汽輪機的三種遮斷方式

汽輪機的三種遮斷方式汽輪機能可靠地遮斷是調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的基本功能，可以實現(xiàn)機組的正常停機和緊急情況下保護跳閘，保護汽輪機本身不發(fā)生損壞并避免事故的擴大。一般而言，汽輪機的遮斷方式有三種，就地手動、遠(yuǎn)方掉閘及緊急跳閘系統(tǒng)(emergencytrippingsystem，ETS)保護動作、超速情況下危急遮斷器飛錘(或飛環(huán))出擊。它們一般是通過危急遮斷器實現(xiàn)，要求快速、可靠。國標(biāo)DL/T711—1999中對汽門的關(guān)閉時間有明確的要求。危急遮斷器是汽輪機保安系統(tǒng)最為關(guān)鍵的重要部件，可以將它比喻為保安系統(tǒng)的“心臟”。通過它，可以實現(xiàn)汽輪機的遮斷。鑒于危急遮斷器的極端重要性，其安全可靠性應(yīng)引起人們的高度重視。1、危急遮斷器的繼電特性在保安系統(tǒng)中，起到控制作用，在緊急時實現(xiàn)汽輪機的遮斷，使主汽門關(guān)閉。汽門關(guān)閉后，不能再次立即開啟，必須操作相應(yīng)的裝置，如純液壓系統(tǒng)的啟動閥或數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(digitalelectrohydraulic，DEH)的掛閘電磁閥，使危急遮斷器的滑閥上移，處于上止點(掛閘)，封閉其控制的相關(guān)油口(如安全油和調(diào)節(jié)汽門的控制油)，以便可以重新開啟主汽門和調(diào)節(jié)汽門，為再次開機作準(zhǔn)備。危急遮斷器滑閥的設(shè)計具有所謂“繼電特性”，這也是危急遮斷器設(shè)計的初衷。2、DEH系統(tǒng)典型遮斷方式目前，新建的純電調(diào)系統(tǒng)或經(jīng)DEH改造的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，典型的遮斷方式是通過4個AST電磁閥直接泄掉高壓EH油路的安全油，它并不經(jīng)過危急遮斷器滑閥。如上海新華公司將低壓透平安全油通至隔膜閥上腔室，封閉高壓抗燃油AST油的泄油，建立AST油的過程為“機械掛閘”；在AST油路上，還設(shè)計有4個串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁閥(20/AST)，電磁閥被激勵關(guān)閉的過程稱為“電氣掛閘”。在這種設(shè)計下，危急遮斷器滑閥“掛閘”后，只有兩種情況可以使之動作，一是就地手打跳閘按鈕，泄去危急遮斷器滑閥下部的附加保安油；另一種情況就是在超速時冗余的飛錘出擊，打擊其上部的小滑閥，高壓油作用在上端面，同樣使滑閥下移。泄去其控制的低壓透平安全油，使隔膜閥動作，泄高壓抗燃油AST油，關(guān)主汽門和調(diào)節(jié)汽門。ETS(包括110%電氣超速保護)和遠(yuǎn)方停機的原理均是動作AST油路上的4個串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁閥(20/AST)，但此時，隔膜閥和危急遮斷器滑閥并不動作，即從傳統(tǒng)意義上看，汽輪機并未遮斷，危急遮斷滑閥仍處于“上止點”，DEH再次掛閘后，主汽門設(shè)計為自動開啟，使汽輪機處于不安全的狀態(tài)。

3、低壓遮斷電磁閥的設(shè)置

a)、一些機組在設(shè)置高壓抗燃油AST遮斷電磁閥的同時，還設(shè)置了低壓遮斷電磁閥，它的作用與就地手動停機裝置相同，即泄去危急遮斷器滑閥下部的附加保安油，設(shè)計為動作與AST電磁閥冗余，從而徹底遮斷了汽輪機。

b)、對汽輪機保安系統(tǒng)按一種稱為故障樹分析(faulttreeanalysis，F(xiàn)TA)的方法進行分析，建立以可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果的汽輪機“保安系統(tǒng)故障”為頂事件的故障樹模型。分析表明，低壓遮斷電磁閥的引入，使電磁閥故障事件原本屬一階割集，變?yōu)槎A，可靠性大為增強。

c)、以前國內(nèi)的純液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于沒有AST電磁閥，無一例外地設(shè)置了低壓遮斷電磁閥。目前電調(diào)裝置的低壓透平油部分仍然由汽輪機廠家供貨，哈爾濱汽輪機廠和上海汽輪機廠的機組傾向于取消該低壓遮斷電磁閥，而東方汽輪機廠的機組還較多地保留。

