330MW汽轮机主保护介绍

（二）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有: 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。
（五）汽轮机轴承润滑油压低保护
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。
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。
警信号(在DCS画面中报警)； n ≥260μｍ，延时1秒，保护动作停机。
（四）凝汽器真空保护 1、凝汽器真空下降的原因 引起凝汽器真空下降的原因较多,主要有以下几个方面:
n 循环水泵发生故障,使冷却水量减少或下降； n 抽汽装置发生故障,不能正常抽汽； n 凝汽器水位升高,淹没了部分钢管和抽汽口； n 凝汽器钢管脏污,使传热效率降低或钢管堵塞； n 真空系统不严密,漏入空气等。
珲春发电厂 330MW汽轮机主保护介绍
发电：张世伟 2008年10月14日
一 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。
汽机A、B两路轴向位移均小于－0.7mm或大于+0.5mm，保护动 作停机。
（三）汽机振动保护 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；
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、汽轮机超速保护。 2、轴向位移大保护。 3、汽轮机振动保护。 4、凝汽器真空低保护。 5、汽轮机轴承润滑油压低保护。 6、ＥＨ油压力低保护。 7、高压缸保护 8、高压缸排汽真空阀后压力高保护 9、MFT主燃料跳闸停机 10、发电机主保护停机。 11、汽轮机手动停机。
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。当转速增加10%时，应力将增加21%； 转速增加20%时，应力将增加44%。在设计时，转动件的强度裕量 是有限的，与叶轮等紧力配合的旋转件，其松动转速通常是按高于额 定转速的20%考虑的。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。
2、润滑油压低保护逻辑 在运行中当润滑油压力低至0.12MPa，联启交流润滑油泵 润滑油压力低至0.1 MPa，联启直流润滑油泵，三取二保护动
作停机。 润滑油压力低于0.08MPa，盘车电机跳闸。
（六）ＥＨ油压力低保护
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。
MPa延时4分钟，汽轮机跳闸。高压缸排汽压力升高说明高压主汽门、高压 调节阀、高排逆止门、高缸倒暖门存在漏流现象，继续升速将可能造成高 压缸继续进汽，高压胀差和轴向位移将均会发生变化，而且由于此时高压 缸应处于真空状态，高压缸的漏汽均排至凝汽器，严重可能造成真空低跳 机、排大气安全门动作等不安全事件。 高压缸抽真空阀开启保护： n 中调门控制、汽机转速≥1020 r/min或高压外缸金属温度≥190 ℃、抽真 空阀在70秒内未打开，汽轮机跳闸。（升速过程中高压缸必须保持真空状 态，否则高压转子由于鼓风摩擦产生大量的热量无法带走，高压缸将过热 产生过大的热应力，造成高压缸损坏。） 高压缸抽真空阀关闭保护： n 中调门控制、汽机转速＜1020 r/min、高压外缸金属温度≤190 ℃、抽真 空阀在70 s内未关闭汽机跳闸。此过程中如果抽真空阀不关闭，将会有大 量蒸汽从抽真空阀进入凝汽器，将会造成凝汽器钢管受较大热应力，从而 造成钢管损坏，严重会造成排大气安全门动作等不安全事件。 高压缸暧缸期间保护： n 汽机转速＜1050 r/min，高压缸排汽压力≥1.7 MPa，汽轮机跳闸。 高压缸排汽口金属温度高保护： n 高压缸排汽口金属温度≥420 ℃，汽轮机跳闸。防止高压缸过热产生过大 的热应力，造成高压缸损坏。
2 、汽机转子窜动的危害和保护措施 (1)危害。汽机转子轴向位移增大,产生超过允许值的位移时，将
使推力轴承过负荷,引起推力轴承的磨损，破坏油膜,致使推力 瓦块乌金烧熔.此时,转子窜动,汽机动静叶片间轴向间隙消失, 将使大批叶片遮断、大轴弯曲隔板和叶轮碎裂等,造成设备严 重损坏事故。 (2)保护措施。为了防止由于推力瓦块烧熔，转子发生窜动所造成 的机组损坏事故,汽轮机必须装设汽机轴向位移监视与保护装 置。在汽机运行时,一旦发生轴向推力突然增大,超过报警极限 值时,轴向位移保护装置即发生灯光音响报警信号.如继续增大, 超过允许极限值时,保护装置动作立即关闭主汽门调速汽门,紧 急停机,以保护机组的安全。 3、轴向位移保护逻辑 汽机A、B任一路轴向位移小于－0.5mm或大于+0.3mm发“轴向 位移大”报警信号；
二、汽轮机主保护介绍
（一）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
危急遮断控制组件：
n 四只AST电磁阀：四只AST电磁阀采用串、并联混合布置是为了提高系统的可靠 性，避免误动作和拒动作。机组正常运行时，绕组带电关闭，关闭内导阀，堵 住了高压集管的泄油口，从而在第二级滑阀上产生一平衡力，它与弹簧的附加 力保持滑阀在阀座上，从而堵住了AST母管到无压力回油母管的通路，AST母管 压力得以建立。机组异常时，电磁阀失电，内导阀打开，高压集管的油卸掉， 从而使第二级滑阀上的油压失去，于是滑阀打开，AST母管泄压，高、中压主 汽门调速汽门关闭
3、凝汽器真空保护逻辑
真空泵联锁启动条件： n 联锁开关投入，且备用真空泵跳闸； n 或联锁开关投入，且一台真空泵正在运行，且运行
真空泵入口真空低≥-88KPa 真空泵跳闸条件： n 两台真空泵均运行，且真空泵入口真空不低≤-
94KPa 凝汽器真空低至-88KPa，发真空低信号联锁启动备
用真空泵。 凝汽器真空低至-68KPa，三取二保护动作停机。
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；
n 两只OPC电磁阀：有两只OPC电磁阀并联是为了提高可靠性，正常运行时，OPC 失电关闭，OPC母管建压；异常情况下（甩负荷或103%超速），OPC带电，使阀 门打开，OPC母管泄压，引起卸载阀动作，关闭高、中压调速汽门，两只单向 阀。Hale Waihona Puke Baidu作用是阻止OPC母管油压对AST母管的影响，即OPC母管泄压，只关闭调 速汽阀，不关主汽阀；而AST母管泄压，OPC母管也泄压，从而关闭所有主汽阀 和调速汽阀。
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油压低保护逻辑
1、EH油母管压力低至11.2
MPa,发EH油压低报警信号,
联启备用EH油泵。
2、EH油母管压力降至
9.5 MPa，1、3；2、4任
一路跳闸，保护动作停机。
（七）高压缸保护
高压缸真空保护： n 汽机转速≥1050 r/min、4个高压调节阀全关时，高压缸排汽压力≥0.14
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 n 任一轴径振动≥120μｍ，发“轴振动大”报
n 隔膜阀：连接了自动跳闸母管与无压力回油管，受控于低压保安系统。当低压 保安系统动作时，低压保安油被泄掉，隔膜阀打开，AST母管泄压，从而遮断 汽轮机。
3、汽轮机超速保护逻辑 OPC超速，转速达到3090 r/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 3000 r/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 DEH超速，转速达到3300 r/min，三取二保护动作停机。 ETS超速，转速达到3300 r/min，三取二保护动作停机。 TSI超速，转速达到3300 r/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。
2、凝汽器真空下降的危害 主要有以下危害: n 使汽轮机组的热经济性和出力下降； n 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； n 使凝汽器钢管的应力增大,破坏凝汽器的严密性； n 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。
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。