuǎn)速等帶保護(hù)的數(shù)據(jù)通過裝置自動(dòng)判別后以開關(guān)量的形式送到ETS執(zhí)行跳機(jī)。二、危急遮斷系統(tǒng) 危急遮斷系統(tǒng)ETS(Emergency Trip System）是汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)，

7、是汽輪機(jī)在緊急情況下的保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，被監(jiān)測的各項(xiàng)參數(shù)有任意一項(xiàng)或多項(xiàng)達(dá)到跳閘條件時(shí)，將使危急遮斷電磁閥動(dòng)作，迫使汽輪機(jī)安全油(AST油壓)泄壓，從而在最短的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉各個(gè)進(jìn)汽閥門，使汽輪機(jī)緊急停機(jī)，保護(hù)汽輪機(jī)的安全。圖-5 ETS系統(tǒng)框圖 1 EH油壓低 2 潤滑油壓低 3 真空低 4 電超速保護(hù) 5 軸振大保護(hù) 6 軸向位移大保護(hù) 7 差脹大保護(hù) 8 高排壓力高保護(hù) 9 高排壓比低保護(hù) 10 高排溫度高保護(hù) 11 鍋爐MFT動(dòng)作 12 發(fā)電機(jī)保護(hù) 13 DEH失電跳機(jī) 其中，EH油壓低、潤滑油壓低、真空低壓力開關(guān)裝在機(jī)頭左側(cè)，開關(guān)量保護(hù)動(dòng)作送至ETS跳機(jī)。機(jī)組振動(dòng)、軸向位移、脹差

8、通過TSI監(jiān)測系統(tǒng)輸出開關(guān)量至ETS跳機(jī)。電超速包括DEH超速和ETS超速，動(dòng)作轉(zhuǎn)速均為110%額定轉(zhuǎn)速。DEH超速探頭（3個(gè)）在主機(jī)前箱，接受現(xiàn)場轉(zhuǎn)速探頭來的轉(zhuǎn)速信號(hào)送給專門的轉(zhuǎn)速卡件，轉(zhuǎn)速超過110%額定轉(zhuǎn)速經(jīng)內(nèi)部邏輯處理三取二后輸出信號(hào)至ETS柜，再去動(dòng)作現(xiàn)場的AST電磁閥。 ETS超速探頭（3個(gè)）安裝在盤車位置，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過110%額定轉(zhuǎn)速送給ETS柜子專門的轉(zhuǎn)速處理卡件，輸出開關(guān)量至PLC卡件，PLC在三取二處理后送到就地AST電磁閥跳機(jī)。PLC就是ETS的控制器，各跳機(jī)的開關(guān)量信號(hào)送至ETS后再通過PLC邏輯判斷而跳機(jī)。 ETS有一塊液晶顯示操作面板,它對(duì)ETS信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視、分析、報(bào)

9、警，運(yùn)行人員可以通過操作面板進(jìn)行在線試驗(yàn)。操作面板通常安裝在控制室或ETS機(jī)柜內(nèi)，操作面板通常有以下三類畫面： 操作員試驗(yàn)盤 輸入信號(hào)狀態(tài) 首出信號(hào)報(bào)警圖-6 ETS實(shí)驗(yàn)畫面圖-7 ETS信號(hào)狀態(tài)畫面圖-8 ETS首出遮斷報(bào)警畫面 危急遮斷系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件由一個(gè)帶有四只自動(dòng)停機(jī)遮斷電磁閥（AST）和兩只超速保護(hù)控制閥（OPC）的危急遮斷控制塊、隔膜閥、空氣引導(dǎo)閥和幾只壓力開關(guān)組成。 1.四只AST電磁閥 正常運(yùn)行時(shí)，他們是被通電勵(lì)磁關(guān)閉，從而封閉了自動(dòng)停機(jī)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(jī)構(gòu)活塞下腔的油壓能夠建立起來。當(dāng)電磁閥失電打開，則總管泄油導(dǎo)致所有汽閥關(guān)閉而使汽輪機(jī)停機(jī)

10、。AST電磁閥是組成串并聯(lián)布置，這樣就有多重的保護(hù)性。每個(gè)通道中至少一個(gè)電磁閥打開，才可導(dǎo)致停機(jī)。同時(shí)也提高了可靠性，四只電磁閥中任意一個(gè)損壞或誤動(dòng)都不會(huì)導(dǎo)致停機(jī)。 2.OPC電磁閥 OPC電磁閥是超速保護(hù)控制電磁閥，他們是受DEH控制器的OPC部分所控制。正常運(yùn)行時(shí)，這兩個(gè)電磁閥是不帶電常閉的，封閉了OPC總管油壓的泄油通道，使調(diào)節(jié)汽閥和再熱調(diào)節(jié)汽閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞下腔能夠建立起油壓，一旦OPC控制板動(dòng)作，這兩個(gè)電磁閥就被通電開啟，使OPC母管油壓泄放。這樣執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的卸荷閥快速開啟，使調(diào)節(jié)汽閥和再熱調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉。 3.危急遮斷控制塊 該控制塊主要功能是為自動(dòng)停機(jī)危急遮斷與超速控制母管直接提供

