浅析小汽轮机的保护及转速调节原理

王利民

摘 要：给水泵汽轮机的转速调节就是通过改变进入汽轮机的蒸汽流量和质量来完成的。流量的控制是靠阀门的开度来调节，质量的控制是靠阀的切换来完成。本文深入阐述了电厂小汽轮机的各项保护原理及转速调节过程。

关键词：小汽轮机；保护；转速调节

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

1 引言

给水泵汽轮机的危急遮断为机组的正常运行提供了各项保护措施，如超速保护、低润滑油压保护、冷凝器低真空保护、轴向位移保护、轴承振动保护等。

2 小汽轮机的保护

2.1 超速保护

超速保护是机组安全运行的重要保护项目之一。在给水泵汽轮机中设置有机械超速和电气超速两项保护，当机组转速达到最大转速的109%时，机械超速装置和电气超速装置将汽机跳闸，若此时装置失灵，那么只有手动打闸。

2.1.1 机械超速保护

机械超速保护是由危急遮断器和危急遮断滑阀实现的。危急遮断器主要由一个偏心布置的撞击子组成，危急遮断滑阀主要由一个泄油阀和手动跳闸杆及手动挂闸杆组成，危急遮断器装在转子前轴端，危急遮断滑阀装在前轴承箱箱壁上。撞击子装在套筒里，套筒用螺纹装在危急遮断器壳体的横向孔内，危急遮断器靠螺钉固定在主轴的前端，撞击子的重心偏离转子中心7.7mm，撞击子靠释放弹簧和垫块来固定位置。

当机组运行时，作用在撞击子上的离心力由释放弹簧的弹力抵消，当汽机转速升到超过超速保护的整定值6435r/min时，撞击子因离心力增加克服弹簧力飞出，打击危急遮断滑阀的杠杆使之移动，打开预启阀，使泄油阀前的压力油泄掉，然后，泄油阀在弹簧力的作用下离开阀座，泄油阀打开，将与薄膜阀上腔相连的管路中的压力油（跳闸油）排回润滑油箱，由于薄膜阀上腔油压降落，薄膜阀打开，将危急遮断油泄掉，关闭高低压主汽阀和调节阀，实现停机。

危急遮断机构每次动作后，必须靠就地手动复位或是远方电气复位，复位操作必须在机组转速已降低到使撞击子回到原位以后才可进行。就地手动复位是靠压下危急遮断滑阀的挂闸按钮来实现的，此时，先是预启阀在挂闸杆的压迫下关闭，在泄油阀前建立起油压，以克服泄油阀的弹簧力，使泄油阀关闭。远方电气复位是靠操纵电磁阀来实现的，当按下远方复位按钮后，电磁阀20/RS打开，此时来自润滑油泵的压力油经电磁阀进入危急跳闸装置的复位滑阀内迫使其移动，从而关闭危急跳闸装置的预启阀，进而关闭泄油阀。当泄油阀前的压力油恢复后，与其相连的压力开关63/RS动作，使指示灯指示危急跳闸装置复位已完成。

2.1.2 电超速保护

电超速保护是由远方操纵电磁阀20/TT和20/OOT的启闭来实现的，这些电磁阀均为常闭阀，从MEH系统接受转速信号，当转速达到109%最大转速时，电磁阀动作，将薄膜阀上腔油压泄掉，从而引起机组跳闸。电气超速整定值比机械超速整定值略低，必须在危急遮断器动作之前使机组跳闸，并发出机组已遮断信号。

2.2 低润滑油压保护

在轴承油进口处设有压力开关63/LBO和63/LBOT，通过一个节流孔另设有一个压力开关63/EOP和电磁阀20/EOP，节流孔后的轴承油可通过电磁阀20/EOP接排油。

当轴承油压降到0.1MPa时压力开关63/LBO动作，接点闭合，发出报警信号。

当轴承油压降低到0.06MPa时，压力开关63/LBOT动作，接点闭合，发出遮断信号，跳闸电磁阀20/OOT打开，将小机高压抗燃油泄掉，从而关闭主汽门使汽机跳闸。同时压力开关63/EOP动作，启动直流事故油泵。

在EH油高压供油管路上安有压力开关20/LOOP，安装在就地仪表盘内，当油压降到9.6MPa时发出报警信号。

2.3 冷凝器低真空保护

在就地仪表盘内装有真空压力开关63/LV-1、63/LV-2、63/LV-3和63/LV-4，信号取自小汽轮机排汽管，正常排汽压力为7.09KPa，当真空降低到小于67.7KPa时，真空压力开关63/LV-4动作，接点闭合，发生报警信号。当真空降低到小于47.5KPa时，真空压力开关63/LV-2动作，接点闭合，发出遮断信号，并有备用接点输出供用户选用。当压力升高到0.2MPa时，真空压力开关63/LV-3动作，发出高背压信号，当真空升高到高于67.7KPa时，真空压力开关63/LV-l指示真空正常。

2.4 轴向位移保护

轴向位移是转子在汽缸轴承内位移变化的一种指示和保护装置。它以转子推力轴承的工作面为基准定位，在轴前端设置有轴向位移测量探头和安装支架，探头采用电涡流型的一种非接触式测量探头，与探头配套的有前置变换器，探头与前置变换器用高频电缆连接，其长度是固定不变的，前置器安装在就地仪表盘上，由前置器输出信号送到监视装置上的轴向位移监视器。

