为什么取消机械超速保护而增设独立电超速。

1机械超速保护改进的必要性

1.1机械超速保护设计

机械超速及手动停机装置包含危急遮断器、危急遮断器滑阀以及保安操纵装置。机械超速保护的飞锤偏心装在汽轮机转轴上，并被压缩弹簧压在飞锤端部的定位块上，汽轮机转速在3 000 r/min时，由于飞锤的离心力小于阻止飞锤移动的弹簧压缩力，飞锤不能飞出；当汽轮机转速达到额定转速的110%～112%时，飞锤的离心力克服了弹簧的约束力，飞锤飞出打击危急遮断器滑阀扳机，使危急遮断器滑阀向右移动，于是保安油与排油相通，致使薄膜阀迅速打开，危急遮断油路(AST)泄压，所有的主汽门和调节门关闭，汽轮机紧急停机，保护了汽轮机的安全(见图1)。

图1 机械超速保护装置原理图

       1.2改进的必要性

       机械超速遮断装置由于受复杂系统和油质等因素影响，存在较严重的运行安全问题，如危急遮断器飞锤卡涩不能正常出击、危急遮断器滑阀不能正常远方挂闸、危急遮断器飞锤间隙调整不当造成机组在运行中跳闸等，降低了机组稳定运行的安全性。另外，机械超速遮断装置只能单一配置，任一环节故障都会导致系统失效，产生“拒动”或“误动”，无法做到系统“容错”。而在电子超速保护装置中，通过采用适当的冗余技术，可以实现不同程度的容错，提高了系统的可靠性和机组的安全性，因此有必要改进汽轮机超速保护系统配置。

2超速保护改进和应用

       采用全电子超速保护，不采用机械超速保护。共设置3套独立的三冗余电子式转速测量和超速保护装置，其中在DEH和TSI分别设计三冗余转速测量和超速保护装置，通过ETS进行三取二表决后驱动AST/OPC(汽轮机超速保护)电磁阀组跳闸实现超速保护[2]。为保证转速测量的独立性，TSI和DEH的测速分别设在盘车齿轮和前箱测速齿轮。另外，设计一套独立的三冗余超速保护系统，该系统由3个独立的转速测量/超速保护模块、2路独立电源装置以及辅助设备组成，每个模块独立于其他模块进行转速测量和超速判断，保护输出(见图2)。

图2 全电子超速保护系统示意图

        通过2套独立的“两或一与”跳闸电磁阀组(AST/OPC和超速电磁阀组)实现超速保护。在前箱设计一套手动打闸装置，直接作用于保安油路(AST油路)。

        2.1DEH110%超速

       DEH系统的三个测速磁阻探头(位于前箱转子延伸轴处)测得的转速，经DEH三取中后做高限判断，送出三路冗余DO去ETS[3]，跳常规AST电磁阀组的四个电磁阀，四个电磁阀在就地油路中做“两或一与”，实现汽轮机超速跳机。

         2.2TSI110%超速

        TSI系统的三个测速涡流探头(位于盘车齿轮处)测得的转速，经三块TSI转速卡做高限判断，并对结果进行三取二处理，然后送出三路冗余DO去ETS[4]，跳常规AST电磁阀组的四个电磁阀，四个电磁阀在就地油路中做“两或一与”，实现汽轮机超速跳机。

        2.3独立电子超速保护

        独立电子超速保护系统(见图3)共有3个模块，每个模块接收独立于其他系统的1路转速信号(位于1号低压缸5号轴瓦处)，并对转速做高限判断，然后送出两路继电器输出经三取二表决后扩展为7路继电器输出，其中4路(K1～K4)切断4个独立跳闸电磁阀的供电回路，另外3路(K5～K7)连锁ETS跳闸并实现SOE(事件顺序记录)功能。ETS设计相关试验逻辑实现独立跳闸电磁阀在线试验。

图3 独立电子超速保护回路图

      转速测量一次元件在独立电子超速装置中进行三取二判断，送入ETS再次进行三取二跳机。

       2.4技术对比

       从测量、执行、维护等环节进行技术对比，独立电超速保护具有三重冗余、在线试验、精确度高、调整方便、多级容错等诸多优点，系统安全性和可靠性更高(见表1)。

表1独立电超速与机械超速技术对比

       采用基于计算机电子技术的电子超速保护代替机械超速保护后，当发生电磁炸弹袭击等不可抗拒的灾害而造成电子设备故障时，为保证电超速保护动作安全、准确、可靠，电子超速保护装置转速控制模件在220 V(AC)电源均失去时，超速保护系统不发出跳机指令，超速跳机继电器保持当前状态，并且电超速保护系统就地AST(1号～8号)电磁阀跳闸回路均采用失电动作跳机方式，确保发生电源全部消失等极端恶劣工况时，AST电磁阀动作， EH油回油管路接通，汽轮机主汽门、调节门关闭，汽轮机安全停止运行。

      汽轮机超速保护及危急遮断保护系统优化改进后，采用了全电超速保护，取消前轴承箱内危急遮断装置及飞锤，取消隔离、喷油、复位3个电磁阀及相应管道,取消隔膜阀及隔膜阀前后管道，使前轴承箱系统简单，且无需进行在线喷油及超速试验，避免了因试验不当而导致机组跳闸的危险性，简化了超速试验程序和系统，提高了控制系统的运行效率和机组安全性。通过增加一套转速测量保护装置和独立于OPC/AST电磁阀组的电超速电磁阀组，配置设备性能优良的经过TUV认证的三冗余控制器，设计可靠的电源供电回路，能够可靠、准确地识别超速工况并发出停机指令的功能，比机械液压超速保护系统有更高的超速跳闸识别准确性、功能完整性和设计可靠性，提高了机组的安全性。