CN104832223B - 具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机及其工作方法。本发明提供的具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机包括汽轮机本体、润滑油系统和应急供油系统，所述失电自启动式应急供油系统与所述润滑油系统并联，其特征在于，所述失电自启动式应急供油系统包括应急汽源、失电紧急自动启动系统、辅助汽轮机和离心油泵本体，所述失电紧急自动启动系统设置于连接有应急汽源的蒸汽管路上，所述失电紧急自动启动系统包括串联的电磁气动联动门和速关主汽门。本发明保证了汽轮机的可靠性，在断电时能够有效的提供润滑油，保证转子在惰走曲线的时间内能够安全停机，防止重大事故的发生，提高了电厂的安全生产性能。

Description

具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机及其工作方法

技术领域

本发明涉及热力发电领域，尤其涉及一种具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机。

背景技术

火力发电领域中，汽轮机是重要的器件之一，其作用是利用热蒸汽做功，将热能转化为机械能从而产生电力。汽轮机润滑油系统是电厂汽轮机的重要组成部分，其主要包括交流油泵和直流油泵。汽轮机润滑油系统在汽轮机系统中起着非常重要的作用，其任务是可靠地向电厂汽轮机发电机组的各轴承(包括支承轴承和推力轴承)、盘车装置提供合格的润滑油，并带走主蒸汽通过轴传导、摩擦和湍流所产生的热量。当交流油泵事故时，直流油泵对汽轮机系统提供润滑油，保证系统的安全运行。但此前有机组运行事故时，例如机组突然断电等，此时交流油泵已经不能使用，而直流油泵此时也不能及时的切入工作系统，导致轴承断油以至于汽轮机大轴弯曲等重大事故的发生。

轴承断油是汽轮发电机组的恶性事故，它会造成设备严重损坏，如轴颈及推力盘的磨损，支承及推力轴承烧损，以及由此造成的转动部分与静止部分的碰撞，甚至引起轴承箱着火或爆炸。预防轴承断油的根本方法是设计具有高度可靠性的润滑油系统。

传统的汽轮机一般如图1所示包括汽轮机本体和润滑油系统，该系统存在上述提出的问题。虽然目前已有关于润滑油系统的研究，如专利CN201020636787和CN200820156831，然而这些研究仍然局限于现有的润滑油系统，并且仍然依赖于电力驱动，无法完全避免恶性事故的发生。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机及其工作方法，本装置以蒸汽作为动力，而不是依靠电力，在紧急情况发生时立即自动启动，并驱动油泵投入工作，为汽轮机提供润滑油，保证汽轮机的安全停机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机，包括汽轮机本体、润滑油系统和应急供油系统，汽轮机本体与润滑油系统连接，所述失电自启动式应急供油系统与所述润滑油系统并联，在紧急情况下自动启动，所述应急供油系统包括应急汽源、失电紧急自动启动系统、辅助汽轮机和离心油泵本体，辅助汽轮机与离心油泵本体同轴承连接，应急汽源连接辅助汽轮机，所述失电紧急自动启动系统设置于连接有应急汽源的蒸汽管路上，所述失电紧急自动启动系统包括串联的电磁气动联动门和速关主汽门。

所述电磁气动联动门为常闭门，包括电磁阀和气动阀，其中，电磁阀的控制端与电源连接，通电情况下处于常闭状态，气动阀的控制端通过所述电磁阀与压缩空气源连接，电磁阀通电状态下处于常闭状态，所述速关主汽门为常开门。

所述失电自启动式应急供油系统还包括转速定速机构，所述转速定速机构连接在失电紧急自动启动系统和辅助汽轮机的进汽端之间，所述转速定速机构包括进汽调节阀，所述转速定速机构根据所述辅助汽轮机反馈的转速信号控制所述进汽调节阀的开度，从而控制所述辅助汽轮机的进汽量。

