CN112282868B - 一种基于汽轮机危急遮断的保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于汽轮机危急遮断的保护系统，用于汽轮机的安全保护，包括：两台第一润滑油压力变送器，用于采集前箱处润滑油压力模拟量信号；两台第二润滑油压力变送器，用于采集盘车处润滑油压力模拟量信号；三台真空压力变送器，用于采集真空压力模拟量信号；ETS模拟量输入板卡，用于接收并输出模拟量信号；轴承振动传感器，用于采集振动信号；前置器，用于将信号转化为模拟量信号；TSI控制器，用于判断信号并输出开关量信号；EST开关量输出板卡；以及ETS控制器，与ETS模拟量输入板卡和EST开关量输出板卡通过电缆连接，用于接收润滑油压力模拟量信号、润滑油压力模拟量信号以及开关量信号，并根据接收的信号在控制器逻辑中进行保护逻辑判断。

Description

一种基于汽轮机危急遮断的保护系统

技术领域

本发明属于大型汽轮机组的保护技术领域，具体涉及一种基于汽轮机危急遮断的保护系统。

背景技术

轮机危急遮断系统是保证汽轮机正常运行的必不可少的安全保护装置。汽轮机运行中，当存在某种可能导致机组运行受损害的危急情况时，ETS装置可使汽轮机全部进汽门紧急关闭，保护汽轮机安全。现代高参数大容量的汽轮机组普遍设计采用压力开关作为润滑油压力低、真空压力低保护的一次测量元件，汽轮机轴承振动大保护普遍采用某一汽轮机轴承振动大于跳闸值的单点保护。以上三类汽轮机保护全部送开关量信号至ETS，由ETS控制器读取后输出机组跳闸指令至跳闸电磁阀，关闭全部进汽阀门，机组非计划停运。所以现场一次测量元件的可靠性和稳定性的好坏严重影响着汽轮机组的安全稳定经济运行。对于低润滑油压力、低真空压力采用压力开关时，由于压力开关报警定值很小，现场处于剧烈震动环境中，非常容易造成压力开关误动作，且当压力开关处于长周期运行工况下，压力开关弹片也容易造成卡涩现场，造成拒动作。

汽轮机组轴承振动保护设计普遍采用某一汽轮机轴承振动大于跳闸值的单点保护，汽轮机组振动探头普遍选用电涡流振动传感器，信号经安装在轴承处的探头传至探头前置器，在转化为4-20mV电压送至汽轮机安全监控(TSI)系统，经过TSI控制器判断为机组振动异常工况后直接输出机组跳着指令至ETS控制器，再由ETS控制器输出机组跳闸指令至跳闸电磁阀。由于采用单点保护，且一般汽轮机组振动探头数量在14-16个之间，振动探头可能发生因信号干扰或者探头故障而发生的误动作，从而造成机组误动作的几率大大的增加。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于汽轮机危急遮断的保护系统。

