一前言　　目前，适用于电厂的 DCS 控制系统种类繁多，由于近期国内的经济发展出现用电紧张的局面， 为了保证各行各业的生产正常进行，我国的火电新建项目不断增加，选择一个最佳的 DCS 系统 是保证电厂安全生产的首要问题。 如何选择 DCS 控制系统呢？ 第一、在选择 DCS 控制系统时要了解 DCS 在其他电厂使用时是否经常出现硬件损坏问题，如控 或系统功能再好，也不应该列为首选。 第二、系统抗是否具有较强的抗干扰能力。如果一个系统没有较强的抗干扰能力，就会在运行维 护中出现信号因外界干扰导致系统误发信号，最终导致停机停炉事故发生。 第三、控制系统是否能够在线维修。现在控制系统一般都要采用冗余方式，采用这种方式的好处 在于既保证机组安全稳定运行同时也便于在线检修。 冗余一般都是指控制器的单元处理器以及网 络通讯冗余，而且冗余的设备之间可以保证实现无扰切换，把机组出现的故障率降到最低。 第四、控制系统软件功能是否强大。控制系统的软件组态的功能块的种类是否能够适用于 DCS 各种功能的需要。同时也不会因为软件原因出现系统死机问题 制站经常脱离网络、开关量卡件经常损坏等缺陷极容易导致机组出现跳闸的可能，所以即使软件 如果我们选择的 DCS 系统满足了上述四个基本要求，那样 DCS 系统基本可以列入考虑使用范围 之内。下面就各个公司的 DCS 系统情况来分析和选择 DCS 系统二、国外各分散控制系统功能　　 1、成本高但功能强大、运行可靠性高的 TXP 控制系统 这种控制系统可以应用在多种形式，各种大小的电厂中。而此控制系统采用模块化的结构，使该 系统可以适用各种规模机组的不同性能需要。 1、TXP 系统组成 说到可靠性高、功能强大的系统我认为是西门子公司的 TXP 系统（Teleperm-XP 分散控制系统） ， TXP 系统提供了处理和控制生产过程所必需的自动处理、操作、监视和记录功能。整个控制系统 制系统、OM650 操作和监视系统、LAN 总线系统、ES680 工程管理系统、PG740 调试工具及 DS 诊断系统。其硬件结构如下： 的功能分散于独立的子系统之间，TXP 分散控制系统一般由六个子系统组成：AS620 过程自动控 2、TXP 系统特征 TXP 分散系统的硬件布置是开放性的、模块化的，用户根据需要可以进行灵活配置，以达到自身 最佳的性能价格化，对于安全要求特别高的电厂或其他重要的系统从控制总线、中央处理器、功 能处理卡件、甚至信号采集设备都要求冗余布置，对于一般设备则一套控制设备就可以，但是最 基本控制要素，象 AS、ES、OM 控制总线是必需的。 TXP 最大的优越性在于此系统不象其他 DCS 系统将机组控制分为：DAS、CCS、SCS、FSSS、 DEH、MEH、旁路控制等，这些系统都有自己独立的硬件和软件，相互之间通信少，因此这些分 先这些分系统界限不十分明确，有的甚至没有界限。DAS、CCS、SCS、FSSS、DEH、MEH、旁 路控制功能实现都是用相同的软硬件实现，这样便于检修需要和日常维护需要。 系统的运行维护也是相对独立的，并且有相当的差别，但 TXP、的分散控制系统是不一样的，首 3、系统评价 此系统安全性能非常好，系统可靠性能高，DCS 控制部分可以根据用户的需要配置硬件，所以是 电厂首选的控制系统，控制系统的通讯符合国际标准，出现网络软瘫的事故较少，并且可以采用 冗余控制线路控制方式，硬件出现的较少。 本系统是用于对系统要求较高，维护人员少，就地设备性能高，维护费用较为充裕的电厂。 2 性能可靠，功能齐全，价格合理的 WDPF 系统 WDFP 系统是美国西屋（Westing house）公司 1982 年推出的控制系统 20 世纪 80 年代后期升级 为 WDPFⅡ型，有数据通讯网络连接的一系列不同功能单元（站）集合而成，各站的速率之间可 以通过 WDPF 高速据通道(DaTa Highway)自由和快速的进行数据通信。