淺析小汽輪機(jī)的保護(hù)及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理

王利民

摘 要：給水泵汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)就是通過改變進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量和質(zhì)量來完成的。流量的控制是靠閥門的開度來調(diào)節(jié)，質(zhì)量的控制是靠閥的切換來完成。本文深入闡述了電廠小汽輪機(jī)的各項(xiàng)保護(hù)原理及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程。

關(guān)鍵詞：小汽輪機(jī)；保護(hù)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.219

1 引言

給水泵汽輪機(jī)的危急遮斷為機(jī)組的正常運(yùn)行提供了各項(xiàng)保護(hù)措施，如超速保護(hù)、低潤滑油壓保護(hù)、冷凝器低真空保護(hù)、軸向位移保護(hù)、軸承振動(dòng)保護(hù)等。

2 小汽輪機(jī)的保護(hù)

2.1 超速保護(hù)

超速保護(hù)是機(jī)組安全運(yùn)行的重要保護(hù)項(xiàng)目之一。在給水泵汽輪機(jī)中設(shè)置有機(jī)械超速和電氣超速兩項(xiàng)保護(hù)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速的109%時(shí)，機(jī)械超速裝置和電氣超速裝置將汽機(jī)跳閘，若此時(shí)裝置失靈，那么只有手動(dòng)打閘。

2.1.1 機(jī)械超速保護(hù)

機(jī)械超速保護(hù)是由危急遮斷器和危急遮斷滑閥實(shí)現(xiàn)的。危急遮斷器主要由一個(gè)偏心布置的撞擊子組成，危急遮斷滑閥主要由一個(gè)泄油閥和手動(dòng)跳閘桿及手動(dòng)掛閘桿組成，危急遮斷器裝在轉(zhuǎn)子前軸端，危急遮斷滑閥裝在前軸承箱箱壁上。撞擊子裝在套筒里，套筒用螺紋裝在危急遮斷器殼體的橫向孔內(nèi)，危急遮斷器靠螺釘固定在主軸的前端，撞擊子的重心偏離轉(zhuǎn)子中心7.7mm，撞擊子靠釋放彈簧和墊塊來固定位置。

當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，作用在撞擊子上的離心力由釋放彈簧的彈力抵消，當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速升到超過超速保護(hù)的整定值6435r/min時(shí)，撞擊子因離心力增加克服彈簧力飛出，打擊危急遮斷滑閥的杠桿使之移動(dòng)，打開預(yù)啟閥，使泄油閥前的壓力油泄掉，然后，泄油閥在彈簧力的作用下離開閥座，泄油閥打開，將與薄膜閥上腔相連的管路中的壓力油（跳閘油）排回潤滑油箱，由于薄膜閥上腔油壓降落，薄膜閥打開，將危急遮斷油泄掉，關(guān)閉高低壓主汽閥和調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。

危急遮斷機(jī)構(gòu)每次動(dòng)作后，必須靠就地手動(dòng)復(fù)位或是遠(yuǎn)方電氣復(fù)位，復(fù)位操作必須在機(jī)組轉(zhuǎn)速已降低到使撞擊子回到原位以后才可進(jìn)行。就地手動(dòng)復(fù)位是靠壓下危急遮斷滑閥的掛閘按鈕來實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)，先是預(yù)啟閥在掛閘桿的壓迫下關(guān)閉，在泄油閥前建立起油壓，以克服泄油閥的彈簧力，使泄油閥關(guān)閉。遠(yuǎn)方電氣復(fù)位是靠操縱電磁閥來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)按下遠(yuǎn)方復(fù)位按鈕后，電磁閥20/RS打開，此時(shí)來自潤滑油泵的壓力油經(jīng)電磁閥進(jìn)入危急跳閘裝置的復(fù)位滑閥內(nèi)迫使其移動(dòng)，從而關(guān)閉危急跳閘裝置的預(yù)啟閥，進(jìn)而關(guān)閉泄油閥。當(dāng)泄油閥前的壓力油恢復(fù)后，與其相連的壓力開關(guān)63/RS動(dòng)作，使指示燈指示危急跳閘裝置復(fù)位已完成。

