汽轮机主保护

怀安热电有限公司330MW汽轮机主保护介绍机控班ETS系统ETS（EMERGENCYTRIPSYSTEM）是汽轮机危急跳闸系统的简称。汽轮机危急跳闸系统用以监视汽轮机的某些参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，紧急停机，以保证汽轮机安全运行。上海汽轮机有限公司（STC）生产的危急遮断系统（ETS），根据汽轮机安全运行的要求，接受就地一次仪表或TSI二次仪表的停机信号，控制停机电磁阀，使汽轮机组紧急停机，保护汽轮机的安全。危急遮断系统（ETS）对机组参数进行监视，一旦参数超越正常范围，通过停机电磁阀，使所有阀门油动机关闭。跳闸模块安装在前箱，块上共有6个电磁阀，2个OPC电磁阀，OPC电磁阀由DEH控制，OPC电磁阀带电动作（220V直流）；4个AST电磁阀由ETS控制。正常情况下，AST电磁阀是常带电结构（交流110V）。其中一路电源控制AST1、AST3电磁阀，另一路电源控制AST2、AST4电磁阀。机本体重要测点分布10个转速：1个机头转速表，探头在机前箱。3个DEH转速，探头在机前箱。2个零转速，探头在机前箱。4个ETS转速，探头在4、5瓦之间，一个备用。2个胀差，探头在4、5瓦之间。1个键相，探头在机前箱。1个偏心，探头在机前箱。4个轴向位移，探头在机前箱。1个缸胀，LVDT在机前箱南侧。7个瓦振，在对应的7个瓦上。14个轴振，在对应的7个瓦上。汽轮机主保护的主要功能在大型汽轮机中，某些参数严重超标有可能酿成设备损坏、甚至毁机事故，为此，大型汽轮机都设有严密的保护措施。保护装置本身应特别可靠，并且汽轮机容量越大，造成事故的危害越严重，因此对保护装置的可靠性要求就越高，一般重要保护都是通过信号三取二或其他逻辑保证保护装置能够准确动作，防止保护误动和拒动。我厂汽轮机设有以下汽机主保护，当保护动作时关闭高、中压主汽门、调速汽门停机。1、轴向位移大（-1μm、1μm，-0.9μm、0.9μm）2、轴承振动大（轴振：125μm、254μm,瓦振：30μm、50μm）3、胀差大（-1.4mm、13.4mm，-0.6mm、12.7mm）4、汽轮机超速（3300rpm）5、发电机保护动作6、高排压比低（1.734、1.836）7、高排压力高（4.82MPA）8、高排温度高（428℃）9、凝汽器真空低（-27KPA）10、润滑油压低（0.06MPA）11、EH油压低（9.3MPA）12、DEH失电13、锅炉MFT14、汽机就地打闸15、汽机主控跳闸16、挂闸油压低(6.89MPA)轴向位移保护在运行中，汽轮机的轴向位移是受到严格限制的，当汽轮机转子的推力过大，产生超过允许值的位移时，会引起推力轴承的磨损，严重的会使汽轮机的转动部分和静止部分产生摩擦，甚至会造成叶片断裂等重大事故。产生轴位移的原因汽轮机叶片具有一定的反动度，叶片的叶轮前后两侧存在着压差，形成一个与汽流方向相同的轴向推力；轮毂两侧转子轴的直径不等，隔板汽封处转子凸肩两侧的压力不等，也要产生作用与转子上的轴向推力，所以转子受到一个由高压端指向低压端的轴向推力，在这个轴向推力的作用下，转子就会产生轴向位移。轴向推力增大的原因汽轮机发生水冲击；隔板轴封间隙增大；动叶片结垢；新蒸汽温度急剧下降；真空下降；汽轮机超负荷运行。轴向位移保护逻辑4个轴向位移，探头在机前箱。当两个同侧的轴向位移测点达到定值时，保护动作，汽轮机跳闸。汽轮机振动保护1、振动的原因汽轮机组在启停和运行中产生不正常的振动是比较普遍的现象，而且是一个严重的问题；当振动超过允许值时,就会严重危害机组的安全运行。产生振动的原因是多种多样的，可以是某一个因素引起的，也可以是多方面的因素引起的，一般来说，引起汽轮机组振动增大的原因主要有1）由于机组运行中中心不正而引起振动；①汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太快，将引起汽缸受热膨胀不均匀，或者滑销系统有卡涩，使汽缸不能自由膨胀，均会使汽缸对转子发生相对歪斜，机组产生不正常的位移，造成振动。