國(guó)外汽輪機(jī)保安和潤(rùn)滑油系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)

1、國(guó)外汽輪機(jī)保安和潤(rùn)滑油系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)N e w Design of Overseas Turbine s Security and Lubrication Oil System青海電力試驗(yàn)研究所楊合力(810008山東電力研究院馬義河(250002【摘要】 近年來(lái)從國(guó)外引進(jìn)的大型汽輪機(jī)保安系統(tǒng)大都采用了無(wú)機(jī)械危急遮斷器的設(shè)計(jì),超速跳閘是通過(guò)電氣裝置實(shí)現(xiàn)的;而潤(rùn)滑油系統(tǒng)未設(shè)計(jì)主軸拖動(dòng)的主油泵,是通過(guò)2臺(tái)交流潤(rùn)滑油泵的相互備用實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油的可靠供應(yīng)。這種設(shè)計(jì)思路對(duì)于國(guó)內(nèi)大型汽輪機(jī)設(shè)計(jì)和改造有一定的指導(dǎo)意義。【關(guān)鍵詞】保安系統(tǒng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)機(jī)械危急遮斷器主油泵【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概述山東日照電廠(chǎng)的西門(mén)子350MW 汽輪機(jī)和華能德州電廠(chǎng)的通用電氣660MW 汽輪機(jī)及其給水泵汽輪機(jī),以及鄒縣電廠(chǎng)600MW 汽輪機(jī)的給

4、水泵汽輪機(jī),均未設(shè)計(jì)主軸拖動(dòng)的主油泵,而是只有2臺(tái)交流潤(rùn)滑油泵和直流潤(rùn)滑油泵相互備用。而超速跳閘沒(méi)有機(jī)械遮斷,只有電氣測(cè)速系統(tǒng)分別通過(guò)軟件和硬件在超速時(shí)使汽輪機(jī)跳閘。自1998年以來(lái),全國(guó)100MW 及以上機(jī)組,進(jìn)行了大規(guī)模的DEH 改造,實(shí)踐證明DEH 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,為比照外國(guó)設(shè)備進(jìn)行改造提供了技術(shù)保障。2國(guó)外典型的設(shè)計(jì)方式2.1潤(rùn)滑油系統(tǒng)國(guó)外設(shè)計(jì)中潤(rùn)滑油系統(tǒng)為2臺(tái)交流潤(rùn)滑油泵和直流油泵相互備用,當(dāng)潤(rùn)滑油降低到一定值時(shí),另一臺(tái)潤(rùn)滑油泵自啟;當(dāng)降低到另一更低的值時(shí),直流油泵自啟。與國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)不同的是,交流潤(rùn)滑油泵出口有濾油芯,較高壓力的潤(rùn)滑油經(jīng)節(jié)流孔和與其并聯(lián)的薄膜式油壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥供給軸承,

5、有的潤(rùn)滑油系統(tǒng)還可以向發(fā)電機(jī)供密封油,其他與國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)基本相同。2.2超速跳閘系統(tǒng)以通用電氣設(shè)計(jì)為例,參見(jiàn)圖1。2.2.1汽輪機(jī)跳閘系統(tǒng)機(jī)組跳閘電磁閥共有3個(gè):2個(gè)電氣跳閘裝置(ETD1、ETD2及其在線(xiàn)試驗(yàn)用閉鎖電磁閥(LOV1、LOV2,1個(gè)電氣跳閘閥(ETV 及其試驗(yàn)用閉鎖電磁閥(ELV 。ETD1和ETD2的電磁線(xiàn)圈使用125Vdc ,失電時(shí)泄去ETS 事故跳閘系統(tǒng)油壓,使汽輪機(jī)跳閘。ETV 由24Vdc 的跳閘磁閥(ETSV 進(jìn)行液壓控制,當(dāng)ETSV 動(dòng)作時(shí),關(guān)閉ETV 入口并泄掉出口油壓使ETS 跳閘。3個(gè)電磁閥均可進(jìn)行閉43青海電力2002年1第3期鎖并可進(jìn)行在線(xiàn)動(dòng)作試驗(yàn)。2.2.