2.1.2 電超速保護(hù)

電超速保護(hù)是由遠(yuǎn)方操縱電磁閥20/TT和20/OOT的啟閉來實(shí)現(xiàn)的，這些電磁閥均為常閉閥，從MEH系統(tǒng)接受轉(zhuǎn)速信號(hào)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到109%最大轉(zhuǎn)速時(shí)，電磁閥動(dòng)作，將薄膜閥上腔油壓泄掉，從而引起機(jī)組跳閘。電氣超速整定值比機(jī)械超速整定值略低，必須在危急遮斷器動(dòng)作之前使機(jī)組跳閘，并發(fā)出機(jī)組已遮斷信號(hào)。

2.2 低潤滑油壓保護(hù)

在軸承油進(jìn)口處設(shè)有壓力開關(guān)63/LBO和63/LBOT，通過一個(gè)節(jié)流孔另設(shè)有一個(gè)壓力開關(guān)63/EOP和電磁閥20/EOP，節(jié)流孔后的軸承油可通過電磁閥20/EOP接排油。

當(dāng)軸承油壓降到0.1MPa時(shí)壓力開關(guān)63/LBO動(dòng)作，接點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

當(dāng)軸承油壓降低到0.06MPa時(shí)，壓力開關(guān)63/LBOT動(dòng)作，接點(diǎn)閉合，發(fā)出遮斷信號(hào)，跳閘電磁閥20/OOT打開，將小機(jī)高壓抗燃油泄掉，從而關(guān)閉主汽門使汽機(jī)跳閘。同時(shí)壓力開關(guān)63/EOP動(dòng)作，啟動(dòng)直流事故油泵。

在EH油高壓供油管路上安有壓力開關(guān)20/LOOP，安裝在就地儀表盤內(nèi)，當(dāng)油壓降到9.6MPa時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.3 冷凝器低真空保護(hù)

在就地儀表盤內(nèi)裝有真空壓力開關(guān)63/LV-1、63/LV-2、63/LV-3和63/LV-4，信號(hào)取自小汽輪機(jī)排汽管，正常排汽壓力為7.09KPa，當(dāng)真空降低到小于67.7KPa時(shí)，真空壓力開關(guān)63/LV-4動(dòng)作，接點(diǎn)閉合，發(fā)生報(bào)警信號(hào)。當(dāng)真空降低到小于47.5KPa時(shí)，真空壓力開關(guān)63/LV-2動(dòng)作，接點(diǎn)閉合，發(fā)出遮斷信號(hào)，并有備用接點(diǎn)輸出供用戶選用。當(dāng)壓力升高到0.2MPa時(shí)，真空壓力開關(guān)63/LV-3動(dòng)作，發(fā)出高背壓信號(hào)，當(dāng)真空升高到高于67.7KPa時(shí)，真空壓力開關(guān)63/LV-l指示真空正常。

2.4 軸向位移保護(hù)

軸向位移是轉(zhuǎn)子在汽缸軸承內(nèi)位移變化的一種指示和保護(hù)裝置。它以轉(zhuǎn)子推力軸承的工作面為基準(zhǔn)定位，在軸前端設(shè)置有軸向位移測量探頭和安裝支架，探頭采用電渦流型的一種非接觸式測量探頭，與探頭配套的有前置變換器，探頭與前置變換器用高頻電纜連接，其長度是固定不變的，前置器安裝在就地儀表盤上，由前置器輸出信號(hào)送到監(jiān)視裝置上的軸向位移監(jiān)視器。

