淺析小汽輪機的保護及轉速調節原理

摘 要：給水泵汽輪機的轉速調節就是通過改變進入汽輪機的蒸汽流量和質量來完成的。流量的控制是靠閥門的開度來調節，質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的各項保護原理及轉速調節過程。

關鍵詞：小汽輪機；保護；轉速調節

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

1 引言

給水泵汽輪機的危急遮斷為機組的正常運行提供了各項保護措施，如超速保護、低潤滑油壓保護、冷凝器低真空保護、軸向位移保護、軸承振動保護等。

2 小汽輪機的保護

2.1 超速保護

超速保護是機組安全運行的重要保護項目之一。在給水泵汽輪機中設置有機械超速和電氣超速兩項保護，當機組轉速達到最大轉速的109%時，機械超速裝置和電氣超速裝置將汽機跳閘，若此時裝置失靈，那么只有手動打閘。

2.1.1 機械超速保護

機械超速保護是由危急遮斷器和危急遮斷滑閥實現的。危急遮斷器主要由一個偏心布置的撞擊子組成，危急遮斷滑閥主要由一個泄油閥和手動跳閘桿及手動掛閘桿組成，危急遮斷器裝在轉子前軸端，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，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子中心7.7mm，撞擊子靠釋放彈簧和墊塊來固定位置。

當機組運行時，作用在撞擊子上的離心力由釋放彈簧的彈力抵消，當汽機轉速升到超過超速保護的整定值6435r/min時，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，打開預啟閥，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，關閉高低壓主汽閥和調節閥，實現停機。

危急遮斷機構每次動作后，必須靠就地手動復位或是遠方電氣復位，復位操作必須在機組轉速已降低到使撞擊子回到原位以后才可進行。就地手動復位是靠壓下危急遮斷滑閥的掛閘按鈕來實現的，此時，先是預啟閥在掛閘桿的壓迫下關閉，在泄油閥前建立起油壓，以克服泄油閥的彈簧力，使泄油閥關閉。遠方電氣復位是靠操縱電磁閥來實現的，當按下遠方復位按鈕后，電磁閥20/RS打開，此時來自潤滑油泵的壓力油經電磁閥進入危急跳閘裝置的復位滑閥內迫使其移動，從而關閉危急跳閘裝置的預啟閥，進而關閉泄油閥。當泄油閥前的壓力油恢復后，與其相連的壓力開關63/RS動作，使指示燈指示危急跳閘裝置復位已完成。

2.1.2 電超速保護

電超速保護是由遠方操縱電磁閥20/TT和20/OOT的啟閉來實現的，這些電磁閥均為常閉閥，從MEH系統接受轉速信號，當轉速達到109%最大轉速時，電磁閥動作，將薄膜閥上腔油壓泄掉，從而引起機組跳閘。電氣超速整定值比機械超速整定值略低，必須在危急遮斷器動作之前使機組跳閘，并發出機組已遮斷信號。

2.2 低潤滑油壓保護

在軸承油進口處設有壓力開關63/LBO和63/LBOT，通過一個節流孔另設有一個壓力開關63/EOP和電磁閥20/EOP，節流孔后的軸承油可通過電磁閥20/EOP接排油。

當軸承油壓降到0.1MPa時壓力開關63/LBO動作，接點閉合，發出報警信號。

當軸承油壓降低到0.06MPa時，壓力開關63/LBOT動作，接點閉合，發出遮斷信號，跳閘電磁閥20/OOT打開，將小機高壓抗燃油泄掉，從而關閉主汽門使汽機跳閘。同時壓力開關63/EOP動作，啟動直流事故油泵。

在EH油高壓供油管路上安有壓力開關20/LOOP，安裝在就地儀表盤內，當油壓降到9.6MPa時發出報警信號。

2.3 冷凝器低真空保護

在就地儀表盤內裝有真空壓力開關63/LV-1、63/LV-2、63/LV-3和63/LV-4，信號取自小汽輪機排汽管，正常排汽壓力為7.09KPa，當真空降低到小于67.7KPa時，真空壓力開關63/LV-4動作，接點閉合，發生報警信號。當真空降低到小于47.5KPa時，真空壓力開關63/LV-2動作，接點閉合，發出遮斷信號，并有備用接點輸出供用戶選用。當壓力升高到0.2MPa時，真空壓力開關63/LV-3動作，發出高背壓信號，當真空升高到高于67.7KPa時，真空壓力開關63/LV-l指示真空正常。

2.4 軸向位移保護

軸向位移是轉子在汽缸軸承內位移變化的一種指示和保護裝置。它以轉子推力軸承的工作面為基準定位，在軸前端設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，由前置器輸出信號送到監視裝置上的軸向位移監視器。

監視器由SDM010組件組成，前置器的信號電纜線在監視裝置后部端子上，監視器輸出信號也由后部端子連接，監視器可把前置器送來的4～20V電壓信號轉換成標準0～10VDC或4～20mADC標準信號，并可輸出標準開關量信號提供給報警和停機用，其信號由REL020繼電器上端子直接輸出，監視器還可輸出電路故障信號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 保護試驗

