在大型汽轮机中，由于机组超速的危害最大，所以特别注意超速保护，第六章介绍的OPC功能是一种有效的超速保护手段。但OPC功能并不能保证机组绝对不会超速，当实际转速超过了允许值时而危急汽轮机安全时，只能通过遮断汽轮机（即跳闸）来实现保护。此外，某些其它参数严重超标时也可能酿成设备损坏、甚至毁机事故，例如推力轴承磨损。为此，大型汽轮机都设有严密的保护措施，除了设计了OPC功能外还设有危急遮断系统ETS。因此，除了OPC兼有超速保护和危急遮断多重保护外，其余重要参数的严重超标，将通过危急遮断系统实行紧急停机。

第一节   汽轮机自动保护系统的液压执行机构

一、自动保护系统液压执行机构的组成

在第五章中，我们已经介绍过汽轮机的液压执行机构，参见图5－12。汽轮机自动保护也是通过液压执行机构实现的。为方便起见，我们将图5－12中的蒸汽阀门伺服执行机构部分及低油压保护去掉，简化成图9－1，来帮助我们分析汽轮机自动保护和停机的过程。

图9－1  自动停机跳闸系统

    汽轮机自动保护系统，是OPC保护、ETS和机械超速保护系统的总称，它的液压构件，称为保护系统的执行机构，用于关闭汽阀并防止超速或遮断汽轮机。其设备组成如下：

1．超速保护和危急遮断组合机构

    超速保护和危急遮断组合机构，统称为控制块，如图9－2所示，布置在汽轮机前轴承箱的右侧，其主要组成是控制块壳体1、2个OPC电磁阀19、四个AST电磁阀17和2个止回阀5，它们均组装在控制块上，为OPC和AST总管以及其它管件提供接口，这种组合构大大简化外部连接管道而提高了整体的可靠性，同时也有结构紧凑的特点。

（1）超速保护电磁阀（20/OPC，2个）该阀由DEH调节器OPC系统所控制。机组正常运行进，该阀是关闭的，切断了OPC总管的泄油通道，使高压和中压调节汽阀油动机活塞的下腔能建立起油压，起正常的调节作用。当OPC系统动作，例如转速达到103％额定转速时，该电磁阀被激励通道信号打开，使OPC总管泄去安全油，快速卸载阀随之打开，并泄去油动机动力油，使高压缸和中压缸的调节汽阀关闭。

（2）危急遮断电磁阀（20/AST，4个），该阀受ETS系统所控制。机组正常运行时，它们也是关闭的，切断了自动停机危急遮断总管上高压油的泄油通道，使所有主汽阀的调节汽阀油动机的下腔室能建立油压，行使正常控制的任务。当被测参数有遮断请求时，该电磁阀打开，使遮断总管迅速泄油，通过快速卸载阀，关闭所有的主汽阀和调节汽阀，实行紧急停机。  

（3）止回阀（2个），止回阀即逆止阀，分别安装在自动停机危急遮断油路AST和超速保护控制油路OPC之间。当OPC电磁阀激励、AST电磁阀失励时，单向阀维持AST油路的油压，使高、中压主汽阀保持全开。当OPC动作，OPC电磁阀激励时，OPC油管泄油，高、中压调节汽阀关闭，待转速降低到额定转速时，OPC电磁阀失励，OPC油压重新建立，高、中压调节汽阀重新打开，继续行使控制转速的任务。当AST电磁阀失励、即使OPC电磁阀激励时，AST油路的油压下降，OPC油路通过两个回阀的油压也下降，关闭所有的进汽阀和抽汽阀，进行停机。

2．隔膜阀

    该阀装在前轴承箱的侧面，用于机械超速系统与ETS系统的动作联系，其作用是机械超速系统动作、润滑油压下降时，泄去危急遮断油总管上的安全油，遮断汽轮机。当汽轮机正常运行时，润滑油系统的汽轮机油通入阀盖内隔膜阀的上部腔室中，其作用力大于弹簧约束力，隔膜阀处于关闭位置，切断危急遮断油总管通向回油的通道，使调节系统能正常工作。当机械超速机构或图9－12 的手动遮断杠杆分别动作或同时动作时，通过危急遮断滑阀泄油，可使该范围内的润滑油压局部下降或消失，压弹簧打开隔膜闪，泄去危急遮断总管上的安全油，通过快速卸载阀，快速关闭所有的进汽阀和抽汽阀，实行紧急停机。

