汽轮机危急遮断器原理

汽轮机的危急遮断系统

汽轮机的危急遮断系统（ETS）

在大型汽轮机中，由于机组超速的危害最大，所以特别注意超速保护，第六章介绍的OPC功能是一种有效的超速保护手段。但OPC功能并不能保证机组绝对不会超速，当实际转速超过了允许值时而危急汽轮机安全时，只能通过遮断汽轮机（即跳闸）来实现保护。此外，某些其它参数严重超标时也可能酿成设备损坏、甚至毁机事故，例如推力轴承磨损。为此，大型汽轮机都设有严密的保护措施，除了设计了OPC功能外还设有危急遮断系统ETS。因此，除了OPC兼有超速保护和危急遮断多重保护外，其余重要参数的严重超标，将通过危急遮断系统实行紧急停机。

第一节 汽轮机自动保护系统的液压执行机构

一、自动保护系统液压执行机构的组成

在第五章中，我们已经介绍过汽轮机的液压执行机构，参见图5－12。汽轮机自动保护也是通过液压执行机构实现的。为方便起见，我们将图5－12中的蒸汽阀门伺服执行机构部分及低油压保护去掉，简化成图9－1，来帮助我们分析汽轮机自动保护和停机的过程。

图9－1 自动停机跳闸系统

汽轮机自动保护系统，是OPC保护、ETS和机械超速保护系统的总称，它的液压构件，称为保护系统的执行机构，用于关闭汽阀并防止超速或遮断汽轮机。其设备组成如下：

1．

汽轮机AST遮断详解

4只AST电磁阀分为两个通道。通道1包括20-1/AST与20-3/AST，而通道2则20-2/AST与20-4/AST。每一通道由在危急遮断系统控制柜中各自的继电器保持供电。危急遮断系统的作用为，在传感器指明汽轮机的任一变量处于遮断水平时，打开所有的AST电磁阀，以遮断机组。系统设计成在任一电磁阀故障拒动时，不会影响系统功能。这就是如前所述，设计成两相同独立通道的原因。每一通道有其本身的继电器、电源和监测所有汽机遮断变量的能力。遮断汽轮机需要两个通道同时动作。如果发生一偶然性遮断事故，至少在每一通道中有一AST电磁阀应动作，才能遮断汽轮机。每一通道可以分开地在汽轮机运行时作试验而不会产生遮断或实际需要遮断时拒动。在试验时，通道的电源是隔离的，所以一次只能试验一个通道

图中黄线表示高压油，红线表示AST油，绿线表示无压回油。四个AST电磁阀分别是1、2、3、4。1、3一组，2、4一组。我们先以图中AST1阀为例，介绍一下（注意，只看图中SAT1部分）。SAT是个二级阀，电磁阀带点后，图中左侧Y型的小阀关闭，高压油进入后形成压力腔室，顶住图右侧阀座，封住AST油通道。反之，电磁阀失电，左侧小阀打开，高压油卸掉，右侧阀座在

第八章 汽轮机危急遮断系统（ETS）

第一节 ETS危急遮断的项目及整定值

为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致的汽轮机发生重大操作事故，在机组上装有危急遮断系统。危急遮断系统监视汽机的某些运行参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就送出遮断信号关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，实现紧急停机。 一、ETS危急遮断的项目及整定值

1、★汽机转速达到110%额定转速（OPT）；（动作转速值为3300rpm） 注：机械遮断110%-112%额定转速（MOPT）；(动作转速值为3330rpm） 2、 ●真空低于规定的极限值；（68kPa） 3、 ●润滑油压下降超过极限值；（0.10MPa） 4、 ★EH油压下降超过极限值；（9.5MPa）

