国外汽轮机保安和润滑油系统的新设计

1、国外汽轮机保安和润滑油系统的新设计N e w Design of Overseas Turbine s Security and Lubrication Oil System青海电力试验研究所杨合力(810008山东电力研究院马义河(250002【摘要】 近年来从国外引进的大型汽轮机保安系统大都采用了无机械危急遮断器的设计,超速跳闸是通过电气装置实现的;而润滑油系统未设计主轴拖动的主油泵,是通过2台交流润滑油泵的相互备用实现润滑油的可靠供应。这种设计思路对于国内大型汽轮机设计和改造有一定的指导意义。【关键词】保安系统润滑油系统机械危急遮断器主油泵【Abstract 】The majority

2、of turbine security system that introduced from abroad adopts no machinery crisis interpeter s design ,and realizes super speed trip with eletric installation.Lubrication oil system s chief oil system s chief oil pump can t drive by main shaft ,and realizes lubrication oil s reliability supply with

3、two alternation lubrication oil pump s mutually reserve.The paper introduces these ideas for our nation s turbine desigh and improvement.【K eyw ords 】Security system Lubrication oil system Machinery crisis interpeter Chief oil pump1概述山东日照电厂的西门子350MW 汽轮机和华能德州电厂的通用电气660MW 汽轮机及其给水泵汽轮机,以及邹县电厂600MW 汽轮机的给

4、水泵汽轮机,均未设计主轴拖动的主油泵,而是只有2台交流润滑油泵和直流润滑油泵相互备用。而超速跳闸没有机械遮断,只有电气测速系统分别通过软件和硬件在超速时使汽轮机跳闸。自1998年以来,全国100MW 及以上机组,进行了大规模的DEH 改造,实践证明DEH 系统运行稳定可靠,为比照外国设备进行改造提供了技术保障。2国外典型的设计方式2.1润滑油系统国外设计中润滑油系统为2台交流润滑油泵和直流油泵相互备用,当润滑油降低到一定值时,另一台润滑油泵自启;当降低到另一更低的值时,直流油泵自启。与国内设计不同的是,交流润滑油泵出口有滤油芯,较高压力的润滑油经节流孔和与其并联的薄膜式油压自动调节阀供给轴承,

5、有的润滑油系统还可以向发电机供密封油,其他与国内设计基本相同。2.2超速跳闸系统以通用电气设计为例,参见图1。2.2.1汽轮机跳闸系统机组跳闸电磁阀共有3个:2个电气跳闸装置(ETD1、ETD2及其在线试验用闭锁电磁阀(LOV1、LOV2,1个电气跳闸阀(ETV 及其试验用闭锁电磁阀(ELV 。ETD1和ETD2的电磁线圈使用125Vdc ,失电时泄去ETS 事故跳闸系统油压,使汽轮机跳闸。ETV 由24Vdc 的跳闸磁阀(ETSV 进行液压控制,当ETSV 动作时,关闭ETV 入口并泄掉出口油压使ETS 跳闸。3个电磁阀均可进行闭43青海电力2002年1第3期锁并可进行在线动作试验。2.2.

6、2汽轮机控制系统中的保护系统使汽轮机跳闸电磁阀动作的保护信号来源有两个:一是来自3个并联运行(三重模数冗余的汽轮机主控制器R ,S ,T 的逻辑,二是来自保护系统P 的三重模数冗余X ,Y ,Z 的逻辑。其中温度、轴承振动及推力轴承磨损等的保护信号,由R ,S ,T 接收并与限值比较,如果超限则跳闸。而保护系统P 的主要功能是汽轮机超速跳闸。在测速齿轮上有7只测速探头,其中3只供主控制器R ,S ,T 使用,另3个供保护系统P 模件的X ,Y ,Z 使用,1只备用。从某种意义上讲,可以认为当汽轮机超速时,一可通过主控制器R ,S ,T 软件处理后跳闸,二可通过保护系统P 的硬件跳闸,这就保证了

7、超速保护的可靠性。来自R ,S ,T 和X ,Y ,Z 的逻辑都是三取二。R ,S ,T 控制3个主跳闸继电器PTR1-3,而X ,Y ,Z 控制3个事故跳闸继电器ETR1-3,通过三取二逻辑,使跳闸电磁阀ETD1、ETD2、ETV 动作。如果汽轮机速度超过事故超速设定值,则P 模件将使ETSV 和ETV 跳闸,如果超过主超速设定值,则R ,S ,T 会跳闸。一般来说,进入汽轮机控制系统的外部信号由R ,S ,T 跳闸,汽轮机控制系统的内部原因也将导致R ,S ,T 的跳闸,而超速保护则通过P 模件跳闸。图1汽轮机超速保护系统表1进入汽轮机控制系统的外部跳闸信号轴承润滑油压力低通过开关至R ,

