汽輪機組的保護試驗研究與應用

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，本體主要由轉子部分和靜子部分組成。轉子部分包括整鍛轉子、葉輪、葉片、聯軸器、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、調節汽閥等。汽輪機是高溫、高壓、高轉速設備，所以汽輪機的設備安全運行保護一直受到高度重視。按技術規程要求汽輪機每次啟動之前，都要做各項聯鎖保護實驗，經確認聯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鎖系統誤動作而造成停機的事故，引起生產波動，造成一定的經濟損失。本文主要論述了汽輪機相關保護試驗的研究與應用。

1 汽輪機概述

轉子采用整鍛加套裝的組合型式，共有13級動葉，其中一級雙列調節級、一級單列調節級、11級壓力級（其中末四級為全三維扭葉級），轉子通過剛性聯軸器與發電機轉子連接。汽輪機后軸承座與后汽缸分立，設有立銷，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、發電機前軸承、盤車裝置、盤車用電磁閥、聯軸器護罩、脹差支架等。汽缸為單缸結構，由前、中、后缸三部分組成，下部有工業抽汽口和加熱器用回熱抽汽口，汽缸排汽室通過排汽接管與凝汽器剛性連接。排汽接管內設有噴水管，當排汽室溫度超限時，噴入凝結水，降低排汽溫度。排汽室頂部裝有安全膜板，當排汽壓力過高，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速在規定范圍之內，汽機調速特性，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、調節汽門、抽汽逆止門均能迅速關閉。機組啟動正常，帶20%額定負荷運行一小時后，自動化部確認停機保護投入正常。在505E面板上按下超速試驗投入鍵（OVERSPEED），同時按住升速鍵（ADJ▲），逐漸提升機組轉速，當轉速升至3270rpm時，電子超速跳車保護動作，自動主汽門、調速汽門、抽汽逆止門關閉。儀表解除電跳停機保護。重新掛閘沖轉，升速至3000rpm。用上述同樣方法提升機組轉速，當轉速升至3300～3360rpm時，危急遮斷器動作，自動主汽門、調速汽門、抽汽逆止門關閉。待轉速降至3060-3030rpm以下時，用機頭復位手柄重新掛閘，開啟自動主汽門，維持3000rpm。如轉速到達3360rpm時，危急遮斷器不動作，應立即手動停機，停機后由檢修人員調整后重新試驗。記錄危急遮斷器動作轉速及其動作時的調速保安油壓。超速試驗在同一情況下試驗次數不低于二次，兩次動作轉速均應在合格范圍內，且兩次動作轉速差不超過額定轉速的0.6%。試驗結束，維持額定轉速。

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。根據油壓判斷飛錘正常動作時的對應的轉子轉速是否穩定。噴油試驗在機組運行2000小時或在超速試驗合格后進行。應在專業技術人員主持下進行。具體試驗步驟為啟動機組空負荷運行正常或發電機解列后，啟動交流調速油泵后進行。按下噴油試驗切換閥，將危急遮斷油門從保安系統中切除。將機組轉速降至2850rpm，旋轉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內噴油。慢慢提升轉速至2890～2950rpm時，危急遮斷器應動作。用復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。停止交流調速油泵運行，投入聯鎖。若危急遮斷器未動作，可繼續提升轉速到危急遮斷器動作為止。但轉速升最高不超過3030rpm，如到3030rpm仍不動作，應停止試驗，調整注油裝置。試驗完畢，記錄好動作轉速。

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，還會使低壓轉子中心上移，導致機組振動。當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負壓變正壓，損壞設備。所以設置汽輪機低真空保護。試驗前確認低真空保護投入。然后啟動高壓交流油泵。自動主汽門前應可靠地切斷汽源。開啟自動主汽門，控制調速汽門微開。由自動化部人員輸入模擬量，當真空高于-84kPa時，并發出聲光報警信號。自動化部人員接通真空-70KPa開關時，自動主汽門、調速汽門關閉，并發出信號。試驗結束，恢復系統正常，作好記錄。

2.4 汽輪機聯動發電機跳閘保護試驗

啟動高壓交流油泵，開啟自動主汽門到10%位置，控制調速汽門微開。聯系電氣專業人員合上發電機主油開關，投入機電聯鎖保護。手動打閘，自動主汽門及調速汽門關閉，同時發電機跳閘。并發出聲光信號。發電機聯動汽輪機跳閘保護試驗。啟動高壓調速油泵，開啟自動主汽門到10%位置，控制調速汽門微開。聯系電氣合上發電機主油開關，投入機電聯鎖保護。聯系電氣使發電機油開關跳閘，自動主汽門、調速汽門迅速關閉，并發出聲光信號。

2.5 軸振大保護試驗

該試驗能夠驗證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。主要啟動調速油泵，開啟自動主汽門到10﹪位置。控制調速汽門微開，投入軸承振動大保護。聯系自動化部人員發出:軸振170μm信號，則軸承振動大報警。聯系自動化部人員發出:軸振260μm信號，則自動主汽門、調速汽門關閉，并發出聲光信號。

結語

本文結合山東萊鋼集團能源動力廠汽輪發電機組的結構特點論述了確保汽輪機組設備安全運行的常見保護試驗，介紹了試驗步驟及注意事項，經長時間生產實踐，嚴格執行各項試驗，能故障率明顯降低，保證了生產的順利進行。

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