□蔡祥祥

一、汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)的功能及原理

秦二廠3、4號(hào)機(jī)組設(shè)置汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)功能是在反應(yīng)堆、發(fā)變組出現(xiàn)故障或者在汽機(jī)出現(xiàn)任何其他預(yù)設(shè)的機(jī)械故障時(shí)為汽機(jī)安全停機(jī)提供可靠的自動(dòng)動(dòng)作方式，以防止事故出現(xiàn)并擴(kuò)大，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的，并將汽機(jī)脫扣信號(hào)發(fā)送到反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)。

汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥門(mén)的開(kāi)關(guān)或調(diào)節(jié)由油動(dòng)機(jī)的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)和油動(dòng)機(jī)活塞桿是通過(guò)杠桿連接的，閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油進(jìn)入活塞下部，帶高壓的調(diào)節(jié)油提供活塞向上的動(dòng)力使汽輪機(jī)進(jìn)汽閥開(kāi)啟；汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)的關(guān)閉是依靠安裝在活塞上的彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)的；汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥門(mén)的控制模塊上裝有一個(gè)卸載閥，通過(guò)控制油壓來(lái)控制卸載閥開(kāi)啟和關(guān)閉：當(dāng)控制油壓在預(yù)設(shè)壓力時(shí)，卸載閥關(guān)閉，汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)的高壓供油母管的高壓調(diào)節(jié)油可以使汽機(jī)進(jìn)汽閥開(kāi)啟；當(dāng)控制油壓消失時(shí)卸載閥開(kāi)啟，導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)的油動(dòng)機(jī)活塞腔體中的高壓油通過(guò)排油母管排出，通過(guò)高壓回油管線進(jìn)入汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油箱，使得汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)在彈簧的作用下關(guān)閉。OPC母管(汽輪機(jī)的超速保護(hù)供油母管)專門(mén)供給調(diào)節(jié)閥和再熱調(diào)節(jié)閥控制油壓；AST母管(汽輪機(jī)緊急停機(jī)保護(hù)供油母管)專門(mén)供給主汽門(mén)和再熱主汽門(mén)控制油壓。這兩個(gè)母管之間設(shè)有逆止閥，逆止閥允許OPC母管的油向AST母管單向流動(dòng)，這樣設(shè)置可以保證OPC母管卸壓，只會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥和再熱調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；而AST母管卸壓，會(huì)導(dǎo)致所有的汽輪機(jī)進(jìn)汽閥關(guān)閉。由以上總結(jié)可知：?jiǎn)为?dú)的OPC母管卸壓不會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)脫扣；AST母管卸壓會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)脫扣；汽輪機(jī)的超速保護(hù)是依靠汽輪機(jī)高壓缸的主汽門(mén)和低壓缸的再熱主汽門(mén)關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

在AST母管安裝上有一個(gè)油動(dòng)隔膜閥，通過(guò)油動(dòng)隔膜閥的開(kāi)啟能對(duì)AST母管卸壓，這就是汽輪機(jī)的機(jī)械超速保護(hù)的動(dòng)作原理。通過(guò)保安油控制油動(dòng)隔膜閥的開(kāi)關(guān)，保安油來(lái)自汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的潤(rùn)滑油；保安油建立時(shí)油動(dòng)隔膜閥關(guān)閉，一旦保安油消失，油動(dòng)隔膜閥開(kāi)啟，從而將AST母管卸壓，導(dǎo)致汽輪機(jī)所有進(jìn)汽閥門(mén)的卸載閥開(kāi)啟，汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)在彈簧的作用下關(guān)閉，最終實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)停機(jī)。

(一)機(jī)械超速飛錘動(dòng)作。汽輪機(jī)機(jī)頭的高壓缸1號(hào)軸承箱內(nèi)安裝了超速飛錘，當(dāng)汽輪機(jī)超速時(shí)，產(chǎn)生的離心力使飛錘動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械超速保護(hù)。秦二廠3、4號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3,000轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī)械超速保護(hù)定值設(shè)定為110%～111%的額定轉(zhuǎn)速。機(jī)械脫扣裝置的復(fù)位：當(dāng)機(jī)械脫扣裝置動(dòng)作后，在機(jī)頭處將手動(dòng)復(fù)位桿打到復(fù)位位置使保安油回路處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)啟動(dòng)后，帶壓潤(rùn)滑油通過(guò)保安油回路使油動(dòng)隔膜閥關(guān)閉。機(jī)械脫扣裝置復(fù)位也稱為就地掛閘。

