第26课时单元电厂热力设备及运行第12章汽轮机的调节与保护

第三节汽轮机的保护装置保护系统脱扣原理超速保护装置轴向位移保护装置低真空保护装置低油压保护装置一、保护系统脱扣原理图12-22保护系统脱扣原理图一、保护系统脱扣原理由汽轮机供油系统来的压力油分成两路：一路去高压缸和中低压缸的各截止阀和调节阀的操作机构，根据调节系统的要求，改变油动机活塞上作用的油压，开启、关闭或使这些汽阀保持一定的开度，这路油称为动力油。另一路油经危急脱扣阀后称为保护油或安全油，去各截止阀和调节阀的执行机构，以打开动力油进入油动机的通路。动力油的功能：克服弹簧力的作用，控制各阀门的开度(包括全开和全关)。保护油的功能：控制动力油进入或排出的油动机，达到全开或全关各阀门的目的。二、超速保护装置当机组转速超过额定转速的(10～12)%时，危急保安器（危急遮断器）动作，泄掉安全油，自动关闭主汽阀和调速汽阀，实现紧急停机。当机组转速超过额定转速的(12～14)%时，附加保安装置动作，泄掉安全油，自动关闭主汽阀和调速汽阀，实现紧急停机。（危急保安器因卡涩而未动作）。二、超速保护装置危急遮断器主油泵测速齿轮二、超速保护装置飞锤碰钩销轴二、超速保护装置试验手柄复位手柄试验滑阀飞锤碰钩复位连杆气缸试验连杆遮断滑阀二、超速保护装置图12-23机械超速遮断系统原理图1-危急遮断器;2-碰钩;3-危急遮断阀;4-遮断复置连杆;5-试验滑阀;6-超速试验手柄;7-隔膜阀;8-试验截止阀;9-压力表;10-喷油嘴;11-节流孔;12-复位手柄;13-气缸;14-电磁阀二、超速保护装置图12-24飞锤式危急保安器1.组成及工作原理位置：装在与汽轮机主轴相连的小轴上。组成：飞锤、弹簧、调节螺母。工作原理：当转速<3300～3360r／min时，离心力小于弹簧预紧力，飞锤被弹簧压住。当转速升高，则飞锤的离心力增大，离心力与转速的平方成正比，增大的较快；弹簧预紧力与弹性形变的一次方成正比，增大的较慢。当转速升至3300～3360r／min时，离心力大于弹簧预紧力，飞锤便沿径向移动，使偏心距增大。飞锤直移至极限位置，将危急遮断油门打开，泄掉安全油，关闭主汽阀和调节汽阀，实现紧急停机。1.组成及工作原理图12-25飞锤式危急保安器工作原理图2.系统备用状态危急遮断器不动。危急遮断器滑阀位于左侧不动，蝶阀压在阀座上，泄油口A关闭。透平安全油压维持稳定。隔膜阀关闭。3.超速自动停机动作过程转速超过110%n0，危急遮断器飞锤飞出。击打碰钩2，带动危急遮断滑阀右移。打开泄油口A，泄去透平安全油。隔膜阀动作，泄去AST（自动停机危急遮断AutomaticSystemTrip）安全油。所有进汽阀关闭，紧急停机。4.手动停机动作过程手动操作复位手柄置于遮断位置。压下碰钩2，带动危急遮断滑阀右移。打开泄油口A，泄去透平安全油。隔膜阀动作，泄去AST安全油。所有进汽阀关闭，紧急停机。5.复位过程（机械挂闸）机组转速下降，飞锤复位。就地手拉复位手柄（或者遥控复置电磁阀，使气缸活塞上移），带动遮断复置连杆。推动碰钩2，带动危急遮断滑阀左移。泄油口A关闭，透平安全油缓慢建立。隔膜阀复位，（若同时AST电磁阀复位）AST安全油建立。6.危急遮断器注油试验目的：主要用于检查危急遮断器是否卡涩。步骤：将试验手柄扳向“试验”位置，并用手推住。打开试验截止阀8，透平安全油通过喷油嘴10进入危急遮断器。随着供油量增大，飞锤下压力增大，飞锤飞出。危急遮断滑阀动作，复位手柄12移动到遮断位置。记录此时压力表的读数，与前两次试验的动作油压比较，判断飞锤调整是否合适。三、轴向位移保护装置

