汽轮机超速保护及与安全油的关系

汽轮机超速保护及与安全油的关系汽轮机在运行中，一旦超速，就会带来非常严重的后果。

因此，汽轮机必须实现超速保护措施。

一种常见的超速保护方法是使用安全油。

本文将介绍汽轮机超速保护的原理、常见的安全油种类及其作用，以及安全油在超速保护中的作用。

汽轮机超速保护的原理汽轮机超速保护的原理是，当转速超过汽轮机的设计转速时，立即启动保护系统，使汽轮机停止运转，从而保护汽轮机的安全。

超速保护系统通常包括以下几个部分：•超速传感器：通过检测转速来确定汽轮机是否达到了临界转速。

•控制器：接收超速传感器的信号并发出停机命令。

•停机阀：通过控制汽轮机的蒸汽进出口阀门来停止汽轮机的运行。

汽轮机的超速保护系统必须能够在极短的时间内响应超速事件，以确保汽轮机能够及时停机，从而保护汽轮机的安全。

安全油的种类及其作用安全油是一种特殊的油，通常是在汽轮机低负荷及静止运行时加入到润滑系统中的。

安全油通常采用高锌、高功能和高润滑性能的锌咖啡酸钙润滑油或锌二乙基己酸钙润滑油等。

安全油的作用有三个方面：•防止汽轮机加速：安全油能够减少摩擦损耗，并降低机械故障的风险，从而减少发生超速事件的可能性。

•降低转速：在超速事件发生时，安全油能够降低汽轮机的转速，从而减少损失。

•保护设备：安全油还具有保护汽轮机和润滑系统的作用，能够防止摩擦、磨损和腐蚀等。

安全油在超速保护中的作用安全油作为超速保护系统的一种应急措施，其作用可以从以下几个方面来说明：能够通过降低摩擦系数来减少发生超速事件的可能性安全油能够减少汽轮机中的摩擦损失，从而减少发生超速事件的可能性。

这是因为，摩擦是导致汽轮机运行温度升高的根本原因。

而高温又是导致机械故障的主要原因之一。

安全油能够通过减少摩擦系数的方式来降低汽轮机的运行温度，从而减少超速事件的发生。

能够在超速事件发生时快速降低汽轮机的转速当超速事件发生时，安全油能够在极短的时间内减少汽轮机的转速，从而减低损失。

这是因为，安全油具有高润滑性能和良好的附着力，使得它能够快速地渗入机械零件之间的缝隙中，形成一层保护膜，从而降低运动惯量，减少转速。

汽轮机超速原因及防止措施探讨发布时间：2022-07-18T03:22:56.581Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷3月5期作者：韦旭[导读] 文章简要说明了汽轮机超速飞车，是汽轮机组设备损坏的重大恶性事故，韦旭上海能源股份有限公司热电厂江苏省徐州市 221611摘要：文章简要说明了汽轮机超速飞车，是汽轮机组设备损坏的重大恶性事故，并针对汽轮机超速事故的主要原因进行了针对性的分析，对超速事故提出了预防措施，提出了提高其安全运行可靠性的实施内容。

关键词：汽轮机组超速事故安全运行防止措施前言：汽轮发电机组是高速运转设备，正常工作转速为3000转\分，是在高转速下工作的机械设备，其转速超过危急保安器动作转速，超出额定转速的11%—12%（3300—3360转\分），即为超速。

某厂#2机组、#3机组也曾发生不同程度的超速现象，虽然没有发生设备损坏，但值得警惕。

汽轮机发生超速时，各转动部件就会超过设计强度（一般是按照额定转速的120%（3600）进行校核的）而断裂，造成机组强烈振动而损坏设备。

严重时可以导致汽轮发电机转子飞出汽缸及厂房、引起整个汽轮发电机组轴系断裂，使整台机组报废，还能使主厂房及主设备损坏，及人员伤亡，是汽轮发电机组设备破坏最大的事故之一，对安全发供电威胁极大，造成国家财产损失，严重影响安全发供电。

一、机组超速的原因分析1、汽轮机调节保安系统存在缺陷：汽轮机调节保安系统任务，首先要保证汽轮机在额定转速下正常运行，其次还保证在机组甩负荷以后转速升高不超过规定值，所以调节系统是防止汽轮机超速的第一道保障。

