汽輪機組的保護試驗研究與應(yīng)用

孫之斌

（山鋼股份萊蕪分公司能源動力廠，山東 萊蕪 271104）

萊鋼能源動力廠25 MW汽輪發(fā)電機（C25-3.43/0.981）引進自青島捷能汽輪機集團有限公司，本汽輪機為單缸、單抽汽、凝汽式汽輪機，本體主要由轉(zhuǎn)子部分和靜子部分組成。轉(zhuǎn)子部分包括整鍛轉(zhuǎn)子、葉輪、葉片、聯(lián)軸器、主油泵葉輪等；靜子部分包括汽缸、蒸汽室、噴嘴組、隔板、汽封、軸承、軸承座、調(diào)節(jié)汽閥等。汽輪機是高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速設(shè)備，所以汽輪機的設(shè)備安全運行保護一直受到高度重視。按技術(shù)規(guī)程要求汽輪機每次啟動之前，都要做各項聯(lián)鎖保護實驗，經(jīng)確認(rèn)聯(lián)鎖保護動作正常方可啟動。即使如此，在汽輪機運行的過程中常有因聯(lián)鎖系統(tǒng)誤動作而造成停機的事故，引起生產(chǎn)波動，造成一定的經(jīng)濟損失。本文主要論述了汽輪機相關(guān)保護試驗的研究與應(yīng)用。

1 汽輪機概述

轉(zhuǎn)子采用整鍛加套裝的組合型式，共有13級動葉，其中一級雙列調(diào)節(jié)級、一級單列調(diào)節(jié)級、11級壓力級（其中末四級為全三維扭葉級），轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接。汽輪機后軸承座與后汽缸分立，設(shè)有立銷，從而防止了后汽缸熱膨脹對機組中心的影響。后軸承座裝有汽輪機后軸承、發(fā)電機前軸承、盤車裝置、盤車用電磁閥、聯(lián)軸器護罩、脹差支架等。汽缸為單缸結(jié)構(gòu)，由前、中、后缸三部分組成，下部有工業(yè)抽汽口和加熱器用回?zé)岢槠?，汽缸排汽室通過排汽接管與凝汽器剛性連接。排汽接管內(nèi)設(shè)有噴水管，當(dāng)排汽室溫度超限時，噴入凝結(jié)水，降低排汽溫度。排汽室頂部裝有安全膜板，當(dāng)排汽壓力過高，超過限定值時，安全膜片破裂，向大氣排泄蒸汽。前汽缸由兩個“貓爪”支撐在前軸承座上，前軸承座放置在前底板上。

2 汽輪機組的保護試驗

2.1 超速保護試驗

該實驗主要驗證汽機實際超速動作轉(zhuǎn)速在規(guī)定范圍之內(nèi)，汽機調(diào)速特性，檢驗汽機危機保安器動作正常。具體試驗步驟為:試驗各保安裝置分別動作正常，主汽門、調(diào)節(jié)汽門、抽汽逆止門均能迅速關(guān)閉。機組啟動正常，帶20%額定負(fù)荷運行一小時后，自動化部確認(rèn)停機保護投入正常。在505E面板上按下超速試驗投入鍵（OVERSPEED），同時按住升速鍵（ADJ▲），逐漸提升機組轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至3270rpm時，電子超速跳車保護動作，自動主汽門、調(diào)速汽門、抽汽逆止門關(guān)閉。儀表解除電跳停機保護。重新掛閘沖轉(zhuǎn)，升速至3000rpm。用上述同樣方法提升機組轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至3300～3360rpm時，危急遮斷器動作，自動主汽門、調(diào)速汽門、抽汽逆止門關(guān)閉。待轉(zhuǎn)速降至3060-3030rpm以下時，用機頭復(fù)位手柄重新掛閘，開啟自動主汽門，維持3000rpm。如轉(zhuǎn)速到達(dá)3360rpm時，危急遮斷器不動作，應(yīng)立即手動停機，停機后由檢修人員調(diào)整后重新試驗。記錄危急遮斷器動作轉(zhuǎn)速及其動作時的調(diào)速保安油壓。超速試驗在同一情況下試驗次數(shù)不低于二次，兩次動作轉(zhuǎn)速均應(yīng)在合格范圍內(nèi)，且兩次動作轉(zhuǎn)速差不超過額定轉(zhuǎn)速的0.6%。試驗結(jié)束，維持額定轉(zhuǎn)速。

