汽机调速保安及油系统讲解

300MW机组的调速保安及油系统第一节概述汽轮机调节与保护系统是控制其启动、停机、带负荷运行，防止出现严重事故的自动控制装置。

它应能适应各种运行工况的要求，及时地调节汽轮机的功率，满足外界负荷的变化需要，同时维持电网的频率在50Hz左右；在机组出现异常时，能自动改变运行工况，直至停机，以防止事故扩大。

汽轮机调节保安系统主要是监视某些汽轮机的参数，当这些参数超过其运行限制时，该系统就会迅速关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门。

被监视的主要参数有：1）、汽轮机超速；2）、推力轴承磨损；3）、轴承油压过低；4）、凝汽器真空过低；5）、抗燃油压过低；300MW机组的供油系统将润滑和调节用油分开，成为两个相互独立的系统。

润滑油系统由主油泵供油，使用介质为普通的透平油。

而调节油系统由独立的高压油泵供油，使用的介质为高压抗燃油。

这是因为机组蒸汽参数高，单机容量大，对油动机开启蒸汽阀门的提升力要求大。

将润滑油系统和调节油系统分开并把调节油系统改成EH油系统，就可提高市调节系统的油压，从而可使油机的几何尺寸缩小，耗油量减少，油动机活塞动作过程中的摩擦变小，改善系统的工作性能。

另外，调节系统采用高压抗燃油是因为该油自燃点高，若漏油接触高温物体亦不会火灾。

但由于高压抗燃油油价昂贵，且有轻微的毒性，油质要求高，而润滑油系统需用油量大，油压低，故仍采用普通透平油。

一、汽轮发电机组的调节特性1、转子力矩自平衡特性汽轮发电机组在运行中，作用在转子上的力矩有：作用在汽轮机转子上的驱动力矩M d、摩擦阻力矩M f、电磁阻力矩M em，当功率平衡时，即M d=M f+M em，当用户用电量增加时，电力系统的阻抗减小，发电机输出电流增大，电磁阻力矩M em相应增大，如果不进行调节，驱动力矩M d不变，则M d＜M f+M em，转子角速度降低，使电磁阻力矩M em和摩擦阻力矩M f减少，而驱动力矩M d增大，在较低的转速下力矩达到新的平衡。

反之，当用户用电量减小时，转子的角速度增加，在较高的转速下力矩达到新的平衡。

同理，若驱动力矩M d增大，则M d＞M f+M em，则转子转速升高，M f+M em增大，M d减小，在较高的转速下力矩达到新的平衡；反之，若驱动力矩M d减小，转子转速降低，在较低的转速下力矩达到新的平衡。

这种自平衡转速变化很大，使供电频率变化很大，不能满足用户要求，但提供一个外负荷变化的信息，即：转速降低，表明外负荷增加；转速升高，表明外负荷减小。

2、汽轮机的转速调节根据转子力矩自平衡特性：机组转速升高，表明汽轮机的输出功率大于外负荷的需求；机组转速降低，表明汽轮机的输出功率小于外负荷的需求。

可利用这种特性，以转速变化为调节信号，当外负荷增大、机组转速降低时，通过调节系统开大调节阀，增加汽轮机的进汽量，使驱动力矩M d增大，在转速n3下达到新的平衡，可使转速变化幅度大大减小。

这种调节过程称为转速调节。

由于利用转速变化作为调节信号，为保证调节系统的稳定性，要求转速与调节阀开度一一对应（在进汽参数不变时，转速情形机组功率一一对应）、故新的平衡转速n3不可能等于n1，因此汽轮机的转速调节是有差调节。