6、2汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中的保護(hù)系統(tǒng)使汽輪機(jī)跳閘電磁閥動(dòng)作的保護(hù)信號(hào)來(lái)源有兩個(gè):一是來(lái)自3個(gè)并聯(lián)運(yùn)行(三重模數(shù)冗余的汽輪機(jī)主控制器R ,S ,T 的邏輯,二是來(lái)自保護(hù)系統(tǒng)P 的三重模數(shù)冗余X ,Y ,Z 的邏輯。其中溫度、軸承振動(dòng)及推力軸承磨損等的保護(hù)信號(hào),由R ,S ,T 接收并與限值比較,如果超限則跳閘。而保護(hù)系統(tǒng)P 的主要功能是汽輪機(jī)超速跳閘。在測(cè)速齒輪上有7只測(cè)速探頭,其中3只供主控制器R ,S ,T 使用,另3個(gè)供保護(hù)系統(tǒng)P 模件的X ,Y ,Z 使用,1只備用。從某種意義上講,可以認(rèn)為當(dāng)汽輪機(jī)超速時(shí),一可通過(guò)主控制器R ,S ,T 軟件處理后跳閘,二可通過(guò)保護(hù)系統(tǒng)P 的硬件跳閘,這就保證了

7、超速保護(hù)的可靠性。來(lái)自R ,S ,T 和X ,Y ,Z 的邏輯都是三取二。R ,S ,T 控制3個(gè)主跳閘繼電器PTR1-3,而X ,Y ,Z 控制3個(gè)事故跳閘繼電器ETR1-3,通過(guò)三取二邏輯,使跳閘電磁閥ETD1、ETD2、ETV 動(dòng)作。如果汽輪機(jī)速度超過(guò)事故超速設(shè)定值,則P 模件將使ETSV 和ETV 跳閘,如果超過(guò)主超速設(shè)定值,則R ,S ,T 會(huì)跳閘。一般來(lái)說(shuō),進(jìn)入汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的外部信號(hào)由R ,S ,T 跳閘,汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)部原因也將導(dǎo)致R ,S ,T 的跳閘,而超速保護(hù)則通過(guò)P 模件跳閘。圖1汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)表1進(jìn)入汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的外部跳閘信號(hào)軸承潤(rùn)滑油壓力低通過(guò)開(kāi)關(guān)至R ,

8、S ,T EH 油壓低通過(guò)開(kāi)關(guān)至R ,S ,T 排汽缸A 和B 溫度高通過(guò)溫度開(kāi)關(guān)至R ,S ,T 真空低通過(guò)開(kāi)關(guān)至R ,S ,T ETS 壓力低通過(guò)開(kāi)關(guān)至R ,S ,T 用戶(hù)汽輪機(jī)1#跳閘至R ,S ,T 用戶(hù)汽輪機(jī)2#跳閘硬接線(xiàn)至ETSV 和ETD 定子冷卻劑失去通過(guò)接觸器至R ,S ,T 表2汽輪機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的跳閘信號(hào)主跳閘通過(guò)按鈕至R ,S ,T 和硬接線(xiàn)至ETSV 和ETD 軸承振動(dòng)大通過(guò)傳感器至R ,S ,T 推力軸承磨損大通過(guò)傳感器至R ,S ,T 轉(zhuǎn)速信號(hào)失去通過(guò)P 的邏輯至R ,S ,T 跳閘試驗(yàn)要求通過(guò)邏輯至R ,S ,T 電子超速跳閘通過(guò)P 的邏輯至ETSV 和ET

9、D 交叉跳閘P R ,S ,T 53國(guó)外汽輪機(jī)保安和潤(rùn)滑油系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)3兩種設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)分析3.1無(wú)主軸拖動(dòng)的主油泵3.1.1優(yōu)點(diǎn)(1節(jié)省能源。通常汽輪機(jī)的潤(rùn)滑油供應(yīng)是主油泵出口壓力油通過(guò)射油器提供的,而射油器的效率很低,一般主油泵的功率較電動(dòng)潤(rùn)滑油泵大很多,射油器的效率低是原因之一?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)大部分100MW以上機(jī)組完成了DEH改造,對(duì)于改造了DEH系統(tǒng)的機(jī)組,主油泵由于不必向調(diào)速系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)油,有很大的富裕量,節(jié)能潛力更大,初步估算200MW機(jī)組1年可浪費(fèi)10萬(wàn)元的電能。(2減少故障。由于主軸拖動(dòng)的主油泵安裝在汽輪機(jī)短軸上,對(duì)安裝要求很高,且經(jīng)常引起故障。如某300MW機(jī)主油泵經(jīng)常引起推力瓦