2.2 噴油試驗

噴油試驗室利用噴油增加飛錘離心力，一般做兩次，作對比。根據(jù)油壓判斷飛錘正常動作時的對應(yīng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定。噴油試驗在機組運行2000小時或在超速試驗合格后進行。應(yīng)在專業(yè)技術(shù)人員主持下進行。具體試驗步驟為啟動機組空負(fù)荷運行正?；虬l(fā)電機解列后，啟動交流調(diào)速油泵后進行。按下噴油試驗切換閥，將危急遮斷油門從保安系統(tǒng)中切除。將機組轉(zhuǎn)速降至2850rpm，旋轉(zhuǎn)噴油試驗注油閥手輪，使注油滑閥到底，向危急遮斷器偏心環(huán)內(nèi)噴油。慢慢提升轉(zhuǎn)速至2890～2950rpm時，危急遮斷器應(yīng)動作。用復(fù)位閥使危急遮斷油門重新掛閘，然后松開切換閥手柄，使危急遮斷油門重新進入保安系統(tǒng)。停止交流調(diào)速油泵運行，投入聯(lián)鎖。若危急遮斷器未動作，可繼續(xù)提升轉(zhuǎn)速到危急遮斷器動作為止。但轉(zhuǎn)速升最高不超過3030rpm，如到3030rpm仍不動作，應(yīng)停止試驗，調(diào)整注油裝置。試驗完畢，記錄好動作轉(zhuǎn)速。

2.3 低真空保護試驗

真空過低，可能會造成排汽溫度過高，使得凝汽器銅管泄漏，還會使低壓轉(zhuǎn)子中心上移，導(dǎo)致機組振動。當(dāng)機組進汽量突然增加時也會造成真空快速降低甚至使低壓缸內(nèi)負(fù)壓變正壓，損壞設(shè)備。所以設(shè)置汽輪機低真空保護。試驗前確認(rèn)低真空保護投入。然后啟動高壓交流油泵。自動主汽門前應(yīng)可靠地切斷汽源。開啟自動主汽門，控制調(diào)速汽門微開。由自動化部人員輸入模擬量，當(dāng)真空高于-84kPa時，并發(fā)出聲光報警信號。自動化部人員接通真空-70KPa開關(guān)時，自動主汽門、調(diào)速汽門關(guān)閉，并發(fā)出信號。試驗結(jié)束，恢復(fù)系統(tǒng)正常，作好記錄。

2.4 汽輪機聯(lián)動發(fā)電機跳閘保護試驗

啟動高壓交流油泵，開啟自動主汽門到10%位置，控制調(diào)速汽門微開。聯(lián)系電氣專業(yè)人員合上發(fā)電機主油開關(guān)，投入機電聯(lián)鎖保護。手動打閘，自動主汽門及調(diào)速汽門關(guān)閉，同時發(fā)電機跳閘。并發(fā)出聲光信號。發(fā)電機聯(lián)動汽輪機跳閘保護試驗。啟動高壓調(diào)速油泵，開啟自動主汽門到10%位置，控制調(diào)速汽門微開。聯(lián)系電氣合上發(fā)電機主油開關(guān)，投入機電聯(lián)鎖保護。聯(lián)系電氣使發(fā)電機油開關(guān)跳閘，自動主汽門、調(diào)速汽門迅速關(guān)閉，并發(fā)出聲光信號。

2.5 軸振大保護試驗

該試驗?zāi)軌蝌炞C汽機軸向位移保護通道電氣回路正常，檢驗汽機軸向位移保護動作正常。主要啟動調(diào)速油泵，開啟自動主汽門到10﹪位置。控制調(diào)速汽門微開，投入軸承振動大保護。聯(lián)系自動化部人員發(fā)出:軸振170μm信號，則軸承振動大報警。聯(lián)系自動化部人員發(fā)出:軸振260μm信號，則自動主汽門、調(diào)速汽門關(guān)閉，并發(fā)出聲光信號。

結(jié)語

本文結(jié)合山東萊鋼集團能源動力廠汽輪發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)特點論述了確保汽輪機組設(shè)備安全運行的常見保護試驗，介紹了試驗步驟及注意事項，經(jīng)長時間生產(chǎn)實踐，嚴(yán)格執(zhí)行各項試驗，能故障率明顯降低，保證了生產(chǎn)的順利進行。

[1]許永紅。300MW汽輪機組噴油試驗故障分析[J].電力安全技術(shù)，2008,（10）:26-29.