第三节　汽轮机调速保护系统

2-199　汽轮机调速系统的任务是什么？

答：为了保持电网频率稳定，汽轮机转速始终为3000r/min。但是外界负荷变化时，如果汽轮机转速相应地调整，则转速就会降低；当外界负荷降低时，转速就会上升。所以，为了维持汽轮机转速稳定在3000r/min，蒸汽量就要随负荷的变化而相应地调整。因此，要有一套自动调节机构持续不断地进行调整来满足电网的需要，保持机组平稳运行，这就是调速系统的任务。

2-200　汽轮机调速系统应满足什么要求？

答：汽轮机调速系统应满足下列要求：

（1）当主蒸汽门全开状态时，调速系统能维持汽轮机空负荷运行。

（2）当汽轮机由满负荷突然甩到空负荷时，调速系统能维持汽轮机的转速在危急保安器动作转速以下。

（3）主蒸汽门和调汽门门杆、错油门、油动机及调试系统各活动、连接部件，没有卡涩和松动现象。当负荷变化时，调汽门应平稳地开、关；负荷不变化时，负荷不应有摆动。

（4）在设计允许范围内的各种运行方式下，调试系统必须能保证使机组顺利并入电网，加负荷到额定、减负荷到零、与电网解列。

（5）调试系统的全部零件要安全、可靠。

（6）当危急保安器动作后，应保证主蒸汽门关闭严密。

2-201　电液调节系统的基本工作原理是怎样的？

答：电液调节装置是一个以转速信号作为反馈的调节系统，转速信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信号，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。

2-202　电液调节系统有哪些优点？

答：电液调节系统的主要优点有：

（1）采用电气元件后增加了调节系统的精度，减少了迟缓率，在甩负荷时能迅速地提高功率输出返零，改善了动态超速。

（2）可以实现转速的全程调节。

（3）可按选定的静态特征方便地改善静态特征的斜率及调频的最大幅值，参与电网一次调频，满足机、炉、电网等多方面的要求。

（4）采用功率系统，具有抗内扰及改善调频动态的作用，可提高机组对负荷的适应性。

（5）能方便地与机、炉、主控设备匹配，实现机、电、炉自动控制。

2-203　汽轮机调节系统各组成机构的作用分别是什么？

答：汽轮机调节系统各组成机构的作用主要有：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

2-204　什么是调节系统的静态特性和动态特性？

答：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。

2-205　改善调试系统的动态特性有哪些措施？

答：改善调试系统的动态特性有以下措施：

（1）调整好调试系统的静态特性，使其符合要求。主要使速度变动率和迟缓率合格。

（2）消除调汽门的不严密。

（3）缩短抽汽口到抽汽止回门的距离，减小中间容积，还要消除止回门的不严密。

（4）增加错油门的通流面积，使进油量增大，提高油动机的关闭速度。

（5）对于中间再热式机组，由于转速飞升时间短，中间容积时间常数较大，故为了提高调速系统的动态品质，可在调速系统中设置微分器和电加热器等装置，以限制甩负荷后的超速。

2-206　油系统中有空气或机械杂质对调速系统有什么影响？

答：机组启动时调速系统内的空气若不能完全排出，则会引起调速系统摆动，因此调速系统各部套的空气孔均应通畅。油系统有机械杂质，会引起调速系统各部套的磨损和卡涩，引起调速系统摆动和调整失灵。

2-207　大功率汽轮机调速系统采用高压抗燃油的目的是什么？

答：大功率汽轮机调速系统采用高压抗燃油的目的有两个：一是防火抗燃；二是提高调速控制系统油压力后（一般可达15～20MPa）可大大减小油动机的体积，并缩短主汽门、调节汽门关闭时间常数。

