【汽轮机故障预报警】

上汽自控中心2021-02-18 15:09:33

我们知道,在汽轮机运行时,如果出现威胁汽轮机设备安全的故障时,汽轮机保护系统必须立即自动脱扣停机,以保护汽轮机的安全。有条件时,在达到停机故障前应设有预报警,以声光的形式提示,给运行人员留有挽回和处理的余地。

故障“预报警”:

1.             脱扣信号的“预报警”

西屋机型在设计时就留有脱扣信号“预报警”的功能。

1)汽轮机超速保护;超速110-112%额定转速时脱扣;超速103%时具有超速保护控制的OPC动作预警。

2)汽轮机的排汽压力过高(或凝汽器真空过低)保护:排汽压力达到20.3Kpa(a)时脱扣;16.9Kpa(a)时预报警。

3)供轴承的润滑油压力过低保护:润滑油压力低于0.034-0.048Mpa时脱扣;0.048-0.062Mpa时预报警。

4)汽轮机推力瓦磨损,产生转子轴向位移的保护:转子轴向位移超过±1.0mm时脱扣;±0.9mm时预报警。

5)执行器动力油压过低的保护:正常运行时的动力油压为13~14Mpa,当油压降低到9.5Mpa时脱扣;10.3Mpa时预报警。

2.             超速保护的预警—OPC超速保护控制:

带有一定负荷的机组从电网上解列是最容易引起汽机超速的一种工况,OPC超速保护控制正是利用出现这种工况的前馈信号,提前关闭进汽调节阀,避免出现过大超速的一种有效的处理方法。OPC超速保护控制的最终目标是将汽机的超速控制在103%的预警水平下。OPC超速保护控制的描述详见第一章第十二节的“抑制汽轮机甩负荷时动态超速的措施”。

3.             低压缸排汽温度过高的预警:

低压缸排汽温度达到121时,告示运行人员要求机组脱扣。在达到80时预报警。当运行人员得到预报警信息后,可以采用改善凝汽器真空,调整再热蒸汽温度,提高汽机负荷,投入后汽缸喷水等措施,使低压缸排汽温度升高趋势得到抑制,使故障得到缓解。低压缸排汽温度升高与排汽压力或凝汽器真空有关,汽轮机启动或小流量时因蒸汽的回流以及叶片的鼓风更容易发生。西屋型机组在设计时就设有“后缸自动喷水”装置,在机组启动时转速达到2600/分就开始对后缸自动喷水,直至15%负荷才停止。在采取相应的措施后,低压缸排汽温度仍然继续升高时,才以手动方式脱扣停机。“后缸自动喷水”阀是一个气控阀,采用气开式结构,阀门开度根据喷水阀阀后压力由压力控制器自动调节。当被控电磁阀在汽机转速达到2600/分时通电激磁,打开喷水阀,向后缸喷水,直至汽机带15%负荷,被控电磁阀失电,停止喷水为止。2600/分汽机转速接点来自TSI监测仪表,15%负荷信号由中低压连通管压力开关检测。

4.             轴承金属温度或轴承回油温度过高的预报警:

径向轴承金属温度达到113时脱扣;107预报警。推力轴承金属温度达到107℃时脱扣;99预报警。轴承回油温度由于不一定能正确反映真正的轴承工作状况,通常不作为脱扣的依据。早期产品曾采用油杯式双金属温度计,都以75脱扣;65预报警作为调整整定值。当运行人员得到轴承温度预报警信息后,可以采用提高润滑油压;开启冷油器,加大冷却效果,降低润滑油温;减小汽机负荷;启动时可增加暖机时间,减小转子变形等措施使其缓解。仍然无效时,才用手动方式脱扣停机

5.             轴承振动过大的预报警:

轴承振动过大反映汽轮机轴系工作不正常。出现转子不平衡,变形弯曲,挠度过大等异常都可由轴承振动超限表现出来。

国际电工委员会在“IEC-45修订标准”中提出汽轮机振动合格标准(双振幅)(μm)如下表:

1 汽轮机振动合格标准

测点

转速(r/min)

100

1500

1800

3000

3600

6000

7200

轴承振动

75

50

40

25

21

12

6

转轴振动

150

100

80

50

42

25

12

 

国际标准化组织(ISO1986年制定的《回转机械转轴振动测量及其评价》(ISO7919/1-1986)对转轴单振幅振动的规定见下表:

 

2 转轴单振幅振动

转轴单振幅

振动(μm

转速(r/min)

1000

1500

1800

3000

3600

良好

76

62

57

44

40

报警

142

116

106

82

75

停机

209

170

156

121

110

 

根据这两个标准,并依照西屋,西门子机组的要求,对转速为3000/分的机组对轴相对于轴瓦的振动,通常规定小于0.076mm属正常范围,超过0.127mm预报警;达到0.254mm要求脱扣停机;对于轴瓦的振动,小于0.025 mm属合格,超过0.05mm应该引起注意,加强监督。当运行人员得到这些预报警信息后,可以采用改变汽机运行状态,改变汽机转速或负荷;也可根据DEH测出的振动变化趋势,判断是否有恶化的可能。在振动值以及振动增加趋势值都超过规定值时,用手动脱扣停机。

6.             汽缸与转子胀差超限的预报警:

根据汽轮机本体的具体结构,转子和汽缸的膨胀始点的位置来确定汽缸与转子的胀差极限值。超限通常发生在汽机启停以及负荷突变的过程。当汽机进入正常运行后,膨胀差将处在一个稳定的数值。在膨胀差超限时,表明汽缸,转子两者加热或冷却不一致。在出现膨胀差预报警时,应及时采取加强汽缸或转子不足部位的加热或冷却,使其缓解。

7.             上下缸温差过大的预报警:

过大的上下缸温差通常发生在疏水不畅,下缸出现积水的情况下,此时极易造成汽缸拱背,影响汽机正常运行。上下缸温差的极限值决定汽缸的结构,对西屋机型一般在达到或超过56℃差值时应考虑汽机脱扣;41时预报警。当运行人员得到预报警信息后,可以及时打开疏水阀,排除下缸积水,提高下缸温度,减小上下缸温差,来缓解这种异常状况。也可以在DEH控制器中设置“进水检测”逻辑,达到在预报警时用连锁保护回路自动打开疏水阀。

8.             高压缸排汽温度过高的预报警:

高压缸排汽温度过高一般发生在机组启动或脱扣停机过程,高压缸流量过小,甚至出现闷缸的情况下。一般规定高压缸排汽温度达到428时要求脱扣停机,以保护高压缸末级叶片;达到或超过404℃时预报警。当运行人员得到预报警信息后,应采取避免高压缸闷缸的措施,加大高压缸流量,或用开启高排通风阀,降低高压缸蒸汽密度来解决。也可以设计一些连锁保护回路,对高排通风阀和高排逆止阀的自动启闭处理。过小的高压缸流量是高压缸排汽温度升高的主要原因,调节级后压力与高压缸排汽压力的比值可作为高压缸排汽温度升高的预示。在压比低于1.7时应采取脱扣的处理方式。

9.             执行器动力油压过低的预报警:

执行器动力油压低于10.3Mpa时预报警。在尚未到达预报警数值时,动力油压降低到11Mpa可以提前自动连锁启动备用的动力油泵,缓解润滑油压力的进一步降低。考虑到执行器动作次数过多,会引起动力油压瞬间降低的情况,动力油压过低的脱扣可延时执行。

10.         润滑油压力过低的预报警:

润滑油压力低于0.048-0.062Mpa时预报警。在尚未到达预报警数值时,例如在润滑油压力达到0.069-0.075Mpa可以提前自动连锁启动备用的交流或直流润滑油泵,缓解润滑油压力的进一步降低。