5、 ●转子轴向位移超过极限值；（≥+0.5mm或≤-0.7mm ） 6、 ●高压缸排汽温度超过极限值；（>427℃）

7、 ★透平压比低于极限值；（调节级压力与高缸排汽压力比低于1.7）

8、 ●汽机轴振动达到危险值；（汽机侧≥130μm,发电机侧≥180μm）

9、 ●轴瓦、推力瓦钨金温度超过极限值；（汽机侧≥110℃,发

0

电机侧≥120℃）

10、★集控室/就地手动停机（双

汽轮机危急跳闸系统（ETS）

目 录

汽轮机危急跳闸系统（ETS） .............................................................................................................. 1 第1节 汽机保护系统基本概念 ......................................................................................................... 2 第2节 汽轮机保护原理和逻辑 ........................................................................................................... 4 第3节ETS系统常见故障及处理 ......................................................................................................... 9

第

《汽轮机原理》习题

1. 已知：渐缩喷嘴进口蒸汽压力p0?8.4MPa，温度t0?490℃，初速c0?50ms；

喷嘴后蒸汽压力p1?5.8MPa，喷嘴速度系数??0.97。求 （1） 喷嘴前蒸汽滞止焓、滞止压力； （2） 喷嘴出口的实际速度；

（3） 当喷嘴后蒸汽压力由p1?5.8MPa下降到临界压力时的临界速度。

2. 已知：某汽轮机级的进汽压力p0?1.96MPa，温度t0?350℃；级后蒸汽压力

p2?1.47MPa。速度比x1?uc1?0.53，级的平均反动度?m?0.15，又知喷嘴和

动叶栅的速度系数分别为??0.97，喷嘴和动叶的出口汽流角为?1?18，??0.90，

??2??1?6?。

?（1） 求解并作出该级的速度三角形；

（2） 若余速利用系数?0?0，?1?1，流量D?960th，求级的轮周效率?u和轮

周功率Pu；

（3） 定性绘制级的热力过程曲线。

3. 某机组冲动级级前蒸汽压力p0?1.96MPa，温度t0?350℃；级后蒸汽压力

p2?1.47MPa。该级速度比x1?0.45，喷嘴出口汽流角为?1?13?，动叶的进口汽

流角与出口汽流角相等（?1??2），喷嘴和动叶栅的速度系数分别为??0.95，、（2）、（3）。 ??0.

《汽轮机原理》习题

1. 已知：渐缩喷嘴进口蒸汽压力p0?8.4MPa，温度t0?490℃，初速c0?50ms；

喷嘴后蒸汽压力p1?5.8MPa，喷嘴速度系数??0.97。求 （1） 喷嘴前蒸汽滞止焓、滞止压力； （2） 喷嘴出口的实际速度；

（3） 当喷嘴后蒸汽压力由p1?5.8MPa下降到临界压力时的临界速度。

2. 已知：某汽轮机级的进汽压力p0?1.96MPa，温度t0?350℃；级后蒸汽压力

p2?1.47MPa。速度比x1?uc1?0.53，级的平均反动度?m?0.15，又知喷嘴和

动叶栅的速度系数分别为??0.97，喷嘴和动叶的出口汽流角为?1?18，??0.90，

??2??1?6?。

?（1） 求解并作出该级的速度三角形；

（2） 若余速利用系数?0?0，?1?1，流量D?960th，求级的轮周效率?u和轮

周功率Pu；

（3） 定性绘制级的热力过程曲线。

3. 某机组冲动级级前蒸汽压力p0?1.96MPa，温度t0?350℃；级后蒸汽压力

p2?1.47MPa。该级速度比x1?0.45，喷嘴出口汽流角为?1?13?，动叶的进口汽

流角与出口汽流角相等（?1??2），喷嘴和动叶栅的速度系数分别为??0.95，、（2）、（3）。 ??0.

第一章 级的工作原理

补1. 已知某喷嘴前的蒸汽参数为p0=3.6Mpa，t0=500℃，c0=80m/s，求：初态滞止状态下的音速a0*和其在喷嘴中达临界时的临界速度ccr。

12题. 假定过热蒸汽作等熵流动,在喷嘴某一截面上汽流速度c=650m/s，该截面上的音速a=500m/s，求喷嘴中汽流的临界速度ccr为多少？。

23题.汽轮机某级蒸汽压力p0=3.4Mpa，初温t0=435℃，该级反动度Ωm=0.38，级后压力p2=2.2Mpa，该级采用减缩喷嘴，出口截面积An=52cm2，计算：

