汽轮机主要保护

汽轮机主要保护项目主讲人：武继琳ETS----EmergencyTripSystem，即汽轮机紧急跳闸系统。OPC----OverspeedProtectionController，超速保护器，即103%超速保护。AST----AutomaticShiftTrip，危机遮断。TSI----TurbineSupervisoryInstruments，汽轮机监视装置。1.超速保护1.1OPC超速保护（103%）：机组转速升高到3090rpm，两个OPC电磁阀动作，瞬间关闭高、中压调速汽门，DEH画面显示高、中压调门关闭，高、中压主汽门开启，并且高压调门延时4～5秒后重新开启，中压调速汽门在转速低于3000rpm后重新开启维持3000rpm；1.2DEH超速保护（110%）：机组转速到110%额定转速，20－1/AST～20－4/AST自动停机遮断电磁阀失电开启，使AST油压消失，高、中压自动主汽门、调门关闭停机。注：20－1/AST～20－4/AST电磁阀采用串并联连接方式，机组挂闸后电磁阀带电关闭，电磁阀失电开启，安全油泄走，主汽门、调门关闭机组停机。1.3ETS超速保护：机组转速到110%额定转速，来自ETS的超速保护信号使20－1/AST～20－4/AST电磁阀失电开启，使AST油压消失，高、中压自动主汽门、调门关闭停机；（来自TSI的三取二超速保护信号）1.4机械超速保护：汽轮机前轴承箱内的机头部位装有一套机械式危急遮断保安系统，包括危急遮断器、危急遮断油门、常闭及常开式电磁阀、节流孔板及隔膜阀等；危急遮断器与主轴同速旋转，当汽轮机转速达到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、调门关闭停机。2.高压缸保护2.1高压缸暖缸期间的保护：汽轮机转速＜1050rpm、高压缸排汽压力≥1.7MPa,延时2s汽轮机自动跳闸；原因：汽轮机转速＜1050rpm、高压缸排汽压力≥1.7MPa说明高排逆止门不严，大量蒸汽倒流至高压缸排汽口，可能引起汽轮机转速飞升。2.2高压缸真空保护：高压调节阀开度为零，高压缸排汽压力≥0.14MPa、汽轮机转速＞1050rpm延时4min，汽轮机跳闸；原因：当汽轮机转速＞1050rpm至汽轮机切缸前，高压缸抽真空阀处于在开位，高压缸处于真空状态，如高排压力≥0.14MPa，可能是高压主汽门或调门严密性很差或高排逆止门不严，高压缸进入蒸汽。保护是防止高压缸叶片鼓风摩擦造成超温。2.3高压缸抽真空阀开启保护：高压缸未切换、汽轮机转速＞1020rpm或高压外缸金属温度TE017（MAA10CT209)≥190℃、抽真空阀在100s内未打开，汽轮机跳闸；原因：机组冷态启动（TE017＜190℃），高压缸需要倒暖，机组挂闸后，高压缸倒暖门1、2开启，高压缸抽真空门关闭，当汽轮机转速＞1020rpm或高压外缸金属温度TE017≥190℃时，高压缸倒暖结束，到暖门1、2关闭，高压缸抽真空阀开启。机组非冷态启动（TE017≥190℃），高压缸不需要倒暖，机组挂闸后，倒暖门1、2保持关闭状态，高压缸抽真空门保持开启状态。此保护的目的是防止高压缸抽真空门故障未开启造成高压缸鼓风摩擦，导致叶片超温损坏。2.4高压缸抽真空阀关闭保护：汽轮机转速＜1020rpm、高压外缸金属温度≤190℃、汽轮机启动条件成立，抽真空阀在100s内未关闭,汽轮机跳闸；原因：机组冷态启动，转速＜1020rpm前高压缸应在倒暖状态，抽真空阀未关闭，高压缸无法倒暖。2.5高压缸抽真空阀过流保护：高压缸抽真空时的抽真空阀后压力≥0.8MPa延时15s汽轮机跳闸；原因：高压缸抽真空时，抽真空阀在开启情况下，抽真空阀后压力≥0.8MPa，说明高压缸主汽门、调门或高排逆止门不严，高压缸抽真空失败。2.6高压缸排汽口金属温度高保护：上半高压外缸排汽内表面温度≥420℃跳机。原因：高压缸蒸汽流量不足，导致高压缸排汽口金属温度超限，防止高压缸末级叶片损坏。3.排汽装置背压高保护：当排汽装置背压高达65kPa(开关量）保护动作停机。（三取二逻辑）原因：背压高，排汽温度升高，低压缸及低压轴承座受热膨胀，引起中心偏移，振动增大；背压高若保持负荷不变，则进汽量增大，使轴向推力增大以及叶片过负荷，排汽容积流量减小，末级叶片要产脱流、涡流、使叶片颤振，产生较大激振力，有可能损伤叶片。4.润滑油压低保护润滑油压≤0.1MPa（开关量）保护动作停机。（三取二逻辑）原因：润滑油系统是保证汽轮机安全运行的主要系统，主要作用是润滑、冷却、减震、防腐。