一种汽轮机超速保护装置的制作方法

1.本实用新型属于汽轮机超速保护技术领域，具体涉及一种汽轮机超速保护装置。


背景技术：

2.超速事故作为汽轮机运行中最为严重的恶性事故，危害极大。轻微的超速可能造成设备的隐伤，影响设备使用寿命，并对汽轮机安全运行产生很大的隐患。如果汽轮机发生严重超速，其转动部件将直接严重损坏，如叶片及其连接件(围带、拉金等)的飞脱，叶轮及发电机护环的破裂，更严重者将导致转子折断、整个机组的损毁，甚至厂房的损坏、人身的伤亡。研究并确保汽轮机超速保护装置的可靠性是保证汽轮机组安全、可靠运行的前提。
3.传统的汽轮机纯机械式超速保护装置具有以下缺点：1、结构复杂、安装费用高；2、只有一个机械执行保护机构，一旦失灵将无法起到超速保护作用，而且保护装置可靠性验证操作复杂；3、不能远距离报警。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种汽轮机超速保护装置，以解决现有汽轮机机械式超速保护结构复杂、费用高以及保护不到位的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型所提供的一种汽轮机超速保护装置，所述保护装置在汽轮机上设置全电超速保护，取消传统纯机械式超速保护，结构简单可靠，整体故障率低，易于拆除和检修，维护方便，并能够降低投资，工作效率高，避免为验证机械超速保护装置可靠性而使汽轮机转子承受高转速，延长了转子使用寿命，有广泛的推广价值。
6.具体地，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种汽轮机超速保护装置，包括：前测速支架，形状为环形或弧形，所述前测速支架架设于汽轮机的前箱内的前测速齿轮外侧，所述前测速支架与前测速齿轮同心同轴，所述前测速支架表面沿前测速支架周向间隔开设有三个测速插孔；三个第一测速传感器，每个测速插孔内插设有一第一测速传感器，所述第一测速传感器的测速探头伸至前测速齿轮的齿面外侧并与前测速齿轮的齿面之间留有间隙，每个所述第一测速传感器的输出端连接有一第一前置器，每个所述第一前置器的输出端连接有一第一转速表；转速计，三个所述第一转速表的输出端分别与转速计的输入端通信连接，形成对前测速齿轮的三个前转速信号的传输，所述转速计内设保护定值模块以及与保护定值模块通信连接的前转速比较模块；后测速支架，形状为环形或弧形，所述后测速支架架设于汽轮机的后箱内的后测速齿轮外侧，所述后测速支架与后测速齿轮同心同轴，所述后测速支架表面沿后测速支架周向间隔开设有三个测速通孔；三个第二测速传感器，每个测速通孔内插设有一第二测速传感器，所述第二测速传感器的测速探头伸至后测速齿轮的齿面外侧并与后测速齿轮的齿面之间留有间隙，每个所述第二测速传感器的输出端连接有一第二前置器，每个所述第二前置器的输出端连接有一第二转速表；deh系统，包括保护阈值模块以及与保护阈值模块通信连接的后转速比较模块，三个所述第二转速表的输出端分别与deh系统的输入端通信连接；ast电
磁阀，所述转速计的输出端与ast电磁阀通信连接；ets系统，所述ast电磁阀与ets系统内的继电器电性连接；所述deh系统的输出端和ast电磁阀的输出端分别于ets系统的输入端通信连接。
8.进一步地，所述第一测速传感器和第二测速传感器分别包括：管体，所述管体的一端设置有测速探头，所述管体内侧沿管体轴向设置有一差动式敏感元件，所述差动式敏感元件包括永久性磁铁以及设置于永久性磁铁上的、相互串联连接的两磁敏电阻；所述测速探头与差动式敏感元件的一端连接，差动式敏感元件的另一端通过信号线与第一前置器或第二前置器通信连接。
9.进一步地，位于前测速支架外侧的管体上套设有锁紧螺母，形成管体与前测速支架之间装配的锁紧；位于后测速支架外侧的管体上套设有锁紧螺母，形成管体与后测速支架之间装配的锁紧。
10.进一步地，所述保护定值模块的保护定值为3300rpm；所述保护阈值模块的保护阈值为3300rpm。
11.进一步地，所述转速计内的前转速比较模块内设置有三取二电路；所述deh系统的后转速比较模块内设置有三取二电路。
12.进一步地，所述汽轮机为50mw背压式汽轮机。
13.进一步地，所述转速计为百灵卡转速计。
14.进一步地，所述第一测速传感器和第二测速传感器的测量范围分别为0～5000rpm。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.在汽轮机设置全电超速保护，取消传统纯机械式超速保护。
17.在汽轮机前箱及后箱位置分别设置转速测量装置，并设置多套相互独立的超速保护，具体包括ets超速保护和tsi超速保护。