如果在汽轮机甩掉负荷以后不能保持空载运行，就可能引起超速。

汽轮机甩负荷后，转速迅速升高的原因有以下几个方面：（1）高中压主汽阀、高中压调节阀汽门不能关闭、关闭时间过长或漏汽量大，甚至有卡涩、串动现象。

（2）高压缸排汽逆止门、部分抽汽逆止门不动作、不严密或卡涩。

（3）供热快关阀不严或拒动，造成热网蒸汽倒灌，使机组超速。

汽轮机的挂闸过程和危急遮断装置的动作原理汽轮机的挂闸过程和危急遮断装置的动作原理汽轮机挂闸和危急遮断装置由危急遮断器滑阀、危急遮断器杠杆、撞击子、挂闸电磁阀、节流孔板和相关油管路构成。

油泵出口的油压力约2.0MPa，一般经φ6节流孔板引入危急遮断器滑阀上部，称作挂闸油，挂闸电磁阀是一个两位三通电磁阀，它以旁路方式与挂闸油路相连；一股经φ6节流孔板引入危急遮断器滑阀中部，称作安全油，安全油另外引一路接到隔膜阀；一股经φ6节流孔引到危急遮断器滑阀下部，称作附加保安油。

危急遮断器滑阀作为这个装置的核心部件，主要由心轴、弹簧、滑阀、套筒、壳体、顶盖、底盖等组成，当滑阀处于上支点位置，即滑阀顶部端面K与顶盖接触时，安全油与排油不能接通，安全油压得以建立；当滑阀处于下支点位置，即滑阀凸肩与底盖接触时，安全油即与排油相通，安全油压消失，并通过隔膜阀、EH系统关闭主汽门，切断汽源而停机。

当汽轮机处于停机状态时，危急遮断器滑阀跌落至下支点位置，安全油与排油相通，主汽门处于关闭位置。

所谓挂闸即是在汽轮机开机前，通过油压作用，使滑阀从下支点位置移到上支点位置，从而建立起安全油压，开启主汽门，以实现以后的汽轮机冲转等工作。

具体过程是：a．开启主油泵，挂闸电磁阀失电处于关闭状态，附加保安油和挂闸油油压相等，均是2.0MPa，但由于挂闸油对滑阀的作用面积大于附加保安油对滑阀的作用面积，所以滑阀被压在下支点位置，安全油与排油相通。

安全油压为零，主汽门仍处于关闭状态。

b．给挂闸电磁阀通电，挂闸电磁阀处于泄放状态，挂闸油压由2.0MPa降为0，附加保安油将滑阀顶到上支点位置，安全油与排油的通道被封死，安全油压建立，由0升至2.0MPa，主汽门开启。

c.挂闸电磁阀通电后延时5秒断电，挂闸电磁阀停止泄放，挂闸油压又从零升到2.0MPa，此时由于滑阀的顶部端面K与顶盖贴合十分紧密，室B的压力油不能从密封面进入A室，而附加保安油对滑阀的作用面积大于挂闸油对滑阀的使用面积，滑阀不致跌落，仍然处于上支点位置，主汽门仍处于开启状态。

发电机的超速试验标准一、汽轮机超速试验指用提升转速的方法进行危急保安器动作转速的测定与调整工作。

超速保护试验所具备的条件：（一）以下几种情况必须做超速试验：1、机组新安装或者大修后。

2、汽轮机调节系统经过检修后，或者危及保安器解体检修或者调整后。

3、停机一个月后再启动时。

4、甩负荷试验前。

（二）1、试验是在汽轮机空负荷状态下进行的，除被试验的危急保安器外，其他保护装置均应投入工作。

2、超速试验前必须先做汽阀严密性试验并合格，方法是机组转速升至3000r/min后，并网前应手操就地跳闸装置，主汽阀、调节汽阀油动机应能迅速关闭，转速立即下降。

3、若机组设有不提升转速也可以使危急保安器动作的装置(充油试验装置)，可先用此装置进行试验，当确认危急保安器动作正常后，再进行超速转速试验。

4、冷态启动的机组应先带20%额定负荷连续运行4 h后，全面检查汽轮机及控制系统各项要求合格方能再进行超速试验。

二、超速试验目的：汽轮机超速试验目的就是通过提升转速到规定动作转速时，通过机头的飞环(锤)在离心力作用下克服弹簧的拉力并飞出使安全油机械滑阀泄油口打开泄掉安全油，从而作用于跳机。

