第十章热工信号及保护

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1、 授课教师授课教师: 毛忠国毛忠国二零零九年八月二零零九年八月六盘山六盘山电厂电厂300MW机组培训班热控授课提纲机组培训班热控授课提纲 第十章 热工信号系统及热机保护 热工信号系统及热机保护是热工自动化技术的重要组成部分。反映了机组自动化水平的高低，它们的功能是：当运行参数异常时发出报警信号，提醒运行值班人员注意，并采取必要干预措施，而当设备异常或参数达到危险值时，保护装置工作，以保证设备及人身安全。 第一节 热工信号系统的作用和分类一、热工信号系统的作用 当热力设备的运行参数达到或超过规定值（越限）或着设备发出异常现象时所发出的报警信号，称为热工信号，其作用是通过声响、灯光及颜色等信号指示

2、设备的运行状态；报导设备在运行中的异常和报警情况；提醒运行值班人员注意，采取主要的措施，使热工参数恢复正常，因此热工信号对提高机组运行的安全性和经济性、改善运行人员的劳动条件，具有十分重要作用。 二、热工信号系统的分类 热工信号根据其用途和性质可分为： .状态信号 一般由信号指示灯用来表示热力系统中设备的当前状态。在由构成的大机组热控系统上，由操作员站的图形显示以下不同颜色来指示被监控设备的当前状态。例如：以红色表示设备的“运转”或“开启”，以绿色表示设备的“停止”或“关闭”。运行人员通过这些信息，随时了解当前机组设备的运行状况。 .越限报警信息 热力系统中所有设备应该运行在正常状态下。热力系

3、统中的介质参数必须保持在一定的安全范围之内，参数安全规定值可以有值、值、甚至值。一旦设备状态发生变化，运行介质参数（例如，汽温、汽压、液位等）超出规定范围。则及时发出报警信号，如“主蒸汽压力高”、“除氧器水位低”等等，以提醒运行值班人员密切关注报警工况，采取有效措施。 .趋势报警信号 一些专门报警装置或系统，具有智能化处理功能，它们对有些热力系统中的参数变化速率和报警信息“恶化”方向予以比较处理，向运行人员提供报警变化趋势信息，指示参数变化速率为运行人员提供操作指导。 .跳闸报警 当设备运行工况恶化到危及机组运行安全或设备本身安全时，保护装置将发出跳闸指令，以保护设备和机组安全同时报警系统发出

4、声光报警信息，指示故障点或故障设备名称。 第二节 热机保护 一、热机保护的目的 在机组运行中，如果某些热工参数已达到了极根限值，而运行人员不能及时排除或者处理不了，甚至操作失误，或者自动装置失灵无法处理事故时，都有可能使事故进一步扩大，直接危及机组和人身安全。例如，汽轮机的轴向位移太大，会严重损坏汽轮机； 汽轮机的转速太高，会造成飞车事故；锅炉汽包水位太高或太低，会造成满水或缺水事故；锅炉如果发生灭火，又不能及时切除送入炉膛的燃料，则会造成炉膛爆炸事故，等等。这不仅会造成重大的经济损失，还有可能发生人身伤亡事故。为此，在机、炉等主要设备上都装有各种相应的保护装置。例如，锅炉装有安全门，在汽压过

5、高时自动顶开；汽轮机装有危急保安器在转速过高时自动停机。 但是，仅依靠一些机械装置对机组实行安全保护是远远不够的，还必须装有可靠的自动保护装置，并根据热工信号越限值的不同，实行相应的热工保护：进行局部操作的保护、改变机组运行方式的保护、停止机组运行的跳闸保护。其中，跳闸保护是机组保护的最高手段，在热工信号达到极限值有可能危及人身及设备安全时，保护装置动作，自动紧急停机、停炉，以防止事故扩大，确保安全。 除热工保护外，大型机组还设有较完善的连锁保护装置，主要用于锅炉、汽轮机、发电机等主机间，给水泵、送风机、引风机等辅机间的连锁保护。例如，锅炉事故停炉时，就会连锁汽轮机脱扣、发电机跳闸，以保护主设

6、备；工作给水泵事故跳闸时，备用给水泵会自动投入，尽量缩小故障范围。所以热工保护常通过连锁作用来实现，保护与连锁即相互关联又难以区分。 随着机组容量的增大，运行情况的瞬息万变，操作项目的趋势增多，影响机组安全运行的因素很多，处理事故的过程更加复杂，因此，热机保护更显得重要。保护装置的任何误动作或拒动作，都会造成巨大损失，所以准确、实时、可靠的保护装置和系统是大型机组启动和安全运行的关键，并已成为电厂自动化的重要组成部分。为此，大型机组设置了一此专用自动保护系统和装置，如炉膛安全监控系统，简称系统；汽轮机监视保护装置，简称装置，为大机组的安全运行发挥了重要作用。二、热机保护技术 在热工保护中常用的