通信速率为 2MB/S，每秒 可广播最多 16000 个离散点 （摸你量或数字量） 使得分散的全局数据库总处于当前的最新的状态， 16000 点可以提供操作进行监视，网上最多容纳 32000 点，他能够提供一系列的模拟量控制系统 （MSC） 、顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)和数据采集系统(DAS)等。 另外 16000 个离散点（模拟量或数字量）使得分散的全局数据库总处于当前的最新状态，另外 1、一个典型的 WDFP 系统组成： 分布处理单元 DPU 负责完成数据采集和控制（包括模拟和逻辑控制）功能。 操作员站 OS 用于信息显示和报警，以及操作员监控。 工程师 ES 用于系统软件编程及调试维护等。 记录站 LOG 用于对过程数据进行收集、格式化和打印。 历史数据站 HDR 用于对过程点数据以及手动输入离线数据记录和存档，将存档的数据进行检索 以产生历史趋势和自由格式的报告。 历史的存储和检索 HSR 提供为以后分析之用的全部设备历史数据智能化存储和检索。 VAX 机接口（VXI）提供 WDPF 数据通道和 VAX 系列计算机之间的高速通道接口，通用可编程 控制器接口 UPLC 能方便、高效地将分立可编程控制器（PLC）融入 WDPF 系统中。 MIS 门路与各种管理信息系统（MIS）相连，并提供过程控制、优化、性能监视、管理报告，站 接口单元 SIU 用作 WDPF 和其它计算机、设备的网络接口，数据高速公路提供广播全局数据库 的高速链路。 2 硬件结构 WDPF 系统由高速数据控制器、各种功能工作站和 I/O 卡件等设备构成。 数据高速公路的通讯是由高速数据通道控制器子系统（DHC）提供的，对于所有的站 DHC 都是 相同的。由共享内存、调制解调器和数据库管理器构成。 各功能工作站完成与其所在站相关的特定任务。 过程间的通信是通过内存映象的 WDPF I/O，尤其提供了多种过程卡件用于和工程接口。 3、通信网络 速公路的通信方式为广播，WDPF 系统的广播技术不需要主控制器，一个站在某一瞬间都是主控 信息高速公路采用 Ethernet，工作站通过 VEM BUS 与信息高速公路控制器相连。 WDPFII 采用的是国际通行的 UNIX 系统，使它拥有作为开放式系统的基本条件。 WDPF 网络结构为开放式总线型结构，有两类高速通道：数据高速公路和信息高速公路。数据高 制器， 并将令牌控制权交于下一个站进行广播。 数据高速公路一般为安全起见， 都采用双路冗于。 4、系统评价 由于美国西屋的 WDPF 分散控制系统由于推出较早， 经过了长时间的运行考验， 美国西屋对其系 统缺陷进行修改和完善，在并且系统硬件方面进行升级工作，终于推出了 WDPFII 的控制系统。 此控制系统容量大，适合大型机组，它虽然能够提供一系列的模拟量或数字量控制系统（MCS） 、 顺序控制系统（SCS） 、燃烧管理系统系统（BMS）和数据采集系统（DAS）等控制功能，但是 很多电厂都不把 DEH 和 ETS 系统加入其中，这样 WDPF 系统与 DEH 分开控制机、炉，DEH 系 统和 WDPF 系统系统联系不应该通过网络连接，主要应该通过硬接线连接，虽然硬点增加，但对 WDPF 高容量系统来讲独立的系统不会造成任何影响。 3、系统稳定性好、价格合理、可靠性高的系统 HONEYWELL 系统 HONEYWELL 系统是美国 HONEYWELL 公司生产的 DCS 系统。主要用于石油化工产业，以其 优秀的控制逻辑功能和优良的硬件性能受到广大用户的好评。 