因此超速试验目的就是为了试验一旦汽轮机跳闸，形成超速，是否在规定的超速脱扣条件下能够正常响应，安全停车，避免产生危险的超速事故，保证汽机安全。

三、超速试验合格标准：超速试验应连续作两次，两次动作转速应在110-111%之间，也即3330~3360r/min，且两次动作转速之差不大于额定转速的千分之六，也即小于18r/min。

汽轮机组进行超速试验的要求1)每一个偏心环(或飞锤)应在同一情况下进行两次超速试验，两次动作转速都应在合格范围内（3300---3360 r/min)，且两次动作转速不应大于额定转速的0.6%2）对于新安装或大修后重新启动的机组，每个偏心环（或飞锤）应进行三次超速试验，第三次动作转速和前两次动作转速的平均值之差不应超过额定转速的1%3）若危急保安器动作转速超过3360r/min，机组不允许投入运行，应停机，将危急保安器的动作转速调整到合格范围内，方可投入运行。

汽轮机控制系统超速保护功能分析【Abstract】汽轮机是电力系统中重要的能源装置之一，在其运行过程中，超速保护功能是非常重要的安全防护功能。

该文档主要介绍了汽轮机控制系统的超速保护功能，并分析了其实现方案以及功能特点，期望对工程设计和运行维护人员提供一定的参考价值。

【Introduction】汽轮机是一种能够把热能转化为动能的设备，其主要工作原理是将燃料燃烧后的高温高压气体作为工作介质，在涡轮叶片上产生动能，从而带动机组的旋转，进而发电。

由于汽轮机的运行速度非常高，因此超速保护功能就显得十分重要了。

【Super Speed Protection Function】超速保护功能是汽轮机控制系统的一个重要组成部分。

在汽轮机运转过程中，如果发生突发事件，涡轮转速可能会突然升高，这时候系统需要通过超速保护来进行限速，以保障现场的人员和设备安全。

因此，超速保护功能需要在涡轮机转速超过设定阈值后，以最快的速度控制转速。

超速保护功能通过感知涡轮机转速，监控旋转速度的变化，并在转速接近或者达到临界值时，通过反馈控制系统进行限速，保障机组运行的稳定和安全。

超速保护根据不同的安全要求可分为两种类型：一类是全速全负荷下启动时必须达到的最小转矩，旨在防止机组启动时由于低转矩而造成转速突升；另一类是在机组已经正常运行时，当出现某些特殊情况使涡轮机转速升高时，需要控制涡轮机，恢复到正常转速范围内，以确保设备和人员的安全。

【Realization Scheme】超速保护功能需要通过技术手段来进行实现。

一般情况下，涡轮机控制系统采用的超速保护方案有以下几种：1. 速器式超速保护方案。

速器式保护系统通过一个感应器来感知涡轮机的转速信号，然后将转速信号通过调节器融合到控制系统当中。

当转速超过设定值时，控制系统会发出超速信号，并及时启动超速保护系统，通过控制阀来控制调速器的作用，从而避免汽轮机超速。

2. 生命条盘式超速保护方案。

生命条盘是一种紧急断电保护装置，它的基本原理是在盘面上带有一个气缸，并装有一个弹簧或传动杆以便于形成联锁装置，当汽轮机超速时，生命条盘可以自动动作，使得气缸靠近一个损坏的活塞，将其打开，从而使得活塞提供的油路被截断，这时候控制系统会自动关闭汽轮机并彻底断电，实现超速保护的目的。

汽轮机超速的原因及安全防范措施作者：冯义辉来源：《中国新技术新产品》2011年第08期摘要：汽轮机超速是对人身安全和设备危害极大的恶性事故，严重影响安全生产。

关键词：汽轮机；超速；安全；防止措施中图分类号: TK264.2+1 文献标识码:A汽轮机作为原动机，具有强大的动力矩，超速时转子零件的应力将达到不允许的数值，可能使叶片甩脱、轴承损坏、转子断裂，甚至整个机组报废。

