汽轮机的基本工作原理.ppt

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1、汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统二、汽轮机的基本工作原理主要内容1、汽轮机概述2、汽轮机的基本做功原理（1）级的基本结构和工作原理（2）多级汽轮机（3）汽轮机的变工况3、汽轮机的零件结构与强度振动概述（1）基本结构（2）强度与振动问题4、汽轮机的调节、监测、保护概述汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.1 汽轮机概述2.1.1 汽轮机定义及特点1、汽轮机o汽轮机是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转换为机械功的旋转机械。o英文：Turbine，译名透平o叶轮机械（广义范畴）汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.1 汽轮机概述2.1.1 汽轮机定义及特点2、汽轮机的特点（1）单机功率大：300MW60

2、0MW900MW（2）效率高：汽轮机内效率：90%电厂效率：40%（3）运转平稳：机组振动30年（5）整个循环中燃用劣质、廉价燃料：如劣质煤等（6）使用范围专业而广泛火电厂核电厂直接驱动汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.1 汽轮机概述2.1.1 汽轮机定义及特点3、汽轮机的发展趋势（1）增加单机功率：300、600、1000、1300MW（2）提高蒸汽参数亚临界：16.7MPa，538超临界：24.2MPa，566超超临界：28.2MPa，600（3）提高效率（4）降低金属消耗量和成本（5）提高机组运行水平，增强机组的负荷适应性（6）采用联合循环（燃气蒸汽联合循环）提高效率：57%60%清洁

3、燃烧技术（减少污染：除尘、脱硫、脱硝、重金属等）汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.1 汽轮机概述2.1.1 汽轮机定义及特点4、汽轮机生产厂家（1）国内（单位：MW）上海汽轮机厂 125、300、600、1000哈尔滨汽轮机厂 200、300、600、1000东方汽轮机厂 200、300、600、1000北京重型电机厂 100、200、350、600青岛汽轮机厂中小型汽轮机南京汽轮发电机厂中小型汽轮机、燃气轮机杭州汽轮机厂 工业汽轮机（2）国外美国：GE、WH德国：KWU（SIEMENS）瑞士：BBC、ABB法国：ALSTHOM日本：MHI、TOS、HIT英国：GEC俄罗斯：列宁格勒金属工厂

4、、哈尔科夫汽轮机厂意大利：汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.1 汽轮机概述2.1.1 汽轮机定义及特点5、汽轮机的分类及型号（1）分类 工作原理冲动式反动式热力过程凝汽式：N背压式：B抽汽式：C工质参数（系列化）中压高压超高压亚临界超临界其他方法：轴系单轴双轴汽缸布置单缸多缸汽流总体流向轴流式辐流式（2）型号N30016.7/538/538N60016.7/538/538N60024.2/566/566N100028.2/600/600汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.1 级的基本结构和工作原理1、级（1）定义：级是由喷嘴叶栅（或静叶栅）和它相配合的动叶栅所

5、组成；汽轮机作功的基本单元。蒸汽热能 喷嘴（静叶栅）蒸汽动能 动叶栅 机械能应用单个级单级汽轮机多个级串联多级汽轮机汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.1 级的基本结构和工作原理（2）级的基本做功原理冲动作用原理蒸汽仅把从喷嘴中获得的动能转变为机械功，不涉及蒸汽在动叶通道中的膨胀。反动作用原理汽流在动叶通道中继续膨胀加速，则在汽流离开动叶时，施加给动叶一个与汽流运动方向相反的作用力，即反动力（又称反击力）。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.1 级的基本结构和工作原理（3）级的反动度反动度是衡量级中冲动作用、反动作用相对大小的参数

6、。（焓降）反动度蒸汽在动叶通道内膨胀时的理想焓降和整个级的滞止理想焓降的比值 数值范围正常状况00.5非正常状况0（负值）0.5汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.1 级的基本结构和工作原理（4）级的基本分类及特点冲动级 反动度小：00.20做功能力：相对较强效率：相对较低结构特点隔板叶轮构成的汽轮机冲动式汽轮机级数相对较少轴系相对短而粗o构成汽轮机的两类基本流派，各有特点，各有应用反动级 0.5相对较弱相对较高静叶栅动叶栅反动式汽轮机级数相对较多轴系细长o目前发展的趋势在于两者的相互各取所长，最佳的反动度大约在0.4左右。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2