1、HONEYWELL 系统组成 HONEYWELL 控制系统 TPS 系统主要构成： 操作站（GUS） 、应用管理器（AM） 、历史站和通用网络（UCN） 。 局部控制网络 LCN（LOCAL CONTROL NETWORK）是 HONEYWELL 系统主干网络，它连接 UCN 通用网络主要连接就地控制器，如：高性能管理器（HPM） ，安全管理器（FSC）等分散控 制器。 高性能管理器（HPM）主要用于模拟量控制系统（MSC） 、数据采集系统(DAS)，是 DCS 核心。 而安全管理器（FSC）主要用于顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)。安全管理器（FSC） 不是 HONEYWELL 公司的产品，是 HONEYWELL 公司购买的技术，因为安全管理器（FSC） 反应快，安全性高，所以用于顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)。 GUS 站的操作系统都是给予 WINDOWS NT 技术，具有很强的可操作性。 2 通信网络 通信网络是按照国际 802.3 协议完成，通信网络采用冗于技术保证了系统安全性和可靠性。 2、系统评价 它和 WDPF 系统能够提供一系列的模拟量或数字量控制系统（MCS） 、顺序控制系统（SCS） 、燃 烧管理系统系统（BMS）和数据采集系统（DAS）等控制功能，但是很多电厂都不把 DEH 和 ETS 系 统 加 入 其 中 ， 但 是 随 HONEYWELL 系 统 在 电 厂 的 广 泛 应 用 。 DEH 完 全 可 以 做 入 随 HONEYWELL 系统。 HONEYWELL 系统可以容纳 16000 多点，适合大中小型电厂。 三、电厂 DCS 系统的选择方向 　　1、 通信网络 采用冗余方式，保证通信网络可以在线维修。 2、 容量大 所以 DCS 系统不但可以实现控制器冗余，为了更安全起见，重要的 I/O 点可以采用冗余，所以电 厂控制系统的 I/O 点为 6000 点最佳。 3、 性能可靠性高 现在成熟的 DCS 系统其性能的都是复合要求的，一般只是硬件可能存在质量问题，但是软件都 是很过关的，所以死机现象很少，性能稳定可靠。 4、 性价比高 如果是一个规模较小的电厂，并且投资较小，选用上述的 DCS 系统未免过于奢侈，国内的 DCS 系统日臻成熟，如新华电站的 XDPS 系统，其设计方面有很独到的一面，新华电站的 DEH 系统 性价比。 如果是大中型机组建议使用上述的 TXP 系统、WDPF 系统、HONEYWELL 控制系统 TPS 等控制 系统。 美国西屋过程控制公司近年来推出 O-ovation 系统除提供 130 多种常规算法外，还提供如下的先 进控制算法(模块)，供控制工程师们在设计控制策略的时随意先用。 预估器(PREDICTOR) 一、Simth 预估器 在理想状态下对象模型为二阶非周期滞后环节时，对象模型传递函数为: 预估器传递函数为： 通信网络的可通信距离尽可能的长，这样可靠性高，通信的速率为 10MB/S 为佳。通信网络必须 电厂控制系统的 I/O 点在 3500-4500 多点， 现在所有 DCS 系统都可以完成各种逻辑功能并容量大， 在国内使用多年，其技术人员根据多年经验，所生产的 XDPS 系统，也受到用户好评，有很高的 预估器传递函数为:其中的算法变量和参定义如下: pv——过程变量测量值； CTRL——下游 PID 调节器的输出; GAIN——对象模型增益; FOTC——对象模型中第 1 时间常数 T1 BOTC——对象模型中第 2 时间常数 T2; OUT——算法输出变量。 