调节过程转速变化的幅度用速度变动率表示。

在额定参数下单机运行时，空负荷所对应的转速n1与额定负荷所对应的转速n2之差，与机组额定转速n0之比，称为调节系统的速度变动率δ。

对于大型机组，速度变动率δ＝4.5～5.0%。

这种转速变化范围仍不能满足供电频率的要求，必须通过同步器进行手动调节，以保证供电频率的变化范围为50±0.5Hz。

由于调节信号传递过程的延时，及各调节部件的阻力和空行程，当外负荷变化使转速变化时，机组的功率未及时变化，而是当转速变化到某一数值时，功率才开始变化。

例如：机组在n a转速运行，当转速升高至n a1时，功率才开始减小；或转速降至n a2时，功率才开始增加。

这种不灵敏现象称为调节系统的迟缓现象，用迟缓率ε来度量，即n a1与n a2之差与额定转速之比。

调节的迟缓现象，造成供电功率和频率的波动，因此调节系统的迟缓率愈小愈好。

3、再热器对调节特性的影响再热机组的再热器是串接在高、中压缸间的中间容积，由于此巨大的中间容积的存在，当外负荷增加、机组转速降低，要求增加机组的出力时，调节系统开大高压缸调节阀，此时，高压缸的进汽量增加，其功率也随之增加；而中压缸的功率，则随着再热器内蒸汽压力的逐渐升高而增加。

同时，由于再热蒸汽压力的升高，高压缸前后的压差将逐渐减少，其功率略有下降。

因此，汽轮机的总功率，不是随着调节阀的开大立即增加到外负荷所要求的数值，而是缓慢的增加到外界负荷要求的数值，导致机组调节时，功率变化“滞后”。

另外，为了保证再热器温度符合要求，锅炉过热器和再热器的蒸汽流量必须近似保持一定比例，故再热机组只能采用单元制连接，使主蒸汽系统的蓄热能力相对减小，而锅炉燃烧调节过程时间较长，更加大功率变化的“滞后”。

再热机组调节时功率变化的“滞后”，降低了机组对外界负荷变化的适应性，造成电网频率波动。

为了克服机组功率变化的“滞后”，再热机组的调节，必须采取适当的校正方法，以提高机组对负荷变化的适应能力。

其次，在机组甩负荷或跳闸时，即使高压调节汽门快速关闭，再热器内贮存的蒸汽量，也能使汽轮机超速40～50%。

因此，再热机组必须设置高压调节汽门和中压调节汽门，以便机在机组甩负荷时，两种调节汽门同时关闭，以确保机组的安全。

增加中压调节汽门后。

由于节流损失，机组运行的经济性将所有降低。

为了减少机组在运行时中压调节汽门的节流损失，在机组负荷高于1/3额定负荷时，中压调节汽门处于全开状态，机组的负荷仅由高压调节汽门来控制；在低于1/3额定负荷时，中压调节汽门才参与控制。

二、汽轮机运行对调节系统性能的要求调节系统在运行中应能满足如下要求：（1）、调节系统应能保证机组启动时平稳升速至3000r/min，并能顺利并网；即在机组启动升速过程中，能手动向调节系统输入信号，控制进汽阀门开度，平稳改变转速。

（2）、机组并网后，蒸汽参数在允许范围内，调节系统应能使机组在零负荷至满负荷之间任意工况稳定动行；即在机组并网运行时，能手动向调节系统输入信号，任意改变机组功率，维持电网供电频率在允许范围内。

（3）、在电网频率变化时，调节系统能自动改变机组功率，与外负荷的变化相适应；在电网频率不变时，能维持机组不变，具有抗内扰性能。

（4）、当负荷变化时，调节系统应能保证机组从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况，而不发生较大的和长时间的负荷摆动。

对于大型机组，由于输出功率很大，而其转子的转劝惯量相对较小，在力矩不平衡时，加速度相对大。

在调节系统迟缓率和中间蒸汽容积的影响下，机组功率变化滞后。

若不采取相应措施，会造成调节阀过调和功率波动。

抑制功率波动的有效方法是：采用电液调节系统，尽可能减小系统的迟缓率，并对调节信号进行动态校正和实现机炉协调控制。

（5）、当机组甩全负荷时，调节系统应使机组能维持空转（遮断保护不动作）。

超速遮断保护的动作转速为3300r/min，故机组甩全部负荷时，应控制最高动态转速n max＜(1.07～1.08)n0；为此，大型机组在甩负荷时，同步器自动回零，并设置防超速保护和快关卸载阀。