7、 汽轮机的基本做功原理2.2.1 级的基本结构和工作原理2、蒸汽在级中的能源转换（1）蒸汽在喷嘴中的流动（2）汽轮机中喷嘴的结构形式及流动特点（3）蒸汽在动叶通道中的流动：级的速度三角形（4）叶栅的几何结构尺寸及最佳参数（5）级做功过程中的各种损失及危害漏汽损失、湿汽损失、（9项）（6）级的能量转化效果理想焓降 有效焓降级内功率 （1030MW）级的相对内效率 （8590）%（7）长叶片级的工作特点汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.1 级的基本结构和工作原理v例如：级的湿汽损失1产生原因：蒸汽进入湿蒸汽区域工作部分蒸汽凝结成水，使作功蒸汽流量减少；蒸汽携带水滴

8、流动耗功（蒸汽动能减少）；水滴反向撞击动叶片（作负功，水蚀：绘图说明其产生、危害部位等）蒸汽来不及凝结而未放出汽化潜热，从而造成过冷损失2、湿汽损失的计算 3、湿汽损失的危害水蚀及防护汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.1 级的基本结构和工作原理v例如：级的能量转化效果（1）理想焓降 有效焓降（2）级内功率（3）级的相对内效率汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.2 多级汽轮机1、多级汽轮机的结构类型和特点（1）按工作压力高低顺序排列的若干级组成。（2）基本类型冲动式汽轮机反动式汽轮机（3）汽轮机中对级的特指调节级：采用喷嘴调节时，

9、汽轮机的第一级；压力级：除调节级外的所有其他级。（4）按实际蒸汽流动时的依次通流位置第一级：通常指调节级；中间级次末级末级：对于凝汽式汽轮机，其排汽直接进入凝汽器。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.2 多级汽轮机多级冲动式汽轮机汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.2 多级汽轮机多级反动式汽轮机汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.2 多级汽轮机2、多级汽轮机的工作特点级 汽轮机（基本做功单元）（完整的机械）（1）基本特点大功率：百万千瓦级高效率：内效率可以达到90%以上（2）构成一个完整的整体考虑新

10、的特点重热现象、余速利用整机的其他损失轴封漏汽损失、机械损失、蒸汽流动阻力损失（进汽、排汽）完整的系统进汽机构、汽缸转子的支承、排汽通道、抽汽管道汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.3 汽轮机的变工况1、汽轮机变工况的基本理论（1）喷嘴的变工况（2）级的变工况（3）级组的变工况（4）汽轮机的变工况2、汽轮机变工况的主要问题（1）汽轮机进汽的调节（2）变工况下汽轮机内部各级的工作状况变化（3）汽轮机轴向推力的变化（4）变工况下汽轮机内效率的变化汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.2 汽轮机的基本做功原理2.2.3 汽轮机的变工况3、变工况简要分析示例（1）汽轮机超

11、负荷运行汽轮机末级大量过载；长期运行下，可能导致汽轮机末级损坏；例如：某厂汽轮机末级叶片断裂，甩入凝汽器。（2）汽轮机甩负荷带厂用电或零负荷空转汽轮机内部温度将发生强烈变化局部强烈冷却局部强烈受热造成严重的热应力，损伤机组的使用寿命例如：某厂汽轮机调节级、转子产生严重裂纹汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构1、汽轮机动叶片o叶顶（及附带结构）围带整体围带铆接围带拉金整圈松装拉金部分焊接拉金o叶身（叶片型线部分）完成做功的场所依据做功原理冲动式叶型反动式叶型o叶根（叶片固结于叶轮）各种类型的叶根结构汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮

12、机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构围带汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构各种类型的叶根汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构例如：某末级叶片851、905、1000、1016（1）叶顶结构拉金汽封（2）叶身扭叶片防水蚀结构表面焊硬质合金其他表面处理（3）叶根四叉叉型叶根五叉叶根槽销汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构2、叶轮结构o叶轮通常用于冲动式汽轮机o叶轮的外轮缘加工对应于各类叶根的叶根槽周向安装轴向安装o叶轮的内缘套

13、装叶轮红套工艺拉杆叶轮拉杆结构整体叶轮在转子上直接加工出叶轮汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构3、转子结构o汇聚各级功率，向外传递扭矩，是汽轮机所有转动部件的组合体o转子的类型套装转子叶轮单独加工、红套转轴焊接转子轮盘单独加工、焊接整锻转子有中心孔无中心孔组合转子拉杆转子汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构整锻转子、焊接转子汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构4、隔板、静叶栅（1）隔板构造外圈用隔板套将隔板组合成一个相对组合体将隔板

14、安装于汽缸内喷嘴（喷嘴的型线部分）完成蒸汽加速的场所内圈安装隔板汽封结构（2）上下中分上隔板下隔板（3）制造工艺铸造焊接汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构焊接隔板汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构5、汽缸（1）进汽部分（2）汽缸缸体中分结构上半缸下半缸中分面法兰多层缸结构内缸外缸（3）排汽结构（4）抽汽结构汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.2 强度与振动1、汽轮机强度与振动的主要问题（1）热应力温差的存在 金属材料热胀冷缩 金属材料内部的热

15、膨胀不均匀，或零件受外部约束 被约束的材料处于压应力、施加约束的材料处于拉应力状态 热应力（2）热变形：热胀冷缩的宏观表现。弹性变形塑性变形（不可恢复）：汽缸变形、转子热扰曲等（3）热膨胀：滑销系统胀差（4）热疲劳汽轮机启动、停机或负荷的变化 热应力变化 热应力循环 热疲劳（低周疲劳，引起较大的机组寿命损耗）汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.1 基本结构（5）高温蠕变当材料温度大于一定值后，即使受力后应力远小于常温下弹性变形极限，仍会产生塑性变形的现象 蠕变其结果可导致：叶片的变形伸长，汽缸连接螺栓的应力松弛紧力下降引起中分面漏汽等。高温蠕变曲线 蠕

16、变开始阶段 均匀蠕变阶段 蠕变断裂阶段汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.2 强度与振动（6）静强度分析（受力不随时间而变化）最危险的工况：最大受力状态最危险的截面最危险的点（7）动强度分析（受力随时间而变化，最简单的就是周期性变化的力）交变力 交变应力 疲劳（高周疲劳）材料力学、断裂力学中关于裂纹的扩展等但对动应力的计算目前尚存在较大的困难，如激振力的大小、振动与共振等。（8）刚度如低压缸因刚度不足而变形、轴承座刚度不足引发的振动等。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.2 强度与振动（9）振动振动现象静止部件

17、 在交变力作用下也可表现出一定的振动运动部件 旋转部件：动叶片、叶轮、转子等分析方法：部件固有频率激振力频率共振汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.2 强度与振动2、汽轮机叶片强度与振动（1）主要受力离心力：叶片本身质量及附件汽流作用力稳定部分交变部分温度变化（2）产生的应力离心拉应力弯应力离心弯应力（离心偏心拉伸）可以忽略汽流弯应力（重要性）扭转应力热应力（温度）汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.3 汽轮机的零件结构与强度振动概述2.3.2 强度与振动（3）叶片的振动叶片所受的汽流激振力分析高频激振力低频激振力叶片固有振动分析振型分析频率分析（4）

18、叶片强度与振动的校核静强度振动调频叶片、不调频叶片频率分散度频率避开率安全倍率汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节1、汽轮机调节系统的基本构成与原理（1）调节系统的基本功能自动调整机组功率与外界负荷相适应，保持供电品质核心参数：汽轮发电机组的转速转速控制负荷控制（2）机械液压式调节系统的基本构成转速感受机构传动放大机构配汽机构控制对象：汽轮发电机组反馈同步器汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮

19、轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节2、汽轮机调节系统的静态特性（1）调节系统静态特性曲线表示机组的功率与转速之间的一一对应关系转速变动率一次调频（2）调节系统迟缓现象迟缓率（3）同步器二次调频汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调

20、节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节3、汽轮机调节系统的动态特性（1）调节系统的稳定型（2）系统动作的过渡过程（3）主要控制对象：汽轮发电机组的转速（4）主要影响因素转子飞升时间常数中间容积时间常数油动机时间常数转速不等率迟缓率汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机

21、的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.1 汽轮机调节汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.2 汽轮机数字电液调节控制系统汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.3 汽轮机的油系统1、汽轮机润滑油系统（1）润滑油系统的功用向供油对象提供合格用油（2）供油对象各轴承提供合格的润滑油调节系统保护系统提供液压油（就型号机组）氢冷发电机组密封油源其他润滑副（3）系统构成汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.3 汽

22、轮机的油系统汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.3 汽轮机的油系统2、汽轮机液压油系统（1）抗燃油系统的功用向供油对象提供合格用油（2）供油对象汽轮机调节系统（液压油）汽轮机保护系统（安全油）（3）特点抗燃高油压（4）系统构成汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.3 汽轮机的油系统汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.3 汽轮机的油系统汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统2.4 汽轮机的调节、监测、保护概述2.4.4 汽轮机保护汽轮机调节保护系统功能对比v调节系统的主要任务o及时调整

23、汽轮机内功率，满足外界负荷的需要；o控制机组转速在额定范围之内。v调节系统主要执行机构调节汽阀(Control Valve)o通过调节系统中的转速感受元件、传动放大机构、配汽机构、同步器等各部套的协调动作，操作调节汽阀，执行机组的启动并网、带负荷运行、正常停机等日常运行工作任务。v保护系统的主要任务o监视主要运行参数，提供保护措施，确保机组安全运行，防止设备损坏事故的发生。v保护系统主要执行机构主蒸汽阀(Stop Valve)o监视汽轮机运行的各个参数，如转速、轴向位移、热应力、振动和真空度等，当这些参数超过一定安全等级范围时，系统发出指令，保护装置动作，防止发生事故，确保机组安全。汽汽轮轮机

24、机设设备备及及系系统统汽轮机保护系统的主要安全等级v汽轮机保护含义很广，大致可分为三个级别：1)防护在保障汽轮机安全的前提下科学运行，防止威胁机组安全的异常情况发生，防重于治。2)救护当威胁汽轮机运行安全的异常情况已发生但不严重时，积极采取救治措施，避免情况恶化。例如电超速保护装置，在任何情况下，只要转速达到103n0（超速量不大）时，电超速保护装置就会动作，暂时关闭调节汽阀，使进汽量减小，避免汽轮机进一步超速。3)危急遮断当异常情况发展到严重威胁汽轮机运行安全的危急程度时迅速关闭汽轮机所有主汽阀和调节汽阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。例如机械超速保护装，当转子超速到110 n0以上时

25、，相应的超速遮断装置将会动作，迅速关闭汽阀，切断汽轮机进汽源，最终使汽轮机停转。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统汽轮机保护系统的基本工作原理v汽轮机保护系统密切监视各种运行参数，在参数达到各级设定值，可分别采取三种措施：1)越值安全报警当所监视的参数达到预先设定的报警整定值时，系统会发出光电声像等报警信号，提醒运行人员注意，并采取相应措施；2)机组减负荷运行当所监视的参数继续恶化，达到设定的更高级别时，就可能存在危及机组安全的隐患，此时在不妨碍安全的前提下，机组可继续减负荷运行，同时必须采取措施，消除可能存在的隐患。3)危急遮断当所监视的任何参数达到设定的最高界限值时，系统发出停机指令，执行机