18.为进一步提高超速保护的可靠性，对ets超速保护、tsi超速保护分别设置了dcs软逻辑保护逻辑与硬接线保护回路。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例1所提供的一种汽轮机超速保护装置在汽轮机的前箱内设置的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例1所提供的一种汽轮机超速保护装置在汽轮机的后箱内设置的结构示意图；
21.图3为本实用新型实施例1所提供的一种汽轮机超速保护装置中第一测速传感器的结构示意图；
22.图4为本实用新型实施例1所提供的一种汽轮机超速保护装置中第二测速传感器的结构示意图；
23.图5为本实用新型实施例1所提供的一种汽轮机超速保护装置在汽轮机内的设置位置示意图；
24.图6为本实用新型实施例1所提供的一种汽轮机超速保护装置的信号传输示意图；
25.其中，1、前测速支架，11、测速插孔；
26.2、第一测速传感器，21、第一前置器，22、第一转速表；
27.3、转速计，31、保护定值模块，32、前转速比较模块；
28.4、后测速支架，41、测速通孔；
29.5、第二测速传感器，51、第二前置器，52、第二转速表；
30.6、deh系统，61、保护阈值模块，62、后转速比较模块；
31.7、ast电磁阀；
32.8、ets系统，81、继电器；
33.10、管体，101、测速探头，102、差动式敏感元件，103、永久式磁铁，104、磁敏电阻，105、锁紧螺母；
34.100、汽轮机，110、前箱，111、前测速齿轮，120、后箱，121、后测速齿轮。
具体实施方式
35.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
36.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
37.实施例1
38.参见图1～6，本实用新型所提供的一种汽轮机超速保护装置，包括：前测速支架1，形状为环形或弧形，所述前测速支架1架设于汽轮机100的前箱110内的前测速齿轮111外侧，所述前测速支架1与前测速齿轮111同心同轴，所述前测速支架1表面沿前测速支架1周向间隔开设有三个测速插孔11；三个第一测速传感器2，每个测速插孔11内插设有一第一测速传感器2，所述第一测速传感器2的测速探头伸至前测速齿轮111的齿面外侧并与前测速齿轮111的齿面之间留有间隙，每个所述第一测速传感器2的输出端连接有一第一前置器21，每个所述第一前置器21的输出端连接有一第一转速表22；转速计3，三个所述第一转速表22的输出端分别与转速计3的输入端通信连接，形成对前测速齿轮111的三个前转速信号的传输，所述转速计3内设保护定值模块31以及与保护定值模块31通信连接的前转速比较模块32；后测速支架4，形状为环形或弧形，所述后测速支架4架设于汽轮机100的后箱120内的后测速齿轮121外侧，所述后测速支架4与后测速齿轮121同心同轴，所述后测速支架4表面沿后测速支架4周向间隔开设有三个测速通孔41；三个第二测速传感器5，每个测速通孔41内插设有一第二测速传感器5，所述第二测速传感器5的测速探头伸至后测速齿轮121的齿面外侧并与后测速齿轮121的齿面之间留有间隙，每个所述第二测速传感器5的输出端连接有一第二前置器51，每个所述第二前置器51的输出端连接有一第二转速表52；deh系统6，包括保护阈值模块61以及与保护阈值模块61通信连接的后转速比较模块62，三个所述第二转速表52的输出端分别与deh系统6的输入端通信连接；ast电磁阀7，所述转速计3的输出端
与ast电磁阀7通信连接；ets系统8，所述ast电磁阀7与ets系统8内的继电器81电性连接；所述deh系统6的输出端和ast电磁阀7的输出端分别于ets系统8的输入端通信连接。
39.进一步地，所述第一测速传感器2和第二测速传感器5分别包括：管体10，所述管体10的一端设置有测速探头101，所述管体10内侧沿管体10轴向设置有一差动式敏感元件102，所述差动式敏感元件102包括永久性磁铁103以及设置于永久性磁铁103上的、相互串联连接的两磁敏电阻104；所述测速探头101与差动式敏感元件102的一端连接，差动式敏感元件102的另一端通过信号线与第一前置器21或第二前置器51通信连接。
40.利用差动式磁感应传感器作为第一测速传感器2和第二测速传感器5来测量汽轮机100机组的转速，结构设计简单、巧妙，制造成本低，可对汽轮机100的机组转速进行准确测量。
41.进一步地，所述保护定值模块31的保护定值为3300rpm；所述保护阈值模块61的保护阈值为3300rpm。
42.设置保护定值和保护阈值，可对汽轮机100的机组转速进行定值/阈值预警，确保及时泄油、停机。
