深度解析｜汽轮机超速保护系统

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汽轮机超速保护分为三层

1、OPC超速：动作转速103%额定转速（OPC电磁阀动作）.
2、AST超速：动作转速110%额定转速（AST电磁阀动作）；TSI超速：动作转速110%额定转速（AST电磁阀动作）.
3、机械超速：动作转速111～112%额定转速和手动脱扣（薄膜阀动作）.

汽轮机超速保护的意义

汽轮机是高速转动的设备，转动部件的离心力与转速的平方成正比；当汽轮机转速超过额定转速的20%时，离心应力接近额定转速下应力的1.5倍，此时转动部件将发生松动，同时离心力将超过材料所允许的强度极限使部件损坏。为此，汽轮机均设置超速保护装置，它能在汽轮机转速超过额定转速的9-11%时动作，迅速切断汽轮机进汽停机。

OPC超速保护系统

火电机组超速保护系统(Over speed Protect Controller)是一种抑制发电机组超速的保护控制，其作用是在汽轮机出现超速时，关闭所有调节汽门，防止汽轮机转速进一步升高。它取代了传统液压调节系统的微分器，对发电机跳闸、甩负荷、103%额定转速限制更精确可靠。
超速保护(OPC)通过控制OPC电磁阀快速关闭GV和IV，有效防止汽轮机转速飞升，并将转速维持在3000RPM。

1、作用：

（1）负荷部分下跌，中压调节汽阀快速关闭功能；
（2）负荷下跌预测功能；
（3）机组超速控制功能。

2、OPC实质是一种转速调节

OPC源于美国西屋公司（W.H）的超速保护系统，汽轮机OPC系统在国家电力行业标准DL/T701—1999中表述为：OPC是一种抑制超速的控制功能。
目前多采用双位控制方式实现，即汽轮机转速达到额定转速的103%时，自动关闭调速汽门，当转速恢复额定转速时再开调速汽门，如此反复，直至正常转速控制回路能维持额定转速。

3、OPC电磁阀动作过程

当n＞103%→OPC电磁阀动作（带电打开）→泄OPC母管油压→关调门OPC电磁阀动作原理：正常运行时两个电磁阀是不带电常闭的，封闭了OPC总管油液的泄放通道，使高中压调节汽阀的执行机构活塞下腔能够建立起油压。一旦达到OPC动作条件时，该两个电磁阀就被励磁（通电）打开，使OPC母管油液泄放，这样，相应执行机构上的卸荷阀就快速开启，使高中调节汽阀迅速关闭。当n＜103%→ OPC电磁阀复位（失电关闭）。排名第一的电力微信公众号精选

4、意 义

防止机组因甩负荷及其他原因超速，避免机组因停机而重新启动，保持电网稳定运行，节约时间，减少损失。

危急遮断系统超速保护

1、作用

当机组转速达到110%的额定转速时，AST电磁阀动作，关闭高、中压主汽阀，同时与OPC油回路相连的止回阀被顶开使OPC油路泄压，关闭高、中压调节汽阀，实行紧急停机。

2、AST电磁阀动作过程

四只AST电磁阀在正常运行时、它们是被通电励磁关闭，从而封闭了自动停机危急遮断(AST)母管上的抗燃油泄油通道，使所有汽阀执行机构活塞下腔的油压能够建立起来。当ETS系统检测到的安全指标（如真空、轴向位移、转速等）达到安全界限后DEH发来停机信号，电磁阀失电打开，则AST总管泄油，导致所有汽阀关闭而使汽轮机停机。
当n＞110%→AST电磁阀动作（失电打开）→泄AST母管油压和OPC母管油压→关所有阀门→停机（脱扣）。注：动作后想恢复机组运行，必须复位；目的：紧急停机保护。

3、OPC、AST电磁阀

OPC电磁阀：2个常不带电—并联（防止电磁阀拒动作）.
AST电磁阀：4个常带电—串联（防止电磁阀误动作）—并联（防止电磁阀拒动作）.

