汽轮机压力油的作用(汽轮机AST遮断详解)

Posted 2023-05-31

篇首语：寸阳分阴须爱惜，休负春色与时光。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了汽轮机压力油的作用(汽轮机AST遮断详解)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

汽轮机压力油的作用(汽轮机AST遮断详解)

汽轮机AST遮断详解

1、危急遮断控制简介

汽轮机危急遮断系统ETS（Emergency Trip System）是在汽轮发电机危急情况下的保护系统，它接收来自汽轮发电机组安全监视仪表系统（TSI）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）及其它系统主要参数，进行逻辑处理后，统一输出停机、停炉、快关调门、关闭抽汽逆止门等保护信号及各种报警信号。ETS是电厂热控设备中最重要的保护系统之一，无论其拒动或误动，都将造成非常严重的后果，必须保证汽轮机ETS的准确性、快速性和可靠性。本次主要介绍汽轮机危急遮断系统的AST遮断控制部分。

2、AST危急跳闸控制简介

危急跳闸控制块主要元件：2 个压力开关、2 个节流孔、4 个AST电磁阀、ASP压力表和压力变送器，4只AST电磁阀分为两个通道。通道1包括20-1/AST与20-3/AST，而通道2则20-2/AST与20-4/AST。每一通道由在危急遮断系统控制柜中各自的继电器保持供电。危急遮断系统的作用为，在传感器指明汽轮机的任一变量处于遮断水平时，打开所有的AST电磁阀，以遮断机组。系统设计成在任一电磁阀故障拒动时，不会影响系统功能。这就是如前所述，设计成两相同独立通道的原因。每一通道有其本身的继电器、电源和监测所有汽机遮断变量的能力。遮断汽轮机需要两个通道同时动作。如果发生一偶然性遮断事故，至少在每一通道中有一AST电磁阀应动作，才能遮断汽轮机。每一通道可以分开地在汽轮机运行时作试验而不会产生遮断或实际需要遮断时拒动。在试验时，通道的电源是隔离的，所以一次只能试验一个通道。

【图中黄线表示高压油，红线表示AST油，绿线表示无压回油。四个AST电磁阀分别是1、2、3、4。1、3一组，2、4一组。我们先以图中AST1阀为例，介绍一下（注意，只看图中SAT1部分）。SAT是个二级阀，电磁阀带点后，图中左侧Y型的小阀关闭，高压油进入后形成压力腔室，顶住图右侧阀座，封住AST油通道。反之，电磁阀失电，左侧小阀打开，高压油卸掉，右侧阀座在弹簧作用下打开，AST油卸掉。但AST1中的AST油只能卸到AST2、4中，如果2、4中没有一个动作，AST油是卸不掉的。所以，一组中至少有一个阀动作，才能卸掉。就是说，4个阀中任何一个误动，AST油压是卸不掉的。如果动作时，任何一个拒动，都不会造成油压无法卸掉】

第一部分：图1中的红线就是EH油泵出来的油经过每个油动机内部的一个节流孔和一个逆止阀后出油动机来到AST母管的AST油（其实OPC油也是这样来的，只不过OPC油是经过调门油动机出来到OPC母管，而AST油是经过主汽门油动机出来来到AST母管，而且OPC母管到AST母管是有个单向阀的，也就是说OPC这路能到AST，但是AST这路不能到OPC，所以当OPC电磁阀动作，OPC油卸压后是调门关闭而主汽门不动作，但是如果AST电磁阀动作，AST油卸压后，由于OPC的压力比AST高，所以OPC也通过单向阀流到AST管路而同时卸压，这时调门和主汽门同时关闭）。粉色的是串联中间点的压力油，青色是无压回油，绿色是安全油。PS1~3是AST压力开关，PS4~PS5是中间点压力开关，这几个压力开关都是监测报警或给DCS信号的，我们暂时不管它。其中卸荷阀1和3并联后经过节流孔A再与并联的卸荷阀2和4串联，串联后再经过节流孔B进入无压回油。原本我们不需要这么复杂，只是因为我们这个使用场合的高可靠性要求，要不是可靠性要求，一个卸荷阀和一个节流孔就可以实现。

第二部分：要解释整个问题，首先请允许我简单介绍一下EH油泵的工作特点，EH油泵是轴向柱塞式衡压变量泵，在这里我们只要知道它叫衡压变量泵好了，顾名思义，你调定好了压力后它的压力是不变的，在这个压力下它能根据你系统实际需求的流量来决定它的输出流量，但是有一个前提条件，就是这个输出流量不能大于它的最大输出流量，一旦大于这个流量，这个压力也就不能维持。