43.进一步地，所述转速计3内的前转速比较模块32内设置有三取二电路20；所述deh系统6的后转速比较模块62内设置有三取二电路20。
44.转速计3和deh系统内的软逻辑判断均为三取二，即三个测速传感器测得的三个转速中，如果有两个转速超出保护定值/保护阈值，则启动超速保护。
45.进一步地，所述汽轮机100为50mw背压式汽轮机。
46.进一步地，所述转速计3为百灵卡转速计。
47.进一步地，所述第一测速传感器2和第二测速传感器5的测量范围分别为0～5000rpm。
48.其中，第一测速传感器2测得的转速信号为tsi转速信号，对汽轮机机组形成tsi超速保护，tsi转速信号由第一转速表22发送给转速计3，由硬接线搭出三取二电路20(三取二判断逻辑)，逻辑判断后，tsi转速信号通过硬接线发送给ast电磁阀7，ets系统实现汽轮机遮断；
49.第二测速传感器5测得的转速信号为ets转速信号，对汽轮机机组形成ets超速保护，ets转速信号在deh系统6内逻辑判断，由硬接线搭出三取二电路20(三取二判断逻辑)，逻辑判断后，ets转速信号通过硬接线发送给ast电磁阀，ets系统实现汽轮机遮断。
50.本实用新型所提供的一种汽轮机超速保护装置的使用方法如下：
51.通过tsi系统连续地对汽轮机的转速等参数进行检测，利用差动式磁感应传感器作为第一测速传感器2和第二测速传感器5来测量汽轮机100机组的转速。
52.具体工作原理：利用一个差动式敏感元件102。该差动式敏感元件102由一块永久性磁铁103上的两个相互串联的磁敏电阻104组成(这两个磁敏电阻104的材料及几何尺寸相同)。在第一测速传感器2和第二测速传感器5的电路中，这两个磁敏电阻104组成一个差动电感电桥(如惠斯顿电桥)。当前测速齿轮111或后测速齿轮121的磁铁或钢的触发体接近或远离第一测速传感器2或第二测速传感器5且相互成直角(即测速探头101表面磁铁所产生的磁场与前测速齿轮111或后测速齿轮121边沿成直角)时，它干扰了第一测速传感器2或第二测速传感器5内部的磁场，使差动电感电桥失去平衡而输出一电压。
53.通过对这一电压测量，即能获得被测物(即触发体：前测速齿轮111或后测速齿轮121)与测速探头101间的间隙变化。用第一测速传感器2或第二测速传感器5测量机组转速，就是通过测量探头101与前测速齿轮111或后测速齿轮121间的高、低电压变化所形成脉冲信号的数量，来得到实际转速值。
54.测量板件接受磁感应传感器的电量信号后进行整形、计算、逻辑处理等以后，显示出精确、直观的监测数据和报警指示，输出标准的模拟量信号和继电器接点；
55.超速保护具有快速响应和错误冗余表决逻辑，采用“三取二”方式。由三只装于前箱110、正对于前测速齿轮111(60齿盘)的第一测速传感器2和三块第一转速表22组成，设定值为3300rpm；以及三只装于后箱120、正对于后测速齿轮121(60齿盘)的第二测速传感器5(涡流传感器)和三块第二转速表52组成，设定值为3300rpm，与转速测量同样的原理，转速值＝(脉冲频率/齿数)
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60。超速的测量范围：0～5000rpm。
56.本实用新型所述的汽轮机超速保护装置在50mw背压式汽轮机设置全电超速保护，取消传统纯机械式超速保护为国内首次应用，此种汽轮机超速保护设置系统简单可靠，整体故障率低，易于拆除和检修，维护方便，并能够降低投资。汽轮机投产运行后对超速保护装置可靠性验证操作简便，工作效率高，避免为验证机械超速保护装置可靠性而使汽轮机转子承受高转速，延长了转子使用寿命。
57.其中，ets，全拼为emergency trip system，汽轮机危急遮断系统。
58.tsi是汽轮机安全监视系统。
59.deh：汽轮机数电液控制系统(digital electric hydraulic control system)，简称数字电调。
60.实施例2
61.位于前测速支架1外侧的管体10上套设有锁紧螺母105，形成管体10与前测速支架1之间装配的锁紧；位于后测速支架4外侧的管体10上套设有锁紧螺母105，形成管体10与后测速支架4之间装配的锁紧。
62.锁紧螺母105的设计，可保证第一测速传感器2与前测速支架111之间装配的稳定性，保证第二测速传感器5与后测速支架121之间装配的稳定性。
63.其余同实施例1。
64.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，或对某个功能模块进行删减，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进或删减，均属于本实用新型要求保护的范围。