11、接口?？刂茐K上面裝有6個(gè)電磁閥（4個(gè)AST電磁閥，兩個(gè)OPC電磁閥），內(nèi)部有兩只單向閥，控制塊內(nèi)加工了必要的通道，以連接各元件。所有孔口或?yàn)榱诉B接內(nèi)孔而鉆通的通孔，都用螺塞塞住，每個(gè)螺塞都用“O”型圈密封。 4.兩個(gè)單向閥 兩個(gè)單向閥安裝在自動(dòng)停機(jī)危急遮斷（AST）油路和超速保護(hù)控制（OPC）油路之間，當(dāng)OPC電磁閥通電打開，單向閥維持AST的油壓，使主汽門和再熱主汽門保持全開，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速OPC電磁閥失電關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥和再熱調(diào)節(jié)閥開啟。當(dāng)AST電磁閥動(dòng)作，AST油路油壓下跌，OPC油路通過兩個(gè)單向閥油壓也下降，將關(guān)閉所有的進(jìn)汽閥而停機(jī)。 5.隔膜閥 隔膜閥連接著潤滑油（低壓安全油）系統(tǒng)和

12、EH油（高壓安全油）系統(tǒng)，其作用是當(dāng)潤滑油壓降到較低時(shí)，可通過EH油系統(tǒng)遮斷汽輪機(jī)。 隔膜閥裝于前軸承座的側(cè)面，當(dāng)汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，潤滑油通入隔膜閥內(nèi)隔膜上面的腔室中，克服了彈簧力使閥保持在關(guān)閉位置。堵住EH危急遮斷油母管通向回油的通道，使EH系統(tǒng)投入工作。 機(jī)械超速遮斷機(jī)構(gòu)或手動(dòng)超速實(shí)驗(yàn)杠桿的單獨(dú)動(dòng)作或同時(shí)動(dòng)作，均能使隔膜閥上部的潤滑油壓消失，因而使壓縮彈簧打開隔膜閥閥門把EH危急遮斷油排到回油管，AST安全油迅速失壓將關(guān)閉所有進(jìn)汽閥。 6.空氣引導(dǎo)閥 空氣引導(dǎo)閥安裝在汽輪機(jī)前軸承座旁邊，該閥用于控制供給氣動(dòng)抽氣逆止閥的壓縮空氣。該閥由一個(gè)油缸和一個(gè)帶彈簧的青銅閥體組成，油缸控制閥門的打開，

13、而彈簧提供了關(guān)閉閥門所需的力。 當(dāng)OPC母管有壓力時(shí)，油缸活塞向外伸出，空氣引導(dǎo)閥的提升頭便封住“通大氣”的孔口，使壓縮空氣通過此閥進(jìn)入抽氣逆止閥的通道，打開抽氣逆止閥。 當(dāng)OPC母管失壓時(shí)，該閥由于彈簧力的作用而關(guān)閉。提升頭封住了壓縮空氣的出口通路，截留在到抽氣逆止閥去的壓縮空氣經(jīng)“通大氣”閥口排放，這使得抽氣逆止閥快速關(guān)閉。 三、汽輪機(jī)DEH調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) DEH全稱為汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng) (Digital Electric Hydraulic control system)。 汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要任務(wù)就是調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、功率，使其 滿足電網(wǎng)的要求。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象

14、為汽輪發(fā)電機(jī)組， 它通過控制汽輪 機(jī)進(jìn)汽閥門的開度來改變進(jìn)汽流量，從而控制汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率。在緊急情況下，其保安系統(tǒng)迅速關(guān)閉進(jìn)汽閥門，以保護(hù)機(jī)組的安全。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH 分為電子控制部分和液壓調(diào)節(jié)保安部分。 電子控制部分主要由分布式控制系統(tǒng) DCS 及 DEH 專用模件組成，它完成信號(hào)的采集、綜合計(jì)算、邏輯處理、人機(jī)接口等方面的任務(wù)。液壓調(diào)節(jié)保安部分主要由電液轉(zhuǎn)換器、電磁閥、油動(dòng)機(jī)、配汽機(jī)構(gòu)等組成，它將電氣控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓機(jī)械控制信號(hào)，最終控制汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門的開度。 DEH液壓控制系統(tǒng)主要包括：供油系統(tǒng)、伺服油動(dòng)機(jī)、保安系統(tǒng)。主要完成下述功能: A)向各閥門油動(dòng)機(jī)提供符合