因此，汽轮机超速是对人身安全和设备危害极大的恶性事故。

严重影响安全生产。

下面就汽轮机超速的原因和防范措施做一讨论。

一、汽轮机超速的主要原因汽轮机超速原因大致可分为汽轮机调速和保护系统故障，运行操作维护不当。

按不同的事故起因和故障环节，分别讨论。

1. 调速系统有缺陷：汽轮机调速系统的任务之一，就是保证在汽轮机甩负荷以后转速升高不超过规定的允许值。

当调速系统有缺陷时就可能引起超速。

原因有以下几个方面。

（1）调速汽门不能关闭或漏汽量大。

（2）抽汽逆止门不严或拒绝动作。

（3）调速系统迟缓率过大或调节部件卡涩。

（4）调速系统速度不等率过大。

（5）调速系统动态特性不当。

（6）调速系统整定不当，如同步器调整范围、配汽机构膨胀间隙不符合要求等。

2. 汽轮机超速保护系统故障：（1）危急保安器不动作或动作转速过高危急保安器的动作转速一般规定在高于额定转速的10-12%,这是保护汽轮机使其转速不至过分升高的主要保护设备。

造成危急保安器不动作或动作过迟的原因主要有：①重锤或飞环导杆卡涩。

②重锤或飞环动静部件不同心，在运行时憋劲。

③弹簧在受力产生过大的径向变形，以致与孔壁产生磨擦。

④接吻扣或打击板间隙过大，撞击子飞出后不能使危急保安器滑阀动作。

（2）电磁遮断超速保护装置故障。

（3）危急保安器滑阀卡涩，无法动作。

（4）自动主汽门和调速汽门卡涩。

3. 运行中操作调整不当：（1）油质管理不善，进油时是劣质油或标号不同，领回时未化验加入主油箱运行，再者是检修质量不良，轴封间隙调整未在标准范围内，调整不当，运行中轴封压力调得过大，漏汽到油档，造成油中进水，引起调速和保护部件卡涩。