本发明提供了一种基于汽轮机危急遮断的保护系统，用于汽轮机的安全保护，具有这样的特征，包括：两台第一润滑油压力变送器，设置在汽轮机的前箱处，分别用于单独采集润滑油压力模拟量信号，监控前箱处润滑油压力；两台第二润滑油压力变送器，设置在汽轮机的盘车处，分别用于单独采集润滑油压力模拟量信号，监控盘车处润滑油压力；三台真空压力变送器，均设置在距离汽轮机的低压缸出口处的凝汽器喉部上方一米处，分别用于单独采集真空压力模拟量信号，监控真空压力；多个ETS模拟量输入板卡，与第一润滑油压力变送器、第二润滑油压力变送器以及真空压力变送器通过电缆一一连接，用于接收润滑油压力模拟量信号和润滑油压力模拟量信号并进行输出；多个轴承振动传感器，对应设置在汽轮机的各个轴承上，具有面向汽轮机方向轴垂直偏右45°的X方向振动探头和偏左45°的Y方向振动探头，X方向振动探头用于采集X向振动信号，Y方向振动探头用于采集Y向振动信号；前置器，具有X向前置器和Y向前置器，分别通过探头延长线与X方向振动探头和Y方向振动探头对应连接，用于将X向振动信号、Y向振动信号转化为模拟量信号；TSI控制器，具有X向振动控制器和Y向振动控制器，与前置器通过电缆连接，用于判断模拟量信号的质量，当模拟量信号低于4mV或大于20mV时判断为低质量信号，闭锁信号输出通道，停止输出信号，当模拟量信号为4-20mV时判断为高质量信号并继续监视汽轮机的轴承振动情况，当振动超过报警限值后输出轴承振动大报警信号，当振动超过跳闸限值后输出轴承振动大跳闸信号，轴承振动大报警信号和轴承振动大跳闸信号作为两组开关量信号；EST开关量输出板卡，与TSI控制器通过电缆连接，用于接收开关量信号并进行输出；以及ETS控制器，与ETS模拟量输入板卡和EST开关量输出板卡通过电缆连接，用于接收润滑油压力模拟量信号、真空压力模拟量信号以及开关量信号，并根据接收的信号在控制器逻辑中进行保护逻辑判断，其中，ETS控制器中包括信号质量判断模块、信号运算模块以及保护信号输出模块，信号质量判断模块中具有模拟量信号输入模块、画面监控显示点模块、点质量判断模块、切换模块、高低限模块、SR触发器模块以及开关量输出模块，模拟量信号输入模块用于接收信号，信号输入后一路去画面监控显示点模块和切换模块，供运行人员监控和进行下一步输出，另一路去点质量判断模块进行信号质量判断，当判断为低质量信号时则闭锁切换模块，停止信号输出，当判断为4-20mV的高质量信号时，切换模块输出高质量信号至高低限模块，当高质量信号低于保护限值时，SR触发器模块的S端输出为真，开关量模块输出为1，将高质量信号输出至信号运算模块中进行保护逻辑判断，当逻辑判断为真时，生成跳闸信号，保护信号输出模块将跳闸信号输出至汽轮机的跳闸电磁阀，进行跳闸保护。

在本发明提供的基于汽轮机危急遮断的保护系统中，还可以具有这样的特征：其中，根据润滑油压力模拟量信号进行保护逻辑判断时采用2或1与的逻辑，当两台第一润滑油压力变送器中任意一台发出润滑油压力低信号，两台第一润滑油压力变送器中任意一台发出润滑油压力低信号，判断汽轮机失去润滑油压力，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

在本发明提供的基于汽轮机危急遮断的保护系统中，还可以具有这样的特征：其中，根据真空压力模拟量信号进行保护逻辑判断时采用3取2的逻辑，当三台真空压力变送器中任意两台发出真空压力低信号，判断汽轮机真空压力低，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

在本发明提供的基于汽轮机危急遮断的保护系统中，还可以具有这样的特征：其中，根据开关量信号进行保护逻辑判断时，当汽轮机的某一轴承X向或Y向振动大于跳闸值时，同时该轴承对应的另一向振动大于报警值，或者当汽轮机某一轴承X向或Y向振动大于跳闸值时，同时相邻轴承任意X向、Y向振动大于报警值，判断轴承振动大，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的基于汽轮机危急遮断的保护系统，因为采用润滑油压力变送器和真空压力变送器替换压力开关，对低润滑油压力、低真空压力的情况也进行稳定识别，并且不会因为剧烈震动发生误动作，能够使得保护系统测量精度高、稳定性高、输出信号强、长期稳定性好；因为ETS控制器通过润滑油压力模拟量信号、润滑油压力模拟量信号以及开关量信号进行保护逻辑判断，逻辑判断为真后再输出跳闸信号，既能防止设备由于信号干扰而发生误跳，同时能够确保机组在信号超过保护动作值时正常进行保护动作，大大提升了可靠性；因为润滑油压力变送器、真空压力变送器以及TSI控制器均单独对信号进行采集后再输入ETS控制器中，且信号输入ETS控制器后首先进行信号质量判断，将低质量的故障信号进行切除后再根据高质量信号进行保护逻辑判断后再输出跳闸信号，能够保证信号稳定性更高，降低机组发生误动作的几率。

