羅振琨，王丹丹

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

汽輪機(jī)組超速保護(hù)控制方法一般由三部分組成：（1）機(jī)組轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的103%，OPC（Overspeed protection controller，超速保護(hù)）電磁閥帶電，油動(dòng)機(jī)卸荷閥動(dòng)作，閥門迅速關(guān)閉控制轉(zhuǎn)速；（2）轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的 110%，AST（Automatic shift trip，危急遮斷）電磁閥失電，油動(dòng)機(jī)卸荷閥動(dòng)作關(guān)閉主汽閥、調(diào)節(jié)閥，機(jī)組跳機(jī)；（3）轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的112%時(shí)，機(jī)械超速危急遮斷器觸發(fā)，泄掉薄膜閥上腔油壓，機(jī)組跳機(jī)，或者超速保護(hù)電磁閥組失電，油動(dòng)機(jī)卸荷閥動(dòng)作關(guān)閉主汽閥、調(diào)節(jié)閥，機(jī)組跳機(jī)[1]。

就第三部分控制方法而言，國內(nèi)常規(guī)火電汽輪機(jī)組超速保護(hù)裝置配置趨向于以電超速保護(hù)裝置取代機(jī)械超速危急遮斷裝置。但大功率汽輪機(jī)機(jī)組特別是核電汽輪機(jī)還是會(huì)配置機(jī)械超速保護(hù)裝置，以兩種超速保護(hù)模式來實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)保護(hù)的多冗余、高可靠性控制。由于機(jī)械超速危急遮斷器及其附屬部套（即危急保安系統(tǒng)，見圖1）的零部件較多且對(duì)安裝調(diào)試要求較高，所以在機(jī)組前期安裝調(diào)試過程中可能會(huì)出現(xiàn)各種故障。

本文針對(duì)國內(nèi)1 000 MW核電汽輪機(jī)組前箱危急保安系統(tǒng)中常見的遠(yuǎn)方掛閘問題、危急遮斷器問題作出分析研究，并提出其具體的解決方法，為汽輪機(jī)的安裝、調(diào)試提供指導(dǎo)幫助。

圖1 危急保安系統(tǒng)原理圖

1 遠(yuǎn)方掛閘問題

某電廠3號(hào)核電汽輪機(jī)組進(jìn)行掛閘試驗(yàn)（危急保安油壓建立后，通過扳動(dòng)就地掛閘手柄或遠(yuǎn)方試驗(yàn)電磁閥帶電3 s的方式，使扳機(jī)靠近危急遮斷器，頂起撞擊子并使撞擊子復(fù)位的過程）時(shí)發(fā)現(xiàn)：扳動(dòng)就地掛閘手柄，壓力表顯示（見圖1）為0.7 MPa，危急遮斷油壓值正常，可以實(shí)現(xiàn)掛閘。通過遠(yuǎn)方試驗(yàn)電磁閥帶電方式掛閘，壓力表顯示為零，掛閘失敗。

圖2 遠(yuǎn)方掛閘裝置安裝圖

針對(duì)以上問題，首先進(jìn)行電磁閥通、斷電試驗(yàn)，結(jié)果壓縮空氣通、斷正常，排除了電磁閥故障的原因。初步分析為掛閘氣缸本身活塞尺寸及安裝問題（見圖2）或氣源壓力問題。測(cè)量氣缸的安裝位置并拆下掛閘氣缸檢查，發(fā)現(xiàn)氣缸均符合圖紙的設(shè)計(jì)尺寸要求，且油缸不存在卡澀及活塞出力不夠的現(xiàn)象；實(shí)測(cè)壓縮空氣氣源壓力為0.95 MPa，稍大于0.93 MPa的設(shè)計(jì)壓力值，符合設(shè)計(jì)要求；最后，在進(jìn)行電磁閥通、斷電試驗(yàn)時(shí)，通過檢查掛閘手柄及連接桿，發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行手動(dòng)掛閘時(shí)，掛閘手柄的轉(zhuǎn)動(dòng)行程相對(duì)遠(yuǎn)方掛閘時(shí)稍長一些，導(dǎo)致氣缸活塞運(yùn)行全行程并未將掛閘手柄頂起到位。

將氣缸活塞運(yùn)行全行程后扳動(dòng)掛閘手柄，掛閘連桿頭與氣缸活塞桿頭間間隙為3 mm.