二、神经网络 的功能表示为: 式中:GC(S)——Smith 预估器传递函数; C(S)——PID 调节器传递函数; GO(S)——不带滞后环节的对象传递函数； τ——纯滞后时间； K——比例系数（对象模型增益） t——采样时间； T1——第 1 时间常数； T2——第 2 时间常数 在选用 Smith 预估器时，其算法符号为： Xi——第 1 层神经元 i 的输出; B1i——第 1 层神经元 i 的偏置; u1i——第 1 层神经元 i 的输人; w1i——第 1 层神经元 i 输出的权值。 第二层神经网络是分段线性型，每个神经元的功能可表示为: b2i——第 2 层神经元 i 的偏置； Z2i——第 2 层神经元 i 的输入； W2i——第 2 层神经元 i 的权值; Yi——第 2 层神经元 i 的输出。 其中算法变量和参数定义如下: 在采用这些算法时，同其他算法一样，只要设定算法变量和算法参数，无需对算法进行编程。 本算法采用双层前馈神经网络模型。第一层神经网络是正切 Hyperoblie S 曲线型，每个神经元 IN1、IN2——神经网络输入； T1、T2、T3——目标输出； OUT1、OUT2、OUT3——神经网络输出。 进行数值的调整，达到控制的目的。 其中的算法变量和参数定义如下: ST1、ST2、ST3——3 个过程变量的设定值; PV1、PV2、PV3——3 个过程变量(输人); MV1、MV2、MV3——3 个输出变量; DT1、DT2、DT3——3 个干扰变量。 其中的算法变量和参数定义如下: STPT——设定值; PV——过程变量输人; OUT——控制输出。 三、多变量控制(MIMOCTR） 多变量控制 ） 只须设定调整参数来设定闭环反应速度。而且，当一个控制输出设定为手动时，其他控制环的所 有闭环功能不受影响。 在选用本多变量控制时，其算法符号为: 模糊控制(FUZZYCTR) 模糊控制 本算法有梯形(包括三角形)和钟形两种隶属函数可供控制工程师们选用。他有一个设置了 16 条规则表，可在线调整，操作人员可按照实际需要添加或删除规则，以更适用于被控对象。四 在选用本控制算法时，其算法符号为　　前馈一一一反馈控制 PID(FEED-FWD) 经网络时，其算法符号为: 本误差反传的 BP 神经网络算法在使用时，只需输人目标输出，本算法即可进行训练和学习， 本算法是 3 输人、3 输出，以及包括 3 个千扰变量的多变量控制系统。在使用本算法时，用户 本算法是将干扰等前馈信号与实际 PID 算法输出相加，将前馈干扰的影响直接反映在选用神 在控制器输出中，在偏差出现前消除外部干扰的影响，提高控制器的响应时间。本算法在选用 算法变量和参数定义如下: pv——过程变是输人; SP——设定值; FFG——前馈输人增益; FFB——前馈输人偏置; PGAIN PID 的比例增益; INTG PID 的积分时间; OUT——控制输出。 以前， 由于先进控制策略软件编程的复杂性和末商品化， 使得许多先进控制算法未能得到广泛 推广应用。如今，像 Ovation 等系统的先进控制算法的商品化，为广泛应用先进控制能力创造了 而将更多的精力用于研究被控对象的特征，以选择相设计更全适的控制策略。研究参数调整，以 获取更好的调节品质。相信随着科技的发展会有更多、更先进的控制策略以算法(软件包)形式提 供给用户，控制工程师们可以方便地利用这些越来越丰富、越来越先进的控制算法，设计出适合 被控对象的控制系统。 设计一个自动控制系统相当于建筑师用所需模块(算法)构造(建筑)一个建筑物，建筑这么一座现 代化建筑就是控制理论(经典和现代的)实际应用。而众多成熟、具有各种先进控制策略的算法， 就给设计师们一个实用、先进控制系统创造了良好的条件。 20 世纪仍年代尔曼滤波器的成功应用，开创了现代控制理论的新纪元，不仅基于前馈"反馈的 PID 控制得到进一步发展相推广，模糊控制、有限元法、多变量控制等的深人研究和应用，以及 计算机技术的发展和普及，自动控制领域正呈现百花齐放、百花争艳的大好局面，自动控制水平 大大提高。 