因此，本发明的基于汽轮机危急遮断的保护系统实现了在ETS控制器中模拟量的保护逻辑判据组态方式，使得ETS系统保护逻辑组态方式更加灵活和可靠，有效根除了现有技术中经常出现润滑油压力低保护开关、真空压力低保护开关、轴承振动为单点保护且传感器因工业现场的恶劣环境造成的误动或拒动作以及TSI系统重要保护信号异常等故障，能够基本消除大型汽轮机组因保护装置误动或拒动作而带来的非计划停运问题，提高机组安全经济效率。

附图说明

图1是本发明的实施例中基于汽轮机危急遮断的保护系统的整体结构示意图；

图2是本发明的实施例中轴承振动传感器的安装示意图；

图3是本发明的实施例中ETS控制器中的信号质量判断模块的逻辑示意图；

图4是本发明的实施例中润滑油压力低2或1与的判断逻辑示意图；

图5是本发明的实施例中真空压力低3取2的判断逻辑示意图；

图6是本发明的实施例中根据开关量信号进行保护逻辑判断的判断逻辑示意图；

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

<实施例>

图1是本发明的实施例中基于汽轮机危急遮断的保护系统的整体结构示意图。

如图1所示，本实施例的基于汽轮机危急遮断的保护系统100，用于汽轮机的安全保护，包括两台第一润滑油压力变送器10、两台第二润滑油压力变送器20、三台真空压力变送器30、ETS模拟量输入板卡40、轴承振动传感器50、前置器、TSI控制器70、EST开关量输出板卡80以及ETS控制器90。

两台第一润滑油压力变送器10设置在汽轮机的前箱处，分别用于单独采集润滑油压力模拟量信号，监控前箱处润滑油压力。

两台第二润滑油压力变送器20设置在汽轮机的盘车处，分别用于单独采集润滑油压力模拟量信号，监控盘车处润滑油压力。

三台真空压力变送器30均设置在距离汽轮机的低压缸出口处的凝汽器喉部上方一米处，分别用于单独采集真空压力模拟量信号，监控真空压力。

多个ETS模拟量输入板卡40与第一润滑油压力变送器10、第二润滑油压力变送器20以及真空压力变送器30通过耐高温屏蔽电缆一一连接，用于接收润滑油压力模拟量信号和润滑油压力模拟量信号并进行输出。

图2是本发明的实施例中轴承振动传感器的安装示意图。

如图2所示，多个轴承振动传感器50对应设置在汽轮机的各个轴承上，具有面向汽轮机方向轴垂直偏右45°的X方向振动探头51和偏左45°的Y方向振动探头52，X方向振动探头51用于采集X向振动信号，Y方向振动探头52用于采集Y向振动信号。

本实施例中，轴承振动传感器50为电涡流振动传感器。

前置器(图中未示出)具有X向前置器和Y向前置器，分别通过探头延长线与X方向振动探头51和Y方向振动探头52对应连接，用于将X向振动信号、Y向振动信号转化为模拟量信号。

TSI控制器70具有X向振动控制器和Y向振动控制器，与前置器通过耐高温屏蔽电缆连接，用于判断模拟量信号的质量，当模拟量信号低于4mV或大于20mV时判断为低质量信号，闭锁信号输出通道，停止输出信号，当模拟量信号为4-20mV时判断为高质量信号并继续监视汽轮机的轴承振动情况，当振动超过报警限值后输出轴承振动大报警信号，当振动超过跳闸限值后输出轴承振动大跳闸信号，轴承振动大报警信号和轴承振动大跳闸信号作为两组开关量信号。

EST开关量输出板卡80与TSI控制器70通过电缆连接，用于接收开关量信号并进行输出。

ETS控制器90与ETS模拟量输入板卡40和EST开关量输出板卡80通过ETS机柜内部预制电缆连接，用于接收润滑油压力模拟量信号、真空压力模拟量信号以及开关量信号，并根据接收的信号在控制器逻辑中进行保护逻辑判断。