②机组运行中，真空下降，将造成排汽温度升高，后轴承上抬，因而破坏机组的中心，引起振动。③靠背轮安装不正确，中心没找准，因此运行时产生振动，且此振动是随负荷的增加而增加的。④机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行，将使其膨胀差和汽缸变形增加，会造成机组中心移动超过允许限度，引起振动。2）由于转子质量不平衡引起振动；3）由于转子发生弹性弯曲而引起振动；4）由于轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动；5）由于汽轮机内部发生摩擦而引起振动；6）由于水冲击而引起振动；7）由于发电机内部故障而引起振动；8）由于汽轮机机械安装部件松动而引起振动；汽轮机振动保护2、振动的危害1）端部轴封磨损；2）隔板汽封磨损；3）滑销磨损；4）轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂；5）转动部件材料的疲劳强度降低，将引起叶片、轮盘等损坏；6）调速系统不稳定；7）危急遮断器误动作；8）发电机励磁机部件松动、损坏。3、汽机振动保护逻辑X轴报警与瓦振遮断，X轴遮断与瓦振报警，Y轴报警与瓦振遮断，Y轴遮断与瓦振报警,任意保护动作，机组跳闸。胀差保护胀差的定义当汽轮机启动加热或停止运行冷却时以及负荷发生变化时，汽缸和转子都会产生热膨胀或冷却收缩。由于转子受热表面积比汽缸大，且转子的质量比相对应的汽缸小，蒸汽对转子表面的放热系数较大。因此，在相同条件下，转子的温度变化比汽缸快，转子与汽缸之间存在膨胀差，而这差值是指转子相对于汽缸而言，故称为相对膨胀差（即胀差）。习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，例如当进入汽轮机的蒸汽温度明显升高或汽轮机暖机时，转子和汽缸同时受热膨胀，转子由于质量相对汽缸要小，受热后膨胀要快，在轴向上膨胀量要大于汽缸的膨胀量，表现为正胀差。汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差。当进入汽轮机的蒸汽温度明显降低或汽轮机滑参数停机时，转子和汽缸同时受冷收缩，转子由于质量相对汽缸要小，受冷后收缩要快，在轴向上收缩量要大于汽缸的收缩量，表现为负胀差。胀差保护胀差保护的意义汽轮机启动、停机和异常工况下，常因转子加热（或冷却）比汽缸快，产生膨胀差值（简称胀差）。无论是正胀差还是负胀差，达到某一数值，汽轮机轴向动静部分就要相碰发生摩擦。为了避免因差胀过大引起动静摩擦，当正胀差或负胀差达到某一数值时，立即紧急停机，防止汽轮机损坏。胀差大的危害当胀差超过规定值时，就会使汽轮机动静间的轴向间隙消失，发生动静摩擦，引起汽轮机组振动增大，甚至掉叶片、大轴弯曲等严重事故。汽轮机超速保护1、汽轮机超速的原因汽轮机运行中转速是由调速系统自动控制并保持恒定的。当汽轮发电机改变负荷时,汽机转速将发生变化,这时调速系统便动作,调速汽门随之开大或关小,使进汽量改变,以维持恒定转速。在以下情况下，汽轮机的转速上升很快，这时若调速系统工作不正常，失去控制转速的作用，就会发生超速：1）汽轮发电机组运行中，由于电力系统线路故障，使发电机出口开关跳闸，汽轮机负荷突然甩到零；2）单个机组带负荷运行时，负荷骤然下降；3）正常停机过程中，解列的时候或解列后空负荷运行时；4）汽轮机启动过程中，闯过临界转速后应定速时或定速后空负荷运行时；5）危急保安器做超速试验时；2、汽机超速的危害汽机是高速旋转机械,转动时各转动部件会产生很大的离心力,其大小与转速的平方成正比。尤其是随着机组参数的提高和单机功率的增大，甩负荷后飞升加速度更大。