26、构动作，泄去汽轮机调节、保护系统中的安全油压，关闭汽轮机的所有主汽阀和调节汽阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统汽轮机保护系统的主要组成v汽轮机的遮断系统1)手动遮断机构实现就地打闸停机功能2)机械超速危急遮断系统安装与汽轮机转子端部的危急遮断器，在转子超速到110 n0以上时迅速动作，触动危急遮断油门，泄去安全油，关闭所有汽阀，使汽轮机停转。3)电气危急遮断控制系统各类监视参数，经测量转换为标准电气信号，输入电气危急遮断控制系统，系统根据预先设定的各级值作出相应的动作指令。v汽轮机的超速保护控制系统（电超速保护）汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统汽轮机遮断系

27、统的基本工作原理v安全油（保安油压）：o直接或间接控制汽轮机的主汽阀、调节汽阀开启或关闭的压力油。对于中小型机组，安全油直接采用主油路中经节流后具备一定压力透平油对于大型机组，设置独立的抗燃油（EH油）系统。v遮断系统的基本工作原理o“油压跌落汽阀关闭”汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统汽轮机危急遮断保护系统工作原理图v当遮断系统中有手动遮断、机械超速危急遮断、电气危急遮断的任何一个遮断请求发生时，通过系统的中间控制逻辑机构，最终使汽轮机的高压缸、中压缸的主汽阀关闭，同时使高压缸、中压缸的调节汽阀以及各抽汽逆止门迅速关闭，迫使汽轮机紧急停机；v由于电超速保护系统的作用，只要转速达到103n0，电

28、超速保护装置就会动作，暂时关闭高压缸、中压缸的调节汽阀以及各抽汽逆止门迅速关闭，使进汽量减小，避免汽轮机进一步超速。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统保护系统的执行元件自动主汽门v自动主汽门o主汽门关闭严密，当自动主汽门关闭后，机组转速能迅速降到规定值以下。o操纵座（自动关闭器）安全油压建立后，自动主汽门开启才具备条件，安全油压消失，自动主大门关闭。当汽轮机保护系统中任一遮断装置动作均可泄去安全油，关闭自动主汽门动作迅速，具有较小的油动机 时间常数，防止机组转速超调。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统高压自动主汽阀和调节汽阀汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统高压自动主汽阀的剖面示意图汽汽轮轮机机设设

29、备备及及系系统统高压主汽阀中的预启阀汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统蒸汽通过预启阀汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统关闭状态的中压主汽阀汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统开启状态的中压主汽阀汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统汽轮机前轴承箱v汽轮机的前轴承箱o其内部安装了汽轮机调节保护系统的大量关键部套转速感受机构机械超速保护装置危急遮断油门手动遮断装置o主油泵o测速齿轮汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统手动遮断装置v工作原理：o当拍击手动遮断装置的前部按扭，可使 手动遮断油门脱扣动作，泄去安全油，关闭主汽门，实现机组停机。v用途：o事故停机事故状态下，可就地处理停机o计划停机在正常运行时，完成各项停机

30、准备后，可直接打闸停机汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统手动遮断装置的整体结构汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统手动遮断装置的脱扣机构汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统危急保安器v危急保安器的工作原理o危急保安器的结构飞锤与汽轮机转轴垂直，且飞锤的重心与旋转中心存在偏心距r0。o危急保安器的受力分析离心力弹簧约束力弹簧力仅与其压缩量成正比；而离心力不仅与偏心距成正比，而且与转速的平方成正比。静力学特性图汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统飞锤式危急保安器o危急保安器的动作过程在汽轮机转速较低时，离心力小于弹簧力，飞锤被弹簧力压在如图所示的位置不动。出击转速，飞锤的离心力大于弹簧的约束力，飞锤便向外飞出迅

31、猛出击，打击危急遮断油门上的挂钩，使危急遮断油门脱扣，危急遮断油门动作，泄去安全油，关闭主汽门，紧急停机。复位转速：主汽门关闭，汽轮机转速开始下降达到复位转速，飞锤回复到原来位置汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统飞环式危急保安器v危急保安器的调整o调整螺帽以改变弹簧的预紧力，从而改变出击转速。v危急保安器的实验o超速遮断实验为保证危急保安器的动作可靠，确保机组安全，一般在机组大修后第一次启动时进行超速遮断试验，连续进行两次。o充油实验为防止卡涩，并检查危急保安器是否灵活、准确，可进行充油试验，一套出系试验时，另一套在系起保护作用。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统安装于转轴上的飞锤式危急保安器汽汽