监视器由SDM010组件组成，前置器的信号电缆线在监视装置后部端子上，监视器输出信号也由后部端子连接，监视器可把前置器送来的4～20V电压信号转换成标准0～10VDC或4～20mADC标准信号，并可输出标准开关量信号提供给报警和停机用，其信号由REL020继电器上端子直接输出，监视器还可输出电路故障信号以便指示组件电路是否有故障，如前置器有故障、探头有故障或探头安装位置超限等。

3 保护试验

为了保证危急遮断部分的各机构灵活可靠，本机组要定期做一些常规试验，如超速试验、喷油试验、高低压主汽门活动试验。

3.1 超速试验

做超速试验时，MEH需在转速自动控制方式下。

本试验可在小机操作盘上进行，操作盘上有“电气”和“机械”超速试验按钮，正常运行时它们的颜色为灰色，做超速试验时，用鼠标点击相应的按钮，按钮变为红色。

进行机械超速试验时，鼠标点击“机械”按钮使其变红色，即可做危急保安器超速试验。在操作盘上使小汽机转速升至109%最大转速时，危急保安器应动作，如果拒动，则就地手动打闸停机，作此试验就地要有人员监视。如果危急遮器不能在整定转速下动作，在停机后，可调整释放弹簧的预紧力，然后重新作试验，直到达到整定值。

进行电气超速试验时，鼠标点击“电气”按钮使其变红色，即可做电气超速试验，此时运行方式自动切换到转速自动方式，就地将超速试验隔离阀关闭，在操作盘上将汽机转速升到电气遮断整定值，电磁阀20/TT和 20/OOT动作，将动力油泄掉，实现停机。电气超速整定值稍低于机械超速整定值。如果试验时电磁阀拒动，则就地手动打闸。

3.2 喷油试验

此试验的目的在于验证危急遮断器的撞击子动作是否灵活可靠，在机组运行时应当定期做喷油试验，以确保撞击子在达到转速的109%时飞出。

喷油试验是利用安装在就地仪表盘上的超速试验阀和超速试验隔离阀来实现的。超速试验阀为手动常闭截止阀，超速试验隔离阀为手动常开截止阀，试验时应先关闭超速试验隔离阀，以免试验时引起薄膜阀动作导致机组跳闸，然后打开超速试验阀使油流入撞击子下腔，使撞击子飞出。

3.3 主汽阀活动试验

高低压主汽阀在机组正常运行时一直处于全开状态，为了防止出现卡涩现象，在机组跳闸时不能完全关闭，应定期作主汽阀活动试验。

进行低压主汽阀试验时，在操作盘上点击“LPSV试验”按钮，使低压主汽阀关闭1/4行程。

进行高压主汽阀试验时，在操作盘上点击“HPSV试验”按钮，使高压主汽阀完全关闭。但必须注意，高压主汽阀关闭试验必须在高压调节阀关闭以后，才准许试验，也即高压主汽阀的关闭试验不准在高压汽源工作时进行。

当高低压主汽阀关闭到所要求的试验行程时，再次点击“HPSV试验”或“LPSV试验”按钮，主汽阀便立即打开。

4 小汽轮机的转速调节原理

驱动给水泵汽轮机的蒸汽有两路汽源，一路是高压汽源，即主蒸汽，另一路是低压汽源，即四级抽汽。正常运行时采用低压汽源，由于此汽源为主机抽汽，所以其压力正比于主机负荷，负荷的改变引起抽汽压力的改变，从而引起给水泵汽轮机转速的变化，最终引起给水量的改变，因此，主机负荷的改变可导致给水量的变化。实践证明，在额定负荷附近，不需要调节给水泵汽轮机的调节阀开度，给水量可以维持自动平衡，但此时的调节机构仍在工作，只是感受到的调节信号很小，因此执行机构动作不大，调节阀开度基本不变。

然而，随着负荷的下降，当达到一定程度时，抽汽压力满足不了给水泵功耗，此时必须开大调门，加大进汽量，负荷越低，调门开度越大。但给水泵不可能在很低的出力下长期运行，故调门的最大开度一般以维持在40%额定负荷下运行来考虑。因此，当负荷在40%额定负荷以下时，采用高压蒸汽作为独立汽源或补充汽源提供给小汽轮机，只有当负荷升至40%额定负荷以上时才来用主机中压缸的排汽。因此，给水泵汽轮机在正常运行时，随着负荷的改变从而改变抽汽压力来实现给水泵转速的调节。当负荷在40%～75%额定负荷时，通过改变低压调节门来满足给水泵功耗，当主机负荷在25%～40%额定负荷时，由高压汽源和抽汽汽源同时供汽，此时，主要由高压调节阀控制，低压调节门基本上全开。当负荷在25%额定负荷以下时，全部用高压汽源供汽，由高压调节阀来控制进入小汽轮机的蒸汽量，此时，低压调门全开。逆止阀阻止高压汽源进入低压蒸汽管道。

5 结论

小机在电厂运行中作为一个重要的辅机，是不可缺少的一部分，任何的故障都可能导致机组RB甚至跳机事件的发生，本篇论文主要介绍两个部分：小机的保护、转速调节原理。通过对小机保护、转速调节原理的掌握，减少勿操作的可能，增加了设备的可靠性，保障了机组的安全稳定运行。

参考文献：

[1]徐林.1000MW机组锅炉给水泵汽轮机保护系统可靠性分析及系统优化[J].重庆电力高等专科学校学报，2016，21（03）.

[2]郭曙祥.驱动汽动给水泵小汽轮机保安系统的改进[J].电力建设，2005，26（02）.