1、概述 数字化电厂是现代电力工业的一个主要发展方向。数据集成、综合优化应用、决策支持则是 用户因应现代化管理，对控制系统的新需求。 Ovation 系统的多网络结构正是应这种需要而设计，能够通过核心交换机集成厂区内的多台机组 能够支持操作人员在同一控制室里面对多台机组进行监视和操作， 同时也简化了历史数据的采集 和存储。 2、多网络方案 Ovation 多网络架构就是利用一对冗余的核心交换机，对多个机组网络或者辅助控制系统网 良好条件， 自动控制工程师可以像建筑师一样借助于模块化的控制算法构造(建筑)一个控制系统， 从某种意义来讲，自动控制设计工程师就是一个建筑师，各种算法(模块)就是模块建筑材料， DCS、公共系统、辅助控制系统等，实现数据映射、互锁操作、时间同步、数据集成等综合应用， 络实现互联，不仅支持快速以太网，还支持 T1 线路、帧中继、VPN 通道等。每个网络之间可以 极大地提高了多网络的安全性。多网络结构为用户带来的好处有： 通过路由器进行隔离， 以确保各个网络的独立性和安全性。 冗余的网络连接， 支持故障自动切换， 更为灵活的操作性和安全性：只要具备足够的权限和功能设置，用户可以在网络内的任一台 工作站上完成其他机组的监控功能。而多网络体系本身将处理这种复杂的安全操作限制。 单一的工程控制中心：用户可以将全厂控制室缩减为一个控制中心，减少投资，也简化了与 集团总部之间的网络联系。 跨网络功能：通过多网络结构，用户能够拥有跨网络的全部工程师和操作员站功能。如果喜 欢，用户可以将所有机组的报警或者监视画面统一显示到一台工作站上。 支持不同版本的集成：对于 Ovation 系统，多网络架构支持不同的 Ovation 版本、不同的平 台(Windows 和 Solaris)，甚至是不同的网络结构(快速以太网与 FDDI)之间的集成。 和辅助控制系统。 3、与远方 Ovation 系统的集成 事实上，多网络架构主要应用于集成两类系统：远方 Ovation 系统，如公用系统或者脱硫系统等， 以两台机组加公用系统为例，两台单元机组配置独立的冗余网络设备，形成独立的 LAN 网； 备进行数据交换。 在单元机组网络和公用系统网络上配置一对冗余的核心交换机， 具有多层交换功能并具有路 由功能，负责#1，#2 机组及公用部分的数据交换，以形成多网络结构。在具体的实现上，可以采 取如下两种方式： 公用系统也配置独立的冗余网络设备，形成独立的公用系统。公用系统的控制器通过公用网络设 第一种是将公共网络的交换机直接连接到核心交换机上，如图 1 所示。这种连接的优点是公 共网络和单元机组网络处于对等地位，公共网络易于扩展而形成一个功能丰富的公共系统。华能 玉环电厂 4×1000MW 的网络就是采取这种方式，其公共系统涵盖了机组公用、电气公用段功能。 图 1 Ovation 系统两台单元机组与公用系统网络的集成示意图-方式 1 第二种是将公共网络的交换机连接到某台机组的根交换机上，如图 2 所示。这种连接方式的 电厂 2×1000MW 的公共网络就是采取这种方式。 优点是直接将公用系统和单元机组相连，更便于从机组操作站上对公用系统进行操作。山东邹县 图 2 Ovation 系统两台单元机组与公用系统网络的集成示意图-方式 2 多网络结构中，从物理及网络定义上，公用系统点相当于远程网络点。具体的扫描方式与 而由第三方的驱动程序进行更新，并通过 OVATION 控制器将第三方的点扫描到系统。