杭汽汽轮机安全联锁控制系统的基本构成
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汽轮机控制系统汽轮机控制系统组成一般来讲,汽轮机控制系统由人机界面、测量元件、控制装置、执行机构等部分组成。
人机界面为各种操作显示设备,如CRT,各种指示灯/表,鼠标,操作按钮/开关等。
测量元件为各种传感器,如测速头,热电偶,变送器,行程开关等。
它们将各种工艺过程变量转换成不同形式的电子信号,送往控制装置。
控制装置是整个控制系统的核心,实现系统的各种控制功能。
目前常用的控制装置都是以微处理器和网络技术为基础的数字式控制系统。
通常由通过网络连接的控制站、操作员站、工程师站以及电源装置和必要的机柜等辅助设备构成。
其中,控制站包括运算处理部件和I/O转换部件。
由于汽轮机是一种大型高速旋转设备。
其执行机构必须具有较大出力和快速响应,所以普遍采用液压型执行机构,也称作油动机。
因此,还必须配备液压动力源向执行机构提供液压工作介质。
根据设计的不同,可以采用汽轮机润滑油作为工作介质,也可以配置独立油源。
另外,在数字式控制系统中还有大量的不同功能的软件程序分布在系统各部件中,与硬件设备协同工作,共同完成控制任务。
汽轮机作为一种在高温、高压、高速条件下连续运行的大型机械设备,其高可靠性既是工艺过程的要求,也是自身安全的需要。
所以在配置汽轮机控制系统时必须给予高度重视。
冗余技术、自诊断技术和分散结构被广泛采用。
在控制装置内部,均采用双网结构,防止信息传送故障。
CPU处理器采用三冗余配置,3取2表决机制或双机热备配置,裁决机制,一用一备。
对重要信号,从一次元件到I/O通道都采用3冗余或双冗余配置。
执行器一般采用双线圈伺服阀;双泵供油,一用一备,自动连锁。
另外,分散结构使系统各功能科学合理地分配在不同的部件中,任何部件损坏只会引起系统部分功能丧失,不会导致整个系统故障,更不会危及机组运行安全;同时系统中非常完善的自诊断功能可以对系统中绝大多数异常进行有效的鉴别、报警,必要时自动将故障部件从系统中隔离。
目前,自诊断都可以达到具体I/O通道。
速关控制装置说明书1、概述1.1说明速关控制装置是汽轮机保安系统和控制系统的集合。
它将原来该系统中单个部套组合在一起。
这样,克服了管路繁多、安装复杂的缺陷,在运行中也避免了监控困难和生产漏油着火的事故,增加了汽轮机运行可靠性和安全性。
速关控制装置能实现汽轮机正常启动和停机、电动和手动紧急停机、速关阀在线试验和危急遮断器自动挂钩等。
为了增加安全性,速关控制装置还设置了电动紧急停机的冗余系统。
以上功能分别由基本模块、冗余模块、启动模块来实现。
1.2技术参数1.2.1液压参数油源压力0.8MPa (0.6~~1.2MPa)工作介质透平油32# 46#过滤精度≤40µm液体温度10~~70℃1.2.2电参数电源电压 24VDC(1±10℅)1.2.3环境温度 -20~80℃1.2.4保护种类 IP65 (不防爆)EExd11CT4 (防爆)2.功能与原理2.1基本模块2.1.1组成手动停机阀(2274)电磁阀(2225)停机卸荷阀(2030)调节油切换阀(2050)速关阀在线试验阀(1845)2.1.2功能手动紧急停机电动紧急停机速关阀在线试验2.1.3作用原理高压油从“P”进入基本模块,从基本模块壳体内分为五路。
第一路经手动停机阀(2274)和电磁阀(2225)进入停机卸荷阀(2030),克服弹簧力使阀处于关闭状态。
正常运行时,通向停机卸荷阀的速关油不泄油。
速关油时由冗余模块内部管路引入的。
第二路油经调节油切换阀(2050)变为调节控制油经冗余模块内部管路进入启动模块成为电液转换器供油。
