АСД — советская система автоматической защиты от аварийного расхождения¶
АСД (автоматическая система защиты от расхождения) — комплекс устройств и алгоритмов, обеспечивающий автоматическое расцепление турбогенератора с паровой турбиной при аварийном расхождении скоростей роторов турбины и генератора. Предотвращает разрушение ротора генератора, возгорание водорода в гидрозащите и повреждение статора. Применяется на электростанциях с турбогенераторами, охлаждаемыми водородом.
¶Принцип действия
При нормальной работе ротор турбины и ротор генератора вращаются с одинаковой скоростью, составляющей 3000 об/мин (при частоте сети 50 Гц) или 1500 об/мин (при 25 Гц). Соединение роторов осуществляется через муфту, состоящую из двух полумуфт, надетых на концы валов и стянутых болтами.
При обрыве болтов муфты, разрушении полумуфты или ином повреждении соединения возникает расхождение скоростей: турбина продолжает вращаться с номинальной скоростью, а ротор генератора по инерции замедляется. Разница скоростей нарастает за доли секунды. Если не принять мер, разрушается ротор генератора, водород из гидрозащиты выходит в машинный зал и может взорваться, повреждается статор.
Система АСД непрерывно измеряет угловую скорость обоих валов. При превышении разницы скоростей заданного порога (как правило, 100–300 об/мин) формируется сигнал на расцепление. Сигнал передаётся на расцепляющее устройство, которое размыкает соединение турбины и генератора, одновременно инициируется аварийное отключение турбины и генератора от сети.
¶Устройство
Классическая советская АСД включает следующие элементы:
- Датчики угловой скорости — тахогенераторы или индуктивные датчики, установленные на концах валов турбины и генератора. Вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные скорости.
- Сравнивающее устройство — аналоговая или цифровая схема, непрерывно сопоставляющая сигналы обоих датчиков и формирующая сигнал расхождения при превышении порога.
- Расцепляющее устройство — механический привод (как правило, пружинный с электромагнитным или пневматическим срабатыванием), размыкающий болтовое соединение полумуфт. Располагается в муфте между роторами.
- Контактные датчики расцепления — сигнализируют о фактическом срабатывании расцепителя.
В более поздних конструкциях применяются бесконтактные магнитные муфты и электронные системы сравнения на микропроцессорной базе.
¶Классификация
По принципу формирования сигнала АСД подразделяются на:
- Аналоговые — используют тахогенераторы и операционные усилители для сравнения сигналов скорости.
- Цифровые — измерение скорости импульсными методами, обработка в микропроцессоре, что повышает точность и надёжность.
- Комбинированные — объединяют аналоговые и цифровые каналы для резервирования.
По способу расцепления:
- Механические — расцепление болтового соединения полумуфт.
- Гидравлические — размыкание гидравлической муфты.
¶Применение
АСД устанавливается на всех крупных турбогенераторах тепловых и атомных электростанций. На атомных станциях система имеет особое значение, поскольку турбогенераторы блоков с реакторами работают в базовой нагрузке и расчёт на отказ соединения является критичным.
В СССР АСД разрабатывались и производились ведущими электротехническими предприятиями: «Электросила», «Турбоатом», «Электротяжмаш». Стандартные комплекты поставлялись с турбогенераторами серий ТВВ, ТГВ, ТВФ, ТЭВ, ТАВ.
На зарубежных электростанциях аналогичные системы обозначаются как MGPS (Mechanical Generator Protection System) или TSI (Turbine Supervisory Instrumentation) с функцией расхождения.
¶История
Вопрос защиты от расхождения роторов встал в 1930-е годы с началом массового внедрения водородного охлаждения генераторов. Первые механические расцепители применялись на станциях США и Европы. В СССР работы по АСД начались в 1950-е годы под руководством конструкторских бюро «Электросила» и «Турбоатом». К 1970-м годам АСД стали обязательным элементом комплекта крупных турбогенераторов. В 1980-е годы аналоговые схемы заменялись цифровыми, появились микропроцессорные системы с самодиагностикой.
¶См. также
- Турбогенератор
- Водородное охлаждение генераторов
- Защита электрических станций
¶Источники
- ГОСТ 34.30-2022. Системы автоматизации энергетики. Термины и определения.
- Справочник по электрическим станциям. Под ред. В. В. Батарина. — М.: Энергоатомиздат.
- Костенко П. Н. Турбогенераторы электростанций. — Л.: Энергия.
- Техническая эксплуатация электрических станций и сетей. — М.: Высшая школа.