32、轮轮机机设设备备及及系系统统危急遮断油门v危急遮断油门的结构v正常运行时o活塞被顶在如图所示的下限位置，安全油的油室D与回油的通路被活塞2切断，此时可保持正常的安全油压。v当危急保安器动作时o拉钩被飞出的飞锤或飞环撞脱，活塞2在弹簧力的作用下顶至上限，于是D室与口油相通，安全油压消失，主汽门关闭，机组紧急停机。v复位o 如欲将危急遮断油门复位，只要在A室通入复位油，把活塞2压下。此时，拉钩靠扭弹簧的扭力而转动，将活塞重新顶到下面，复位后便可将复位油切除。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统危急遮断油门示例汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统机械超速遮断系统的工作原理汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统隔膜

33、阀v隔膜阀结构示意图v隔膜阀的功能o隔膜间实现了两种不同工作介质（汽轮机油与抗燃油）的隔离。v隔膜阀的动作o汽轮机在正常运行时危急事故油压作用在隔膜1上部，克服隔膜下部弹簧力的作用，将阀芯紧压在阀座上，切断了危急遮断油路的泄放通道。当危急事故油路中的机械超速遮断装置或手动危急遮断装置动作后，危急事故油压快速下跌，在弹簧力的作用下，隔膜1带动阀芯迅速向上移动，从而打开了危急速断油路的泄放通道，导致危急遮断油压快速下跌汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统隔膜阀示例汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统电气危急遮断控制系统的保护项目1.轴向位移和胀差保护2.润滑油低油压和回油高油温保护3.凝汽器低真空保护4.

34、安全防火保护5.主蒸汽低汽压保护6.低EH油压保护7.机组振动保护8.热应力保护9.汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统液压式轴向位移保护v轴向位移保护的作用o防止转子发生轴向窜动，导致动静间隙消失而发生摩擦，引起极为严重的事故。当汽轮机主轴的轴向位移达到危险值时发出信号，并使汽轮机紧急停机。v轴向位移保护的类型o液压轴向位移保护装置轴向位移测量阀是利用随动滑阀原理来跟踪主轴位移的，随动滑阀活塞的位移量等于主轴被测端面的位移量。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统电磁式轴向位移保护o电磁式轴向位移保护装置主轴凸肩处于铁芯中间位置时，两个线圈所感应的电势大小相等，方向相反，A、B端的电势差为零。一旦主轴

35、产生位移，凸肩两侧间隙就出现差值，间隙小的一侧，由于磁通增大，所以线圈中产生的感应电势也增大，而另一侧电圈中感应电势相应减小。于是A、B端就有了电势，此电势经放大后，送入指示仪表和电磁遮断控制电路。当轴向位移超出允许范围时，电磁遮断装置动作，紧急停机。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统润滑油低油压保护v 低油压保护装置示意图o当油压降低时，三个微型开关整定的油压值不同，分别发出对应的信号1)当润滑油压低至005MPa时，启动交流润滑油泵，并发出“润滑油压低至005MPa”的信号；2)当润滑油压低至004MPa时，发出“润滑油压低至004MPa”的信号。与此同时，一方面启动直流润滑油泵，另一方面接

36、通磁力遮断装置电路，紧急停机。3)当润滑油压低至003MPa时，发出“润滑油压低至003MPa”的信号，同时停止盘车电动机，只能手动盘车。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统凝汽器低真空保护v凝汽器低真空保护的功用o机组真空过低，主要是由循环水系统或抽气系统发生故障引起的。当真空过低时，引起排汽温度升高，会使低压缸变形，机组振动过大，严重时也会酿成事故v凝汽器低真空保护的方法o电气遮断保护，类似于润滑油低油压保护的继电器型式水银触点式（如图）o机械保护汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统凝汽器低真空保护o机械保护，在排汽缸处装置排大气阀正常运行式，铅质薄膜环在承压板的支托下，承受来自外部的大气压力，保