如果润滑油压力过低会造成轴承冷却不够，油膜建立不当，甚至烧瓦等重大设备损坏事故。5.EH油压低保护5.1EH油母管压力低至11.2MPa发EH油压低报警信号，联动备用EH油泵；5.2EH油母管压力高至16.2MPa发EH油压高报警信号；5.3EH油母管压力降至9.5MPa（开关量）保护动作停机。（四取二,奇偶数跳闸2）EH油是汽轮机油动机工作介质，如EH油压过低，油动机驱动压力就会降低，会造成调门开启速度变慢，主汽门缓慢关闭，引起汽轮机调节系统异常，影响机组安全运行。6.AST油压低保护跳闸ASL1挂闸1、ASL2挂闸2、ASL3挂闸3油压低，三取二，5秒脉冲跳机。7.轴向位移保护7.1汽轮机轴向位移小于-0.5mm或大于+0.3mm发“轴向位移大”报警信号；7.2汽轮机轴向位移小于-0.7mm或大于+0.5mm保护动作停机(三取二）。原因：汽轮机运行过程中，会产生相当大的轴向推力。因此在汽轮机上均设有推力轴承，来平衡这一轴向推力。在正常运行时，汽轮机转子轴的推力盘依靠油膜支持在推力轴承上的乌金瓦上。如果汽轮机的负荷过大或者蒸汽参数变化过大，都可能导致轴向推力增大。当轴向推力过大破坏了推力瓦油膜时，就会造成推力瓦磨坏或汽轮机动静部分碰擦等严重事故。汽轮机沿轴方向的位移，以推力盘为死点，向发电机方向的为正的轴向位移，向汽轮机前轴承箱方向为负的轴向位移。8.主油箱油位低保护北重汽轮机厂规定：润滑油主油箱油位低压400mm(开关量），机组保护动作停机。为了防止油位低保护误动，现主油箱油位低于500mm，DCS发“油位低”报警。如油位低于400mm，需要手动停机。9.DEH、ETS失电保护DEH系统有两路电源，如两路电源全部失电，或一路失电，另一路切换时间过长均会导致机组跳闸。机组跳闸后，DEH画面仍然保持机组跳闸前各参数，就地主汽门、调门关闭关闭。ETS系统与DEH系统一样，也由双路电源供电，两路电源全部失电会造成机组跳闸。DEH、ETS系统任一路电源故障、失电在DEH、DCS画面均有声光报警，需要及时通知热控人员。10.发电机故障跳汽轮机保护发电机跳闸后，发电机逆功率保护动作，联锁停止汽轮机。11.汽轮机跳闸保护按钮11.1控制台上汽轮机停机按钮（两个按钮同时按下）；11.2机房内就地停机按钮。12.轴承温度高保护12.1汽轮机轴承温度95℃报警，110℃手动停机；12.2发电机轴承温度110℃报警，120℃手动停机；12.3推力轴承回油温度前/后，70/65℃报警，80℃手动停机；12.4润滑油冷却器后油温高于60℃手动停机。注：推力轴承温度高限说明书未做规定，根据北重厂家人员要求，推力轴承温度严禁高于95℃。13.汽轮机差胀保护汽轮机起动、停机及异常工况下，常因转子加热(或冷却)比汽缸快，转子与汽缸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。13.1高压缸差胀小于-1.2mm或大于+6.6mm发“高压缸差胀大”报警信号；13.2高压缸差胀小于-2.0mm或大于+7.4mm手动停机；13.3中压缸差胀小于-3.5mm或大于+6.0mm发“中压缸差胀大”报警信号；13.4中压缸差胀小于-4.5mm或大于+7.0mm手动停机；13.5低压缸差胀小于-2.2mm或大于+8.0mm发“低压缸差胀大”报警信号；13.6低压缸差胀小于-3.3mm或大于+9.1mm手动停机。注：汽轮机起动、停机及异常工况下，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。为了避免因胀差过大引起动静摩擦。上述为北重厂家所生产湿冷机组胀差的保护定值，我厂空冷机组高中压缸与湿冷机组通用，执行上述规定。空冷机组低压缸轴承采用落地轴承，不像湿冷机组布置在低压缸上。低压缸胀差测点安装在#5轴承箱你，低压缸胀差实际测量值为低压转子绝对膨胀值。北重厂家建议，可以将低压缸正胀差紧急停机定值修改为+12mm。14.轴径振动保护14.1当转速≥2900rpm时，#1--#6轴承X、Y方向轴承振动值≥100μm，发“轴振动大”报警信号。14.2当转速≥2900rpm时，#7、#8轴承X、Y方向轴承振动值≥140μm，发“轴振动大”报警信号。14.3#1--#8轴承X、Y方向任一点轴承振动值≥180μm，保护动作跳机。14.4当转速≥2900rpm时，#1--#6轴承X或Y方向任一个振动值大于130μm，且相邻轴承对应X或Y方向振动达到100μm，保护动作停机。