汽轮机技术问答3

汽轮机技术问答:

三、汽轮机的调节与保护

1．汽轮机油系统的作用是什么？

汽轮机油系统的作用如下：

⑴向机组各轴承供油，以便润滑和冷却轴承。

⑵供给调节系统和保护装置稳定充足的压力油，使它们正常工作。

⑶供应各传动机构润滑用油。根据汽轮机油系统的作用，一般将油系统分为润滑油系统和调节（保护）油系统两个部分。

2．为什么要将抗燃油作为汽轮发电机组油系统的介质？它有什么特点？

随着机组功率和蒸汽参数的不断提高，调节系统的调节汽门提升力越来越大，提高油动机的油压是解决调节汽门提升力增大的一个途径。但油压的提高、容易造成油的泄漏，普通汽轮机油的燃点低，容易造成火灾。抗燃油的自燃点较高，即使它落在炽热高温蒸汽管道表面也不会燃烧起来，抗燃油还具有火焰不能维持及传播的可能性。从而大大减小了火灾对电厂威胁。抗燃油的最大特点是它的抗燃性，但也有它的缺点，如有一定的毒性，价格昂贵，粘温特性差（即温度对粘性的影响大）。所以一般将调节系统与润滑系统分成两个独立的系统。调节系统用高压抗燃油，润滑系统用普通汽轮机油。

3．主油箱的容量是根据什么决定的？什么是汽轮机油的循环倍率？

汽轮机主油箱的贮油量决定于油系统的大小，应满足润滑及调节系统的用油量。机组越大，调节、润滑系统用油量越多。油箱的容量也越大。汽轮机油的循环倍率等于每小时主油泵的出油量与油箱总油量之比，一般应小于12。如循环倍率过大，汽轮机油在油箱内停留时间少，空气、水分来不及分离，致使油质迅速恶化，缩短油的使用寿命。

4．汽轮机的润滑油压是根据什么来确定？

汽轮机润滑油压根据转子的重量、转速、轴瓦的构造及润滑油的粘度等，在设计时计算出来，以保证轴颈与轴瓦之间能形成良好的油膜，并有足够的油量来冷却，因此汽轮机润滑油压一般取0.12～0.15MPa。润滑油压过高可能造成油挡漏油，轴承振动。油压过低使油膜建立不良，甚至发生断油损坏轴瓦。

5．汽轮机油箱为什么要装排油烟风机？

油箱装设排油烟风机的作用是排除油箱中的气体和水蒸气。这样一方面使水蒸气不在油箱中凝结；另一方面使油箱中压力不高于大气压力，使轴承回油顺利地流入油箱。反之，如果油箱密闭，那么大量气体和水蒸气积在油箱中产生正压，会影响轴承的回油，同时易使油箱油中积水。排油烟风机还有排除有害气体使油质不易劣化的作用。

6. 油箱底部为什么要安装放水管？

汽轮机运行中，由于轴封漏汽大、水冷发电机转子进水法兰漏水过多等原因，使汽轮机油中带水。这些带有水分的油回到油箱后，因为水的比重大，水与油分离后沉积在油箱底部。及时排除这些水可避免已经分离出来的水再与油混合使油质劣化。所以油箱底部都装有放水管。

7．汽轮机油油质劣化有什么危害？

汽轮机油质量的好坏与汽轮机能否正常运行关系密切。油质变坏使润滑油的性能和油膜力发生变化，造成各润滑部分不能很好润滑，结果使轴瓦乌金熔化损坏；还会使调节系统部件被腐蚀、生锈卡涩，导致调节系统和保护装置动作失灵的严重后果。所以必须重视对汽轮机油质量的监督。

8．什么是汽轮机油的粘度？粘度指标是多少？

粘度是判断汽轮机油稠和稀的标准。粘度大，油就稠，不容易流动；粘度小，油就稀、薄容易流动。粘度以恩氏度作为测定单位，常用的汽轮机油粘度为恩氏度2.9～4.3。粘度对于

轴承润滑性能影响很大，粘度过大轴承容易发热，过小会使油膜破坏。油质恶化时，油的粘度会增大。

9．为什么汽轮机轴承盖上必须装设通气孔、通气管？

一般轴承内呈负压状态，通常这是因为从轴承流出的油有抽吸作用所造成的。由于轴承内形成负压，促使轴承内吸入蒸汽并凝结水珠。为避免轴承内产生负压，在轴承盖上设有通气孔或通气管与大气连通。另一方面，在轴承盖上设有通气管也可起着排除轴承中汽轮机油由于受热产生的烟气的作用，不使轴承箱内压力高于大气压。运行中应注意通气孔保持通畅防止堵塞。

