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『结构』简单轻松全面的了解汽轮机超速保护 汽轮机是在高温、高压下高速运转的机械，其旋转部件承受巨大 的离心力，该离心力是与转速的平方成正比的，因此随着转速的升高， 其离心力将快速上升。汽轮机的转子一般是根据额定转速的 115%～ 120%来设计的，一旦转速超过其强度极限，将造成叶片断裂、动静碰 摩、甚至断轴等严重事故。汽轮机蒸汽参数高、流量大，机组甩负荷 后转子动态飞升转速很高。所以，汽轮机超速保护系统是汽轮机保护 系统中最重要的方面之一。为了防止汽轮机发生超速事故，汽轮机组 都配备有超速保护系统。 一般汽轮机的自动保护系统，是由 OPC(超速保护控制) 、ETS(跳 闸保护系统) 和机械超速保护系统组成，用于关闭汽阀并防止超速或 遮断汽轮机。 1 汽轮机超速原因分析 调速系统故障 要保证汽轮机在额定转速下正常运行，而且甩负荷后转速升高不 超限，调速系统正常工作是首要的条件。否则，汽轮机的转速极易飞 升。具体原因主要有以下几点： ①调速汽阀故障，不能正常的关闭或者关闭不严密，漏汽量较大； ② 汽逆止门卡涩或者不严密； ③调速系统迟缓率过大，在甩负荷时，调速汽门不能迅速关闭而 切断进汽； ④调节系统的速度变动率过大； ⑤调节系统整定不当，如同步器调整范围、配汽机构膨胀间隙不 合等； ⑥调节元件缺陷如杠杆刚度不够、连杆卡涩等。 保护系统故障 ①自动主汽门或调速汽门卡涩，无法正常动作； ②抽汽逆止阀卡涩或不动作； ③危急保安器滑阀故障，无法正常动作； ④另一个很重要的原因就是危急保安器本身出故障，不动作或者 动作转速过高。一般的保护系统对危急保安器的动作转速都设置为 1.10 n～1.12 n，它可以保证汽轮机的转速不至于上升过高。造成危 急保安器不动作的原因主要有： ①飞锤或飞环导杆卡涩，不能正常飞出；②弹簧变形过大，产 生摩擦影响动作；③打击板间隙过大，撞击子不能顺利撞击滑阀使其 动作；④动静部件之间不协调，运行时造成阻碍。 运行或操作不当 ①电力系统线路故障，使发电机油断路器跳闸，汽轮机负荷突然 甩到零； ②单个机组带负荷运行时，负荷骤然下降； ③正常停机过程中，解列的时候或解列后空负荷运行时； ④汽轮机启动过程中，闯过临界速度后应定速时或空负荷运行时； ⑤危急保安器做超速试验不当，转速飞升猛增； ⑥运行操作不当，如开启升速主汽门开得太快，停机过程中带负 荷解列，或者同步器调整超过了规定范围。 同时也有转子本体设备的影响，转子更长、质量更大，转动惯 量越大，甩负荷时其转子飞升速度也越大。同时也有参数和容量的影 响。一旦由于某种原因导致汽轮机转子超速，就会对设备产生极大的 损害，严重时还会发生飞车事故。随着汽轮机组参数的提高和单机功 率的增大，机组的时间常数越来越小，甩负荷后飞升加速度更大，因 此，一般制造厂都规定汽轮机的转速不允许超过额定转速的 1.10～ 1.12 倍，最大不允许超过 1.15 倍。此外，为了更好的保护机组的 安全，就必须严格监视汽轮机的转速并配备超速保护装置。 2 汽轮机保护装置简介 目前大型汽轮机超速保护装置通常主要包括3 个方面的内容：① 超速预保护（即 OPC）；②常规机械超速保护装置（即危急保安器）； ③电超速保护。 目前哈汽、东汽和上汽生产的600 MW 等级超临界汽轮机超速 保护装置的设计思路大体相同，所不同的是，各厂家根据的自己的设 计思路和习惯，参数选取略有不同。表中列出了国内几大汽轮机厂的 600 MW 超临界机组超速保护系统的主要数据，为了更好地进行对比， 表中还列出了相关亚临界机组的数据。北重生产的 600MW 超临界汽 轮机超速保护装置则沿袭ALSTOM 对带基本负荷机组的设计思路，没 有设置OPC，而采用 ACC 加速继电器保护，当汽轮机飞升转速达动作 值时关小高中压调节汽门。 由表可知，当汽轮机转速达到或超过额定转速的 103%时，上 汽和哈汽的超临界机组 OPC 电磁阀同时泄去高压调节汽门和中压调 节汽门的安全油，使高中压调节汽门快速关闭，防止汽轮机转速进一 步升高；当转速达到或超过额定转速 110%时，迅速关闭全部进汽阀 门，使汽轮机跳闸，保护汽轮机。其 OPC 的工作原理如图