所述应急汽源，包括润滑油系统中的辅汽联箱的剩余蒸汽。

优选的，所述辅助汽轮机设置有凝汽系统，排汽进入凝汽系统冷凝后把凝结水排出收集或将排汽直接引入润滑油系统的凝汽器。

所述离心油泵本体的进油管路连接原主油箱，离心油泵本体的出油管路连接至润滑油供油总管。

所述离心油泵本体的出油管路与润滑油供油总管之间设置逆止阀，防止油的倒流。

所述辅助汽轮机上设置有显示仪表，显示汽轮机转速、蒸汽压力和蒸汽温度信息。

为进一步提高系统的可操作性，系统还进一步包括实验系统，包括实验油箱、自循环润滑油管道、逆止门和手动闸门，手动闸门设置于与原主油箱连接的连接管道上，连接管道连接实验油箱，实验油箱的出口管道上设置有逆止门，连接管道和出口管道组成自循环润滑油管道。

所述实验系统的两端分别连接离心油泵本体的出口和原主油箱，在离心油泵本体出口与入口之间形成独立回路。

所述实验油箱的进口与出口位置根据液位的高度确定，实验油箱的容积大小根据油泵的流量及流速来确定。

所述实验油箱的循环流量、循环时间与辅助汽轮机的启动时间和离心油泵本体的升压要求相配合。

一种基于上述新型汽轮机的工作方法，包括以下步骤：

(1)在润滑油系统失电或辅助油泵不能正常投运时，失电紧急自动启动系统接收失电信号，迅速打开主汽门，辅助汽轮机进汽启动；

(2)辅助汽轮机转动，带动离心油泵本体工作，将油箱中的油打入润滑油母管内，对机组汽轮机系统起到安全润滑的作用；

(3)超速保护装置实时检测辅助汽轮机的参数值，防止其超速和出油压力过高，排汽机构进行排汽。

所述步骤(3)中，转速定速机构调整汽轮机的阀门开度，以调整辅助汽轮机进汽量，保证辅助汽轮机的转速恒定。

本发明的有益效果为：

(1)采用了紧急汽动油泵实验技术，本发明保证了紧急汽动油泵工作的可靠性，在汽轮机事故时能够有效的提供润滑油，保证转子在惰走曲线的时间内能够安全停机，防止重大事故的发生，提高了电厂的安全生产性能；

(2)设置有实验油箱，能保证紧急汽动油泵系统时时处于预启动状态，系统各方面都处在良好的条件工况下。在全厂失电直流油泵又无法启动的情况下，紧急汽动油泵系统能够安全可靠的投运，给汽轮机系统提供一套更可靠的保证；

(3)采用了具有双主汽门进汽机构的汽动油泵启动系统，保证了润滑油泵启动的可靠性，保证转子在惰走曲线的时间内能够安全停机，防止重大事故的发生，提高了电厂的安全生产性能。

附图说明

图1为现有技术中汽轮机的结构示意图；

图2为本发明提供的汽轮机的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的失电自启动式应急供油系统的结构示意图；

图4为本发明失电紧急自动启动系统和转速定速机构的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的失电自启动式应急供油系统的结构示意图；

图6为本发明实施例三提供的失电自启动式应急供油系统的结构示意图。

其中，100、汽轮机本体，200、润滑油系统，300、失电自启动式应急供油系统，1、应急汽源，2、蒸汽管路，3、电磁气动联动门，4、速关主汽门，5、连接至润滑油供油总管，6、失电紧急自动启动系统，7、转速定速机构，8、基座，9、排汽系统，10、辅助汽轮机，13、联轴器，14、离心油泵本体，15、原主油箱，16、进油管路，17、实验油箱，18、出油管路，26、主蒸汽，27、电磁阀，28、进汽调节装置，29、乏汽。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