37、证高度气密；当汽轮机排汽压力超过设计的最大安全值时，引起铅质薄膜环断裂，汽流自汽缸向上排出；薄膜环的承压要求，一般在排汽压力达到34.4748.28kPa时即行破裂。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统安全防火保护v在发生火灾被迫停机时，安全油失压，高压防火断油门动作，断路油门活塞在压力油作用下向下移动，切断去油动机的压力油。v控制油动机排油的低压放油门，一旦安全油失压，活塞平衡破坏，活塞在弹簧力作用下向下移动，切断油动机排油回主油泵的通路，使排油通往油箱。这样就防止了火灾事故的扩大。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统电气危急遮断控制系统其它保护项目1.机组振动保护o当汽轮机振动超过安全范围时，使汽

38、轮机停止运转。2.热应力保护o当汽轮机转子或汽缸的热应力超过安全范围时，限制汽轮机功率或转速的变化速度。3.主蒸汽低汽压保护o当主蒸汽压力低于某一限制时，开始减少汽轮机功率，主蒸汽压力进一步下降到低于某一限度时，遮断机组。4.EH（抗燃油）油低油压保护oEH油是DEH系统中的控制和动力用“油”，用以控制所有主汽阔和调节汽阀，当油压过低时也能导致机组失控，因此，必须进行低油压保护，以便紧急停机。5.轴承回油高油温保护o轴承回油温度高表明机组轴承工作异常，必须立即遮断机组。6.胀差保护o当汽轮机的胀差达到一定数值时，发出警报信号，增大到更大数值时，使汽轮机停止运转。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统

39、汽轮机的超速保护控制系统(OPC)v机组超速保护控制系统的作用和功能o 机组超速保护系统的作用，是在转速达到一定范围（103 n0）时迅速关闭中压调节汽阀，或超过该范围而又在危急遮断系统动作（110 n0）之前，实施对高、中压调节汽阀的控制。这些措施对保证电网稳定，避免机组因停机而重新启动，节约时间减少损失，具有重要的意义。o该保护是通过超速保护控制器来实现的，其功能包括三个方面：负荷部分下跌，中压调节汽阀快速关闭功能；负荷下跌预测功能；机组超速控制功能。汽汽轮轮机机设设备备及及系系统统机组超速保护控制系统的工作原理v负荷部分下跌时快关中压调节汽阀功能(CIV)o当发电机负荷下跌，汽轮机机械功

40、率超过发电机功率的某一预定值而引起超速时，控制保护逻辑使CIV的触发器置位，在0.15s内迅速关闭中压调节汽阀。如果此时发电机的励磁电路是闭合的，表明机组只是甩去一部分负荷，关中压调节汽阀使机械功率减小，用以适应外部负荷的下降，避免继续超速。在一定时间内（可在03Is内调整），若机组转速不再升高，再重新打开中压调节汽阀，若仍有变化，上述过程还可以重复。该功能特别适用于电网的短期故障，保证发电机仍可以在线继续运行，从而保证电网的稳定。v负荷下跌预测功能(LDA)o它是基于负荷大幅度下跌（如全甩负荷）、励磁电路断开、机械功率仍保持在30额定功率以上或再热器压力出现低限故障情况下的一种保护措施，目的

41、是为了避免机组超速过大，引起危急遮断系统动作。此时，由LDA置位并发出请求，关闭高压和中压缸调节汽阀，机组自动转入速度控制方式。当励磁断开一段时间后（l10s），确信转速已小于103 n0时 LDA复位，OPC电磁阀断电，EH系统重新建立遮断总管油压，中压调节汽阀重新被打开，高压调节汽阀仍受DEH的控制，在转速达到额定转速后，再行重新并网，缩短机组重新启动的时间。v机组超速控制功能o此时，不论机组是转速控制还是负荷控制，只要转速超过103 n0，而且信号可靠时，超速控制器的逻辑系统都要输出控制信号，快速关闭高压和中压调节汽阀。如果此时的超速是由于负荷下跌引起的，符合上述第1或第2种功能的条件，其保护系统还可以加速关闭中压调节汽阀（CTV）。