一些機組液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH改造后，取消了低壓遮斷電磁閥。原因是：一方面AST電磁閥本身已非?？煽?，且為4個串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)，兩個通道中每個通道至少有一只電磁閥誤動，才可導(dǎo)致停機；而當(dāng)需要停機時，電磁閥失電，此時兩個通道中每個通道至少有一只電磁閥拒動，才可能停不了機，并且這樣的設(shè)計為電磁閥在線活動試驗提供了可能。另一方面，低壓遮斷電磁閥的引入，反而帶來了誤動的可能性。DEH在每次遮斷之后，自動將轉(zhuǎn)速目標(biāo)值和設(shè)定值置為0r/min，不會發(fā)生存在誤掛閘主汽門自動開啟后，可能存在的轉(zhuǎn)速上升或飛升。對于未設(shè)置低壓遮斷電磁閥的機組，建議每次停機后應(yīng)就地手動或遠(yuǎn)方遮斷汽輪機，使危急遮斷滑閥“掉閘”。在任何情況下，不得強行掛閘，這也是原國家電力公司“二十五項反措”的要求。

4、危急遮斷器設(shè)置的探討目前DEH的可靠性已經(jīng)達到一個很高的水平，一些機組的改造中，將機械飛錘(飛環(huán))超速保護取消，整個危急遮斷裝置及相關(guān)的部套不復(fù)存在。如《山東電力集團公司2001年發(fā)電系統(tǒng)重點補充反事故技術(shù)措施》第一條規(guī)定：對于汽輪機已進行高壓抗燃油DEH改造的調(diào)速保安系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速保護有兩套以上的，原則上不再保留機械式危急遮斷器。其優(yōu)點是明顯的，可以省去前軸承箱中危急遮斷裝置，同時不再需要相應(yīng)的高壓油源。雖然危急遮斷裝置的存在多一道冗余的保護(兩個飛錘或飛環(huán)及相應(yīng)的危急遮斷器滑閥)，并且由于危急遮斷器滑閥的“繼電特性”，使機組掉閘后處于安全狀態(tài)，符合傳統(tǒng)安全、可靠的思想。但不能否認(rèn)，機械危急遮斷裝置有其不可避免的弊端，如固定飛錘彈簧預(yù)緊力的螺母在高速旋轉(zhuǎn)中可能松脫，使動作值發(fā)生漂移，一些電廠存在危急遮斷器誤動的情況；一旦油中含有雜質(zhì)、水分而銹蝕或部件出現(xiàn)卡澀、掛閘油壓消失，則會引起拒動，對于所有保護均經(jīng)過危急遮斷器動作的機組是非常致命的；大修或新建機組飛錘的調(diào)整多消耗燃料又延誤機組并網(wǎng)接帶負(fù)荷，且調(diào)整的時候需要熱態(tài)停止盤車，之后又面臨熱態(tài)啟動，有時需反復(fù)多次，存在不安全因素；因為危急遮斷器的存在，需要設(shè)置相應(yīng)的注油試驗裝置，正常運行中每2000h需進行例行維護試驗，因此而造成的誤操作停機或飛錘動作后不能復(fù)位的現(xiàn)象時有發(fā)生；而開機時由于大滑閥上部研磨面檢修不良或其他原因，可能導(dǎo)致掛不起閘；液壓部套動作后傳遞時間延遲，使汽門總關(guān)閉時間加長；對于動作值在10%以下的機組，由于兩個通道無法隔離，導(dǎo)致電氣10%超速保護試驗無法實際進行等。

而電子方式實現(xiàn)的超速保護動作值準(zhǔn)確、迅速，不存在上述缺點。以前我國自己設(shè)計制造的機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)為全液壓系統(tǒng)，無一例外地設(shè)置了危急遮斷器，隨著國外技術(shù)的引入和DEH的出現(xiàn)及可靠性增強，許多進口機組沒有危急遮斷器，國外先進的制造商趨向于不設(shè)置機械