第三路通向速关阀在线试验阀(1845)以供速关阀活塞活动性试验。
第四路进入冗余模块及启动模块,成为该两个模块的高压油源。
第五路从“G1”引出,以供危急保安装置使用。
通常危急保安装置直接从高压油源供油时,这时“G1”是被赌注的。
2.1.3.1危急遮断跳闸扳动调节系统中危急保安装置(2210)的手柄或者危急遮断器跳闸,以及轴向位移达到不允许值时,此时危急保安装置(2210)进油口被封闭,这时速关油和回油口“T”接通,速关油排放到油箱,速关阀快速关闭。
汽轮机介绍之调节系统之主汽门及液压控制部分主汽门及液压控制部分是汽轮机调节系统的核心组成部分,主要用于控制和调节汽轮机的工作状态和运行参数。
本文将从主汽门和液压控制两个方面进行介绍。
一、主汽门主汽门是汽轮机的关键部件之一,它负责控制汽轮机的输出功率和调节转速。
主汽门通常由阀门、驱动装置、传感器和控制系统组成。
1.阀门:主汽门通常采用旋转阀门或滑油阀来控制蒸汽的流量,旋转阀门通过改变阀门开度来调节蒸汽进入汽轮机的量,从而控制汽轮机的转速和负荷。
滑油阀则通过调节滑油的流量来改变阀门开度。
2.驱动装置:主汽门的驱动装置通常有电动驱动装置和液压驱动装置两种。
电动驱动装置通过电机驱动旋转阀门进行动作,液压驱动装置通过改变液压系统的压力来控制阀门的开闭。
3.传感器:主汽门通过传感器获取相关的工作参数,如压力、温度、转速等,以便向控制系统提供反馈信号,从而实现对汽轮机的精确控制。
4.控制系统:控制系统是主汽门的核心,它接收传感器的反馈信号,并根据设定值进行比较和计算,然后通过驱动装置控制阀门的开度,从而实现对汽轮机转速和负荷的控制调节。
液压控制部分主要由液压系统、液压执行机构和相关传感器组成,用于控制和调节主汽门的开度。
1.液压系统:液压系统是液压控制部分的核心,它主要由液压泵、油箱、液压阀和液压管路组成。
液压泵负责提供压力源,将液压油送入液压执行机构,液压阀则负责控制液压系统的压力和流量。
2.液压执行机构:液压执行机构主要由液压缸组成,液压泵将液压油送入液压缸,通过液压力来推动主汽门的开闭动作。
液压执行机构具有响应速度快、控制精度高的优点,能够满足汽轮机对转速和负荷的快速调节要求。
3.传感器:液压控制部分还包括一些传感器,用于检测液压系统的压力、流量和温度等参数,以便向控制系统提供准确的反馈信号,实现对主汽门的精确控制。
总的来说,主汽门及液压控制部分是汽轮机调节系统中至关重要的组成部分,它通过液压控制来调节蒸汽流量,实现对汽轮机的精确控制和调节。
汽轮机调节保安系统及设备第一节概述汽轮机调节与保护系统是实现汽轮机启停、带负荷运行、防止机组在事故工况下严重超速、保护机组安全的转速(或频率)与负荷(或功率)的自动调节装置。
一个好的调节系统在运行中应能适应各种运行工况的要求,即及时地调节汽轮机的功率,使它满足外界负荷的变化需要,同时又要维持电网的频率在50HZ左右,使两者有机地互相联系起来。
一、汽轮机运行对调速系统的要求汽轮发电机组在运行中,作用在子上的力矩有:蒸汽作用在汽轮机转子上的主动力矩Md;转子旋转时叶轮和轴颈等产生的磨擦阻力矩Mf;发电机转子在磁场中旋转时受到的电磁阻力矩Mem o若视汽轮发电机组的转子为刚体,则根据刚体转动的定律,转子的运动方程式为式中,I和3分别为汽轮发电机组转子的转动惯量和旋转角速度;τ为时间。
1.电负荷变化后转速变化规律当功率平衡时,即Md=Mf+Mem时r Idω∕dτ=0H⅛,由于率0,则dω∕dτ=0,也就是说转子的角速度等于常数;当用户耗电量减少时,引起电磁阻力矩Mem 相应减少,如果保持主动力矩Md和磨擦阻力矩Mf不变,则Md>Mf+Mem z dω∕dτ>0,也就是说转子角速度增加,供电频率随之增加。