監(jiān)視器由SDM010組件組成，前置器的信號(hào)電纜線在監(jiān)視裝置后部端子上，監(jiān)視器輸出信號(hào)也由后部端子連接，監(jiān)視器可把前置器送來的4～20V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)0～10VDC或4～20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并可輸出標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)量信號(hào)提供給報(bào)警和停機(jī)用，其信號(hào)由REL020繼電器上端子直接輸出，監(jiān)視器還可輸出電路故障信號(hào)以便指示組件電路是否有故障，如前置器有故障、探頭有故障或探頭安裝位置超限等。

3 保護(hù)試驗(yàn)

為了保證危急遮斷部分的各機(jī)構(gòu)靈活可靠，本機(jī)組要定期做一些常規(guī)試驗(yàn)，如超速試驗(yàn)、噴油試驗(yàn)、高低壓主汽門活動(dòng)試驗(yàn)。

3.1 超速試驗(yàn)

做超速試驗(yàn)時(shí)，MEH需在轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制方式下。

本試驗(yàn)可在小機(jī)操作盤上進(jìn)行，操作盤上有“電氣”和“機(jī)械”超速試驗(yàn)按鈕，正常運(yùn)行時(shí)它們的顏色為灰色，做超速試驗(yàn)時(shí)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，按鈕變?yōu)榧t色。

進(jìn)行機(jī)械超速試驗(yàn)時(shí)，鼠標(biāo)點(diǎn)擊“機(jī)械”按鈕使其變紅色，即可做危急保安器超速試驗(yàn)。在操作盤上使小汽機(jī)轉(zhuǎn)速升至109%最大轉(zhuǎn)速時(shí)，危急保安器應(yīng)動(dòng)作，如果拒動(dòng)，則就地手動(dòng)打閘停機(jī)，作此試驗(yàn)就地要有人員監(jiān)視。如果危急遮器不能在整定轉(zhuǎn)速下動(dòng)作，在停機(jī)后，可調(diào)整釋放彈簧的預(yù)緊力，然后重新作試驗(yàn)，直到達(dá)到整定值。

進(jìn)行電氣超速試驗(yàn)時(shí)，鼠標(biāo)點(diǎn)擊“電氣”按鈕使其變紅色，即可做電氣超速試驗(yàn)，此時(shí)運(yùn)行方式自動(dòng)切換到轉(zhuǎn)速自動(dòng)方式，就地將超速試驗(yàn)隔離閥關(guān)閉，在操作盤上將汽機(jī)轉(zhuǎn)速升到電氣遮斷整定值，電磁閥20/TT和 20/OOT動(dòng)作，將動(dòng)力油泄掉，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。電氣超速整定值稍低于機(jī)械超速整定值。如果試驗(yàn)時(shí)電磁閥拒動(dòng)，則就地手動(dòng)打閘。

3.2 噴油試驗(yàn)

此試驗(yàn)的目的在于驗(yàn)證危急遮斷器的撞擊子動(dòng)作是否靈活可靠，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)應(yīng)當(dāng)定期做噴油試驗(yàn)，以確保撞擊子在達(dá)到轉(zhuǎn)速的109%時(shí)飛出。

噴油試驗(yàn)是利用安裝在就地儀表盤上的超速試驗(yàn)閥和超速試驗(yàn)隔離閥來實(shí)現(xiàn)的。超速試驗(yàn)閥為手動(dòng)常閉截止閥，超速試驗(yàn)隔離閥為手動(dòng)常開截止閥，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先關(guān)閉超速試驗(yàn)隔離閥，以免試驗(yàn)時(shí)引起薄膜閥動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組跳閘，然后打開超速試驗(yàn)閥使油流入撞擊子下腔，使撞擊子飛出。

3.3 主汽閥活動(dòng)試驗(yàn)

高低壓主汽閥在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)一直處于全開狀態(tài)，為了防止出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，在機(jī)組跳閘時(shí)不能完全關(guān)閉，應(yīng)定期作主汽閥活動(dòng)試驗(yàn)。