8、S ,T EH 油压低通过开关至R ,S ,T 排汽缸A 和B 温度高通过温度开关至R ,S ,T 真空低通过开关至R ,S ,T ETS 压力低通过开关至R ,S ,T 用户汽轮机1#跳闸至R ,S ,T 用户汽轮机2#跳闸硬接线至ETSV 和ETD 定子冷却剂失去通过接触器至R ,S ,T 表2汽轮机控制系统内部产生的跳闸信号主跳闸通过按钮至R ,S ,T 和硬接线至ETSV 和ETD 轴承振动大通过传感器至R ,S ,T 推力轴承磨损大通过传感器至R ,S ,T 转速信号失去通过P 的逻辑至R ,S ,T 跳闸试验要求通过逻辑至R ,S ,T 电子超速跳闸通过P 的逻辑至ETSV 和ET

9、D 交叉跳闸P R ,S ,T 53国外汽轮机保安和润滑油系统的新设计3两种设计的优缺点分析3.1无主轴拖动的主油泵3.1.1优点(1节省能源。通常汽轮机的润滑油供应是主油泵出口压力油通过射油器提供的,而射油器的效率很低,一般主油泵的功率较电动润滑油泵大很多,射油器的效率低是原因之一。现在国内大部分100MW以上机组完成了DEH改造,对于改造了DEH系统的机组,主油泵由于不必向调速系统提供调节油,有很大的富裕量,节能潜力更大,初步估算200MW机组1年可浪费10万元的电能。(2减少故障。由于主轴拖动的主油泵安装在汽轮机短轴上,对安装要求很高,且经常引起故障。如某300MW机主油泵经常引起推力瓦

10、温高;某125MW和100MW机由于主油泵入口射油器被异物堵塞造成油泵运行异常;某些125MW机多孔射油器经不起油流的冲刷,需经常更换部件等。不仅如此,由于汽轮机小轴经常承受较大的可变力矩,可以引起小轴螺栓断开,后果不堪设想。某200MW机组小轴断开,调节系统失去转速反馈,造成飞车;山东某300MW机小轴也险些断开酿成大祸。(3减少维护。新设计系统简单,故障率低,维护工作量大大减小。3.1.2缺点除增加1台润滑油泵外,对2台交流油泵和直流油泵的的联锁保护可靠性要求非常高。润滑油泵的出口压力通常较高,日照电厂350MW机为0.55MPa,德州电厂660MW机为0.7MPa。这样的好处是润滑油系统

11、裕量较大,在故障时为另1台泵的联锁启动提供足够的时间。3.2无机械危急遮断装置优点:(1系统简单。没有了机械危急遮断装置,也就没有必要设置低压安全油系统,对于高压抗燃油DEH系统,可取消机组启动时向系统提供低压安全油的调速油泵,并取消低压安全油向高压安全油传递的薄膜阀。(2减少试验工作。在新机组调试及机组大修后,机械危急遮断器注油试验和超速试验是重要的试验项目。正常情况下,每个危急遮断器试验3次,机组需要超速6次,由于机械危急遮断器动作不可靠,有的需要多次停机调整,浪费了大量的时间和燃油,同时降低了机组寿命。有的电厂为了减少调试工作量,设计购置了超速试验台。(3减少故障率。机械危急遮断器经常由

12、于设计问题和调整不当误动作,如某300MW和200MW机组在启动时到达1000r/min以上就跳闸,多次启动均如此,经分析和测量,原因是杠杆与大轴间隙未调整好。还有注油试验阀漏油使机组遮断以及飞锤卡涩飞不出来的问题比比皆是。(4延长机组寿命。由于机械危急遮断需要实际超速试验,且在汽机的服役期间试验很多次,大大降低了机组寿命,而且试验本身有一定危险性。而新设计除了在调试期间或汽轮机出厂验收期间可以做实际超速试验外,在正常运行后没有必要做实际超速试验。日照电厂350MW机组在调试时,只做通道试验,将跳闸设定值降低到3050r/min,跳闸试验后恢复原定值,只要测速系统可靠,试验就无问题。4结束语大型汽轮机的保安系统及润滑油系统的新设计,实际上在国外已应用多年,西门子机组早在10年前就淘汰了机械式危急遮断器。随着数字控制系统在汽轮机上的日益广泛应用,控制软件的成熟及电子产品可靠性的提高,目前我国制造业已经具备了使用该技术的条件,特别是配合大型机组的DEH改造更有意义。收稿日期:2002-03-19(上接第52页定子接地保护回路正确,构成合理,动作可靠;保护继电器性能良好(但3定子接地保护LD-8型继电器动作功率大,故3定子