10．汽轮机调节系统的任务是什么？汽轮机调节系统的基本任务是：在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机的功率以满足用户用电量变化的需要，同时保证汽轮机发电机组的工作转速在正常允许范围之内。

11．调节系统一般应满足哪些要求？

调节系统应满足如下要求：

⑴当主汽门全开时，能维持空负荷运行。

⑵由满负荷突降到零负荷时，能使汽轮机转速保持在危急保安器（ETS保护）动作转速以下。

⑶当增、减负荷进，调节系统应动作平稳，无晃动现象。

⑷当危急保安器（ETS保护）动作后，应保证高、中压主汽门、调节汽门迅速关闭。⑸调节系统速度变动率应满足要求（一般在4%～6%），迟缓率越小越好，一般应在0.5%以下。12．汽轮机调节系统一般由哪几个机构组成？

汽轮机的调节系统根据其动作过程，一般由转速感受机构、传动放大机构、执行机构、反馈装置等组成。

13．汽轮机调节系统各组成机构的作用分别是什么？

转速感受机构：感受汽轮机转速变化，并将其变换成位移变化或油压变化的信号送至传动放大机构。按其原理分为机械式、液压式、电子式三大类。传动放大机构：放大转速感受机构的输出信号，并将其传递给执行机构。执行机构：通常由调节汽门和传动机构两部分组成。根据传动放大机构的输出信号，改变汽轮机的进汽量。反馈装置：为保持调节的稳定，调节系统必须设有反馈装置，使某一机构的输出信号对输入信号进行反向调节，这样才能使调节过程稳定。反馈一般有动态反馈和静态反馈两种。

14．什么调节系统的静态特性和动态特性？调节系统的工作特性有两种：即动态特性和静态特性。在稳定工况下，汽轮机的功率和转速之间的关系即为调节系统的静态特性。从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况的过渡过程的特性叫做调节系统的动态特性，是指在过渡过程中机组的功率、转速、调节汽门的开度等参数随时间的变化规律。

15．什么是调节系统的静态特性曲线？对静态特性曲线有何要求？

调节系统的静态特性曲线即在稳定状态下其负荷与转速之间的关系曲线。

调节系统静态特性曲线应该是一条平滑下降的曲线，中间不应有水平部分，曲线两端应较陡。如果中间有水平部分，运行时会引起负荷的自发摆动或不稳定现象。曲线左端较陡，主要是使汽轮机容易稳定在一定的转速下进行发电机的并列和解列，同时在并网后的低负荷下还可减少外界负荷波动对机组的影响。右端较陡是为使机组稳定经济负荷，当电网频率下降时，使汽轮机带上的负荷较小，防止汽轮机发生过负荷现象。

16．什么叫调节系统的速度变动率？对速度变动率有何要求？

从调节系统静态特性曲线可以看到，单机运行从空负荷到额定负荷，汽轮机的转速由n2降低到n1，该转速变化值与额定转速n0之比称之为速度变动率，以δ表示。

即δ＝(n2－n1)／n0×100% # c* b' n2 h) h

δ较小的调节系统具有负荷变化灵活的优点。适用于担负调频负荷的机组；

i, ? j1 n ]; H δ较大的调节系统负荷稳定性也，适用于担负基本负荷的机组；

δ太大，则甩负荷时机组容易超速；δ太小的调节系统可以出现晃动，故一般取4%～6%。速度变动率与静态特性曲线越陡，则速度变动率越大，反之则越小。

17．什么是调节系统的迟缓率？

调节系统在动作过程中，必须克服各活动部件内的摩擦阻力，同时由于部件的间隙，重叠度等影响，使静态特性在升速和降速时并不相同，变成两条几乎平行的曲线。换句话说，必须使转速多变化一定数值，将阻力、间隙克服后，调节汽门反方向动作才刚刚开始。同一负荷下可能的最大转速变动Δn和额定转速n0之比叫做迟缓率。

