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1、E16型超速保护系统的特点与使用盖新华2002年7月目 录一、E16型超速保护系统的组成二、性能参数三、功能四、E16型超速保护装置功能和可靠性的测试五、E16型超速保护系统工艺参数的设置六、测速齿轮加工精度对超速保护的影响七、E16型超速保护系统的静态试验 德国BRAUN 公司是专业生产转速、频率测量仪表的厂家，生产的转速测量装置有单通道、双通道和三通道等多种，目前在国内已有使用的有单通道的D421型（图一）和三通道的E15、E16（图二）等型号。 图一D421型超速保护装置 图二 E16型超速保护装置外型 本文将对E16型电子超速保护系统的结构、性能、功能、原理、工艺参数的设置及调试方法作
2、一介绍，主要为现场维护人员了解和掌握E16型电子超速保护系统服务。一、E16型超速保护系统的组成E16型电子超速保护系统的逻辑设计基础是失电跳机，它由A、B、C三块相互冗余而独立的测速模块E1655负责测监汽轮机转速，一块负责监控所有测速模块E1655和本身工作状态的测试模块E1696以及安装在汽轮机大轴测速齿轮盘支架上的三只非接触式的A5S霍尔效应转速传感器组成（图三）。1、测速模块E1655前面板的布置：、LED显示屏显示实际转速和测试时输入的转速，单位：转/分（rpm），并能以代码的形式显示各种故障种类。（故障代码见附件一）、LED显示灯用四只LED灯分别显示SP1和SP2的工作状态。汽
3、轮机超速SP1动作，LED1灯亮；不超速，LED2灯亮；转速超过低速SP2，LED3灯亮；转速未超过SP2，LED4灯亮。 、微动式键盘用于设置各种工艺参数。、下部为RS232或PROFIBUS通讯接口。2、测试模块E1696前面板的布置：、LED显示屏作用同E1655测速模块。（故障代码见附件二）、LED显示灯用四只LED灯显示E1696的工作状态。LED1灯亮，表示正在测试A测速模块；LED2灯亮表示正在测试B测速模块；LED3灯亮，表示正在测试C测速模块；LED4灯亮，E1696测试模块处于“自动巡检”状态。、微动式键盘用于设置各种工艺参数。、下部为RS232或PROFIBUS通讯接口。
4、每块E1655和E1696模块在正常运行时都可以带电插拔。图三 E16型超速保护装置的组成二、性能参数 、E16超速保护装置的性能参数：1、 超速保护继电器输出：、开关电压最小10mV，最大250Vdc和250Vac.、开关电流最小10A，最大2Aac，1Adc。、开关容量最大100W，250VA。2、 传感器输入：、输入电平高电平=7.0V，低电平=3.0V。、最大输入频率30KHz。、最大脉冲宽度10ms。、输入阻抗22K。、最大信号电压50Vss。、传感器电源约11V。3、 传感器电路监测：、 短路电流大于150mA。、 开路电流小于5mA.4、 控制信号输入（通过开关或接触器控制）：、
5、 高电平1833V（额定值为24V/8mA）。、 低电平小于3V或输入开路。、 动作时间最小3ms。5、 总响应时间：（从传感器检测到超速到超速保护继电器动作为止的时间）15ms以内（包括传感器脉冲输入信号的脉宽）。6、 输出传感器信号：高电平=约24V，低电平=0V。7、 系统电源：额定24Vdc/0.5A，范围：1833Vdc。8、 环境条件温度：0+45，湿度：75%。、 A5S测速传感器性能参数：1、 测量范围从025KHz/秒.2、 输出波形方波。3、 响应时间小于20s.4、 适用于测量加工精细或粗糙的钢件材料的齿轮、槽（缝）、凸轮、孔等对象。5、 对安装间隙的要求：齿轮模数齿宽齿
6、高齿厚传感器安装间隙11.5mm3mm5mm1.2mm23mm4mm8mm2.3mm35mm6mm3.3mm48mm8mm10mm3.8mm（最大）5、外形尺寸M141.590mm.6、环境温度-40+125。三、功能、测速模块E1655 （见图四和图五）1、测速模块E1655针对汽轮机超速时转速飞升速度非常快，对超速保护系统的响应时间要求高的的特殊情况，采用了适应快速性特殊要求的测周法，即测量每一个转速脉冲的周期，而不是传统的测频法（即测量通过设定时间内的脉冲数）。由于采图四 测速模块E1655信号流程用了这一技术，本系统对汽轮机超速的总体响应时间小于15ms。三块E1655测速模块相互独立
7、组成了汽轮机转速的监测保护回路（见图五测速模块E1655信号流程），每块E1655模块内都有两只独立的超速保护跳闸继电器和.每块E1655测速模块将转速传感器输入的转速脉冲信号在运算处理回路P 中进行测量显示及报警运算处理后分送至显示回路和保护路跳闸回路。当汽轮机实际转速超过保护路闸值SP1时，运算处理回路P驱动超速保护跳闸继电器和，它们各自输出的三付失电跳机的接点与其余两块E1655内的超速保护跳闸继电器相同的三付接点以“先与后或”的逻辑关系共同构成了两条都以“三取二”逻辑方式工作的超速保护跳闸输出通道。三取二逻辑的构成具体见图四内的三取二原理图所示。图中继电器接点闭合时为正常运行状态，接点