2-208　EH高压抗燃油系统常见的故障有哪些？

答：（1）错油门滑阀凸肩有边缘冲蚀。

（2）元件的配合比较严密，间隙较小，容易造成卡涩或者因磨损使间隙变大，漏油增加。

（3）油系统中有一些材料被溶解，造成油质变坏。

（4）主油泵被磨损。

（5）抗燃油与透平油相混。

（6）系统压力下降个别调试汽门无法正常开启。

（7）油动机卡涩，调速汽门动作迟缓，有时泄油后不回座。

（8）在开关调速汽门过程中，调速汽门发生不规则摆动并同时伴有EH油系统压力波动。

2-209　EH油系统压力下降的主要原因有哪些？

答：（1）油中的杂质将油泵出口滤网的滤芯堵塞。

（2）油箱控制块上溢流阀整定值偏低。

（3）油泵故障导致出力不足，备用油泵出口止回阀不严。

（4）系统中存在非正常的泄漏。

2-210　油动机不受控制的主要原因有哪些？

答：（1）油质下降。

（2）油的高温氧化和裂解。

（3）油的水解和酸洗腐蚀。

（4）电液转换器滑阀两侧压力偏高。

（5）LVDT线性电压位移转换器故障，电液转换器机械零位不准等。

（6）EH油系统漏油。

（7）EH油管道开裂、接头松脱、密封件坏损。

2-211　EH油系统漏油的主要原因有哪些？

答：（1）工作压力高，机组高温及高频振动的影响，都会造成油管道开裂。

（2）分布在高温区域的EH油管路的O形密封圈受热老化断裂。

（3）EH油管路的接头预紧力不足，造成接头松脱。

2-212　EH油系统故障的防范措施有哪些？

答：（1）改善油动机组件的工作环境，施工中采用具有较好抗燃和隔热效果的硅酸铝作为保温介质。

（2）解决EH油系统含水量高的问题。可在EH油箱呼吸器上加装干燥器；经常采用滤水机过滤；增加EH油再生装置。

（3）解决EH油系统中O形圈经常损坏的问题。对于EH油中的O形圈，必须采用氟化橡胶。

2-213　EH油系统油箱的检修方法是怎样的？

答：（1）解体油箱，放净油箱内存油。

（2）用面团粘去所有角落的灰粒。

（3）更换油箱内油泵吸入口滤芯。

（4）更换取样阀门上的密封件。

（5）更换油箱控制模块上的全部密封件。

2-214　EH油系统油泵的检修方法是怎样的？

答：（1）解体油泵，更换全部密封件。

（2）仔细检查，如有摩擦情况，必要时进行更换。

（3）装复前应给轴承注满润滑脂。

（4）解体联轴器，更换连接块。

（5）打开电动机盖，给轴承注满润滑油脂。

（6）将所有的压力表、温度计送有关专业部门做校验。

2-215　调速器错油门的解体步骤是怎样的？

答：（1）前轴承箱解体吊出，相关的油管和热控测量元件拆除。

（2）取出定位销，松动底螺栓。

（3）在控制错油门、随动错油门和分配错油门端盖外面与壳体之间做好标记。

（4）测量控制错油门和分配错油门的行程。

（5）拆除控制错油门、随动错油门与连杆的连接销螺栓，将连杆和分配错油门一起抽出。

（6）测量随动错油门行程。

（7）拆除随动错油门喷嘴侧的端盖法兰螺栓，取出端盖，再将随动错油门从右侧抽出。

（8）将分配错油门的套筒压盖拆除，用紫铜棒将错油门套筒分别打出。

2-216　调速器错油门的组装工序是怎样的？

答：（1）组装前将错油门、套筒、壳体等零件内、外表面均匀涂上清洁的汽轮机油。

（2）检查错油门在套筒内是否活动自如，无卡涩现象。

（3）对照解体前所做的标记，按解体相反的顺序进行组装。

（4）组装后，检查错油门应活动自如，三个错油门行程尺寸配合正确。

（5）测量各错油门的最大行程，并与解体时的测量记录对照。

2-217　危急保安器有哪两种型式？

答：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。

2-218　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？

答：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。

2-219　什么是调速汽门的重叠度？

答：喷嘴调节的机组多采用几个调速汽门依次开启控制蒸气流量，为了得到较好的流量特性，常在前一个汽门尚未全开时，后一个汽门便提前开启，这一提前开启量，称为调速汽门的重叠度，一般为10％。