1.轴向位移产生的原因汽轮机是高温、高压蒸汽驱动的旋转机械。由于进、排汽参数的差异，必然产生巨大的轴向推力。在汽轮机的结构设计上，可以采用平衡盘或平衡管来抵消大部分轴向推力，但其余的推力则由推力轴承承担。推力轴承：工作推力瓦块非工作推力瓦块2.轴向位移过大的危害推力瓦块上浇有乌金。正常运行时，推力瓦块与推力盘之间具有油膜，承载推力.如果汽轮机轴向推力增大，使推力轴承过负荷，将破坏油膜，推力瓦块与推力盘之间产生干摩擦，造成乌金熔化。汽轮机转子沿轴向移动，转动部件与静止部件发生摩擦甚至碰撞，造成严重机械事故。3.转子轴向窜动的其它原因高、中、低压汽缸之间进汽不平衡水冲击动叶结垢润滑油系统油压异常油温不正常致使油膜破坏4.轴向位移保护装置作用：当轴向位移达到一定数值时，发出报警信号。当轴向位移达到危险值时，保护装置动作，切断汽源停机。类型液压式轴向位移保护装置电磁式轴向位移保护装置4.轴向位移保护装置电磁式轴向位移保护装置主轴凸肩处于铁芯中间位置时，两个线圈所感应的电势大小相等，方向相反，A、B端的电势差为零。一旦主轴产生位移，凸肩两侧间隙就出现差值，间隙小的一侧，由于磁通增大，所以线圈中产生的感应电势也增大，而另一侧电圈中感应电势相应减小。于是A、B端就有了电势，此电势经放大后，送入指示仪表和电磁遮断控制电路。当轴向位移超出允许范围时，电磁遮断装置动作，紧急停机。图12-26电磁式轴向位移保护装置1-主轴；2-轴向位移测量元件四、低真空保护装置

1.低真空保护装置的必要性真空降低，蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小，如要维持汽轮机的功率为额定值，其进汽量就要相应增大，而且蒸汽作用在转子上的轴向推力也随之增加，轴向推力过大可能使推力轴承损坏。真空过低，导致凝汽器内的压力将大幅度升高，使排汽温度随之升高，排汽室和凝汽器铜管的膨胀量相应增大。若轴承座与排汽室铸成一体，排汽室膨胀使轴承抬高，从而导致转子中心线偏离其自然垂弧，引起各轴承受力分配的改变，严重时可能引起转子强烈振动。凝汽器的铜管膨胀量过大，可能使胀口松动，冷却水通过胀口间隙漏人凝汽器的汽空间，使凝结水的水质变坏，造成设备结垢。因此，凝汽器内压力增高,将威胁机组运行的经济性和安全性，故需设置低真空保护装置。2.低真空产生的原因凝汽设备发生故障：循环水系统发生故障。抽气系统发生故障。真空系统严密性降低。3.低真空保护装置的作用当凝汽器内压力升高到某一数值时，保护装置发出声光信号。若凝汽器的压力继续升高，则机组需要减负荷，以维持凝汽器的负压。若凝汽器的压力升高超过允许的极限值，保护装置则发出停机信号，通过电磁阀使安全油压和脉冲油压降低，迅速关闭主汽门和调节汽门实行紧急停机。4.低真空保护装置的工作原理排大气阀工作原理：排大气阀装在排汽缸上。薄膜环在承压板的支托下，承受来自外部的大气压力，保证高度气密。当汽轮机排汽压力超过设计的最大安全值时，引起铅质薄膜环断裂，汽流自汽缸向上排出。薄膜环的承压要求，一般在排汽压力达到34.47～48.28kPa时即行破裂。图12-27排大气阀结构1-承压板；2-压环；3-螺钉；4-螺钉；5-薄膜环；6-环形垫片；7-阀盖；8-承压格栅五、低油压保护装置