第三部分：接下来请允许我再介绍一下图2的卸荷阀，卸荷阀分三个腔，安全油腔就是上面的这个油口1，压力油腔就是下面的这个油口4，还有回油腔就是侧面的这个油口5。当安全油建立起来后，安全油口的压力几乎等于压力油口的压力，而且由于安全油的作用面积（阀芯上部面积）大于下面压力油口的作用面积（阀芯下面锥部投影面积），所以压力油口的油是不能把阀芯打开，压力油也就不能从回油口走掉。

第四部分：如果对于油动机上的卸荷阀，油泵出来的油经高压母管进入油动机，一路流到伺服阀或者电磁阀，由伺服阀或电磁阀控制进入油动机的高压腔，而油动机的高压腔与我们卸荷阀的压力腔也就是图2的4处是通的，而另外一路就是分到图2中的3处，经过一个节流孔2处后（这时它已变成AST或者OPC油）进入油动机卸荷阀的安全油腔，这样一来，油动机高压腔的油就不能通过卸荷阀流掉。而且这时的安全油在图2的1处另外的小孔流出经过油动机上的逆止阀进入AST或者OPC母管，这样一来油动机的安全油压力就完全由AST.OPC模块控制了，也就是回到本问最上面的一段话，只要AST.opc模块做相应的动作，那么相关的油动机就实现关闭。

第五部分：再回到我们的AST.OPC模块，看了图1就知道，其实AST.OPC模块中的卸荷阀和油动机上卸荷阀唯一的区别在于AST.OPC上的卸荷阀有一个电磁阀（图1中5YV、6YV、7YV、8YV）控制安全油是建立还是流到无压回油，也就是说油动机的安全油油AST.OPC模块控制，而AST.OPC的安全油油电磁阀控制（不过东汽好多机组，每个油动机也配置了一个电磁阀单独控制每个油动机，其实个人觉得有点浪费）。

第六部分：正常情况下AST电磁阀工作在得电位置（图1电磁阀就是正常工作状态，这是一种两位电磁阀，就是有两种工作位置，得电时工作在左边位置，失电时弹簧让电磁阀工作在右位位置），此时安全油流到卸荷阀上腔，而红色的AST油打不开第一级1或3的卸荷阀的阀芯，只能从节流孔走，压力损失掉一半，进入串联结构的中间，流到第二级卸荷阀2或4的下腔，同样也打不开阀芯而只能从节流孔走进入无压回油，压力损失到0。

当串联的两级中都有一个电磁阀失电而使卸荷阀打开，比如卸荷阀“1和2”或者“1和4”或者“3和2”或者“3和4”相应的电磁阀失电而使相应的安全油流到无压回油，这样前面一级的AST油就打开卸荷阀的阀芯通过回油口绕过节流孔而进入下一级，而下一级的卸荷阀同样被打开，又绕过第二级节流孔而进入无压回油。这样一来AST油就没有任何阻碍将压力全部损失掉。从而由于第四部分介绍的原因油动机的安全油失压而关闭油动机。这个时候泵的出口压力说不定也建立不起来，如果是第四部分中说的油动机上的伺服阀或者电磁阀工作在打开状态，这样高压母管的压力油通过油动机高压腔，然后打开卸荷阀流到回油管路（这路是有压回油管路，但是有压回油管路的压力是很低的，只有0.5MPa不到），这样这么多油动机在同时排油，泵输出流量肯定不够而不能稳定压力；即使这个阀不在打开位置，这个高压油流过油动机里的节流孔后经过AST或者OPC管路直接奔无压回油，虽然每个油动机都有节流孔，但是几个油动机的节流孔其实是并联的，几个节流孔并联起来就不是节流孔了，这时所需的流量也是很大的，基本上泵也不能保证维持在14.5，但肯定比刚才说的情况要压力高点，估计在10MPa左右。但是这时电机电流是很高的，应该超过40A，因为泵功率肯定上去了。这个时候压力虽没14.5但是也不是很低，再加上泵全流量输出，大家都知道液压系统的功率是P×Q（压力乘以流量）。