汽轮机超速保护原理汽轮机超速保护，这事儿说起来简单，可里面的门道多着呢。

你要是个外行，一听这名字，估计得犯迷糊。

但我这人啊，就喜欢把复杂的事儿说得明明白白，今儿个咱就来聊聊这汽轮机超速保护的原理。

汽轮机啊，那可是个大家伙，高速旋转起来，那叫一个威风凛凛。

可你知道吗，它要是转得太快了，可就不是好事儿了。

转速一高，离心力也跟着嗖嗖往上涨，跟转速的平方成正比呢。

你说这离心力大了，会咋样？那肯定是把里面的部件都给扯得七零八落的，到时候，汽轮机就得趴窝了。

所以啊，咱们得给它安上几道保险，这就是超速保护。

首先说说OPC超速保护吧。

这东西啊，就像是给汽轮机请了个贴身保镖，时刻盯着它的转速。

一旦转速超过了额定转速的103%，嘿，这保镖可不含糊，立马出手，控制OPC电磁阀，把GV和IV给关了，硬生生地把转速给拽下来，稳稳地停在3000RPM。

这OPC啊，不光能救命，还能预防呢。

它有个预测功能，能提前感知到负荷的变化，防止机组因为负荷甩脱啥的，一下子窜出去，把电网都给整得心惊胆战的。

再来说说DEH超速保护吧。

这东西啊，跟OPC是亲兄弟，都是电超速保护家族的成员。

不过呢，它用的手段可不一样，它靠的是磁阻式探头来监测转速。

转速一超过额定值的110%，它就立马发出警报，告诉汽轮机：“嘿，哥们儿，悠着点儿，超速啦！”然后啊，它就动手把调节汽门给关了，让汽轮机慢下来。

这DEH啊，跟TSI超速保护是搭档，它们俩虽然用的探头不一样，但目标都是一样的，那就是保证汽轮机不出事儿。

最后啊，咱们得说说这机械超速保护。

这可是汽轮机超速保护的终极防线，也是最后的杀手锏。

当转速超过了额定转速的110%～112%时，这机械超速保护装置啊，就毫不犹豫地出手了。

它里头有个飞锤或者飞环，离心力一大，就把弹簧给挣开了，嗖嗖地飞出去，撞在危急遮断油门上的挂钩上。

这一撞啊，危急遮断油门就脱钩了，安全油就泄了，所有汽门也都关了，汽轮机就停了。

你说这机械超速保护厉不厉害？简直就是个生死判官啊！所以啊，汽轮机超速保护这事儿啊，咱们得重视起来。

汽轮机保护汽轮机保护系统是保证汽轮机安全运行的一个不可缺少的系统，通常不允许汽轮机在没有保护回路的情况下运行。

1.超速保护。

超速保护装置防止转速超过某一上限值。

如果转速超过这一上限，转子将由于巨大的离心力而断裂，从而导致恶性事故的发生。

出于对安全性的考虑，特别是类似于超速保护之类的保护装置将采用冗余配置。

每一汽轮机的保护系统都会有2~3套独立的危急遮断回路。

每一危机遮断回路都会自动检测转速并在相应的范围内动作。

其中转速由六个非接触式的转速传感器测得。

（一般现场超速设置103%（3090rpm）和110%（3300rpm）两个动作值，达到3090rpm时，调门自动关闭，当转速回到3000rpm 时调门会自动开启；而达到3300rpm时，主汽门和调门全部关闭）。

2.真空度。

冷却水的不足或过量空气的漏入将破坏凝结器的真空。

真空的破坏将使低压缸的排汽损失增大从而提高了低压缸的缸体的温度，增加了运行中的不安全因素。

真空保护装置通过汽轮机跳闸防止背压过大。

如果背压还持续增大则启动低压缸旁路以调节背压。

其中背压由压力传感器测得（一般现场整定值在-85~-86kpa左右联启备用泵，-80kpa跳机）。

3.轴向位移大。

轴向位移过大将会使旋转的叶片与静止的部分产生摩擦，从而磨损了轴瓦，影响运行安全。

轴向位移保护装置通过跳闸装置防止轴向位移过大。

轴向位移的大小通过涡流传感器测得。

4.润滑油压。

如果流入汽轮发电机组各处轴承的润滑油压过低将影响运行的安全。

一旦油压低于设定的允许值，润滑油泵将自动的开启以保证油压，从而保证汽轮机的安全停车。

润滑油压通过压力传感器测得。

5.轴振。

汽轮发电机组运行时，有很多的原因会使汽轮发电机组的轴发生振动。

这些振动通过轴承基座的振动的大小来进行测量。

如果轴承基座的振动超过了整定值，轴承振动保护装置动作使汽轮机跳闸。

轴承基座振动的绝对大小通过设在每个轴承上的传感器测得。

6.轴承温度。

轴承温度过高将使轴瓦磨损得更快，从而造成二次损伤。

机械超速是靠飞环或飞锤动作泄去低压安全油来实现汽机跳闸的，动作转速因是机械的一般在109%-111%额定转速之间；电超速一般有三种，一种是叫OPC保护，一般国产汽机都有，动作转速103%额定转速；一种是DEH电超速，动作转速为110%额定转速，一种是ETS电超速，动作转速也为110%.因为电子类的保护，动作转速很准确。

OPC是汽轮机的超速保护,它通过两个OPC电磁阀实现.当汽轮机转速达到103%(即3090rpm)或甩负荷时,OPC电磁阀打开,OPC动作,关闭高中压调门和各抽汽逆止门。

AST是汽轮机紧急停机保护,它通过四个AST电磁阀实现.当汽轮机的某个参数达到停机值时,AST电磁阀失电打开,泄去安全油,汽轮机各汽门迅速关闭。

四个AST电磁阀分两组,分别为一通道和二通道,这样既可以防止误动也可以防止拒动。

ASP是汽轮机AST电磁阀通道的油压,当1,2电磁阀误动时,其油压会升高.3,4电磁阀误动时,其油压会下降,以此判断AST电磁阀工作是否正常。

OPC就是：Overspeed protection controller,是一个电磁阀，一般是失电关闭，带电打开。

作为103％超速用。

而AST就是机组危急遮断电磁阀，失电打开卸掉安全油，实现机组停机。

OPC油：空转油•二只，并联：任意一只动作，泄油关调门•接受后OPC逻辑回路控制•（103% 3000转/分）OPC动作，OPC电磁阀开。

•（BR=0）& (ΔN > 15% MCR ) OPC动作，OPC电磁阀开。

•动作原则：带电动作，断电关闭。

“宁可拒动，不可误动”。

OPC电磁阀•接受后OPC逻辑回路控制•（103% 3000转/分）OPC动作，OPC电磁阀开。

•（BR=0）& (ΔN > 15% MCR ) OPC动作，OPC电磁阀开。

•动作原则：带电动作，断电关闭。

“宁可拒动，不可误动”。

AST：automatic shift trip 危机遮断AST油：停机油•控制TV、RSV的快速卸负荷阀，使之快速关闭。