对于公用 系统，它就相当于一种远程 Ovation 网络，本地网络可通过以下途径完成远程网络的点扫描： 生成设备驱动-生成序列号 组态 I/O 设备-定义 I/O Drive Type: EXTERNAL OVATION NETWORK 扫描点-Register Mapping 以通过软件连锁来完成，通常定义#1 机组优先权最高，#2 机组次之。连锁逻辑如下： #1 机组可以直接操作 #2 机组必须经连锁逻辑确认#1 机组没有操作，并进行控制权口令切换后，才能操作。 4、与辅助控制系统 PLC 的集成 OVATION 系统扫描第三方设备的信号点一样， 第三方设备或系统点源于 OVATION 控制器， 即： 这样，公用系统的点就可以在本地网络中进行操作监控，包括画面显示。对于操作权限问题，可 在电厂中，除了单元机组的控制系统外，还有很多由 PLC 所组成的辅助控制系统，如输煤、 行的对独立现场设备和过程逻辑的控制能力，也可以在 Ovation 系统中用于高级控制和支持信息 通讯策略： 数据链接卡(LC: Link controller)： 提供两个 RS-232/485 串行口， 支持 MODBUS RTU 和 ASCII 确保通讯的安全可靠性。 控制器上的以太网端口：Ovation 控制器提供多个以太网端口与第三方设备相连，如 MODBUS/TCP、Allen-Bradley PLCs DF-1、Profibus、Foundation Fieldbus 等设备。 交换机端口：与控制器的以太网端口使用方法类似，Ovation 网络的交换机支持直接将第三方 设备，如 MODBUS/TCP、Allen-Bradley PLCs DF-1、Profibus、Foundation Fieldbus 等设备。 尤其 Allen-Bradley PLC，可以和 Ovation 网络实现无缝集成，无需其它硬件或者模块可以进 化学水处理、除灰等系统。Ovation 开放式结构提供了多种与 PLC 的集成方式，可以在 PLC 上执 协议，能够同时传输命令和数据消息。采用两个数据链接卡，可以实现与 PLC 设备的冗余链接， 行直接互连， 还可以使用 Allen-Bradley 工具从 Ovation 工作站实现对 PLC 的组态。 每个网络端口 最多可以配置五个全负荷的 PLC。 5、厂级网络控制网络 机，将两台单元机组网络、公共系统网络、FGD 网络、辅助控制系统等都连接到一起。厂级控制 采用支持第三层交换的冗余千兆快速以太网交换机构成核心交换系统， 每个分支控制系统采用冗 余的快速以太网交换机形成冗余配置； 每个分支控制系统与核心交换机之间均采用冗余的双绞线 或者光纤实现互连。但每个分支控制系统都占据独立的虚拟网段(VLAN: Virtual LAN)，未经路由 设置无法进行跨网络相互访问。以上分支网络中，除 1 号机组 DCS 可以访问公共系统、2 号机组 DCS 可以访问公共系统外， 其余分支之间无法相互访问。 这种虚拟网段设置的主要目的是保证各 个分支控制系统之间不受干扰，保护各自的独立性。 相连，以确保控制系统的安全性。 图 3 为电厂厂级控制网络示意图，是一个两台单元机组的电厂样例。整个网络通过核心交换 网络实现了机组控制系统、公用系统、脱硫脱硝系统、辅助控制系统的连接。整个厂级控制网络 与 SIS 之间，则是通过各个 OPC Server 站和路由器相连。SIS 网络不能直接与控制系统网络 图３ 厂级控制网络图 6、总结 Ovation 多网络结构是应用广泛、技术成熟的集成方案，为全厂控制系统集成提供了便利， 厂的信息化和数字化，最终提高生产效益。 Ovation 多网络结构在电厂应用案例很多， Ovation 第一套多网络结构系统在内蒙古托克托 从 电厂实施至今，几乎所有的多单元机组 Ovation 都采用了这种多网络结构，几乎所有的使用 Ovation 的华能系统电厂都集成了辅助控制系统。