4、OPC与超速危急遮断的区别

电超速保护装置是利用甩负荷时的电信号投入工作，帮助调节汽门快速关闭以降低机组的动态超速，可以与机组当时转速的状态无关，这是它的一个很重要的特点。
所以，OPC译为超速限制更为准确，它实际上属于调节系统范畴，主汽门并不关闭，而转速110%超速危急遮断保护则是用电气的方法实现的紧急遮断系统，属于保安系统，它们有本质的不同。

机械超速危急遮断和手动停机系统

1、作用

当机组超速（转速达到110%～112%额定转速）或手动操作时，通过机械动作而实现紧急停机。

2、系统组成

飞锤式危急保安器、危急遮断滑阀、手动复位和遮断装置、遥控复位装置、试验装置。排名第一的电力微信公众号精选

机械超速/手动脱扣→泄透平安全油压→隔膜阀动作（打开）→泄AST油压（关所有阀门）→停机（脱扣）。

3、超速自动停机过程

转速超过110%额定转速，危急遮断器飞锤飞出，击打碰钩，带动危急遮断滑阀右移打开泄油口，泄去透平安全油，隔膜阀动作，泄去AST安全油，所有进汽阀关闭，紧急停机。

4、手动停机动作过程

手动操作复位手柄置于遮断位置，压下碰钩，带动危急遮断滑阀右移，打开泄油口泄去透平安全油，隔膜阀动作，泄去AST安全油，所有进汽阀关闭，紧急停机。

5、复位过程（机械挂闸）

机组转速下降，飞锤复位，就地手拉复位手柄（或者遥控复置电磁阀，使气缸活塞上移），带动遮断复置连杆，推动碰钩，带动危急遮断滑阀左移，泄油口关闭，透平安全油缓慢建立，隔膜阀复位，（若同时AST电磁阀复位）AST安全油建立。

6、危急遮断器注油试验

（1）目的：主要用于检查危急遮断器是否卡涩
（2）步骤：将试验手柄扳向“试验”位置，并用手推住；打开试验截止阀，透平安全油通过喷油嘴进入危急遮断器；随着供油量增大，飞锤下压力增大，飞锤飞出；记录此时压力表的读数，与前两次试验的动作油压比较，判断飞锤调整是否合适。

7、汽轮机超速试验

操作途径：通过DEH的超速试验窗口实现。
目的：是为了检查三层超速保护动作转速是否合格。
方法：冷态启动一般在带10%额定负荷运行一段时间后，在DEH画面超速试验窗口分别点击OPC和危急遮断超速保护试验按钮，然后在升速窗口输入超过其动作转速的升速目标值，然后升速，检查超速保护动作转速是否合格。

8、飞锤式危急遮断器

（1）结构：离心飞锤式危急遮断装在与汽轮机主轴相连的小轴上，它由偏心飞锤、弹簧、调整螺母等组成。飞锤的重心与旋转轴的中心偏离一定距离，所以叫偏心飞锤。
（2）工作原理：偏心飞锤被弹簧压在端盖一端，在转速低于飞出转速时，弹簧力大于离心力，飞锤不动，当转速等于或高于飞出转速时，飞锤的离心力增加到超过弹簧力，于是撞击子动作向外飞出，撞击碰钩。

汽轮机挂闸

1、什么是挂闸？

所谓挂闸，就是汽轮机自动保护系统所有设备和部件投入工作状态，安全油压建立，高、中压主汽门打开的过程。
挂闸的标志是：安全油压建立，高、中压主汽门可以打开。

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2、具体内容：

汽轮机自动保护系统所有设备和部件投入工作状态，具体就是机械超速保护装置和手动停机装置复位，建立低压润滑油安全油压，隔膜阀复位；OPC电磁阀、AST电磁阀全部复位，各油动机快速卸荷阀复位，建立OPC、AST安全油压。非冲转控制用高、中压主汽门打开。

3、挂闸分类

（1）机械挂闸：低压透平安全油通至隔膜阀上腔室，封闭高压抗燃油AST油的泄油，建立AST油压的过程为“机械挂闸”，可以远方和就地操作。
（2）电气挂闸：在AST油路上，还设计有四个串、并联结构的电磁阀（20/AST），电磁阀被激励关闭的过程为“电气挂闸”。
（3）挂闸操作顺序：向阀门执行结构和自动保护系统油管路充油，运行人员在DEH控制盘按下“挂闸”按钮，OPC电磁阀、AST电磁阀、机械超速保护系统装置和手动停机装置等全部复位，建立低压润滑油安全油压，隔膜阀复位，建立OPC、AST安全油压，各油动机快速卸荷阀复位。