因此，运行中若转速超过这个极限，就会发生严重损坏设备事故，严重时，甚至会造成飞车事故。汽轮机超速保护汽轮机超速保护逻辑OPC超速，转速达到3090r/min，调速汽门关闭；OPC超速保护实际上是一种预保护，它并不脱扣汽轮机，只是当故障出现时，关闭高、中压调节汽阀，维持机组3000r/min，条件恢复后，重新开启高、中压调节汽阀。为了防止加热器内的蒸汽倒流入汽轮机，造成不允许的超速，各抽汽逆止门也相应迅速关闭ETS超速，转速达到3300r/min，三取二保护动作停机。机械超速，汽轮机转速达到110~112%额定转速时，飞锤在离心力的作用下飞出，打击在危急遮断油门挡板上使危急遮断油门安全油压快速泄掉，安全油压快速下降使隔膜阀动作开启，进而泄去危急遮断油总管油压，使高、中压自动主汽门、调节汽门关闭停机。EH油压低EH油系统是用来提供高压抗燃油，由它来驱动伺服执行机构，以调节汽轮机各汽阀开度。这种高压抗燃油是一种三芳磷酸酯合成油，它具有良好的抗燃性能和流体稳定性，自燃点约为537.8℃。其运行状况的正常与否影响整个汽轮机的调节保安系统。系统中设有5个高压蓄能器，一个容量较大的高压蓄能器装在油箱旁边，用来维持溢流阀的压力，以防止发生振动，另外四个高压蓄能器分别装在汽轮机左右两侧的主汽门——调节组件旁边。在压力回油管道上还有低压蓄能器，他们作为缓冲器在负荷快速卸去时，吸收回油。EH油是DEH系统中的控制和动力用油，是用来控制所有主汽阀和调节汽阀的，当油压过低时可导致机组失控EH油母管压力降至9.3MPa，1、3；2、4任一路动作，保护动作停机。润滑油压低保护1．润滑油压力低的危害汽轮机轴承是汽轮机的重要组成部分,它直接影响汽轮机的安全运行。汽轮机轴承包括支持轴承和推力轴承。支持轴承用于支撑转子,并保持转子的转动中心与汽缸的中心一致。推力轴承用于承受转子的轴向推力,保持转子在汽缸内的相对位置,使汽轮机的动、静部分保持适当的间隙,防止动、静部件发生摩擦碰撞。汽轮机是高速旋转机械,轴颈与轴承的摩擦将产生大量热量。为减小轴颈与轴承的摩擦,必须向轴承连续提供一定压力、温度的专用润滑油。一方面,用于在轴颈与轴承之间形成油膜,防止直接发生金属摩擦,另一方面用于带走热量,冷却轴承,防止因轴承内温度过高而造成烧毁轴瓦的事故。润滑油压过低，引起供油量不足，将使汽轮机各轴承油膜不稳或破坏，容易造成轴颈与轴瓦间的干摩擦，严重时可能会使支持轴瓦和推力轴承的推力瓦块乌金烧熔,引起转子向后窜动,轴向位移增大,导致汽轮机动静部件摩擦或碰撞,甚至使机组遭到严重破坏。2、润滑油压低保护逻辑在运行中当润滑油压力小于0.08MPa，联启交流润滑油泵在运行中当润滑油压力小于0.07MPa，联启直流润滑油泵润滑油压力小于0.06MPa，1、3；2、4任一路动作，保护动作停机凝汽器真空低保护1、凝汽器真空下降的原因循环水泵发生故障,使冷却水量减少或下降；抽汽装置发生故障,不能正常抽汽；凝汽器水位升高,淹没了部分钢管和抽汽口；凝汽器钢管脏污,使传热效率降低或钢管堵塞；真空系统不严密,漏入空气等。2、凝汽器真空下降的危害使汽轮机组的热经济性和出力下降；使排汽温度增高,造成低压缸热膨胀变形,和低压缸后面的轴承上抬,破坏机组的中心,使振动增大；使凝汽器钢管的应力增大,破坏凝汽器的严密性；使汽轮机内蒸汽焓降减少,增大级间反动度,使轴向推力增大,可能造成推力瓦损坏。3、凝汽器真空低保护逻辑凝汽器真空小于-27KPa，1、3；2、4任一路动作，保护动作停机高排温度高保护高压缸排汽温度高保护：由于高压缸内的蒸汽压力较高，缸内充满度差，导致蒸汽不能完全冷却鼓风摩擦产生的热量，所以一般规定高排出口的温度，不但能保护贵重的高压缸金属不超温，还能保护高排及再热器管道，同时，还可分析监视机组的经济型指标。高排压比保护高排压比：调节级压力与高排压力的比值高排压比是衡量的高压缸通流量，防止高压缸末级叶片温度高。结束谢谢大家