在机组甩负荷转速达3090r/min时，防超速保护和快关卸载阀动作，使高、中压调节阀加速关闭。

（6）、调节系统中的保护装置，应能在被监控的参数超过规定的极限值时，迅速地自动控制机组减负荷或停机，以保证机组的安全。

高、中压主汽门也设置有快速卸载阀，在机组停机时，其快速卸载阀自动打开，使其加速关闭，以防止转速超过3300r/min。

第二节保安系统一、OPC、AST（保护系统）OPC就是超速保护控制，它装在机组前轴承座侧边。

它对高压调节阀与再热调节阀保护控制，在汽轮机运行中发生下列情况之一，OPC保护动作：1、汽轮机转速超过103%额定转速，即3090r/min；2、汽轮机负荷大于30%额定负荷，发生发电机主开关跳闸时；3、当汽轮机的功率约60～80%时（甩局部负荷），OPC保护动作快关再热调节阀；4、当旁路入系、甩负荷时，冷再压力大于4.82MPa，OPC保护动作，快关高压调节汽阀。

总之，机组的自动保护系统是汽轮机在异常工况和事故下，快速切断进入汽轮机蒸汽和紧急保护装置。

遮断控制系统是在超速保护系统控制下进行汽轮机保护的系统。

由遮断控制系统逻辑对自动脱扣进行油管进行控制，它通过AST 电磁阀实现由超速保护系统逻辑时对OPC电超脱扣油管油压进行控制，它通过OPC电磁阀实现。

AST电磁阀为串联结构，在机组正常运行时是带电的。

当危急遮断系统切断AST电磁阀电流，使AST电磁阀失电，内导阀阀门打开，AST动作，EH油母管压力泄油，迅速关闭高压主汽站和再热主汽门，使汽轮机停机。

OPC电磁阀为并联结构，在机组正常运行时是失电的，内导阀阀门处关闭状态，它封住OPC超速管路的泄放通道，使高压调节阀门和再热调节阀门的执行机构活塞下的油压建立起来，当机组出现全甩负荷或转速大于103%额定转速时，超速保护控制系统使OPC电磁阀动作，此时阀门开启，释入超速管路压力油，快速关闭高压调节汽阀和再热调节汽阀，使汽轮机停机。

二、ETS（保护系统）ETS就是危急遮断控制系统。

它的作用就是防止汽轮机在运行中，因部分设备工作失常导致汽轮机发生重大损伤事故，使汽轮机危急停机。

300MW汽轮机组的危急遮断系统所监视的参数有：（1）、汽轮机转速；（2）、推力轴承磨损；（3）、轴承油压过低；（4）、冷凝器真空低；（5）、高压抗燃油油压过低。

另外，还设有一遥控接口，可接受所有外部遮断汽机的命令，实现紧急停机。

危急遮断系统还有一套机械超速遮断装置，它由位于转子外延伸轴上一个横穿孔中的受弹簧截荷的遮断重锤所组成。

汽机超过一定极限速度，它能遮断控制油路管，使机组停机。

三、危急遮断机组超速该机组有一只飞锤式危急保安器，它装在主油泵前端成刚性连接，由飞锤、压缩弹簧、调整螺母、导向杆套、底盖组成。

飞锤的重心与汽机轴线有一偏心距（e=5.5～6.0㎜）,飞锤的质量为G=0.495㎏。

当汽轮机转子带动危急保安器（危急遮断器）转动时，由于飞锤偏心距产生偏心力，机组在额定转速时，飞锤的离心力不能克服弹簧力，飞锤不能飞出。

当机组的转速超过额定转速的9~12%时，飞锤的离心力克服弹簧作用力而飞出，撞击危急遮断油门的拉钩，使危急遮断油门动作。

危急保安器动作转速要求在3270～3360r/min的范围内。

如动作转速不符合要求，可通过调整螺母调整，飞锤调整螺母移过一只缺口，将改变飞锤动作转速，相应变化40r/min。

飞锤工作行程设计值为6.0±0.2㎜。

四、自动保护液压联动1、电液伺服机构（1）高压油动机：它装在机组高压主汽门和高压调节汽门的弹簧箱的侧面上，它的活塞与高压主汽门和高压调节汽门杠杆相连，杠杆支点布置或油动机向上被动开启，油动机都是单侧作用。