7、控制技术是定值控制和联锁控制两种。 定值控制是热工保护系统对热力系统中的介质参数进行监测，当介质参数达到和超越限值时，热工开关量变送器输出一个触点信号，驱动控制电路执行保护功能。定值保护控制分如下两种情况。 .定值启、停设备控制 如汽轮机润滑油系统，系统中有两台交流油泵和一台直流油泵。正常时有一台交流油泵维持润滑油压力，当发生润滑油压力下降到某一规定值时，保护系统将启动另一台交流油泵并列运行。当润滑油压力继续下降到规定低限值时，保护系统将启动直流泵并列运行。 .定值跳闸保护 例如，降氧器低水位保护系统中设有低值、低值和低值保护定值。当水位低于值，低于值时，保护系统发出除氧器低水位报警提示信号；

8、当水位低于值时，表明给水系统出现严重故障，危及锅炉供水，保护系统直接输出跳闸信号，通过机组联锁保护系统，迫使机组停止运行。 联锁控制是指生产过程中具有先后次序，或交叉关联的设备。按照工艺保护要求构成逻辑联系。在这些设备中的任一联系结点上设备发生故障时，即形成逻辑联锁反应，从而实现工艺系统的自动保护控制。例如，由于汽包水位波动超出规定极限值时，将引起紧急停炉保护动作，主燃料切断保护信号（）将迫使送风机、引风机、一次风机、磨煤机、给水泵、汽轮机、发电机相继跳闸，停止机组运行。 三、热机保护的内容 .汽机保护 （）汽机本体安全监视系统监视项目有： 振动、转速、差胀、偏心率、轴向位移、零转速等。 （）

9、汽机事故跳闸系统跳闸和保护内容如下： 超速跳闸、油压低跳闸、轴承润滑油压低跳闸、凝汽器真空低跳闸、轴向位移大停机、汽机防进水保护、轴承振动保护、发电机主保护动作、轴瓦及推力瓦钨金温度超过极限值、高压缸排汽温度超过极限值、透平压比低于极限值、手动跳闸等。 .锅炉本体保护 当发生下列条件之一时，锅炉主燃料跳闸（）。 （）两台引风机停 （）两台送风机停 （）两台一次风机停 （）风量 （）汽包水位高值（三取二） （）汽包水位低值（三取二） （）炉膛压力高（三取二） （）炉膛压力低（三取二） （）炉膛火焰消失 （）燃料消失 （）电源消失 （）手动 .发电机定子冷却水断水保护 发电机定子冷却水消失时，延时

10、后跳发电机，关主汽门停机。 .锅炉、汽机、发电机之间的联锁关系 （）锅炉，跳汽机、发电机；发电机解列，跳汽机、锅炉；汽机跳闸，跳发电机、锅炉。 （）在硬手操作台上设有规程规定的手动跳闸按钮，以备紧急事故情况下跳锅炉、汽机、发电机。.重要保护回路冗余设计 （）汽机采用双通道原理，可在线试验。汽机设多个跳闸电磁阀，采用“二或一与”逻辑，即可防止误操作和误动作，又可防止拒动作。 （）重要的一次信号如炉膛压力、汽包水位等均采用三取二逻辑。 .辅机保护 （）除氧器水位、压力保护 （）高、低加水位保护 第三节 锅炉系统的热工保护 锅炉的热工保护设置取决于锅炉参数，热力系统构造特点，所选用设备的结构和运行方

11、式等诸因素。本节主要介绍汽包水位高低保护、主蒸汽压力保护、再热器保护和炉膛安全保护。 一、汽包水位保护 汽包水位保护是指水位高、水位低保护。因为汽包水位过高或过低都会影响机组的安全运行。通常，由给水自动调节系统将汽包水位维持在允许的范围内。当水位由于某种原因达到保护的定值时，保护系统将采取不同的措施，确保锅炉的安全。通常，汽包水位保护的定值分汽包水位高值、值和值。（对应的汽包水位分别为、和）；汽包水位低值、值和值（分别为、和）。 1.汽包水位高保护 在实际使用中，汽包水位个保护定值的组合使用有多种形式。例如在有些锅炉上，当水位升高到高值时，保护系统发出水位高预报警信号，以引起运行人员注意，当水