图9－2     超速保护和危急遮断控制块结构图

二、OPC电磁阀的连接及其工作原理

    从图5－12及9－1看出，超速保护控制系统的2个电磁阀，即（20－1）/OPC和（20－2）/OPC，采用并联回路，其中只要有一路动作，便可通过高压和中压调节汽阀的油动机的快速卸载阀，释放油动机内的控制油，快速关闭调节汽阀，防止超速。何时重新开启，是由DEH调节器根据故障分析结果，然后发出指令来进行的。这种联接方法可以做到：

（1）防止一路OPC不起作用时，另一路仍可工作，确保系统的可靠和机组的安全。

（2）可以进行在线试验，即当1个回路进行在线试验时，另一回路仍具有连续的保护功能，避免保护系统失控。

OPC电磁阀只对DEH调节器来的信号产生响应，例如机组负荷下跌，引起机组突然升速，或其它原因使机组超速达到103％no时，由DEH调节器对电磁阀发出指令，通过快速卸载阀，把高、中压调节汽阀油动机内的控制油泄去，从而关闭调节汽阀，防止继续超速而引起AST电磁阀的动作。与此同时，止回阀的逆止作用，保证AST遮断总管不会泄油，使各主汽阀仍保持在全开状态。在各调节汽阀关闭后，待机组的转速下降，DEH调节器重新发出指令关闭OPC电磁阀，OPC总管建立油压，调节汽阀才能恢复控制任务。该方法可避免机组停机，减少重新启动的损失，节约时间，间接地提高了电厂运行的热经济性。

三、AST电磁的连接及其工作原理

    自动停机脱扣系统（ETS），可以认为是OPC的上一层保护，因为此时要涉及停机，所以要求更加可靠和准确地工作，为此，AST电磁阀采用串联混合连接系统，其连接过程可见图9－1。从图中看出，该连接的特点是：

（1）           串联油路中的任何一路电磁阀〔（20－1）/AST，（20－2）/AST或（20－3）/AST，（20－4）/AST〕动作，都可以进行停机；而任何一个电磁阀误动作，也不会引起错误停机。

（2）           并联油路中，任何一个奇数号电磁阀〔（20－1）/AST和（20－3）/AST〕和任何一个偶数号电磁阀〔（20－2）/AST和（20－4）/AST〕动作，系统都可以顺序或交叉动作并停机。

    这样，由于采取了双路双阀门的顺序或交叉连接系统，不仅确保系统的动作可靠，而且当任何一个阀门不动作或作在线试验时，系统仍然具有保护功能。换言之，该系统只有在一对奇数号或偶数号电磁阀都不起作用的双重故障下，保护系统才会失效，这种机会显然极小。

    综观前面所述，从液压系统看AST四个电磁阀为混合串联并联连接系统，而从继电器控制逻辑系统看又是双通道〔（20－1）/AST，〕（20－3）/AST和（20－2）/AST，（20－4）/AST〕系统，因此，可使保护系统中的任意一个电气或液压元件发生故障时，都保证系统能可靠地工作，而且误动作的可能性也减至最小。

第二节   引进型300MW汽轮机电气危急遮断系统

一、电气危急遮断系统的任务和保护项目

    汽轮机电气危急遮断系统的任务，是用来监督对机组安全有重大影响的某些参数，以便在这些参数超过安全限定值时，通过该系统去关闭汽轮机的全部进汽阀门，紧急停机。

300MW机组的危急遮断项目和参数为（各机组的定值可能有所差别，所以这里的定值仅供参考）：

（1）超速保护：转速达到110％no(3300r/min)时遮断机组；

（2）轴向位移保护：极限位移离基准位置的两侧达1mm左右时遮断机组；

（3）轴承供油低油压和回油高油温保护：轴承供油油压低到