广州发电厂1号汽轮机电超速保护系统的改进0揭阳
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广州发电厂1号汽轮机电超速保护系统的改进
广州发电厂1号汽轮机电超速保护系统的改进 2011年12月09日 来源： 广州发电厂1号汽轮机是上海汽轮机厂生产的50 MW的抽汽凝汽式汽轮机，从其二段抽汽进行供热。型号为C50－90／13－1，进汽压力为9 MPa，进汽温度为535℃，排汽压力为0．004 MPa，抽汽压力为1．3 MPa，抽汽量为160 t／h，冷却水温为20℃，额定转速为3 000 r／min，为了防止在甩负荷时超速，设有电超速保护装置。1号汽轮机做的调节系统静态特性试验的结果完全符合国家机械电子工业部的汽轮机调节系统技术条件标准，但是甩全负荷动态试验不合格。1 发现问题 在甩负荷动态试验中发现转速在电超速保护系统投入的情况下甩全负荷（不供热时）飞升至3 445 r／min；在电超速保护系统切除情况下甩全负荷（不供热时）转速飞升至3 480 r／min；调节系统动态迟缓率ε大大地超过了0．3％这个厂家给定值。由此可见，无论电超速保护系统投入与否，该机组都经不起甩掉全负荷。实际上，一台动态性能良好的机组在甩掉全负荷时，调节系统应该能够将机组的转速控制在危急遮断器动作转速以下。而该机组转速飞升到危急遮断器动作转速（3 300～3 360 r／min）以上，这样汽轮机只能单靠危急遮断器来防止超速事故的发生，威胁着机组的安全运行。实践也证明，危急遮断器长期处于静止状态，极易引起卡涩或动作失常，所以单靠危急遮断器很难保证机组的安全运行。 2 汽轮机经不起甩负荷的原因分析们对液压控制系统、电气、热控回路等进行了认真分析，发现液压控制系统响应延迟，甩负荷时预启时间过长，前0．5 s油动机基本未起动，高压油动机从动作开始到结束需0．8 s（中压油动机需0．55s），也就是说从甩负荷信号发出到油动机动作完成需1．3 s。而油动机动作开始前0．5 s，全负荷蒸汽量进入汽轮机对甩负荷后转速飞升影响极大，油动机开始动作后0．8 s蒸汽量从满负荷状态逐渐减至零，时间较长，因此转速飞升也较严重。 飞升转速的理论计算： a）根据厂家提供汽轮发电机组转子飞轮矩 b）由图1可知，从甩负荷信号发出到油动机 起动需0．5 s，从油动机起动到蒸汽流量降至零需0．8 s。输出功率变化曲线的线性化分析如下： 前0．5 s功率P0．5＝50 MW，通过线性化取平均值，后0．8 s功率P0．8＝25 MW，由拖动转矩公式M＝P／ω可得前0．5 s转子转矩当汽轮机甩全负荷时Mload＝0，那么前0．5 s转子角加速度为 分析结果与录波器上录波图的结果以及智能转速表的内存数据基本相符，转速飞升值高于危急遮断器动作转速上限（3 360 r／min），因此动态特性不合格。3 解决问题 由于调速系统迟缓率偏大，调节阀关闭延迟，导致飞升转速超过上限值，电超速保护系统也未能发挥其应有作用，因此我们在油动机结构和电超速保护系统上做了一些改进。3．1 油动机结构的改进 通过对原电超速保护系统图以及油动机结构图进一步分析，发现电超速保护电磁阀离高压油动机的管路长，管径小，且弯头、三通管等管件多，油压损失致使油动机动作迟缓。因此采取在高压油动机旁新增加泄放二次油压电磁阀1 YV和增加一号脉冲油的电磁阀2 YV，使汽门延迟关闭的时间大大减少。针对调速系统迟缓率高，高压油动机行程时间长，对1号机做以下改进： a）在高压油动机两侧机底各加装两个电磁阀，当机组甩负荷时电磁阀通电动作，一个快速泄去二次油压，另一个同时从调压器一号脉冲油路充入高压油。由于新加装电磁阀靠近高压油动机，油管短，也没有不必要的管件，大大缩短了高压油动机延时关闭的时间，加快了高压油动机关闭速度。 b）将高压油动机错油门下的压缩弹簧的弹性系数k由102 N／cm改为146．3 N／cm，以提高错油门动作的反应速度，并将四个电磁阀的控制回路并入电超速保护系统输出回路中。 c）为了改善调速系统的稳定性，在厂家的指导下，将高压油动机的φ250 mm活塞换成φ200 mm活塞；为了缩短自动主汽门的关闭时间，分别在自动主汽门的操纵座和错油门座上各钻一个φ13mm的孔，中间加装一条φ22 mm的管以增大排油面积，加速主汽门的关闭。3．2 电超速保护系统的改进 图2 电超速保护系统控制电路一 针对电超速保护系统未能发挥其应有的作用，进一步分析电气、热控回路。并通过用智能毫秒表对每个继电器进行测试，发现直流中间继电器动作迟缓时间为0．022 s，直流接触器动作迟缓时间为0．105 s，而油开关动