為了保證危急遮斷部分的各機構靈活可靠，本機組要定期做一些常規試驗，如超速試驗、噴油試驗、高低壓主汽門活動試驗。

3.1 超速試驗

做超速試驗時，MEH需在轉速自動控制方式下。

本試驗可在小機操作盤上進行，操作盤上有“電氣”和“機械”超速試驗按鈕，正常運行時它們的顏色為灰色，做超速試驗時，用鼠標點擊相應的按鈕，按鈕變為紅色。

進行機械超速試驗時，鼠標點擊“機械”按鈕使其變紅色，即可做危急保安器超速試驗。在操作盤上使小汽機轉速升至109%最大轉速時，危急保安器應動作，如果拒動，則就地手動打閘停機，作此試驗就地要有人員監視。如果危急遮器不能在整定轉速下動作，在停機后，可調整釋放彈簧的預緊力，然后重新作試驗，直到達到整定值。

進行電氣超速試驗時，鼠標點擊“電氣”按鈕使其變紅色，即可做電氣超速試驗，此時運行方式自動切換到轉速自動方式，就地將超速試驗隔離閥關閉，在操作盤上將汽機轉速升到電氣遮斷整定值，電磁閥20/TT和 20/OOT動作，將動力油泄掉，實現停機。電氣超速整定值稍低于機械超速整定值。如果試驗時電磁閥拒動，則就地手動打閘。

3.2 噴油試驗

此試驗的目的在于驗證危急遮斷器的撞擊子動作是否靈活可靠，在機組運行時應當定期做噴油試驗，以確保撞擊子在達到轉速的109%時飛出。

噴油試驗是利用安裝在就地儀表盤上的超速試驗閥和超速試驗隔離閥來實現的。超速試驗閥為手動常閉截止閥，超速試驗隔離閥為手動常開截止閥，試驗時應先關閉超速試驗隔離閥，以免試驗時引起薄膜閥動作導致機組跳閘，然后打開超速試驗閥使油流入撞擊子下腔，使撞擊子飛出。

3.3 主汽閥活動試驗

高低壓主汽閥在機組正常運行時一直處于全開狀態，為了防止出現卡澀現象，在機組跳閘時不能完全關閉，應定期作主汽閥活動試驗。

進行低壓主汽閥試驗時，在操作盤上點擊“LPSV試驗”按鈕，使低壓主汽閥關閉1/4行程。

進行高壓主汽閥試驗時，在操作盤上點擊“HPSV試驗”按鈕，使高壓主汽閥完全關閉。但必須注意，高壓主汽閥關閉試驗必須在高壓調節閥關閉以后，才準許試驗，也即高壓主汽閥的關閉試驗不準在高壓汽源工作時進行。

當高低壓主汽閥關閉到所要求的試驗行程時，再次點擊“HPSV試驗”或“LPSV試驗”按鈕，主汽閥便立即打開。

4 小汽輪機的轉速調節原理

驅動給水泵汽輪機的蒸汽有兩路汽源，一路是高壓汽源，即主蒸汽，另一路是低壓汽源，即四級抽汽。正常運行時采用低壓汽源，由于此汽源為主機抽汽，所以其壓力正比于主機負荷，負荷的改變引起抽汽壓力的改變，從而引起給水泵汽輪機轉速的變化，最終引起給水量的改變，因此，主機負荷的改變可導致給水量的變化。實踐證明，在額定負荷附近，不需要調節給水泵汽輪機的調節閥開度，給水量可以維持自動平衡，但此時的調節機構仍在工作，只是感受到的調節信號很小，因此執行機構動作不大，調節閥開度基本不變。

然而，隨著負荷的下降，當達到一定程度時，抽汽壓力滿足不了給水泵功耗，此時必須開大調門，加大進汽量，負荷越低，調門開度越大。但給水泵不可能在很低的出力下長期運行，故調門的最大開度一般以維持在40%額定負荷下運行來考慮。因此，當負荷在40%額定負荷以下時，采用高壓蒸汽作為獨立汽源或補充汽源提供給小汽輪機，只有當負荷升至40%額定負荷以上時才來用主機中壓缸的排汽。因此，給水泵汽輪機在正常運行時，隨著負荷的改變從而改變抽汽壓力來實現給水泵轉速的調節。當負荷在40%～75%額定負荷時，通過改變低壓調節門來滿足給水泵功耗，當主機負荷在25%～40%額定負荷時，由高壓汽源和抽汽汽源同時供汽，此時，主要由高壓調節閥控制，低壓調節門基本上全開。當負荷在25%額定負荷以下時，全部用高壓汽源供汽，由高壓調節閥來控制進入小汽輪機的蒸汽量，此時，低壓調門全開。逆止閥阻止高壓汽源進入低壓蒸汽管道。

5 結論

小機在電廠運行中作為一個重要的輔機，是不可缺少的一部分，任何的故障都可能導致機組RB甚至跳機事件的發生，本篇論文主要介紹兩個部分：小機的保護、轉速調節原理。通過對小機保護、轉速調節原理的掌握，減少勿操作的可能，增加了設備的可靠性，保障了機組的安全穩定運行。

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