1.低油压保护装置的必要性润滑系统的润滑油必须具有一定油压。若油压过低，将导致润滑油膜破坏。不但要损坏轴瓦，而且能造成动静之间磨擦等恶性事故。因此汽轮机的油系统中都装有低油压保护装置。2.低油压保护装置的作用润滑油压低于正常要求数值时，首先发出信号，提醒运行人员注意并及时采取措施。油压继续下降至某一数值时，自动投入交流润滑油泵，提高油压。油压继续下降至某一数值时，自动投入直流润滑油泵，提高油压。辅助油泵启动后，油压仍继续下跌到某一数值时，发出紧急停机指令，并停止盘车。3.低油压保护装置的工作原理图12-28润滑油低油压保护装置1-弹簧；2-杆；3-微型开关；4-波纹筒当油压降低时，三个微型开关整定的油压值不同，分别发出对应的信号。当润滑油压低至0.05MPa时，启动交流润滑油泵，并发出“润滑油压低至0.05MPa”的信号。当润滑油压低至0.04MPa时，发出“润滑油压低至0.04MPa”的信号。与此同时，一方面启动直流润滑油泵，另一方面接通磁力遮断装置电路，紧急停机。当润滑油压低至0.03MPa时，发出“润滑油压低至0.03MPa”的信号，同时停止盘车电动机，只能手动盘车。第四节汽轮机的供油系统供油系统的作用油系统对安全运行的重要性供油系统的组成及工作过程供油系统的主要设备一、供油系统的作用供给调节系统和保护系统用油。供给轴承润滑用油，减少轴承的摩擦损失，并带走因摩擦产生的热量和由高温转子传来的热量。供给各运行机构的润滑用油。对有些采用氢冷的发电机，向氢气环密封瓦的气侧提供密封油。供给盘车装置和顶轴装置用油。二、供油系统对安全运行的重要性供油系统必须在任何情况下，即不论在机组正常运行，还是在启动、停机、事故甚至当电厂交流电源断电时，都应能确保供油。对于高速旋转的汽轮发电机组，哪怕是暂时（如几秒钟）的供油中断也会引起重大事故，如轴承的熔化，使机组的转子失去支承，动静部分发生严重的磨损等。若调节系统断油，整个机组将失去控制。三、供油系统的组成及工作过程图12-29汽轮机供油系统1.供油系统的组成主油泵：机组正常工作时，向各部件供油。注油器：将小流量的高压油转换成大流量的低压油。共两个，一个给主油泵供油，另一个给轴承供油。冷油器：降低油的温度，维持轴承油膜正常工作。油箱：储油，把水份和蒸汽、杂物去掉。交流电动高压油泵：启动时，代替主油泵。交流润滑油泵：开机前，打开油循环；停机时，向轴承供油。直流润滑油泵：在厂用电全停时，向轴承供油。排烟机：排除油箱中的气体和水蒸气。（1）使水蒸气不在油箱中凝结；（2）使油箱中压力不高于大气压力，使轴承回油顺利地流入油箱；（3）排除有害气体使油质不易劣化。2.供油系统的正常运行主油泵→止回阀→分成两路:→(1)调节保护系统→(2)注油器。Ⅰ级注油器→主油泵。Ⅱ级注油器→止回阀→冷油器→滤油器→低油压发讯器→过压阀→轴承。3.供油系统的启动首先，启动交流润滑油泵向整个系统供油，以排除系统中的空气。然后，投入交流高压油泵向调节保护系统和注油器供油，同时，交流润滑油泵自动停止运行。待汽轮机转速升高，主油泵的出口油压与交流高压油泵出口油压相等时，停交流高压油泵，改由主油泵向系统供油。4.供油系统的停机主油泵的出口油压随转速的降低而降低，润滑油压也随之降低。当润滑油压低于允许值时，低油压保护装置使交流润滑油泵启动，维持轴承的进油压力。若此时厂用电源断电或交流润滑油泵有故障，则低压保护装置自动启动直流润滑油泵向轴承供油。四、供油系统的主要设备

1.主油泵安装位置：在汽轮机高压转子前端的短轴上。离心式主油泵：不能自吸，在启停阶段要靠交流辅助油泵供油。如果主油泵的入口进了空气，会造成系统的工作不稳定。主油泵的进口必须保持一定的正压，正常运行时，这一正压由注油器提供。优点：结构简单、制造方便、工作可靠、出油量大、油压波动小、效率高。适用范围：用于大机组。2.注油器安装位置：在油箱中。组成：喷嘴、混合室、扩压管。工作原理：与射水抽气器相同。压力油从油管进入喷嘴，使流速增加，在喷嘴出口造成负压。油箱中的油在大气压和油柱压差的作用下，通过滤网进入混合室，与喷嘴射出来的引射油一起进入扩压管。油沿扩压管流动时，压力升高，以正压进入主油泵。图12-30注油器工作原理图1-喷嘴；2-混合室；3-扩压管3.冷油器结构：面式换热器。工作原理：油在管外流动，油的压力高