电超速保护(OPC)

1、机组电超速保护装置热能2班 余权 彭程 制作 汽轮机电超速保护由来(1) 汽轮机是一种高速旋转机械,随着转速的增加离心应力迅速增加,当转速升高到额定转速的120%时汽机转子所承受的应力将接近于额定转速的1.5倍,因此,当汽机速度超过一定数值时,将导致汽机设备的严重损坏. 汽机调节系统按一般的设计要求能保证机组甩全负荷后其动态超速不高于额定转速的7%-9%但当调节系统发生问题时,机组仍有可能超速,因此在调节系统之外又设计了完全独立的汽轮机超速保护装置通常称为超速保险,当汽机转速超过一定限度时(一般为额定转速的1.10-1.12倍),超速保险就立即动作,产迅速切断向汽机的供汽,迫使汽轮机停机运转.

2、汽轮机电超速保护由来(2) 随着单机容量的不断增大，蒸汽做功能力和转子转动惯量的差距越来越大，仅靠调节系统的转速反馈而将汽门快速关闭已难以满足使机组转子飞升不致跳闸的要求.于是，大约在上个世纪4050年代已有电厂引入了电超速保护装置 ( Over speed ProtectionControl，即OPC)，在开关跳闸瞬间， OPC立即枪断调节系统的控制权，强行将调节汽门短时关闭，经过一定的延时，转速控制交由调节系统.因而，机组甩负荷的特性实际上是调节系统和电超速保护装置共同作用的结果电超速保护概念(1) OPC源于美国西屋公司的超速保护系统，在工程实践中常与转速110超速保护混淆，汽轮机OPC

3、系统在国家电力行业标准DL/T7011999中表述为：OPC是一种抑制超速的控制功能.有采用加速度限制方法实现的，也有采用双位控制方式实现的，如汽轮机转速达到额定转速的103时，自动关闭调节汽门当转速恢复正常时再开启调节汽门，如此反复，直至正常转速控制回路能维持额定转速，或者两种方法同时采用. 电超速保护概念(2) 电超速保护装置是利用甩负荷时的电信号投入工作帮助调节汽门快速关闭以降低机组的动态超速可以与机组当时转速的状态无关,这是它的一个很重要的特点. 所以,OPC译为超速保护限制控制更为贴，它实际上属于调节系统的范畴，主汽门并不关闭，而转速110超速保护(超速保险)则是用电气的方法实现的紧

4、急迟断系统，属于保安系统，它们有本质的不同.电超速保护基本原理 装置的动作原理是当汽轮发电机组突然甩电负荷时，汽轮机保安系统中的电超速电磁阀接受到甩电负荷信号后，电磁阀动作，使压力油和回油接通，高压调速汽门迅速关小，确保机组不因超速而停机。但如果机组在甩电负荷时起动该装置的信号不动作，则机组将超速停机，更为重要的是，这将有可能引起厂用电中断和供热中断事故,因此电超速保护装置必须有高可靠性和快速性.电超速保护电路举例右图一个简单的机组电超速保护电路图.机组因电气系统故障，发电机开关跳闸，其常闭辅助接点1DL闭合，起动中间继电器ZJ，然后通过直流接触器ZC使电磁阀线圈MQ通电动作，通过该电磁阀将压

5、力油与回油接通，使汽机的高压调速汽阀迅速关小，防止了机组的超速，使转速稳定在低于危急遮断器动作转速的某一数值.待电气系统恢复正常后，手动FA按钮，使电磁阀线圈MQ失电，接通正常油路，使机组能正常接带负荷。电超速保护装置的基本工作 电超速保护在正常运行时不工作，只有在甩负荷时，接受甩负荷的电信号后才投入工作，使高、中压调门迅速关闭，达到超速保护的目的.为了使机行组在甩负荷后仍然能由调节系统控制机组空载运，电超速保护装置在投入工作后仅维持不长的时间即自动退出工作，把控制权还给调节系统.电磁阀工作原理 电磁阀就近安装在高中压油动机旁边,当发电机油开关跳闸时,电磁阀能快速切断并释放高中压油动机的控制油

6、压，使高中压调节汽门快速关闭，当中间再热器后的压力下降到一定值时，再重使电磁阀复位，并接通控制油压，由调速系统控制维持空转. 如图所示,二次油从上腔室A进入电磁阀，然后经中间腔室B去油动机,正常运行情况下，活塞被弹簧顶在上部，二次油压与油腔室C隔绝，二次油压维持正常，一旦电磁铁线圈通电，在电磁力的作用下活塞推向下湍，二次油与泄油口相通，二次油压失，各调节汽门迅速关闭.当活塞复位还原时，油路也恢复正常。在甩负荷时投入OPC，某机组的甩负荷仿真特性 曲线2为机组转速、曲线4为高压油动机滑阀位移、曲线5为高压调门开度、曲线8为中间滑阀位移、曲线9为中压油动机滑阀位移、曲线10为中压调门开度、曲线14

7、为继电滑阀位移。仿真过程简单分析 由仿真过程的计算得知，甩负荷后0.13秒OPC即投入工作，维持2秒后退出工作。此时高压调门全关的时刻提前为Ts0.28秒(而当不加入OPC时为0.58秒)，中压调门全关的时刻提前为T100.33秒(不加OPC为067秒)，机组的最大升速降低为 max682(不加OPC为992)，可见OPC降低超速的效果是非常好的. OPC继电滑阀的作用强度系数在一定范围内是可以改变的，OPC降低动态超速的能力大概在3数量级，优于微分器.即使高、中压油动机时间常数均增大一倍，甩负荷的 max773，仍比较安全.电超速保护装置维持时间的讨论OPC投入工作后维持的时间长短，在一定范

8、围内变化对甩负荷过程的影响是很微小的，因而允许维持时间在一定范围内自由设置，这对调试无疑带来方便.但维持时间不能过短，过短了影响OPC降低超速的能力，使其功能不能充分发挥；维持时间也不能过长，因调门关闭时间过长将使机组转速下降过多，一旦OPC复位，调节系统将迅速打开高、中压调门，使机组转速重新回升，形成明显的第二峰，对机组工作不利.可见，OPC工作的维持时间虽然可在一定范围内自由设置，但还是有约束的.高、中压调门的全关时刻一般均小于0.5秒，因此OPC维持时间只要不短于0.5秒，就能保证OPC的作用充分发挥.考虑到非满载工况时的甩负荷，一般维持时间设置为10.5秒为宜.小结 作为汽轮发电机组的

9、一种超速保护装置，电超速保护装置可以在机组甩全负荷时，降低机组的动态超速约3左右,在长期运行中，由于摩擦或阻涩等因素，也可能影响OPC的继电滑阀工作，但只要保证继电滑阀的可靠供电并加大电磁铁吸力，问题就不难解决，它不像微分器那样存在结构上的先天不足.另外,电超速保护装置投入工作是根据机组甩负荷时的电信号，与机组的运行转速是否已改变无关，这就为甩负荷时调门的及早动作创造了有利条件.目前被广泛应用的附加措施是电超速保护装置(简称OPC).长期运行实践表明，电超速保护装置能有效且可靠地降低机组的动态超速.虽然电超速保护装置是预防机组过份超速的有力工具，但要保证机组在甩负荷时不发生危险的动态超速，仍然需要综合治理才行。许多其它环节工作失灵，均可