反之,当用户耗电量增加时,转子角速度3减少,供电频率降低。
2、汽轮机运行对调节系统的要求一个好的调节系统在运行中应能满足如下要求:1)当电网频率不变时,调节系统应能保证机组的转速不变。
2)当蒸汽参数或供电频率在允许范围内变化时,调节系统仍能维持机组在零负荷至满负荷之间稳定运行,并能保证汽轮发电机组能顺利并网或解列。
3)当负荷变化时,调节系统应能保证机组安全地从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况,而不发生较大的和长时间的摆动。
4)当机组突然甩去全负荷时,调节系统应能保证机组维持空转。
5)调节系统中的保护装置,应能在被监控的参数超过规定的极限值时,迅速自动动作,自动控制机组负荷或使机组紧急停机,以保证机组的安全。
汽轮机调节保安系统汽轮机调节保安系统是指一种自动控制系统,用于监测和控制汽轮机的运行状态,确保汽轮机的安全、高效、稳定运行。
本文将介绍汽轮机调节保安系统的基本原理、主要组成部分和运行特点。
一、汽轮机调节保安系统的基本原理汽轮机调节保安系统的基本原理是根据汽轮机的运行状态和负载需求,监测和控制汽轮机的转速、出力和机组的稳定性。
主要包括自动调节控制系统和保护控制系统两部分。
自动调节控制系统是指对汽轮机的机组速度、控制系统各种参数(如汽机进汽压力、蒸汽流量、真空度、转速等)进行实时测量和监测,并对其进行自动控制、调整。
自动调节控制系统的主要功能是实现汽轮机的自动启动、并行运行、负荷调整、停机等操作。
保护控制系统是指在汽轮机系统异常或出现危险情况时,通过系统自动控制实现对汽机系统的保护。
保护控制系统主要包括过速保护、低速保护、低压保护、高压保护、过热保护、欠压保护以及紧急停车等保护措施。
二、汽轮机调节保安系统的主要组成部分汽轮机调节保安系统主要由主控制室、汽机控制员室、机组监测与保护系统、DCS控制系统等组成。
主控制室是直接对汽轮机控制系统进行控制和监测的中心,主控制室可实现对机组各工艺参数、测量值的查询、显示、调整等。
汽机控制员室是汽轮机的控制操作室,主要负责控制汽轮机的正常启动、停机、并机、分机等操作,实现对汽轮机的全面监视和控制。
机组监测与保护系统是汽轮机调节保安系统中最重要的组成部分之一,可以实时监测和保护汽轮机的运行状态,预警和避免安全事故的发生。
DCS控制系统是一种先进的控制系统,可以利用计算机技术和传感器进行自动控制和调节,实现汽轮机的全面自动化管理。
通过DCS控制系统,可以实现准确的测量、控制和调节汽轮机运行状态,提高汽轮机的运行效率和可靠性。
三、汽轮机调节保安系统的运行特点汽轮机调节保安系统具有以下特点:1. 智能化操作:汽轮机调节保安系统具有高度自动化操作系统,可对汽轮机的运行状态进行全面自动化监测和控制,减少人工干预。
杭汽汽轮机安全联锁控制系统的基本构成空压机是我公司大氮肥系统的龙头, 在氮肥项目中采用杭州汽轮机厂的汽轮机作为空压机的驱动设备, 汽轮机由于是高速运转的设备,且做工功率及自身体积均比较巨大, 因此对于汽轮机的安全运行就需要很多检测元件和保护系统的参与。
系统的组成及特点如下。
艾默生DELTAXDCS系统是这个联锁控制系统的核心,大多数的联锁逻辑关系和联锁执行指令都是由它发出的。
所有检测元件产生的联锁信号均要送至DCS卡件,由主处理器进行逻辑运算后把最终联锁跳车信号由DC卡件送至跳车电磁阀,引起汽轮机速关阀关闭完成联锁跳车。
轴瓦温度检测系统: 汽轮机的轴瓦温度均带有高高联锁。