15、要求的高壓動(dòng)力油(14MPa); B)驅(qū)動(dòng)各閥門并使高壓調(diào)節(jié)閥門能夠停止在需要的位置; C)當(dāng)需要時(shí)能夠快速遮斷汽輪機(jī)進(jìn)汽。 DEH的供油系統(tǒng)功能是提供高壓抗燃油，并由它來驅(qū)動(dòng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)從電子控制器來的電響應(yīng)信號(hào)，以調(diào)節(jié)汽機(jī)各蒸汽閥門開度，這種高壓抗燃油是一種三芳基磷酸酯，具有良好的抗燃性能和流體穩(wěn)定性。 由不銹鋼油箱、兩臺(tái)變?nèi)萘恐?、兩臺(tái)電機(jī)、濾油器、冷油器、加熱器、蓄能器、液位計(jì)、油再生裝置及必備的監(jiān)視儀表組成。硅藻土過濾器除去油中的酸性，只有在酸值超過規(guī)定時(shí)使用。精密過濾器濾掉油中的顆粒圖-10 盛樂#2機(jī)EH油系統(tǒng) 各個(gè)蒸汽閥的位置是由各自的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來控制的，抗燃油

16、壓力使汽門開啟，彈簧力使汽門關(guān)閉。執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的液壓油缸與控制塊連接，在控制塊上裝有隔離閥，快速卸載閥和逆止閥。 沒有伺服閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)僅能控制閥門的全開或全關(guān)，高壓抗燃油從節(jié)流孔進(jìn)入油缸活塞的下部腔室，此腔室內(nèi)的油壓是由快速卸載閥控制的，以使該腔室中的油壓逐漸建立并開啟閥門，當(dāng)汽機(jī)打閘后快速卸載閥動(dòng)作，汽閥在彈簧作用下快速關(guān)閉。我廠中主門無伺服閥。 帶有伺服閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以將汽閥控制在任意的中間位置上，成比例地調(diào)節(jié)進(jìn)汽量以適應(yīng)需要。高壓油經(jīng)過一個(gè)10m的濾網(wǎng)供給伺服閥，該伺服閥接受來自伺服放大器的閥位信號(hào)，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置。EH油系統(tǒng)中有壓回油與無壓回油的區(qū)別？ 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回油經(jīng)

17、有壓回油母管 DP、兩個(gè)并列的回油冷油器以及單獨(dú)管路上設(shè)置的彈簧式過壓閥來保持油壓，當(dāng)壓力超過過壓閥的油壓時(shí)有壓回油回到油箱。無壓回油經(jīng)DV1和DV2兩個(gè)回油母管直接回油箱。 機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)無壓回油母管中的回油為AST危急遮斷油經(jīng)兩個(gè)節(jié)流孔板后的排油。有壓回油是指機(jī)組運(yùn)行中油動(dòng)機(jī)正常調(diào)整的泄油及機(jī)組跳閘后油動(dòng)機(jī)的泄油。保護(hù)動(dòng)作后要求動(dòng)作迅速，汽門關(guān)閉嚴(yán)密，所以泄油不能形成壓力，故直接回EH油箱，這就是無壓回油。而有壓回油可以增加油動(dòng)機(jī)開啟時(shí)的阻力，提高了穩(wěn)定性，減少了汽門的擺動(dòng)，同時(shí)還能防止高壓油對(duì)油管道的沖擊。圖-11 伺服閥工作原理圖-12 伺服閥工作原理 上圖中，Ps為供油，R為回到油箱的回油，C1、C2為與油動(dòng)機(jī)相連接的供回油口，PL為閥芯兩側(cè)的壓差。 當(dāng)伺服閥無電信號(hào)時(shí)，擋板置于中間位置，PL等于零。當(dāng)輸入一個(gè)電信號(hào)至力矩馬達(dá)，使擋板發(fā)生偏轉(zhuǎn)，閥芯兩側(cè)的壓差PL不為零，導(dǎo)致閥芯產(chǎn)生位移，則供油及回油通過各自的孔道流入或者流出油動(dòng)機(jī)。當(dāng)油動(dòng)機(jī)的動(dòng)作使LVDT的反饋信號(hào)與閥位指令信號(hào)趨向一致。此時(shí)，作用在力矩馬達(dá)上的電流消失，擋板在噴嘴作用下回到中間位置，滑閥兩端的壓差為零，滑閥就在反饋針的作用下回到原始位置，直到輸入另一個(gè)信號(hào)電流為止。 圖-13 主汽閥油動(dòng)機(jī)的原理圖 圖-14 伺服閥本體結(jié)構(gòu)圖 LVDT即線性位移差動(dòng)變送