在越南的海防电厂 2×300MW 项目，我们采用 多网络结构实现了全厂控制系统的一体化，即：整个辅助控制系统采用一套 Ovation 实现，并且 与单元机组 Ovation 形成多网络结构。 使得系统间的集成监视和互操作成为可能，能够有效地节省控制室成本和人力成本，实现整个电 第 2 节 汽轮机保护原理和逻辑 1、热工保护装置的作用 热工保护装置的作用是： 当热工参数达到极限时， 一方面通过声、 光等报警信号提醒运行人员； 身安全。 2、汽轮机设置的保护项目 汽轮机的自动保护项目主要包括超速、凝汽器真空低、轴承油压过低和轴向位移过大等。 3、热工保护系统举例 （1）汽轮机的超速保护 图 2-1 汽轮机安全油路原理 1—汽轮机轴；2—离心飞锤；3—弹簧；4—杆杠；5—危急保安器滑阀；6—主汽门油动机 磁滑阀；8—调速器 汽轮机正常运行时转速为 3000r／min,，在正常运行时，由于受到电网频率及负荷的影响，汽 轮机的转速波动较小。但在突然发生机组甩负荷等事故时，如果调速系统的动作失效，关闭较慢 等事故，甚至挣脱汽缸盖造成整机解体，即通常所说的“飞车”事故。由此可知，汽轮机超速事故 另一方面在确认事故的情况下自动采取紧急停机、停炉或相应的减负荷等措施，以确保机组及人 或不严，则汽轮机转速会迅速上升，造成汽轮机超速。这时，往往会出现转子叶片脱落击穿汽缸 轻则会损坏设备，重则将伤及人身或其他设备，造成重大经济损失。为此，就汽轮机保护而言， 应立即切断进入汽轮机的蒸汽。传统的液动调速系统中有多重防止超速的措施，其中，最主要的 是利用调速系统中的高压油动机开启使蒸汽进入汽轮机的， 控制主汽门的油是由主油泵出口经节 流孔板提供，控制主汽门的油路被称为安全油系统。危急保安器的错油门开启时，可以泄去安全 油路的油压，使主汽门迅速关闭。 图 2-1 所示为汽轮机安全油路及危急保安器的示意。 首先必经考虑的就是防止汽轮机的超速。为了防止汽轮机超速，当汽轮机转速升高到异常值时， 是危急保安器。但由于机械部分有可能失灵；因此，还设置了后备的保护措施。汽轮机的主汽门 当汽轮机的转速升高时，装在汽轮机轴内的离心飞锤 2 的离心力克服弹簧 3 的压力甩出轴外。 凸出轴外的飞锤端部通过杠杆 4 使危急保安器的滑阀 5 开启，泄去安全油路的油压。汽轮机的主 汽门由油动机 6 控制，执行机构活塞下部的油压建立时，活塞克服弹簧的压力使主汽门打开。一 旦油压泄去，活塞受弹簧的压力使主汽门立即关闭。在安全油路中还设有由其他保护条件控制的 泄油门。在图中的 7 是由电磁铁控制的泄油阀(电磁滑阀)，供电信息控制汽轮机跳闸用，此电磁 铁通常被称为汽轮机电磁跳闸线圈。 危急保安器离心飞锤的动作可以用弹簧进行整定。为保险起见，一般汽轮机有两个离心飞锤， 分别整定为两个动作值：汽轮机正常转速的 110％和 111％，即转速为 3300r／min 和，3330r ／min。 为切实防止汽轮机超速事故的发生，除了危急保安器之外，在液压调速系统中还设有超速后备 保护滑阀，此滑阀通常放在调速器的滑阀上。当汽轮机转速过大时，调速器滑阀行程增大，带动 4％，对应 3360～3420r／min 。 （2）凝汽器真空低保护 为了使汽轮机的运行有较好的经济仪并能及时发现和消除凝汽设备远行中的故障应对凝汽器 的真空进行监视，当汽轮机凝汽器的真空降低时，必须相应降低汽轮机的负荷，否则将改变转子 汽器真空低保护。当凝汽器真空低至规定值(一般为 67～73kPa 或 500～550mmHg)时，送出汽 轮机跳闸信息，使汽轮机停止运行。凝汽器真空低保护的信息使用开关量变送器检测。当汽轮机 因此，可以采用在检测信息中加入闭锁条件的方法，使用两个同样规格，并且有可调差值的压力 开关同时测量凝汽器的真空值， 将两个压力开关的输出触点串联起来作为凝汽器真空低的跳闸信息。