ETS控制器中包括信号质量判断模块、信号运算模块以及保护信号输出模块。

图3是本发明的实施例中ETS控制器中的信号质量判断模块的逻辑示意图。

如图3所示，信号质量判断模块中包括模拟量信号输入模块1、画面监控显示点模块2、点质量判断模块3、切换模块4、高低限模块5、SR触发器模块6以及开关量输出模块7。

模拟量信号输入模块1用于接收信号，信号输入后一路去画面监控显示点模块2和切换模块4，供运行人员监控和进行下一步输出，另一路去点质量判断模块3进行信号质量判断，当判断为低质量信号时则闭锁切换模块4，停止信号输出，当判断为4-20mV的高质量信号时，切换模块4输出高质量信号至高低限模块5，当高质量信号低于保护限值时，SR触发器模块6的S端输出为真，开关量模块7输出为1，将高质量信号输出至信号运算模块中进行保护逻辑判断，当逻辑判断为真时，生成跳闸信号，保护信号输出模块将跳闸信号输出至汽轮机的跳闸电磁阀，进行跳闸保护。

图4是本发明的实施例中润滑油压力低2或1与的判断逻辑示意图。

如图4所示，根据润滑油压力模拟量信号进行保护逻辑判断时采用2或1与的逻辑，当两台第一润滑油压力变送器10中任意一台发出润滑油压力低信号，两台第一润滑油压力变送器20中任意一台发出润滑油压力低信号，判断汽轮机失去润滑油压力，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

图5是本发明的实施例中真空压力低3取2的判断逻辑示意图。

如图5所示，根据真空压力模拟量信号进行保护逻辑判断时采用3取2的逻辑，当三台真空压力变送器30中任意两台发出真空压力低信号，判断汽轮机真空压力低，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

图6是本发明的实施例中根据开关量信号进行保护逻辑判断的判断逻辑示意图。

如图6所示，振动模拟量信号输入TSI控制器70，TSI控制器70进行信号质量判断，当振动超过报警限值后输出轴承振动大报警信号71，当振动超过跳闸限值后输出轴承振动大跳闸信号72，轴承振动大报警信号71和轴承振动大跳闸信号72作为两组开关量信号输入ETS控制器90。

根据开关量信号进行保护逻辑判断时，当汽轮机的某一轴承X向或Y向振动大于跳闸值时，同时该轴承对应的另一向振动大于报警值，或者当汽轮机某一轴承X向或Y向振动大于跳闸值时，同时相邻轴承任意X向、Y向振动大于报警值，判断轴承振动大，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的基于汽轮机危急遮断的保护系统，因为采用润滑油压力变送器和真空压力变送器替换压力开关，对低润滑油压力、低真空压力的情况也进行稳定识别，并且不会因为剧烈震动发生误动作，能够使得保护系统测量精度高、稳定性高、输出信号强、长期稳定性好；因为ETS控制器通过润滑油压力模拟量信号、润滑油压力模拟量信号以及开关量信号进行保护逻辑判断，逻辑判断为真后再输出跳闸信号，既能防止设备由于信号干扰而发生误跳，同时能够确保机组在信号超过保护动作值时正常进行保护动作，大大提升了可靠性；因为润滑油压力变送器、真空压力变送器以及TSI控制器均单独对信号进行采集后再输入ETS控制器中，且信号输入ETS控制器后首先进行信号质量判断，将低质量的故障信号进行切除后再根据高质量信号进行保护逻辑判断后再输出跳闸信号，能够保证信号稳定性更高，降低机组发生误动作的几率。

因此，本实施例的基于汽轮机危急遮断的保护系统实现了在ETS控制器中模拟量的保护逻辑判据组态方式，使得ETS系统保护逻辑组态方式更加灵活和可靠，有效根除了现有技术中经常出现润滑油压力低保护开关、真空压力低保护开关、轴承振动为单点保护且传感器因工业现场的恶劣环境造成的误动或拒动作以及TSI系统重要保护信号异常等故障，能够基本消除大型汽轮机组因保护装置误动或拒动作而带来的非计划停运问题，提高机组安全经济效率。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于汽轮机危急遮断的保护系统，用于汽轮机的安全保护，其特征在于，包括：