通常用字母ε表示即ε＝Δn／n0×100%

18．调节系统迟缓率过大，对汽轮机运行有什么影响？

调节系统迟缓率过大造成对汽轮机运行的影响有：

⑴在汽轮机空负荷时，由于调节系统迟缓率过大，将引起汽轮机的转速不稳定，从而使并列困难。

⑵汽轮机并网后，由于迟缓率过大，将会引起负荷的摆动。

⑶当机组负荷骤然甩至零时，因迟缓率过大，使调节汽门不能立即关闭，造成转速突升，致使危急保安器（ETS保护）动作。如危急保安器有故障不动作，那就会造成超速飞车的恶性事故。

19．为什么调节系统要做动态、静态特性试验？

调节系统静态特性试验的目的是测定调节系统的静态特性曲线、速度变动率、迟缓率，全面了解调节系统的工作性能是否正确、可靠、灵活；分析调节系统产生缺陷的原因，以正确地消除缺陷。调节系统动态特性试验的目的是测取甩负荷时转速飞升曲线，以便准确地评价过渡过程的品质，改善调节系统的动态调节品质。

20．何谓调节系统的动态特性试验？调节系统的动态特性是指从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况的过渡过程的特性，即过程中汽轮机组的功率、转速、调节汽门开度等参数随时间的变化规律。汽轮机满负荷运行时，突然甩去全负荷是最大的工况变化，这时汽轮机的功率、转速、调节汽门开度变化最大。只要这一工况变动时，调节系统的动态性能指标满足要求，其他工况变动也就能满足要求，所以动态特性试验是以汽轮机甩全负荷为试验工况。即甩全负荷试验就是动态特性试验。

21．电磁超速保护装置的结构是怎样的？

电磁超速保护装置结构有两种形式。一种是上半部为电磁铁，下半部为套筒和滑阀，在正常运行中滑阀将放大器来的二次油堵住，当电磁铁动作时滑阀芯杆上移，将二次油从回油孔排掉。另一种是电磁加速器控制阀（简称电磁阀）。上部为电磁铁，下部为控制活塞，正常运行时活塞将校正器和放大器来油与高、中压油动机油路接通。当电磁铁动作时，活塞将校正器和放大器的来油口关闭，而将高、中压油动机的油路与排油接通，使高、中压调节汽门同时关闭。当电磁阀线圈电源中断后，靠弹力和重力使活塞下落，校正油压和二次油压重又恢复，使高、中压调节汽门恢复到较低位置的开度。

22．电液调节系统的基本工作原理是怎样的？

电液调节装置是一个以转速讯号作为反馈的调节系统。转速讯号来自安装在汽轮机轴端的磁阻发送器（或测速发电机）。将被测轴的转速转换成相应的频率电讯号，线性地转换成电压输出，通过运算放大器与转速给定值综合比较，并将其差值放大。这一代表转速偏差的电量又在下一级运算放大器中与同步器给出的电压偏量综合，然后作为电调的总输出。经过电液转换器将这一输出电量线性地转换成油压量。最后由控制执行机构——高、中压油动机来改变高、中压调节汽门开度，对汽轮机转速进行自动调节。

23．汽轮机为什么必须有保护装置？

为了保证汽轮机设备的安全，防止设备损坏事故的发生，除了要求调节系统动作可靠以外，还应该具有必要的保护装置，以便汽轮机遇到调节系统失灵或其他事故时，能及时动作，迅速停机，避免造成设备损坏等事故。保护装置本身应特别可靠，并且汽轮机容量越大，造成事故的危害越严重，因此对保护装置的可靠性要求就越高。

24．自动主汽门的作用是什么？自动主汽门的作用是在汽轮机保护装置动作后，迅速切断汽轮机的进汽并使汽轮机停止运行。因此，它是保护装置的执行元件。

25．对自动主汽门有什么要求？

为了保证安全，要求自动主汽门动作迅速，并关闭严密，对于高压汽轮机来说，在正常进汽参数和排汽压力的情况下，自动主汽门关闭后（调节汽门全开），汽轮机转速应能够降低到1000r／min以下。自汽轮机保护系统动作到主汽门完全关闭的时间，通常要求不大于0.5～0.8s。

26．为什么通常主汽门都是以油压开启，而以弹簧力来关闭？

这是因为在任何事故情况下，包括在油源断绝时，自动主汽门仍应能迅速关闭。所以一般主汽门都设计成以弹簧力来关闭。

27．危急保安器有哪两种型式？

按结构特点不同，危急保安可分为飞锤式和飞环式两种。它们的工作原理完全相同。其基本原理是当汽轮机转速达到危急保安器规定的动作转速时，飞锤（或飞环）飞出，打击脱扣杆件，使危急遮断滑阀（危急遮油门）动作，关闭自动主汽门和调节汽门，使汽轮机迅速停机。