2-220　汽轮机调速汽门有哪几种类型？

答：汽轮机调速汽门有以下类型：

（1）普通单座阀：根据阀芯的形式不同，又分为球形阀和锥形阀两种。

（2）带预启阀的调速汽门：阀门开启时，首先提升预启阀，蒸汽自预启阀进入汽轮机。当预启阀开启到一定程度后，主阀开始提升，这时主阀前、后压差减小，使提升力减小。

2-221　调速保安系统在安装时必须遵循的原则主要有哪些？

答：调节保安系统安装时主要必须遵循的原则主要有：

（1）熟悉调速系统的图纸资料，对调速系统的动作原理、各部件的构造和装配关系都应十分清楚。

（2）在拆卸调速系统各部件之前，必须清楚其拆卸顺序，对系统特性有影响的部件应先进行测量，并做好标记。

（3）解体时，必须准确测量和记录各个部件的间隙和必要尺寸。

（4）部套装配时，滑动与转动部分应灵活，无卡涩和松动问题，全行程动作灵活、准确。

（5）全面清理调速系统，确保各部件与连接管路内无油污、杂物和锈蚀等，装配之前进行蒸汽吹扫，确保系统清洁度。

（6）组装前在各部件的表面涂抹相应的涂料。

（7）各部件组装完毕后，如暂不与系统连接时，应对各孔洞进行临时封闭，避免进入杂物。

2-222　调速系统检修前应做哪些试验？

答：检修前的试验应根据平常运行情况而定。在正常运行中调速系统会出现什么问题，有什么缺陷，难以确定原因，如调速系统空负荷和带负荷摆动问题，或带不上满负荷问题等，就要在检修前进行静止试验和静态特性试验，分析原因，确定措施，进而在大修中加以解决。

2-223　调速系统迟缓率产生的主要原因是什么？

答：调速系统迟缓率产生的主要原因有：

（1）调速器，滑阀或其他运动部件存在着摩擦力和惯性力。

（2）滑阀与套筒之间配合是否得当，部件表面光洁度好坏，都对迟缓率有影响，如组装不良，运行中偏心和卡涩也引起较大的迟缓。

（3）调速器滑阀和传动杠杆间铰链处有松旷和磨损。

（4）滑阀的过封度过大。

（5）油质不良，含有杂质或油中的空气，都会使运动受阻，产生卡涩，使迟缓率增加。

2-224　什么叫反馈作用？它对调节系统有何重要性？

答：在调节过程中，当油动机活塞因错油门滑阀动作而动作时，又通过一定的装置反过来影响错油门滑阀的动作，使错油门滑阀回到中间位置，这种油动机对错油门的反作用，称为反馈。

反馈是调节系统不可缺少的环节之一，因为只有反馈才能使调节过程较快地稳定下来，不致在调节过程中产生振荡，从而使调节系统具有很大的稳定性。

2-225　如何改变调速系统的静态特性？

答：调速系统静态特性是由转速敏感机构特性、传动放大机构特性和执行机构特性三部分来决定的，改变这三个特性中任何一个特性都会引起调速系统静态特性的改变。

2-226　如何改变机组配汽机构的特性？

答：主要采取以下措施：

（1）对于采用节流锥的调速汽门，可利用改变节流锥型线的方法改变配汽机构的特性，节流锥型线的改变要通过计算来确定。

（2）对于采用凸轮传动的配汽机构，可利用改变凸轮型线的方法。

（3）改变调速汽门的重叠度。

2-227　供热式机组的调速系统应满足哪些要求？

答：除满足凝汽式机组调速系统的要求外，尚须满足下列要求：

（1）汽轮机调速系统应是牵连性调节，并满足自动调节的要求。

（2）调节系统应允许该机组能和其他机组并列运行。

（3）无论在凝汽工况或抽汽工况运行，当骤然甩掉全部负荷时，汽轮机转速应都能控制在允许的范围内，动作灵活，关闭严密。

（4）在抽汽管道上，抽汽室和截门之间应设有安全门。

（5）在抽汽管道上装有抽汽逆止门。

2-228　再热式机组的调速系统应满足哪些要求？

答：除必须满足凝汽式机组调速系统的要求外，尚须满足下列要求：

（1）在再热容积使机组功率滞后的条件下，当外界负荷变化时，要求机组应具有一次调频能力，故要在调速系统中设置动态校正器，实现动态过调。

（2）为了防止机组甩负荷时的动态超速，在调速系统中增设微分器或电超速保护装置，另外必须在中压缸前装自动主汽门和调速汽门，用来甩荷时切断再蒸汽进入中低压缸。

2-229　调速汽门重叠度太大对调速系统有何影响？

答：如调速汽门重叠度太大不但会使节流损失增加，而且会使局部速度变动率变小，使静态特性曲线斜率变小，或出现水平段，造成负荷摆动或滑坡，这是不允许的。

2-230　调速汽门重叠度太小对调速系统有何影响？

答：调速汽门重叠度的大小直接影响着配汽机构的静态特性，调速汽门重叠度选择不当，将会造成静态特性曲线局部不合理。如重叠度太小，使配汽机构特性曲线过于曲折而不是光滑和连续的，造成调节系统调整负荷时，负荷变化不均匀，使油动机升程变大，调速系统速度变动率增加，将引起过分的动态超速。

