汽輪機TSI、DEH、ETS系統(tǒng)介紹

1、汽輪機的TSI、ETS、DEH系統(tǒng)的區(qū)別？ TSI系統(tǒng)能連續(xù)地監(jiān)測汽輪機的各種重要參數(shù)（屬于監(jiān)測系統(tǒng)），例如：可對轉速、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，使機器能在不正常工作引起的嚴重損壞前遮斷汽輪發(fā)電機組，保護機組安全。 ETS即汽輪機危急遮斷系統(tǒng)（屬于保護系統(tǒng)），它接受來自TSI系統(tǒng)或汽輪發(fā)電機組其它系統(tǒng)來的報警或停機信號，進行邏輯處理，輸出指示燈報警信號或汽輪機遮斷信號。 因此，在大型機組中，監(jiān)測和保護系統(tǒng)（TSI和ETS）是非常重要的。它不僅可以提高勞動生產(chǎn)率和電能質量，還能降低發(fā)電成本，改善勞動條件，并為大型機組的安全、經(jīng)

2、濟運行提供了可靠的保證。 DEH是指數(shù)字電調系統(tǒng)，主要功能為汽輪機轉速控制；自動同期控制;負荷控制；參與一次調頻；機、爐協(xié)調控制；快速減負荷；主汽壓力控制；單閥控制、多閥控制；閥門試驗；汽輪機程控啟動；OPC控制；甩負荷及失磁工況控制；與DCS系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；手動控制。跳閘信號需要傳輸給ETS實現(xiàn)保護。 簡單的說即：TSI主要采集汽機重要監(jiān)測信號，屬于保安范疇；ETS主要用于汽輪機跳閘；DEH主要控制汽輪機的負荷和轉速，DEH屬于調節(jié)范疇，信號只發(fā)給伺服閥；TSI的信號一般通過硬接線輸出到ETS和DEH，汽機跳閘信號通過DEH和TSI輸出到ETS，它們引起的最終汽機跳閘必須通過ETS。TSI

3、系統(tǒng)測量參數(shù)包括：1.零轉速2.鍵相3.相對振動（軸振）4.絕對振動（軸承振動或瓦振）5.軸向位移（串軸）6.相對熱膨脹（脹差）7.絕對熱膨脹（缸脹）8.軸彎曲（偏心） 1.零轉速: 本廠共兩個零轉速探頭（一用一備），主要用在汽機轉速到零時投盤車的連鎖以及對大機轉速的精確監(jiān)測，一般可精確到小數(shù)點后兩位。與汽機3000轉時的其他轉速探頭區(qū)別在于靈敏度不同，而且作用也不同，該探頭不帶保護。當一個零轉速探頭故障時可迅速投入另一備用探頭以達到盤車時轉速的精密監(jiān)視，安裝在汽機機頭主油泵與推力軸承之間位置。 熱工測點一般通過220V UPS電源給卡件供電，卡件經(jīng)內(nèi)部轉換后給前置器供給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通過前置器反饋給卡件再傳遞到TSI系統(tǒng)。圖-1 汽輪機轉速探頭 2.鍵相：鍵相裝在汽機機頭，鍵相位又叫相位參考。本廠鍵相有一個探頭，安裝在汽輪機機頭主油泵一側。 鍵相測量就是通過在被測軸上設置一個凹槽稱為鍵相標記。當這個凹槽轉到探頭位置時，相當于探頭與被測面間距突變，傳感器會產(chǎn)生一個脈沖，軸每轉一周，就會產(chǎn)生一個脈沖信號，產(chǎn)生的時刻表明了軸在每轉周期的位置。因此通過對脈沖計數(shù)，可以測量軸的轉速，通過將脈沖與軸的振動信號比較，可以確定出振動的相位角，用于軸的動平衡分析以及設備的故障分析與診斷等方面。鍵相位的作用有4個： 第1個作用是測量轉速，主要是用在變頻驅動