(二)就地手動(dòng)脫扣。汽輪機(jī)機(jī)頭的高壓缸1號(hào)軸承箱內(nèi)安裝了手動(dòng)脫扣手柄，當(dāng)手動(dòng)脫扣手柄置于打閘位置時(shí)，保安油快速卸壓導(dǎo)致油動(dòng)隔膜閥開(kāi)啟，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)停機(jī)；手動(dòng)脫扣手柄正常情況下置于正常位置，只有在非常緊急的情況下，所有的停機(jī)手段都失效時(shí)，由運(yùn)行人員在機(jī)頭處進(jìn)行緊急停機(jī)，以保護(hù)汽輪機(jī)。

二、機(jī)械超速的試驗(yàn)

為了確保汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)的安全，必須確保超速飛錘能正確動(dòng)作，從而能及時(shí)關(guān)閉汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)實(shí)現(xiàn)安全停機(jī)。機(jī)組根據(jù)定期試驗(yàn)周期，必須對(duì)汽輪機(jī)機(jī)械超速保護(hù)的每一個(gè)零部件進(jìn)行試驗(yàn)。

(一)注油試驗(yàn)。為了保證汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的安全，需要進(jìn)行注油實(shí)驗(yàn)，由維修機(jī)械人員根據(jù)彈簧調(diào)整的力度，通過(guò)對(duì)油壓的控制來(lái)模擬超速產(chǎn)生的離心力，從而使飛錘動(dòng)作，通過(guò)連鎖裝置使手動(dòng)脫扣手柄置于打閘位置。通過(guò)這些連鎖動(dòng)作來(lái)檢查機(jī)械超速裝置的正確性。

(二)超速試驗(yàn)。定期試驗(yàn)大綱中關(guān)于汽輪機(jī)超速試驗(yàn)的周期有如下規(guī)定：機(jī)組做甩負(fù)荷試驗(yàn)前；機(jī)組停機(jī)超過(guò)一個(gè)月后再次啟動(dòng)時(shí)；新安裝機(jī)組或汽輪機(jī)大修后第一次啟動(dòng)；調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整或解體檢修后。在進(jìn)行超速試驗(yàn)時(shí)，為了確保機(jī)械超速失效時(shí)汽輪機(jī)的緊急停運(yùn)，運(yùn)行人員必須站在機(jī)頭的脫扣手柄前。在DEH中設(shè)定50轉(zhuǎn)/分鐘的升速率進(jìn)行汽輪機(jī)升速，當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)1.11n0即3,330轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，若機(jī)械超速裝置仍然沒(méi)有動(dòng)作，則機(jī)頭處的運(yùn)行人員必須進(jìn)行手動(dòng)打閘，防止發(fā)生汽輪機(jī)飛車事故。

超速試驗(yàn)的轉(zhuǎn)速一般達(dá)到1.10～1.11n0即3,300～3,330轉(zhuǎn)/分鐘，在該轉(zhuǎn)速下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子受到的離心力是正常情況下的1.2倍以上，為了確保汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在整個(gè)壽期內(nèi)不出現(xiàn)疲勞斷裂或脆性斷裂，必須進(jìn)行機(jī)械超速試驗(yàn)。機(jī)械超速試驗(yàn)規(guī)程的試驗(yàn)條件：汽輪機(jī)在10%額定負(fù)荷運(yùn)行8小時(shí)，使汽輪機(jī)充分暖機(jī)后，才減負(fù)荷至零負(fù)荷再進(jìn)行汽輪機(jī)機(jī)械超速試驗(yàn)，每次試驗(yàn)的時(shí)間控制在15分鐘。如果汽輪機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在10%額定功率以上，在這種情況下，汽輪機(jī)處于充分暖機(jī)狀態(tài)，汽機(jī)動(dòng)靜部分的溫度都是均勻的，若此時(shí)再進(jìn)行超速試驗(yàn)，則可直接減負(fù)荷到零，然后進(jìn)行機(jī)械超速試驗(yàn)。