28．飞锤式危急保安器的结构和动作过程是怎样的？

飞锤式的危急保安器装在主轴前端纵向孔内，由飞锤、外壳、弹簧和调整螺母等组成。飞锤的重心和旋转中心偏离6.5mm，所以又称偏心飞锤。飞锤被弹簧压住，在转速低于动作转速时，弹簧力大于离心力，飞锤不动。当转速高于飞出转速时，飞锤离心力大于弹簧力，飞锤向外飞出。飞锤一旦动作，偏心距将随之增大，离心力随之增加，所以飞锤必然加速走完全部行程。飞锤的行程由限位衬套的凸肩限制，正常情况下，全行程为6mm。飞锤飞出后打击脱扣杠杆，使危急遮断油门动作，关闭主汽门和调节汽门，切断汽轮机进汽，使汽轮机迅速停机。在汽轮机转速降至某一转速时，飞锤离心力小于弹簧力，飞锤在弹簧力的作用下，回到原来位置，这个转速称为复位转速，一般复位转速在3050r／min左右。飞锤的动作转速，可通过改变弹簧的初紧力加以调整，转动调整螺母使导向衬套移动，就能改变弹簧的初紧力。

29．飞环式危急保安器与飞锤式危急保安器结构上有什么不同？

飞环式危急保安器和飞锤式危急保安器主要不同之处，，就是用一个套在汽轮机主轴上的具有偏心重量的飞环式代替偏心飞锤。当汽轮机转速升高到动作转速时，偏心环的离心力克服弹簧力而向外飞出。飞环的飞出转速也可以通过调整螺母改变弹簧力来调整。

30．危急遮断器滑阀的结构和动作原理是怎样的？

危急保安器的飞锤或飞环飞出后，都通过撞击危急遮断油门上的拉钩来实现关闭主汽门和调节汽门。因此说，是危急保安器和危急遮断油门共同组成超速保护装置。危急遮断滑阀的结构型式很多，它主要由活塞、拉钩、导销、压弹簧、扭弹簧及外壳组成。每只危急保安器配用一只危急遮断滑阀。在正常运行中，活塞被拉钩顶住，活塞所处位置，使二次油室、安全油室均不与任何油路相通。当转速升高到危急保安器动作后，飞环打击在拉钩上，使拉钩逆时针方向旋转而脱钩，活塞在下部弹簧的作用下抬起，使二次油和安全油分别与回油管接通，同时泄掉安全油和二次油，自动主汽门和调节汽门关闭停机。若需危急遮断滑阀重新挂钩，可操作复位装置使复位油进入活塞上部，在复位油压的作用下，活塞下行，拉钩借扭弹

簧的作用顺时针转回原位重新顶住活塞，复位油随即切断，危急遮断滑阀处于工作位置。31．汽轮机轴向位移保护装置起什么作用？

汽轮机转子与静子之间的轴向间隙很小，当转子的轴向推力过大，致使推力轴承乌金熔化时，转子将产生不允许的轴向位移，造成动静部分摩擦，导致设备严重损坏事故，因此汽轮机都装有轴向位移保护装置。其作用是：当轴向位移达到一定数值时，发出报警信号；当轴向位移达到危险值时，保护装置动作，切断汽轮机进汽，停机。

32．低油压保护装置的作用是什么？润滑油油压过低，将导致润滑油膜破坏，不但要损坏轴瓦，而且造成动静之间摩擦等恶性事故，因此，在汽轮机的油系统中都装有润滑油低油压保护装置。低油压保护装置一般具有以下作用：⑴润滑油压低于正常要求数值时，首先发出信号，提醒运行人员注意并及时采取措施。⑵油压继续下降到某数值时，自动投入备用油泵（备用交流润滑油泵和直流油泵），以提高油压。⑶备用油泵投入后，仍继续跌到某一数值应掉闸停机。

33．低真空保护装置的作用是什么？

汽轮机运行中真空降低，不仅会影响汽轮机的出力和降低热经济性，而且真空降低过多还会因排汽温度过高和轴向推力增加影响汽轮机安全。因此大功率的汽轮机均装有低真空保护装置。当真空降低到一定数值时，发出报警信号，真空降至规定的极限时，能自动停机。以保护汽轮机免受损坏。