两压力开关的整定值为：主压力开关的触点整定在真空值低到 72kPa(540mmHg)(假设的跳 闸值)以下时触点接通闭合。闭锁用压力开关的触点整定在真空值升到 93kPa(700mmHg)以上时 触点闭合接通，当真空降到 67kPa(500rnmHg)以下时触点断开。由此，在汽轮机启动过程中， 当真空低于 93kPa 时，闭锁用压力开关的触点断开，无跳闸信息。当真空值升到 93kPa 以上再 降到 72kPa 时，发出跳闸信息，同时，当真空值降到 67kPa 以下时，跳闸信息被切除。 (3)轴承润滑油压低保护 超速后备保护滑阀，将安全油压泄去。一般超速后备保护滑阀的动作值为正常转速的 112％～11 及叶片的受力情况及机组中心，引起汽轮机的振动增大，轴向位移增大。为此，汽轮机应设置凝 启动过程中凝汽器的真空低于规定值， 且凝汽器低真空保护的跳闸信息存在， 则汽轮机不能启动。 汽轮机的轴颈是靠油膜与轴承接触的。 若润滑油压过低， 将破坏油膜致使轴颈与轴承直接接触。 下沉或汽缸内部动、静部分发生碰撞。为此，应设置轴承润滑油压低保护。 润滑油压低保护框图如图示 2-2 所示。 图 2-2 轴承润滑油压低保护系统框图 轴颈与轴承间的高速摩擦所产生的大量热量将使回油油温迅速上升，严重时将使轴瓦烧坏，转子 在汽轮机运行过程中，若润滑油压降至低 I 值(即 O.07MPa)时，联动控制系统将自动启动交流 润滑油泵(或润滑油泵的交流电机)；当润滑油压下降至低Ⅱ值(即 0.031MPa)时，联动控制系统将 自动启动直流润滑油泵(或润滑油泵的直流电机)；当润滑油压降至低Ⅲ值(即 0.02MPa)时，发出 汽轮机跳闸信息，使汽轮机紧急停机；当润滑油压降至低Ⅳ值时，则必须停止盘车。 (4)轴向位移过大保护 轴向位移保护的作用是：防止汽轮机转子推力轴承磨损造成汽轮机转子与静子部分相碰撞。制 造厂规定轴向位移应小于±1.2mm，所谓“+”、“-”是指：轴向位移向推力瓦工作面(即发电机方向) 为“+”，轴向位移向非推力瓦工作面(即汽轮机机头方向)为“-”。冷态时，将转子向推力瓦工作面 推足，此时定轴向位移表为零。 轴向位移检测装置安装在尽量靠近推力轴承处，用以排除转子膨胀的影响。 图 2-3 所示是油压式轴向位移检测装置工作原理。 油压式轴向位移检测装置是目前使用较广泛的一种轴向位移检测装置。 在汽轮机轴上有一凸缘，在凸缘两侧各装有一只油喷嘴，由汽轮机的油系统节流孔板向油喷嘴 供油。当油喷嘴与凸缘平面的距离变化时，油喷嘴出口前的油压，即节流孔板后的油压亦发生变 化。二者距离越小，则油喷嘴出口前油压越高。所以，当油喷嘴位置固定，且汽轮机转轴产生轴 向位移时，油喷嘴出口前的油压变化就对应了轴向位移的大小。因此，只要知道油喷嘴和凸缘平 面距离与油喷嘴出口前油压的对应关系， 即可利用装在该段油管道上的压力表及压力开关检测轴 汽轮机轴上凸缘的两侧，如图 2-3 所示，用以检测汽轮机朝两个方向的轴向位移。 图 2-3 油压式轴向位移检测装置工作原理 (a)结构原理； (b)接线原理 PZ—压力表；PX—压力开关；SF—试验阀；FWX—阀位开关； LD—试验信号灯；HD—动作信号灯；K—输出继电器 第 3 节 ETS 系统常见故障及处理 ETS 系统及设备的一些较普遍的故障的原因分析及处理方法列表如下： 故障现象 故障原因 故障处理 向位移值和提供保护用的开关量信息。一般在汽轮机上安装了两套完全相同的油嘴，分别设置在 参数未到达设定值 ETS 可能是外围测量设备动作不准确或线路出现短路或 检查外围测量设备和 断路情况 参数到达设定值 ETS 未动作 参数以到达设定值并已送至 ETS ETS 未动作 线路断路或继电器不能动作问题 检查线路，继电器有 更换继电器 EST 输入模件已坏 。