当串联的两级中随便哪一级的一个或者两个卸荷阀“1”、“3”、“1和3”，“2”、“4”、“2和4”其相应的电磁阀动作而使卸荷阀打开，只能有一级节流孔被绕过，还有另外一级节流孔工作，系统的AST油仍旧能建立起压力，只不过需要提供稍微多的流量来维持这个压力。

所以AST.OPC模块中设置两道节流孔一来是这样的串并联结构让系统更可靠，不至于一旦哪个电磁阀突然失灵而造成以外停机，也可以让系统的需要流量小点，降低功耗。

AST、OPC及ASP油压可从危急保安装置上的压力表读取。AST、OPC是EH系统的重要参数之一，当其油压低于对应压力开关的整定值时就要遮断汽轮机。

AST、OPC及ASP故障原因基本上类似：受系统油压不正常引起/相应节流孔堵塞/卸荷阀阀芯和阀套卡涩引起关不严或内漏增大，导致压力建立不起来，挂不了闸。

当然如果挂不了闸对于AST.OPC模块来说还有可能是AST电磁阀是否正常带电，可用铁丝试一下4只AST电磁阀线圈部位是否有吸力，有吸力就是带电了，没吸力就是没带电（如果你经验不是非常丰富，别用带磁性头的螺丝刀去试噢，那样即使没带电你也会觉得有点吸力）是否带电或手摸是否发热。

可通过ASP压力开关和ASP压力表读数确认AST.OPC模块的工作状况，如果中间点ASP的压力为13.5MPa以上，说明第一级当中的卸荷阀1或3卡涩不严或其对应的电磁阀没得电或电磁阀本身卡涩。如果中间点ASP的压力为0，则说明第二级当中的卸荷阀2或4卡涩不严或其对应的电磁阀没得电或电磁阀本身卡涩。来张AST.OPC模块的原理图，各颜色代表的油路与上面的一样，只是多了一个黄色油路，就是从各调门出来后汇集到此的的OPC油母管。仔细比较第一张图就发现，现在这张图AST就处在打闸位置，AST电磁阀不带电，卸荷阀的安全油经电磁阀流到无压回油。虽然此处的OPC电磁阀工作在正常位置（OPC电磁阀正常时是失电位置，得电时才让相应的卸荷阀安全油流向无压回油，从而关闭调门实现超速限制），但是可以看到黄线和红线连接点的单向阀方向是OPC→AST的，所以此时OPC压力比AST高，OPC也流向AST管路而卸压。

ASP油压报警

ASP油压用于在线试验AST电磁阀。ASP油压由AST油压通过节流孔产生，再通过节流孔到回油。ASP油压通常在7.0MPa左右。当AST电磁阀1或3动作时，ASP压力升高，ASP1压力开关动作；当AST电磁阀2或4动作时，ASP压力降低，ASP2压力开关动作。如果AST电磁阀没有动作时，ASP1或2压力开关动作，或AST电磁阀复位后压力开关不复位，就存在ASP油压报警。

ASP油压报警多数是由于节流孔堵塞造成的。当前置节流孔（AST到ASP的节流孔）堵塞时，ASP油压降低，ASP2压力开关动作，发出ASP油压报警；当后置节流孔（ASP到回油的节流孔）堵塞时，ASP油压升高，ASP1压力开关动作，发出ASP油压报警。可以通过检查清洗节流孔来清除故障。

当然AST电磁阀故障也会发出ASP油压报警。报警后首先要确定是哪一只电磁阀故障，可以通过更换电磁阀的位置来判定。例如ASP高报警，说明AST电磁阀1或3故障。可以将电磁阀1与电磁阀2互换位置，如果此时仍为高报警，则说明电磁阀3故障，如果此时变为低报警，说明电磁阀1故障。找到了故障电磁阀，就可以通过检修或更换来处理。

【备注】（1）AST OPC 电磁阀不能在线更换和检修。

（2）动作原则：OPC宁可拒动不可勿动； AST宁可勿动不可拒动

再看几个重要的部件原理图

3.危急遮断系统动作原理（举例说明）

以上汽H156型300MW汽轮机为例，上汽H156型300MW汽轮机的危急遮断器装在转子延伸轴上，由如图所示部套组成，飞锤的中心与转子中心有偏心。这样，转子带动危急遮断器转动后，飞锤因偏心产生离心力。在额定转速时，离心力小于弹簧的预压缩力，因此飞锤由弹簧和弹簧定位圈将其保持在内侧位置上，不能击出。当汽轮机转速超过额定转速10-12%时，增加的离心力就会克服弹簧的压力，使飞锤向外击出即危急遮断器动作。飞锤在外侧位置撞击碰钩，引起碰钩绕轴旋转，这就推动了遮断滑阀向盖板方向移动，蝶阀离开阀座，因而将“机械超速和手动遮断总管”中的油经过阀座中的泄油口排出。手动遮断与复位杠杆就移到遮断位置。当“机械超速和手动遮断总管”中的油压消失时，隔膜阀就打开，排出自动遮断总管(AST)中的EH 油，使所有蒸汽汽阀关闭。