5、的設備上； 第2個作用，設備啟動時或停止時，都要過臨界轉速（剛性軸除外），使用鍵相位配合軸振動探頭，可以完美的捕捉到啟動/停止時的振動趨勢； 第3個是正常使用時檢測轉軸的軸向扭曲，因為這種異常會導致轉軸徹底報廢，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探頭單獨體現(xiàn)出來，這個叫相位角測量； 第4個作用是可以配合軸振動探頭獲取，轉軸的實時軸心位置，分析軸承擾動或渦流。 在TSI中鍵相主要用作測量機組偏心使用。圖-2 汽輪機鍵相 3.振動：軸振共14個測量探頭，分別對應17瓦的X向和Y向，測量的是大軸相對于軸瓦的振動，探頭安在油管里。反饋電壓量程為（-4-20）V，振動越大反饋電壓將向著

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

7、是汽輪機在緊急情況下的保護系統(tǒng)。當汽輪機運行時，被監(jiān)測的各項參數(shù)有任意一項或多項達到跳閘條件時，將使危急遮斷電磁閥動作，迫使汽輪機安全油(AST油壓)泄壓，從而在最短的時間內(nèi)關閉各個進汽閥門，使汽輪機緊急停機，保護汽輪機的安全。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 5 軸振大保護 6 軸向位移大保護 7 差脹大保護 8 高排壓力高保護 9 高排壓比低保護 10 高排溫度高保護 11 鍋爐MFT動作 12 發(fā)電機保護 13 DEH失電跳機 其中，EH油壓低、潤滑油壓低、真空低壓力開關裝在機頭左側，開關量保護動作送至ETS跳機。機組振動、軸向位移、脹差

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

9、警，運行人員可以通過操作面板進行在線試驗。操作面板通常安裝在控制室或ETS機柜內(nèi)，操作面板通常有以下三類畫面： 操作員試驗盤 輸入信號狀態(tài) 首出信號報警圖-6 ETS實驗畫面圖-7 ETS信號狀態(tài)畫面圖-8 ETS首出遮斷報警畫面 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遮斷電磁閥（AST）和兩只超速保護控制閥（OPC）的危急遮斷控制塊、隔膜閥、空氣引導閥和幾只壓力開關組成。 1.四只AST電磁閥 正常運行時，他們是被通電勵磁關閉，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)行機構活塞下腔的油壓能夠建立起來。當電磁閥失電打開，則總管泄油導致所有汽閥關閉而使汽輪機停機

10、。AST電磁閥是組成串并聯(lián)布置，這樣就有多重的保護性。每個通道中至少一個電磁閥打開，才可導致停機。同時也提高了可靠性，四只電磁閥中任意一個損壞或誤動都不會導致停機。 2.OPC電磁閥 OPC電磁閥是超速保護控制電磁閥，他們是受DEH控制器的OPC部分所控制。正常運行時，這兩個電磁閥是不帶電常閉的，封閉了OPC總管油壓的泄油通道，使調節(jié)汽閥和再熱調節(jié)汽閥的執(zhí)行機構活塞下腔能夠建立起油壓，一旦OPC控制板動作，這兩個電磁閥就被通電開啟，使OPC母管油壓泄放。這樣執(zhí)行機構上的卸荷閥快速開啟，使調節(jié)汽閥和再熱調節(jié)汽閥關閉。 3.危急遮斷控制塊 該控制塊主要功能是為自動停機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個電磁閥（4個AST電磁閥，兩個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。所有孔口或為了連接內(nèi)孔而鉆通的通孔，都用螺塞塞住，每個螺塞都用“O”型圈密封。 4.兩個單向閥 兩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）油路之間，當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，當轉速降到額定轉速OPC電磁閥失電關閉，調節(jié)閥和再熱調節(jié)閥開啟。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降，將關閉所有的進汽閥而停機。 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)，其作用是當潤滑油壓降到較低時，可通過EH油系統(tǒng)遮斷汽輪機。 隔膜閥裝于前軸承座的側面，當汽輪機正常運行時，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。 機械超速遮斷機構或手動超速實驗杠桿的單獨動作或同時動作，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閉所有進汽閥。 6.空氣引導閥 空氣引導閥安裝在汽輪機前軸承座旁邊，該閥用于控制供給氣動抽氣逆止閥的壓縮空氣。該閥由一個油缸和一個帶彈簧的青銅閥體組成，油缸控制閥門的打開，