温度检测的一次元件使用内埋式PT100铂热电阻,电阻信号送至DCS机柜内的温度变送器,由温度变送器将其转化为4mA-20mA 直流信号送至DCS AI 卡件, 经处理器运算后用于显示温度, 并根据工艺要求设置相应的联锁报警值作为联锁报警的信号源。
振动位移检测系统: 汽轮机振动探头在汽轮机的两端各有两个, 安装角度是垂直于汽轮机轴向安装。
位移探头安装于汽轮机的一侧, 安装角度是平行于汽轮机轴向安装。
振动和位移探头送出的信号由BENTLY 公司的3500相应的卡件采集,通过通讯卡件和DCS通讯,在DCS 上显示相应点的振动和位移数值。
通过3500组态实现逻辑关系和开关量的输出, 我公司就是将相应两个探头的高高联锁值做了二选二的逻辑运算通过开关量卡件的某一通道送出这一联锁信号给DCS触发联锁。
润滑油压低低联锁: 润滑油压过低将会造成转动设备由于缺少足够的润滑对机器造成损害,润滑油压由变送器输出模拟信号至DCS用于显示润滑油压力并参与润滑油压的调节。
润滑油压低低联锁则采用可靠性更高的压力开关来提供联锁所需的开关量信号,润滑油压有三个压力开关, 这三个开关采用三选二的逻辑关系输出联锁信号。
控制油压低低联锁: 控制油压过低会使调速阀无法正常工作。
杭汽汽轮机安全联锁控制系统的基本构成
作者:陈玉芝高智强
来源:《科技资讯》2011年第15期
摘要:描述了我公司空压机使用的杭汽汽轮机的检测及联锁控制系统的组成、设计要点等内容,以及在试车及生产应用中出现的相关问题及解决方法。
关键词:汽轮机联锁设计安全可靠解决方法
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0114-01
空压机是我公司大氮肥系统的龙头,在氮肥项目中采用杭州汽轮机厂的汽轮机作为空压机的驱动设备,汽轮机由于是高速运转的设备,且做工功率及自身体积均比较巨大,因此对于汽轮机的安全运行就需要很多检测元件和保护系统的参与。
系统的组成及特点如下。
艾默生DELTAV DCS系统是这个联锁控制系统的核心,大多数的联锁逻辑关系和联锁执行指令都是由它发出的。
所有检测元件产生的联锁信号均要送至DCS卡件,由主处理器进行逻辑运算后把最终联锁跳车信号由DO卡件送至跳车电磁阀,引起汽轮机速关阀关闭完成联锁跳车。
轴瓦温度检测系统:汽轮机的轴瓦温度均带有高高联锁。
温度检测的一次元件使用内埋式PT100铂热电阻,电阻信号送至DCS机柜内的温度变送器,由温度变送器将其转化为4mA~
20mA直流信号送至DCS AI卡件,经处理器运算后用于显示温度,并根据工艺要求设置相应的联锁报警值作为联锁报警的信号源。
振动位移检测系统:汽轮机振动探头在汽轮机的两端各有两个,安装角度是垂直于汽轮机轴向安装。
位移探头安装于汽轮机的一侧,安装角度是平行于汽轮机轴向安装。
振动和位移探头送出的信号由BENTLY公司的3500相应的卡件采集,通过通讯卡件和DCS通讯,在DCS上显示相应点的振动和位移数值。
通过3500组态实现逻辑关系和开关量的输出,我公司就是将相应两个探头的高高联锁值做了二选二的逻辑运算通过开关量卡件的某一通道送出这一联锁信号给DCS触发联锁。
润滑油压低低联锁:润滑油压过低将会造成转动设备由于缺少足够的润滑对机器造成损害,润滑油压由变送器输出模拟信号至DCS用于显示润滑油压力并参与润滑油压的调节。
润滑油压低低联锁则采用可靠性更高的压力开关来提供联锁所需的开关量信号,润滑油压有三个压力开关,这三个开关采用三选二的逻辑关系输出联锁信号。
控制油压低低联锁:控制油压过低会使调速阀无法正常工作。
控制油压低低联锁采用压力开关提供联锁信号。
汽轮机排气压力高高联锁:汽轮机排气压力过高时,相当于真空度下降,会使蒸汽进入汽轮机受阻,同时使排气温度过高对汽轮机产生不利影响。