图一危急遮断器

1 弹簧定位螺圈 2 飞锤 3 飞锤弹簧 4 平衡组块 5遮断器体

为了改变飞锤弹簧的调整值，应拆下锁环 10，拉出定位销11。把飞锤弹簧定位螺圈3 退出一定角度，以减少弹簧2 的压力。然后，重新装配定位销11，使其插入飞锤弹簧定位螺圈的缺口中，并用锁环固定。将飞锤弹簧定位螺圈移过1 只缺口，将改变动作值约40 转/分。如果机组在比汽轮机控制整定值说明中所给定的转速低时遮断，则飞锤弹簧螺圈应被拧紧一角度，并再次锁紧。对飞锤弹簧作任何调节后，均应重作超速试验。

当准备挂闸时，高压启动油泵启动之后，安全油由于存在泄油，再加上弹簧的作用力，使得安全油压总是无法建立，当就地强制复位或者远方复位，强制使危急遮断滑阀向左移动，安全油也由于危急遮断油门的关闭而建立起油压，并持续对油门的上部产生压力，使油门始终关闭，这时，透平安全油压也就完整的建立了。机组正常运行时，安全油压则作用于危急遮断油门上部的碟阀，克服打闸/复位手柄执行机构对危急遮断油门滑阀挂钩的打开作用力，使危急遮断油门紧紧关闭泄油口，这时，安全油则不会泄去。当机组就地打闸、或者超速造成飞锤出击、或者注油试验、或者透平安全油失去都会使滑阀打开。需要说明的是，打闸/复位手柄执行机构的作用总是使危急遮断油门打开（设置了弹簧），即使通过AST远方打闸停机，在停机后油泵油压低，透平安全油压消失，危急遮断油门也会在弹簧遮断手柄处弹簧的作用下打开。，因此每次停机后再开机总是需要复归危急遮断油门。

危急遮断油门从整个安全油回路来看相当于一道二次阀，那么一道阀是什么呢？其实就是9注油试验滑阀，也即系统图中的手动油动超速遮断阀。手动油动超速遮断阀在正常运行时处于通路状态，为后面的超速遮断阀提供安全油源。

注油试验的目的就是通过注油试验来检查飞锤是否可靠。当进行注油试验时，将超速试验手柄扳到“试验”位置时，对应注油试验阀处于关闭状态切断超速遮断阀的安全油来源，附加安全油经过节流孔供油保证遮断器滑阀不断油同时节流孔又能保证安全油母管不失压，故而无论其后的超速遮断阀如何动作都不会泄去安全油的，这正是注油试验飞锤出击（会推动挂钩，从而使超速遮断阀的滑阀泄油口打开）而不跳机的原因。注油试验结束，就地挂闸安全油压建立正常后，才可以将超速实验手柄扳回到正常位置。

自动遮断复位装置的电磁阀（复位电磁阀）是一只四通电磁阀。复位前，压缩空气送入气缸下部，气缸活塞上部与大气相通。当复位时，按下复位按钮，四通电磁阀带电，压缩空气进入气缸上部，下部通大气，使气缸活塞下移，连杆复位，遮断器复位。然后四通电磁阀切断电源，气缸活塞返回。复位、遮断手柄回复到正常位置。

打闸：⑴AST电磁阀断电打开，AST油压泄掉。

⑵OPC电磁阀带电打开，OPC油压泄掉

挂闸：⑴给危急遮断器复位电磁阀上电，使危急遮断滑阀复位，建立透平安全油压

⑵给所有AST电磁阀上电，AST电磁阀关闭，建立AST油压。

复位即复位危急遮断器，将危急遮断滑阀（系统图中超速遮断阀）的泄油口封闭，使（润滑油）安全油建立，隔膜阀关闭，AST油压得以建立。