分析問題原因?yàn)?，連接桿在安裝過程中，未按設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行長度調(diào)整。遠(yuǎn)方掛閘過程中，雖氣缸全行程運(yùn)行，但行程通過連接桿傳導(dǎo)到掛閘滑閥時(shí)并未實(shí)現(xiàn)杯閥完全右移封住回油口（見圖1），建立起危急遮斷油壓，導(dǎo)致掛閘失敗。最終，將連接桿兩端鎖緊螺母旋松，適當(dāng)調(diào)整連接桿長度（加長4 mm）。電磁閥帶電，掛閘成功。

2 危急遮斷器問題

某電廠1號(hào)核電汽輪機(jī)組在沖轉(zhuǎn)成功并定速1 500 r/min，帶25% ～30%負(fù)荷3 h，在做機(jī)械超速試驗(yàn)過程中，汽輪機(jī)在1 626 r/min（撞擊子動(dòng)作設(shè)計(jì)值為1 642.5 r/min~1 657.5 r/min）時(shí)危急遮斷器動(dòng)作，機(jī)組跳機(jī)[2]。

1000 MW核電汽輪機(jī)超速保護(hù)與常規(guī)火電汽輪機(jī)組有所不同。OPC動(dòng)作值為107.5%（1 612.5 r/min），機(jī)械超速動(dòng)作值為110%（1 650 r/min），電超速動(dòng)作值為111%（1 665 r/min）[3]。根據(jù)上述現(xiàn)象，可以判斷撞擊子是由于未到達(dá)動(dòng)作值就彈出。究其原因是汽輪機(jī)在前期安裝、調(diào)試過程中，工作人員未按照調(diào)試規(guī)范要求對(duì)撞擊子調(diào)整螺母進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致撞擊子彈簧（見圖3上）預(yù)緊力未達(dá)到工況要求，彈簧預(yù)緊力偏小。

圖3 危急遮斷器裝配圖

結(jié)合以下計(jì)算公式對(duì)撞擊子進(jìn)行分析[4]：

離心力計(jì)算公式：C=Gω2x/g；撞擊子飛出要求方程式：C-FA≥ F0.

計(jì)算分析可得：撞擊子調(diào)整螺母旋轉(zhuǎn)45°適當(dāng)增大、減小大彈簧的預(yù)緊力，轉(zhuǎn)速可對(duì)應(yīng)變化10 r/min左右。

根據(jù)實(shí)際動(dòng)作值1 626 r/min與設(shè)計(jì)動(dòng)作值1 650 r/min的比較，相差24轉(zhuǎn)。用專用工具順時(shí)針旋動(dòng)調(diào)整螺母（見圖3下）112°.重新進(jìn)行超速試驗(yàn)，汽輪機(jī)在1 648r/min時(shí)動(dòng)作，機(jī)組跳機(jī)。機(jī)械超速試驗(yàn)順利完成[5]。

3 結(jié)束語

近些年來，隨著國家節(jié)能減排的號(hào)召，國內(nèi)核電項(xiàng)目日趨增多。眾所周知，核電機(jī)組對(duì)其安全性、可靠性的控制要求是及其嚴(yán)格的。機(jī)械超速危急遮斷裝置作為汽輪機(jī)超速保護(hù)一道重要防線，要求必須保證較高的加工精度及安裝、調(diào)試的準(zhǔn)確性，要嚴(yán)格按照安裝調(diào)試規(guī)程完成安裝調(diào)試工作，保證其功能實(shí)現(xiàn)的萬無一失。

[1]郭鈺峰，徐志強(qiáng)，于達(dá)仁.汽輪機(jī)調(diào)節(jié)原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]關(guān)盼龍.汽輪機(jī)超速的原因分析及對(duì)策[J].發(fā)電設(shè)備，2013，27（4）：267-269.

[3]王運(yùn)民.電廠汽輪機(jī)原理[M].北京：中國電力出版社，2013.

[4]程衛(wèi)國，楊 明，陸文華.汽輪機(jī)超速保護(hù)的可靠性探討[J].發(fā)電設(shè)備，1998（2）：38-39.

[5]覃 超，謝延梅，董 川，等.超臨界汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)分析[J].電站系統(tǒng)工程，2007，23（1）：57-58.