抽气压力由变送器提供模拟量的显示。
用于联锁的是三个压力开关,采用三选二的逻辑组态触发联锁。
505转速控制系统内部组态的联锁:首先505作为调速控制的系统的核心还兼有超速保护的功能,通过系统内部的设定,当转速检测值高于内部设定值时输出联锁信号。
第二个联锁是转速失效联锁,505接受汽轮机转速发讯盘上固定的两个转速探头的信号,当某一个转速探头失效的时候它会报警,并按照正常的那个转速探头提供的转速数据继续提供转速控制,当两个转速探头均失效时,505输出跳车信号。
第三个联锁使一个组合条件的联锁,叫做调速阀高阀位低转速跳车,具体描述是当调速阀阀位大于30%,而转速小于五百转时跳车,这是防止汽轮机开车时卡住或动作不畅,阀位开的过大,汽轮机可能会受到突然地冲击而造成损害,所以在这里高阀位和低转速是必须同时存在的条件,任何单独的条件都不会触发联锁。
203超速保护系统:汽轮机为了系统的安全,防止发生超速对机组及其他人身设备的损害,采用了WOODWARD公司的203超速保护系统对汽轮机实行超速保护。
203接受来自汽轮机转速发讯盘上安装的三个转速探头的信号,分别接到独立的三个检测模块,经过组态设置超速保护数值,联锁输出在系统内部采用三选二的逻辑方式,当系统内三个模块中的两个及以上模块的转速值超过组态设定值时,系统输出联锁信号给DCS,引发跳车。
我公司联锁系统曾经出现过的问题及相应的修复方案如下。
轴瓦温度热电阻的损坏造成误跳车:空压机开车时间不长,就连续发生了几次由于热电阻损坏而造成的误跳车。
后来我们首先通过对温度变送器的组态,是温度变送器在接收到断路、短路、接地等热电阻故障信号时,温度变送器输出最低值,由于我们的温度联锁是高高联锁,所以在热电阻故障时输出最低值不会触发联锁。
同时我们又对同一瓦块上的两个热电阻的温度采用二选二的联锁方式输出,更大大减少了由于某一个热电阻本体损坏造成的系统误跳车的影响。
505和DCS间跳车联系信号断线造成系统误跳车:在空压机运转过程中曾经有一次是因为505给DCS的联锁信号电缆断线造成系统误跳车。
后来我们将505跳车联锁的信号并联了一路出来,同时送给DCS,而DCS采用了两个独立的DI卡件分别就收这两个信号,同时把这两个信号按二选二的逻辑关系进行组态,这样如果有其中的一路由于断线或者虚接误送出联锁信号也不会触发跳车。
预防电源故障引起误跳车:原来的505是单电源供电,现采用两路独立的电源同时压接在505供电的端子排上同时供电,防止某一路断电引起跳车。
3500原本是双路供电,但由于是一路电源通过端子排分接给两个电源模块,如果总电源发生供电故障同样影响系统安全,现在是使用两路总电源分别给两个供电模块供电,很大程度上提高了系统的安全和稳定。
预防3500失电后输出跳车信号:在3500组态上实现断电和带点状态下继电器的状态保持
一致不翻转。
这样,当3500意外失电时,离散量输出的状态保持原样,不会触发跳车。
而同时DCS上显示振动位移的数据会失灵,引起工艺操作人员的注意,及时通知仪表维护人员到场处理。
但振动位移的数据一般没有直接参与调节模块的调节和输入,所以不会对系统调节直接造成影响。
汽轮机是空压机的驱动设备,它的安全稳定运行至关重要,按照以上设计的联锁控制系统一方面提供了汽轮机安全稳定运行的基本条件,同时根据设计经验和日常维护出现的问题,对系统进行必要的优化,使其更好的为系统运行提供保障。
参考文献
[1] 宋文军.甲醇空分装置压缩机安全联锁系统的构成及设计要点[M].煤化工总, 2008(136).
[2] WOODWORD调速器公司505数字式调速使用手册.
[3] 梁新峰.本利特TSI3500培训资料及总结.。