2-231　调速系统空负荷摆动的原因是什么？

答：引起空负荷摆动的原因主要是空负荷时调速系统特性不良，速度变动率太小，而迟缓率太大。

2-232　调速系统带负荷摆动的原因是什么？

答：调速系统带负荷摆动的原因主要有：

（1）调速系统局部速度变动率太小，由于调速汽门重叠度太大或是其他原因，使调速系统静态特性曲线局部过于平缓造成在此平缓区间负荷摆动。

（2）调速系统迟缓率太大，造成调速系统迟缓率太大的原因很多，如：调速系统部件磨损，部套卡涩，松旷，断流式滑阀过封度大等。

（3）油动机反馈滑阀不灵（卡涩）。

（4）油中有水或空气。

（5）油压波动。

（6）主油泵带着调速器串动。

2-233　调速汽门不能关闭严密是什么原因？

答：调速汽门不能关闭严密的原因主要有：

（1）冷态时凸轮机构间隙调整不当，热态时间隙消失或凸轮角安装不对。

（2）油动机在关闭调速汽门侧富裕行程不够。

（3）调速器滑环富裕行程不够，当滑环到上限时，调速汽门仍不能落到门座上。

（4）调速汽门上部的弹簧力不够，特别是单侧进油式油动机的双座门。

（5）调速汽门或传动装置发生卡涩。

2-234　调速系统工作不稳定的原因是什么？

答：调速系统工作不稳定的主要原因有：

（1）离心式调速器周期性跳动。

（2）油系统中有空气和机械杂质。

（3）液压调节系统中油压波动。

（4）调节系统中部件漏油。

（5）调节系统中调节部件磨损、腐蚀和卡涩。

（6）调速系统迟缓率太大，静态特性不佳。

（7）反馈率不足。

2-235　危急保安器检修时的注意事项有哪些？

答：（1）解体检修，将拆出的零件放到油盘里。

（2）清理检查弹簧应无锈蚀、剥落、裂纹，端部无严重磨损等现象。

（3）检查飞锤（飞环）应光洁无毛刺。

（4）主要各零部件位置不能装错，尺寸误差不能大于0.05mm。

2-236　危急保安器错油门上端凸肩与上端盖的密封面如何进行检查和研磨？

答：危急保安器错油门上端凸肩与上端盖的密封面的接触情况检查和研磨的方法是：拆开上端盖，涂上一薄层红丹粉，按组装要求复装上端盖，然后在错油门下部转动滑阀检查接触情况。如果检查发现密封面接触情况不好，可在密封面上涂上少量研磨砂和汽轮机油，装上上端盖，反复转动错油门下部，进行对位研磨。研磨与检查交替进行，直到研磨合格为止。

2-237　如何做自动主汽门严密性试验？

答：汽轮机启动并到达额定转速3000r/min之后，可做自动主汽门的严密性试验，用自动主汽门操纵座的小滑阀（活动滑阀）或强制手轮将自动主汽门缓慢关闭，待全关死时观察汽机转速的下降情况。要求转速能降至1000r/min以下，最少也要降到1500r/min，否则说明严密性不好需要处理，如合格可慢慢开启主汽门恢复额定转速。