如果達(dá)到了機(jī)械超速保護(hù)的定值，而機(jī)械超速保護(hù)不能正常動(dòng)作時(shí)，則需要停機(jī)處理。對(duì)脫扣機(jī)構(gòu)、危急泄油滑閥和超速飛錘進(jìn)行檢查，必要時(shí)應(yīng)該調(diào)整超速飛錘彈簧的壓緊力以防止彈簧過(guò)度壓緊。確認(rèn)以上檢查都正常后，再一次進(jìn)行機(jī)械超速試驗(yàn)。

(三)手動(dòng)脫扣試驗(yàn)。汽輪機(jī)手動(dòng)脫扣試驗(yàn)周期是汽輪機(jī)每次啟動(dòng)都必須進(jìn)行的試驗(yàn)，它是為了檢查脫扣機(jī)構(gòu)及危急泄油滑閥的性能正常。在汽輪機(jī)機(jī)頭利用手動(dòng)打閘手柄對(duì)汽輪機(jī)打閘，以驗(yàn)證汽輪機(jī)的手動(dòng)打閘功能。

三、機(jī)械超速與電超速的比較

(一)機(jī)械超速在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的經(jīng)驗(yàn)反饋。汽輪機(jī)機(jī)械超速試驗(yàn)時(shí)，對(duì)葉片的損傷較大；飛錘的彈簧壓緊程度調(diào)整比較困難，進(jìn)而影響了超速定值，誤差比較大；進(jìn)行注油試驗(yàn)時(shí)，增加了油回路漏油點(diǎn)，影響了油回路的完整性，增加了維修工作；大修后起機(jī)時(shí)做機(jī)械超速試驗(yàn)前，需要帶低負(fù)荷暖機(jī)8小時(shí)，影響二次并網(wǎng)的時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益差。

(二)電超速的優(yōu)點(diǎn)及改造項(xiàng)目。DEH數(shù)字技術(shù)已經(jīng)成熟穩(wěn)定，目前供電、控制、保護(hù)功能均已冗余，安全可靠。

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行如下改造：第一，取消機(jī)械超速相關(guān)的裝置及設(shè)備，保留飛錘本身(用緊固螺絲擰緊)；第二，增加一套獨(dú)立電超速裝置，包括一個(gè)三取二的跳機(jī)塊和一個(gè)帶指示燈的就地跳機(jī)按鈕用于新增的獨(dú)立電超速保護(hù)系統(tǒng)，取代目前使用的就地手動(dòng)打閘及機(jī)械超速保護(hù)系統(tǒng)。在操縱員站增加相關(guān)圖形按鈕；第三，在汽輪機(jī)前箱陸側(cè)附近布置一個(gè)新增的電超速保護(hù)裝置，安裝位置的選擇偏于日常檢修和日常巡檢。在前箱內(nèi)新增四個(gè)電超探頭及更換探頭支架。

改造完成后，有兩個(gè)并聯(lián)布置的跳機(jī)模塊，其中一個(gè)是OPC-AST聯(lián)合四取二跳機(jī)塊，一個(gè)是新增用于實(shí)現(xiàn)獨(dú)立電超速保護(hù)跳機(jī)功能的三取二跳機(jī)塊。

四、結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)機(jī)械超速保護(hù)取消，增加電超速保護(hù)，對(duì)于運(yùn)行的日常巡檢和操作有如下改變：第一，汽輪機(jī)機(jī)械超速保護(hù)取消后，取消了機(jī)械超速試驗(yàn)；第二，汽輪機(jī)保護(hù)通道邏輯檢查試驗(yàn)增加了電超速邏輯通道試驗(yàn)的內(nèi)容；第三，汽輪機(jī)機(jī)頭取消了手動(dòng)打閘手柄，增加了一個(gè)電超速模塊DOPS，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前手動(dòng)跳閘試驗(yàn)需要按下手動(dòng)打閘按鈕；第四，汽輪機(jī)超速保護(hù)跳閘裝置動(dòng)作試驗(yàn)，取消機(jī)械超速的試驗(yàn)內(nèi)容，增加了電超速保護(hù)裝置的試驗(yàn)內(nèi)容。