燃气轮机的保护系统.ppt

第十二章燃气轮机的保护系统 2004，7 燃气轮机的控制系统 燃气轮机的保护系统和控制系统是不可分割的一个整体。在燃气轮机正常运行时，由控制系统实施控制，使燃气轮机在所要求的参数下运行。当机组由于某些不可预测的原因而偏离正常的运行参数时，保护系统应报警并指示故障的由来，以便运行人员及时分析故障的原因和排除故障。当燃气轮发电机组关键参数超过临界值或控制设备故障危及机组安全运行时，Mark－V保护系统在报警的同时通过切断燃料使机组跳闸。 燃气轮机的控制系统 切断燃料是同时通过两个独立的装置来实现的：①燃料截止阀；②燃料泵和燃料控制阀。燃料截止阀是通过电气和液压两个信号来关闭的。燃料泵和燃料控制阀只通过一个电气信号关闭。 燃气轮机的控制系统 通常燃气轮机系统设置了如下保护系统： ①超速保护； ②超温保护； ③熄火保护； ④振动保护； ⑤燃烧监测保护。 此外还有一些保护功能，如滑油压力过低或滑油温度过高等等，虽然这也很重要，同样危及机组的安全，但从结构上可采用较简单的元件来实现。 燃气轮机的保护系统 燃气轮机的超速保护 燃气轮机的超温保护 燃气轮机的燃烧监测 燃气轮机的熄火保护 燃气轮机的振动保护 §12.1 燃气轮机的超速保护 燃气轮机是一种高速转动的机械，其转动部件的应力和转速有着密切的关系，由于离心力正比于转速的平方，当转速升高时，因离心力所造成的应力将会迅速增加。 当转速升高20%n0时，应力就接近于额定转速时的1.5倍。叶轮等紧力配合的转动部件的松动转速通常也是按高于额定转速20％ n0设计的，如果转速升高到不允许的数值，会导致燃气轮机设备的严重损坏，因此每台燃气轮机都必须装设超速保护装置。 §12.1 燃气轮机的超速保护 这种超速保护装置通常可分为机械式的和电子式的。当燃气轮机转速超过一定限度时（一般规定为额定运行转速的110％—112％n0）它就动作，并迅速切断燃气轮机的燃料，使其停止运转。 一、机械超速保护系统 机械超速保护系统具有以下主要器件：①在辅助齿轮轴上的危急遮断器；②在辅助齿轮轴上的超速遮断机构；③限位开关12HA。 1、危急遮断器（超速螺栓） 装在辅助齿轮轴上的危急遮断器是用来感测燃气轮机的超速，它是一种弹簧加压且偏心地安置在支架上的螺栓组件，并设计成在达到遮断速度之前弹簧力使螺栓一直维持在安装座上。随着轴转速增加，作用在螺栓上的离心力被弹簧力平衡在螺栓组件内，因而螺楂保持不动。当继续增加轴转速使得作用在螺栓上的离心力超过弹簧力时，螺栓向外甩出并遮断超速遮断机构。 2、超速遮断机构 燃气轮机的超速遮断机构也装在辅助齿轮箱上，紧靠着超速螺栓组件。超速遮断机构实质上是一种液压泄放阀，它与电液遮断阀20FL和／或20FC安装并联在一起。当保护动作时，超速螺栓组件遮断超速遮断机构的遮断闭锁销，使遮断阀机械释放并将液压安全油遮断系统泄压，从而关闭气体截止／速比阀组件或液体燃料截止阀，切断燃料遮断机组。 3、限位开关 超速遮断机构限位开关12H与超速遮断机构一起连接到报警器，并当遮断机构遮断时即行动作，表明该机构已遮断。 超速遮断机构可以手动遮断，但必须在设备上手动复位。遮断按钮和复位手柄装在辅助齿轮箱外侧。 一、机械超速保护系统 由于危急遮断器长期处于静止状态，容易引起卡涩造成动作转速失常，加之机械超速本身的缺陷，可能导致不能准确可靠地动作，所以危急遮断器并不是完全可靠的。因此，Markˉv保护系统除设置了危急遮断器这种机械超速保护外，还设置了电子超速保护。而机械超速保护系统是作为电子超速备用保护系统。作为备用系统，遮断转速给定值比电子超速保护系统稍高。在一些新机组上甚至取消了机械超速装置。 二、Mark-V电子超速保护系统 Mark-V电子超速系统是保护燃气轮机以免由于燃机轴超速而可能带来的危害。在正常运行时，机组转速处于转速控制系统或温度控制系统控制之下。超速保护系统一般不使用，除非其他系统出现故障。 配备Mark-V控制系统的GE燃气轮机通常装置三个控制用测速传感器和三个保护用测速传感器。这种双倍三冗余测速，对燃气轮机转速测量的可靠性和准确性更高。电子超速保护系统包含一个主电子系统和一个副电子超速保护系统。 1、主电子超速保护系统 主电子超速保护系统作为正常控制系统的一部分，包括检测透平转速的磁性传感器、转速检测软件和相关的逻辑回路。整定值由可调控制常数决定。 1、主电子超速保护系统 在＜Q＞控制模块中透平转速信号TNH与超速整定值TNKHOS（典型值110%n0）进行比较。当TNH超过整定值时，则把超速遮断信号L12H送到主保护回路以使透平停机。 在比较器后设置有寄存器，一旦机组转速信号超过给定值，此信息将寄存在寄存器内而闭锁，即使当机组转速信号（TNH）小于超速给定值时，寄存器仍保留原超速的