两台第一润滑油压力变送器，设置在所述汽轮机的前箱处，分别用于单独采集润滑油压力模拟量信号，监控前箱处润滑油压力；

两台第二润滑油压力变送器，设置在所述汽轮机的盘车处，分别用于单独采集润滑油压力模拟量信号，监控盘车处润滑油压力；

三台真空压力变送器，均设置在距离所述汽轮机的低压缸出口处的凝汽器喉部上方一米处，分别用于单独采集真空压力模拟量信号，监控真空压力；

多个ETS模拟量输入板卡，与所述第一润滑油压力变送器、所述第二润滑油压力变送器以及所述真空压力变送器通过电缆一一连接，用于接收所述润滑油压力模拟量信号和所述真空压力模拟量信号并进行输出；

多个轴承振动传感器，对应设置在所述汽轮机的各个轴承上，具有面向汽轮机方向轴垂直偏右45°的X方向振动探头和偏左45°的Y方向振动探头，所述X方向振动探头用于采集X向振动信号，所述Y方向振动探头用于采集Y向振动信号；

前置器，具有X向前置器和Y向前置器，分别通过探头延长线与所述X方向振动探头和所述Y方向振动探头对应连接，用于将所述X向振动信号、所述Y向振动信号转化为模拟量信号；

TSI控制器，具有X向振动控制器和Y向振动控制器，与所述前置器通过电缆连接，用于判断所述模拟量信号的质量，当所述模拟量信号低于4mV或大于20mV时判断为低质量信号，闭锁信号输出通道，停止输出信号，当所述模拟量信号为4-20mV时判断为高质量信号并继续监视汽轮机的轴承振动情况，当振动超过报警限值后输出轴承振动大报警信号，当振动超过跳闸限值后输出轴承振动大跳闸信号，所述轴承振动大报警信号和所述轴承振动大跳闸信号作为两组开关量信号；

EST开关量输出板卡，与所述TSI控制器通过电缆连接，用于接收所述开关量信号并进行输出；以及

ETS控制器，与所述ETS模拟量输入板卡和所述EST开关量输出板卡通过电缆连接，用于接收所述润滑油压力模拟量信号、所述真空压力模拟量信号以及所述开关量信号，并根据接收的信号在控制器逻辑中进行保护逻辑判断，

其中，所述ETS控制器中包括信号质量判断模块、信号运算模块以及保护信号输出模块，

所述信号质量判断模块中具有模拟量信号输入模块、画面监控显示点模块、点质量判断模块、切换模块、高低限模块、SR触发器模块以及开关量输出模块，

所述模拟量信号输入模块用于接收信号，信号输入后一路去所述画面监控显示点模块和所述切换模块，供运行人员监控和进行下一步输出，另一路去所述点质量判断模块进行信号质量判断，当判断为低质量信号时则闭锁所述切换模块，停止信号输出，当判断为4-20mV的高质量信号时，所述切换模块输出高质量信号至所述高低限模块，当高质量信号低于保护限值时，所述SR触发器模块的S端输出为真，所述开关量模块输出为1，将高质量信号输出至所述信号运算模块中进行保护逻辑判断，当逻辑判断为真时，生成跳闸信号，所述保护信号输出模块将所述跳闸信号输出至所述汽轮机的跳闸电磁阀，进行跳闸保护。

2.根据权利要求1所述的基于汽轮机危急遮断的保护系统，其特征在于：

其中，根据所述润滑油压力模拟量信号进行保护逻辑判断时采用2或1与的逻辑，当两台所述第一润滑油压力变送器中任意一台发出润滑油压力低信号，两台所述第二润滑油压力变送器中任意一台发出润滑油压力低信号，判断汽轮机失去润滑油压力，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

3.根据权利要求1所述的基于汽轮机危急遮断的保护系统，其特征在于：

其中，根据所述真空压力模拟量信号进行保护逻辑判断时采用3取2的逻辑，当三台所述真空压力变送器中任意两台发出真空压力低信号，判断汽轮机真空压力低，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

4.根据权利要求1所述的基于汽轮机危急遮断的保护系统，其特征在于：

其中，根据所述开关量信号进行保护逻辑判断时，当汽轮机的某一轴承X向或Y向振动大于跳闸值时，同时该轴承对应的另一向振动大于报警值，或者当汽轮机某一轴承X向或Y向振动大于跳闸值时，同时相邻轴承任意X向、Y向振动大于报警值，判断轴承振动大，逻辑判断为真，生成跳闸信号。

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