⑴通过喷嘴的蒸汽流量

⑵若级后蒸汽压力降为p21=1.12Mpa，反动度降为Ωm=0.3，则通过喷嘴的流量又是多少？

34题. 国产某机组在设计工况下其末级动叶（渐缩）前的蒸汽压力p1=0.0093Mpa，蒸汽焓值h1=2307.4kJ/kg，动叶出汽角β2=38°，动叶内的焓降为Δhb=137.76kJ/kg，动叶入口速度w1=134m/s。问：

⑴汽流在动叶斜切部分是否膨胀、动叶出口汽流角是多少？ ⑵动叶出口的理想相对速度w2t是多少？

36题. 某机组级前蒸汽压力p0=2.0Mpa，初温t0=350℃，初速c0=70m/s；级后蒸

0、汽轮机某级p0=3.4MPa，t0=435oC，Ωm=0.38，p2=2.2MPa。喷嘴为渐缩型，其出口面积A=52cm2。试计算：

（1）通过喷嘴的实际流量G(取流量系数0.97)；

（2）当p2=2.2MPa，Ωm=0.3时，通过喷嘴的流量又为多少？ （3）如果喷嘴入口c0=120m/s，则在（2）条件下喷嘴的流量？

1． 国产引进型Westinghouse 300MW亚临界、一次中间再热凝汽式电站汽轮机，工作转速为3000转/分。该机末级的平均直径2604mm，额定工况下通过该级的蒸汽流量为273.75t/h，级前蒸汽的压力p0?0.0243MPa，温度t0?65.6?C，静叶压差为0.0108Mpa，整级压差为0.0191Mpa，喷嘴进口汽流初速度为110m/s；喷嘴出口汽流角sin?1?0.3203，动叶相对出口汽流角sin?2?0.4839。设计估算时，取喷嘴速度系数?＝0.97，动叶速度系数

??0.95。计算

(1) 该级的轮周速度和反动度

(2) 喷嘴叶栅热力计算。由喷嘴出口汽流速度、判别喷嘴是否临界和斜切部分是否膨胀、

喷嘴流量系数等的计算，求出喷嘴损失和喷嘴高度。

(3) 动叶叶栅热力计算。由动叶进口相对速度、动叶理想焓

汽 轮 机 运 行 论 文

姓 名： 尤莉莎 学 号： 080282307 专 业： 热能与动力工程 院 系： 科信学院

防止汽轮机运行中大轴弯曲

尤莉莎

（Tel：15097672075 Email:527026245@qq.com）

摘要 汽轮机的大轴弯曲事故会给电厂造成重大损失，甚至造成人员伤亡。因此，要从了解大轴弯曲的原因入手，提出防止措施，从而防范于未然。

The steam turbine shaft bending accidents will give power plant in heavy losses, even causing casualties. Therefore, to understand the big bend of the shaft from the reasons for the start, put forward measures to prevent, and maybe prevent problems caused by misunderstanding 关键词 大轴弯曲 气

《汽轮机原理》

目 录

第一章 汽轮机级的工作原理 第二章 多级汽轮机

第三章 汽轮机在变动工况下的工作 第四章 汽轮机的凝汽设备 第五章 汽轮机零件强度与振动 第六章 汽轮机调节 模拟试题一 模拟试题二 参考答案

第一章 汽轮机级的工作原理

一、单项选择题

1.汽轮机的级是由______组成的。 A. 隔板+喷嘴 C. 喷嘴+动叶

cr

【 C 】

B. 汽缸+转子 D. 主轴+叶轮

2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比ε时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1

【 A 】

A. C1Ccr

B. C1 =Ccr D. C1≤Ccr

3.当渐缩喷嘴出口压力p1小于临界压力pcr时，蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀，下列哪个说法是正确的？

【 B 】

A. 只要降低p1，即可获得更大的超音速汽流

B. 可以获得超音速汽流，但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有限的 C. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速等于临界速度Ccr D. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度Ccr 4.汽轮机的轴向位置是依靠______确定的？ A. 靠背轮 C. 支持轴承

【