汽轮机组的保护试验研究与应用

孙之斌

（山钢股份莱芜分公司能源动力厂，山东 莱芜 271104）

莱钢能源动力厂25 MW汽轮发电机（C25-3.43/0.981）引进自青岛捷能汽轮机集团有限公司，本汽轮机为单缸、单抽汽、凝汽式汽轮机，本体主要由转子部分和静子部分组成。转子部分包括整锻转子、叶轮、叶片、联轴器、主油泵叶轮等；静子部分包括汽缸、蒸汽室、喷嘴组、隔板、汽封、轴承、轴承座、调节汽阀等。汽轮机是高温、高压、高转速设备，所以汽轮机的设备安全运行保护一直受到高度重视。按技术规程要求汽轮机每次启动之前，都要做各项联锁保护实验，经确认联锁保护动作正常方可启动。即使如此，在汽轮机运行的过程中常有因联锁系统误动作而造成停机的事故，引起生产波动，造成一定的经济损失。本文主要论述了汽轮机相关保护试验的研究与应用。

1 汽轮机概述

转子采用整锻加套装的组合型式，共有13级动叶，其中一级双列调节级、一级单列调节级、11级压力级（其中末四级为全三维扭叶级），转子通过刚性联轴器与发电机转子连接。汽轮机后轴承座与后汽缸分立，设有立销，从而防止了后汽缸热膨胀对机组中心的影响。后轴承座装有汽轮机后轴承、发电机前轴承、盘车装置、盘车用电磁阀、联轴器护罩、胀差支架等。汽缸为单缸结构，由前、中、后缸三部分组成，下部有工业抽汽口和加热器用回热抽汽口，汽缸排汽室通过排汽接管与凝汽器刚性连接。排汽接管内设有喷水管，当排汽室温度超限时，喷入凝结水，降低排汽温度。排汽室顶部装有安全膜板，当排汽压力过高，超过限定值时，安全膜片破裂，向大气排泄蒸汽。前汽缸由两个“猫爪”支撑在前轴承座上，前轴承座放置在前底板上。

2 汽轮机组的保护试验

2.1 超速保护试验

该实验主要验证汽机实际超速动作转速在规定范围之内，汽机调速特性，检验汽机危机保安器动作正常。具体试验步骤为:试验各保安装置分别动作正常，主汽门、调节汽门、抽汽逆止门均能迅速关闭。机组启动正常，带20%额定负荷运行一小时后，自动化部确认停机保护投入正常。在505E面板上按下超速试验投入键（OVERSPEED），同时按住升速键（ADJ▲），逐渐提升机组转速，当转速升至3270rpm时，电子超速跳车保护动作，自动主汽门、调速汽门、抽汽逆止门关闭。仪表解除电跳停机保护。重新挂闸冲转，升速至3000rpm。用上述同样方法提升机组转速，当转速升至3300～3360rpm时，危急遮断器动作，自动主汽门、调速汽门、抽汽逆止门关闭。待转速降至3060-3030rpm以下时，用机头复位手柄重新挂闸，开启自动主汽门，维持3000rpm。如转速到达3360rpm时，危急遮断器不动作，应立即手动停机，停机后由检修人员调整后重新试验。记录危急遮断器动作转速及其动作时的调速保安油压。超速试验在同一情况下试验次数不低于二次，两次动作转速均应在合格范围内，且两次动作转速差不超过额定转速的0.6%。试验结束，维持额定转速。

2.2 喷油试验

喷油试验室利用喷油增加飞锤离心力，一般做两次，作对比。根据油压判断飞锤正常动作时的对应的转子转速是否稳定。喷油试验在机组运行2000小时或在超速试验合格后进行。应在专业技术人员主持下进行。具体试验步骤为启动机组空负荷运行正常或发电机解列后，启动交流调速油泵后进行。按下喷油试验切换阀，将危急遮断油门从保安系统中切除。将机组转速降至2850rpm，旋转喷油试验注油阀手轮，使注油滑阀到底，向危急遮断器偏心环内喷油。慢慢提升转速至2890～2950rpm时，危急遮断器应动作。用复位阀使危急遮断油门重新挂闸，然后松开切换阀手柄，使危急遮断油门重新进入保安系统。停止交流调速油泵运行，投入联锁。若危急遮断器未动作，可继续提升转速到危急遮断器动作为止。但转速升最高不超过3030rpm，如到3030rpm仍不动作，应停止试验，调整注油装置。试验完毕，记录好动作转速。

2.3 低真空保护试验

真空过低，可能会造成排汽温度过高，使得凝汽器铜管泄漏，还会使低压转子中心上移，导致机组振动。当机组进汽量突然增加时也会造成真空快速降低甚至使低压缸内负压变正压，损坏设备。所以设置汽轮机低真空保护。试验前确认低真空保护投入。然后启动高压交流油泵。自动主汽门前应可靠地切断汽源。开启自动主汽门，控制调速汽门微开。由自动化部人员输入模拟量，当真空高于-84kPa时，并发出声光报警信号。自动化部人员接通真空-70KPa开关时，自动主汽门、调速汽门关闭，并发出信号。试验结束，恢复系统正常，作好记录。

2.4 汽轮机联动发电机跳闸保护试验

启动高压交流油泵，开启自动主汽门到10%位置，控制调速汽门微开。联系电气专业人员合上发电机主油开关，投入机电联锁保护。手动打闸，自动主汽门及调速汽门关闭，同时发电机跳闸。并发出声光信号。发电机联动汽轮机跳闸保护试验。启动高压调速油泵，开启自动主汽门到10%位置，控制调速汽门微开。联系电气合上发电机主油开关，投入机电联锁保护。联系电气使发电机油开关跳闸，自动主汽门、调速汽门迅速关闭，并发出声光信号。

2.5 轴振大保护试验

该试验能够验证汽机轴向位移保护通道电气回路正常，检验汽机轴向位移保护动作正常。主要启动调速油泵，开启自动主汽门到10﹪位置。控制调速汽门微开，投入轴承振动大保护。联系自动化部人员发出:轴振170μm信号，则轴承振动大报警。联系自动化部人员发出:轴振260μm信号，则自动主汽门、调速汽门关闭，并发出声光信号。

结语

本文结合山东莱钢集团能源动力厂汽轮发电机组的结构特点论述了确保汽轮机组设备安全运行的常见保护试验，介绍了试验步骤及注意事项，经长时间生产实践，严格执行各项试验，能故障率明显降低，保证了生产的顺利进行。

[1]许永红。300MW汽轮机组喷油试验故障分析[J].电力安全技术，2008,（10）:26-29.