2-238　高压主汽门检修注意事项有哪些？

答：（1）熟练掌握螺栓加热器的使用方法，电源应带有漏电保护器，防止触电。

（2）门盖吊出后，主汽门蒸汽入口、主汽门门口及门杆漏气输汽管法兰等及时封堵。

（3）从阀盖套筒中抽出的阀杆与阀头应立式摆放。

（4）解体前对各部件的方位及相对位置做好标记，门盖的大螺母进行编号。

（5）中压主汽门、调试汽门解体和回装时，作业场所应设安全防护栏。

（6）整个检修现场应铺设塑料，在塑料上铺设橡胶。

2-239　高压主汽门检修的内容有哪些？

答：（1）预启阀间隙测量。

（2）主汽阀头及预启阀头的行程测量。

（3）各配合部套间隙测量。

（4）阀杆的弯曲测量。

（5）各密封部位的研磨机检验。

（6）检查阀壳内壁应无裂纹及氧化皮脱落，若有应设法将其磨去。

（7）结合面螺栓、螺母硬度及光谱探伤合格，按编号配合旋转无卡涩现象。

（8）高压主汽门组装。各零部件清扫、检查、测量、修理结束后，按拆卸时的逆顺序进行组装。

2-240　高压调节汽门检修时的注意事项有哪些？

答：（1）检修解体前将每个调节阀及零部件做好编号及相对位置标记。

（2）检修作业开始前，应将检修场地的地面做好保护措施。

（3）阀杆及精密部件的摆放应防止弯曲、碰伤和丢失。

（4）解体后的汽室、阀座、输汽管及油管等，应及时做好封堵保卫工作。

（5）与两个主汽阀相邻的1号、2号调节汽阀必须在主汽阀组装验收合格后才能回装。

（6）各调节汽门就位时，必须调整好径向位置，即油动机平面与主汽阀盖平面垂直。

2-241　中压主汽门检修时的注意事项有哪些？

答：（1）在拆除阀杆时，应先将关闭器给予阀杆的预紧力清除，并将连接拐臂与阀杆的相对位置、键槽与键的相对位置做好标记，再开始向外顶阀杆。

（2）在关闭器的拐臂与阀杆脱离后，应将阀芯捆绑好用手拉葫芦将其稍稍抬起。

（3）阀杆组装穿阀杆时，前部拐臂接套与阀杆套之间应垫一定厚度的垫块。

（4）使用千斤顶顶阀杆时，应将其捆绑好，固定在支架上。

（5）及时封堵敞开的油管法兰、蒸汽管法兰及门口，防止杂物落入。

2-242　中压调节汽门检修时的注意事项有哪些？

答：（1）阀门解体前应首先关闭弹簧压盖上圆周三等分点测出弹簧的装配长度，并做好记录和记号。

（2）解体过程中，如阀盖无法吊出，可采用起吊和拧紧顶丝的同时用楔铁在门口的四周向外撑门盖的方法吊出门盖。

（3）阀门检修清扫氧化皮时，可用砂轮碎片由手工打磨，然后用砂布或油石磨光，对于内孔表面，可用芯棒加研磨砂研磨。

（4）及时封堵和保护好解体后的阀座、门口、疏汽管法兰、油动机油口、油管法兰及各密封面。

（5）阀芯密封胀圈组装后，两胀圈开口处应按180°错开。

2-243　调节汽门常见的故障有哪些？

答：（1）门杆卡涩。

（2）门杆断裂。

（3）预启阀磨损。

（4）门座抬起。

（5）阀门提升力不足。

2-244　调节汽门门杆卡涩的原因有哪些？

答：（1）氧化皮卡涩。

（2）阻汽片间隙过小。

（3）结垢。

2-245　调速器滑阀组的一般解体步骤是什么？

答：解体步骤主要有：

（1）解体前先将各零部件的相对位置进行标记。

（2）拆除滑阀组的杠杆和随动滑阀的端盖，然后把滑阀的活塞取出来。

（3）拉出滑阀的套筒。

（4）把滑阀壳体的各个油室进行清理，把各个零部件清洗干净。

2-246　滑阀的一般组装步骤是什么？

答：组装步骤主要有：

（1）将滑阀套筒的外表面用汽轮机油涂抹一遍，然后将套筒压入油室。

（2）装入滑阀底部弹簧，然后在滑阀活塞上涂上一层透平油后装入套筒并作检查，保持其灵活无卡涩。

（3）安装继动器及其反馈弹簧，并测量静反馈弹簧的安装高度，并符合制造厂的要求。

2-247　油动机检修的一般工序是什么？

答：油动机的安装工序主要有：

（1）松开反馈滑阀及其座架的连接螺栓，把反馈滑阀整体取下来，然后把反馈滑阀及其套筒取出。

（2）分别拆开滑阀和油动机的上盖，取出滑阀和活塞，做好套筒与壳体的相对标记，然后把套筒拉出来。

（3）用L形刀把壳体的型砂清理干净，用煤油把滑阀的活塞、套筒等部件清理干净，检查滑阀的表面，应光洁无伤痕，活塞弹簧的弹性良好；测量滑阀活塞与套筒的径向间隙并做好记录。

（4）按照拆卸前各部件的相关标记组装好套筒、滑阀活塞等部件，同时进行检查和测量，确保符合制造厂要求。

2-248　油动机检修时的检查和测量的内容有哪些？

答：（1）测量继动器的行程，以及继动器活接头的间隙。

（2）测量继动器活塞间隙、限位销尺寸、弹簧以及各零部件。

（3）检查错油门活塞。

（4）检查和测量错油门套筒与外壳配合。

（5）检查油动机的壳体、活塞环、活塞缸衬套内壁和活塞杆。

（6）检查油动机的上下轴承。

（7）检查反馈杠杆。

（8）检查各连接销衬套。

（9）检查油动机各螺栓。