8、打开时为超速保护跳闸继电器动作状态。2、测速模块E1655有以下功能：任意设定超速保护跳机值（SP1）；接受外部跳闸信号；对外重复输出传感器的转速信号；对满足了装置规定的故障或保护条件的情况进行三取二运算后输出保护跳闸信号；对传感器的故障进行监测；提供通道故障报警信号。以上都是通过E1655前面板上的键盘或配置的RS232、PROFIBUS通讯接口进行编程设定。见功能框图五。、设定超速保护跳机值（SP1）E16型超速保护系统的测量单位是“转/分”。可以通过操作E1655前面板上的小键盘设定超速保护跳闸值SP1（参数P03.00），当汽轮机转速超过设定值SP1时，超速保护跳闸继电器动作，关闭主汽
9、门，面板上LED1灯亮。在转速下降恢复正常的过程中，通过对超速动作回差值的设定（P03.01），使超速保护跳闸继电器在汽轮机转速下降到设定的转速值时自动复位，此时LED1灯灭。还可以通过设定参数P03.02，把超速保护“曾动作过”的信息储存起来，直到人工通过“外部故障复位”通道（X6-7）旋加以高电平信号将其复位为止。同时按下E1655前面板上的“”和“E”键可以显示超速过程中的最高转速。、接受外部跳闸信号E1655测速模块还能够接受外部给定的其它跳闸信号（如压力、温度或外部转速等越限信号），并经过装置三取二运算后输出保护跳闸信号，外部跳闸信号的保护动作值同样需要在前面板上设定。方法；通过前面
10、板将外部控制跳闸信号有效电平设置为高电平有效（P02.03=1）。该功能便于其它与超速无关的危险状态能够参与对设备的保护，拓展了E16超速保护系统的使用范围，能满足不同行业的需要。、对外重复输出传感器的转速信号E1655测速模块还可以向外重复输出测速传感器测得的汽机转速脉冲信号供其它控制装置使用。输出的信号电平：高电平=约24V，低电平=0V。该输出不受系统自检的影响。、配合带推挽输出的A5S系列转速传感器，E1655测速模块可以在机组静止或运行状态下对转速传感器、传输线路进行以下几方面的监测：、对传感器故障的监测。此功能包括两个内容：对传感器电源的监测和对传感器传输线路的监测。该项功能的实现
11、必须以使用BRUAN公司具有推挽输出级（push/pull）的A5S系列传感器为前提，使用其它类型的传感器，则不具备监测传感器故障的功能。方法：将E1655测速模块设置在对传感器进行监控状态（P02.04=1），传感器监控方式为“电流和电压”（P02.05=3），并设置“传感器脉冲序列同步检测”在“启动”状态（P02.07=1）.第一、对测速传感器电源的监测。此项功能是通过检测回路电流和传感器电源的端电压实现的，因此，要求传感器要有一定的功率消耗，如电流应大于2mA。如果使用无源的磁阻式转速传感器则无此功能。第二、通过对测速传感器推挽级输出的高、低电平和电流的监测，判断测速传感器传输线路开路或
12、短路的故障。如果传感器电路的电流小于5mA，装置则认为短路，若传感器电路的电流大于150mA，装置则认为开路。该项功能在E16进行系统自检状态下，传感器被E1696输出的频率信号代替时将自动失效。但是，在机组停运状态下用频率发生器代替转速传感器对系统进行模拟试验时，E1655将始终发出传感器故障信号，如果两个或三个通道都被频率发生器代替，就会导致系统保护跳闸信号发出而无法进行正常的试验。因此，在用频率发生器对E16系统做模拟试验时，应将E1655设置成对“传感器故障”不报警（P02.04=0）状态。、利用汽轮机主汽门刚打开的短暂时间内（可在0999秒任意设定），转速必定高于某一转速（SP2）的
13、特点，判断测速传感器的安装角度或安装间隙是否符合要求。方法；把能反应汽轮机启动特征的高电平信号（短脉冲）送至E16555的“启动监控”通道（X6-6），设定系统对汽轮机低速SP2进行监控（P02.06=1）状态、汽轮机开机后的延迟时间（P02.02）及在该段时间内汽轮机必须达到的转速SP2（P04.00），此时前面板上的LED3灯应亮。如果延迟时间结束，汽轮机转速还没有超过SP2，则认为传感器的安装不符合要求并发出保护跳闸信号，此时前面板上的LED4灯亮，LED3灯灭。、汽轮机运行时，每块测速模块E1655不仅接受本通道的转速脉冲信号，同时还接受其它两个通道的转速脉冲信号，并持续地对三个通道预
14、设定的转速脉冲系列进行比较，如果某通道的转速脉冲数目与其它两个通道的转速脉冲数目偏差大于预先设定的值，则认定该通道有传感器信号同步故障，E1655同时将该信息反馈给测试模块E1696 ，E1696的前面板相应通道的LED灯亮，显示该测试通道有故障，维护人员可通过调看该测速模块E1655 LED显示屏上的代码信息查到故障的种类。这一检测可以在任何转速下进行，与汽轮机的额定转速无关。该功能同样可以在机组启动阶段对传感器安装故障进行检测。方法：首先设定比较的转速脉冲序列的数量（P02.08），再图五 E16系统功能框图设定每个比较序列内允许的脉冲偏差量（P02.09），最后设定出现偏差报警的累计次数
15、（P02.10）。如把参数设置成：P02.08=1200，P02.09=10 ，P02.10=5，就意味着在每1200个转速脉冲系列内，当某一通道与其它通道比较有5次偏差量超过了10个脉冲（累计量超过了50个），即发出“传感器脉冲序列不同步”的故障信号。、如果出现以下几种情况时，经过测速模块E1655三取二的运算，通过冗余配置的两个超速保护继电器输出两路相互独立的失电跳机信号：、汽轮机转速超过设定的保护动作转速值（SP1）；、外部给定跳闸信号（如压力、温度或外部转速等越限信号）；、测速传感器故障（传感器传输线路故障、测速传感器安装故障和传感器信号同步故障）；、超过启动时间后，转速低于SP2。、当某测速模块E1655出现以上各种情况时，