13、而彈簧提供了關閉閥門所需的力。 當OPC母管有壓力時，油缸活塞向外伸出，空氣引導閥的提升頭便封住“通大氣”的孔口，使壓縮空氣通過此閥進入抽氣逆止閥的通道，打開抽氣逆止閥。 當OPC母管失壓時，該閥由于彈簧力的作用而關閉。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閉。 三、汽輪機DEH調節(jié)控制系統(tǒng) DEH全稱為汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng) (Digital Electric Hydraulic control system)。 汽輪機數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)的主要任務就是調節(jié)汽輪發(fā)電機組的轉速、功率，使其 滿足電網(wǎng)的要求。汽輪機控制系統(tǒng)的控制對象

14、為汽輪發(fā)電機組， 它通過控制汽輪 機進汽閥門的開度來改變進汽流量，從而控制汽輪發(fā)電機組的轉速和功率。在緊急情況下，其保安系統(tǒng)迅速關閉進汽閥門，以保護機組的安全。汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH 分為電子控制部分和液壓調節(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，它完成信號的采集、綜合計算、邏輯處理、人機接口等方面的任務。液壓調節(jié)保安部分主要由電液轉換器、電磁閥、油動機、配汽機構等組成，它將電氣控制信號轉換為液壓機械控制信號，最終控制汽輪機進汽閥門的開度。 DEH液壓控制系統(tǒng)主要包括：供油系統(tǒng)、伺服油動機、保安系統(tǒng)。主要完成下述功能: A)向各閥門油動機提供符合

15、要求的高壓動力油(14MPa); B)驅動各閥門并使高壓調節(jié)閥門能夠停止在需要的位置; C)當需要時能夠快速遮斷汽輪機進汽。 DEH的供油系統(tǒng)功能是提供高壓抗燃油，并由它來驅動伺服執(zhí)行機構，該執(zhí)行機構響應從電子控制器來的電響應信號，以調節(jié)汽機各蒸汽閥門開度，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、兩臺變?nèi)萘恐?、兩臺電機、濾油器、冷油器、加熱器、蓄能器、液位計、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)定時使用。精密過濾器濾掉油中的顆粒圖-10 盛樂#2機EH油系統(tǒng) 各個蒸汽閥的位置是由各自的執(zhí)行機構來控制的，抗燃油

16、壓力使汽門開啟，彈簧力使汽門關閉。執(zhí)行機構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)行機構僅能控制閥門的全開或全關，高壓抗燃油從節(jié)流孔進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，當汽機打閘后快速卸載閥動作，汽閥在彈簧作用下快速關閉。我廠中主門無伺服閥。 帶有伺服閥的執(zhí)行機構可以將汽閥控制在任意的中間位置上，成比例地調節(jié)進汽量以適應需要。高壓油經(jīng)過一個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，從而控制執(zhí)行機構的位置。EH油系統(tǒng)中有壓回油與無壓回油的區(qū)別？ 調節(jié)系統(tǒng)中執(zhí)行機構的回油經(jīng)

17、有壓回油母管 DP、兩個并列的回油冷油器以及單獨管路上設置的彈簧式過壓閥來保持油壓，當壓力超過過壓閥的油壓時有壓回油回到油箱。無壓回油經(jīng)DV1和DV2兩個回油母管直接回油箱。 機組正常運行時無壓回油母管中的回油為AST危急遮斷油經(jīng)兩個節(jié)流孔板后的排油。有壓回油是指機組運行中油動機正常調整的泄油及機組跳閘后油動機的泄油。保護動作后要求動作迅速，汽門關閉嚴密，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機開啟時的阻力，提高了穩(wěn)定性，減少了汽門的擺動，同時還能防止高壓油對油管道的沖擊。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為與油動機相連接的供回油口，PL為閥芯兩側的壓差。 當伺服閥無電信號時，擋板置于中間位置，PL等于零。當輸入一個電信號至力矩馬達，使擋板發(fā)生偏轉，閥芯兩側的壓差PL不為零，導致閥芯產(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機。當油動機的動作使LVDT的反饋信號與閥位指令信號趨向一致。此時，作用在力矩馬達上的電流消失，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，直到輸入另一個信號電流為止。 圖-13 主汽閥油動機的原理圖 圖-14 伺服閥本體結構圖 LVDT即線性位移差動變送