10、溫高;某125MW和100MW機(jī)由于主油泵入口射油器被異物堵塞造成油泵運(yùn)行異常;某些125MW機(jī)多孔射油器經(jīng)不起油流的沖刷,需經(jīng)常更換部件等。不僅如此,由于汽輪機(jī)小軸經(jīng)常承受較大的可變力矩,可以引起小軸螺栓斷開(kāi),后果不堪設(shè)想。某200MW機(jī)組小軸斷開(kāi),調(diào)節(jié)系統(tǒng)失去轉(zhuǎn)速反饋,造成飛車(chē);山東某300MW機(jī)小軸也險(xiǎn)些斷開(kāi)釀成大禍。(3減少維護(hù)。新設(shè)計(jì)系統(tǒng)簡(jiǎn)單,故障率低,維護(hù)工作量大大減小。3.1.2缺點(diǎn)除增加1臺(tái)潤(rùn)滑油泵外,對(duì)2臺(tái)交流油泵和直流油泵的的聯(lián)鎖保護(hù)可靠性要求非常高。潤(rùn)滑油泵的出口壓力通常較高,日照電廠(chǎng)350MW機(jī)為0.55MPa,德州電廠(chǎng)660MW機(jī)為0.7MPa。這樣的好處是潤(rùn)滑油系統(tǒng)

11、裕量較大,在故障時(shí)為另1臺(tái)泵的聯(lián)鎖啟動(dòng)提供足夠的時(shí)間。3.2無(wú)機(jī)械危急遮斷裝置優(yōu)點(diǎn):(1系統(tǒng)簡(jiǎn)單。沒(méi)有了機(jī)械危急遮斷裝置,也就沒(méi)有必要設(shè)置低壓安全油系統(tǒng),對(duì)于高壓抗燃油DEH系統(tǒng),可取消機(jī)組啟動(dòng)時(shí)向系統(tǒng)提供低壓安全油的調(diào)速油泵,并取消低壓安全油向高壓安全油傳遞的薄膜閥。(2減少試驗(yàn)工作。在新機(jī)組調(diào)試及機(jī)組大修后,機(jī)械危急遮斷器注油試驗(yàn)和超速試驗(yàn)是重要的試驗(yàn)項(xiàng)目。正常情況下,每個(gè)危急遮斷器試驗(yàn)3次,機(jī)組需要超速6次,由于機(jī)械危急遮斷器動(dòng)作不可靠,有的需要多次停機(jī)調(diào)整,浪費(fèi)了大量的時(shí)間和燃油,同時(shí)降低了機(jī)組壽命。有的電廠(chǎng)為了減少調(diào)試工作量,設(shè)計(jì)購(gòu)置了超速試驗(yàn)臺(tái)。(3減少故障率。機(jī)械危急遮斷器經(jīng)常由

12、于設(shè)計(jì)問(wèn)題和調(diào)整不當(dāng)誤動(dòng)作,如某300MW和200MW機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)到達(dá)1000r/min以上就跳閘,多次啟動(dòng)均如此,經(jīng)分析和測(cè)量,原因是杠桿與大軸間隙未調(diào)整好。還有注油試驗(yàn)閥漏油使機(jī)組遮斷以及飛錘卡澀飛不出來(lái)的問(wèn)題比比皆是。(4延長(zhǎng)機(jī)組壽命。由于機(jī)械危急遮斷需要實(shí)際超速試驗(yàn),且在汽機(jī)的服役期間試驗(yàn)很多次,大大降低了機(jī)組壽命,而且試驗(yàn)本身有一定危險(xiǎn)性。而新設(shè)計(jì)除了在調(diào)試期間或汽輪機(jī)出廠(chǎng)驗(yàn)收期間可以做實(shí)際超速試驗(yàn)外,在正常運(yùn)行后沒(méi)有必要做實(shí)際超速試驗(yàn)。日照電廠(chǎng)350MW機(jī)組在調(diào)試時(shí),只做通道試驗(yàn),將跳閘設(shè)定值降低到3050r/min,跳閘試驗(yàn)后恢復(fù)原定值,只要測(cè)速系統(tǒng)可靠,試驗(yàn)就無(wú)問(wèn)題。4結(jié)束語(yǔ)大型汽輪機(jī)的保安系統(tǒng)及潤(rùn)滑油系統(tǒng)的新設(shè)計(jì),實(shí)際上在國(guó)外已應(yīng)用多年,西門(mén)子機(jī)組早在10年前就淘汰了機(jī)械式危急遮斷器。隨著數(shù)字控制系統(tǒng)在汽輪機(jī)上的日益廣泛應(yīng)用,控制軟件的成熟及電子產(chǎn)品可靠性的提高,目前我國(guó)制造業(yè)已經(jīng)具備了使用該技術(shù)的條件,特別是配合大型機(jī)組的DEH改造更有意義。收稿日期:2002-03-19(上接第52頁(yè)定子接地保護(hù)回路正確,構(gòu)成合理,動(dòng)作可靠;保護(hù)繼電器性能良好(但3定子接地保護(hù)LD-8型繼電器動(dòng)作功率大,故3定子