進(jìn)行低壓主汽閥試驗(yàn)時(shí)，在操作盤上點(diǎn)擊“LPSV試驗(yàn)”按鈕，使低壓主汽閥關(guān)閉1/4行程。

進(jìn)行高壓主汽閥試驗(yàn)時(shí)，在操作盤上點(diǎn)擊“HPSV試驗(yàn)”按鈕，使高壓主汽閥完全關(guān)閉。但必須注意，高壓主汽閥關(guān)閉試驗(yàn)必須在高壓調(diào)節(jié)閥關(guān)閉以后，才準(zhǔn)許試驗(yàn)，也即高壓主汽閥的關(guān)閉試驗(yàn)不準(zhǔn)在高壓汽源工作時(shí)進(jìn)行。

當(dāng)高低壓主汽閥關(guān)閉到所要求的試驗(yàn)行程時(shí)，再次點(diǎn)擊“HPSV試驗(yàn)”或“LPSV試驗(yàn)”按鈕，主汽閥便立即打開。

4 小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理

驅(qū)動(dòng)給水泵汽輪機(jī)的蒸汽有兩路汽源，一路是高壓汽源，即主蒸汽，另一路是低壓汽源，即四級(jí)抽汽。正常運(yùn)行時(shí)采用低壓汽源，由于此汽源為主機(jī)抽汽，所以其壓力正比于主機(jī)負(fù)荷，負(fù)荷的改變引起抽汽壓力的改變，從而引起給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，最終引起給水量的改變，因此，主機(jī)負(fù)荷的改變可導(dǎo)致給水量的變化。實(shí)踐證明，在額定負(fù)荷附近，不需要調(diào)節(jié)給水泵汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥開度，給水量可以維持自動(dòng)平衡，但此時(shí)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)仍在工作，只是感受到的調(diào)節(jié)信號(hào)很小，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作不大，調(diào)節(jié)閥開度基本不變。

然而，隨著負(fù)荷的下降，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，抽汽壓力滿足不了給水泵功耗，此時(shí)必須開大調(diào)門，加大進(jìn)汽量，負(fù)荷越低，調(diào)門開度越大。但給水泵不可能在很低的出力下長期運(yùn)行，故調(diào)門的最大開度一般以維持在40%額定負(fù)荷下運(yùn)行來考慮。因此，當(dāng)負(fù)荷在40%額定負(fù)荷以下時(shí)，采用高壓蒸汽作為獨(dú)立汽源或補(bǔ)充汽源提供給小汽輪機(jī)，只有當(dāng)負(fù)荷升至40%額定負(fù)荷以上時(shí)才來用主機(jī)中壓缸的排汽。因此，給水泵汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，隨著負(fù)荷的改變從而改變抽汽壓力來實(shí)現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。當(dāng)負(fù)荷在40%～75%額定負(fù)荷時(shí)，通過改變低壓調(diào)節(jié)門來滿足給水泵功耗，當(dāng)主機(jī)負(fù)荷在25%～40%額定負(fù)荷時(shí)，由高壓汽源和抽汽汽源同時(shí)供汽，此時(shí)，主要由高壓調(diào)節(jié)閥控制，低壓調(diào)節(jié)門基本上全開。當(dāng)負(fù)荷在25%額定負(fù)荷以下時(shí)，全部用高壓汽源供汽，由高壓調(diào)節(jié)閥來控制進(jìn)入小汽輪機(jī)的蒸汽量，此時(shí)，低壓調(diào)門全開。逆止閥阻止高壓汽源進(jìn)入低壓蒸汽管道。

5 結(jié)論

小機(jī)在電廠運(yùn)行中作為一個(gè)重要的輔機(jī)，是不可缺少的一部分，任何的故障都可能導(dǎo)致機(jī)組RB甚至跳機(jī)事件的發(fā)生，本篇論文主要介紹兩個(gè)部分：小機(jī)的保護(hù)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理。通過對小機(jī)保護(hù)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理的掌握，減少勿操作的可能，增加了設(shè)備的可靠性，保障了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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