图2为本发明提供的汽轮机的结构示意图。图3为本实施例使用的失电自启动式应急供油系统300，该系统包括应急汽源1、失电紧急自动启动系统6、辅助汽轮机10和离心油泵本体14，所述失电紧急自动启动系统6设置于连接有应急汽源1的蒸汽管路2上，所述失电紧急自动启动系统6包括串联的电磁气动联动门和速关主汽门4。辅助汽轮机10依靠联轴器13和油泵本体14联在一根轴上，并共同安装于钢制基座8上。辅助汽轮机10、联轴器13、离心油泵本体14以及相关的蒸汽管路2、进油管路16、供油管路、相关的阀门、相关的仪表等连同基座8构成一个整体，可以用外罩密闭起来，安装于汽轮机车间。也可以没有外罩开式安装、运行。

图4所示为失电紧急启动系统的结构图，所述电磁气动联动门为常闭门，包括电磁阀27和气动阀，其中，电磁阀27的控制端与电源连接，通电情况下处于常闭状态，气动阀的控制端通过所述电磁阀27与压缩空气源连接，电磁阀27通电状态下处于常闭状态，所述速关主汽门4为常开门。

如图4所示，失电紧急启动系统由电磁阀27控制该系统的电磁气动联动门，在失电的紧急情况下，电磁气动联动门打开，蒸汽进入辅助汽轮机10，辅助汽轮机10做功，带动润滑油泵转动，实现对汽轮机提供润滑油，在惰走曲线的安全时间范围内，保证紧急情况下主汽轮机能够安全停转。

设置电磁气动联动门和速关主汽门4，两者串联起来构成双主汽门进汽机构。电磁气动联动门为电磁阀27与气动阀组合在一起的电磁气动联动门3。电磁部分与厂用电电源连接，气动部分与压缩空气源相连。在汽轮机进汽管道上，蒸汽先后流过电磁气动联动门、速关主汽门4，进入汽轮机内部。

系统备用时，原发电厂汽轮机正常运行，电磁阀供电，气动阀供气，使弹簧压缩，电磁气动联动门关闭；手动旋转速关主汽门4手柄，速关主汽门4打开。在备用状态下，可远程操控电磁阀27进而操控速开阀进行开机实验。

如果原发电厂失电，则停电使电磁阀27打开，压缩空气进入主汽门，电磁气动联动门自动打开。蒸汽经速关主汽门4进入汽轮机做功，启动汽轮机。整套自启动过程完成。在运行过程中，超速时经过汽轮机主轴飞锤撞击连杆使速关主汽门快速关闭。在全厂失电情况下，利用电磁气动联动门3，失电紧急启动辅助汽轮机系统10，辅助汽轮机10带动润滑油泵提供润滑油，保证汽轮机在惰走时间内能够安全停机。

失电自启动式应急供油系统，利用机组辅汽联箱储存的蒸汽作为应急汽源1，也可以利用其它蓄热产生的蒸汽作为应急汽源1，作为辅助汽轮机10的进汽。

辅助汽轮机10的排汽可以进入自带的凝汽器冷凝后把凝结水排出并收集。也可以将排汽直接引入主机凝汽器。也可以通过专门的排大气管将排汽直接排入大气。

离心油泵的进油口通过进油管路16与原发电厂的主油箱或者专门设置的油箱相连。

离心油泵的出口，通过供油管路与原发电厂汽轮机润滑油母管相连，在离心油泵出口与原润滑油母管之间设置逆止阀，防止油的倒流。

实施例二

如图4和图5所示，为了提高系统可靠性，本实施例在上述失电自启动式应急供油系统中加入转速定速机构7，转速定速机构7连接在失电紧急自动启动系统6和辅助汽轮机10的进汽端之间，转速定速机构7包括进汽调节阀，转速定速机构7以辅助汽轮机10反馈的转速信号为控制信号，通过改变进汽调节阀的开度，达到控制辅助汽轮机10的进汽量的目的。

实施例三

如图6所示，本系统进一步还设置了实验系统，以确保本系统能够随时投入运行。实验系统在紧急油泵的出口设置了一个循环回路，连接到原汽轮机主油箱。确保实验时在离心油泵出口与入口之间形成独立回路，并不影响原汽轮机的润滑油系统的安全运行。

其中，实验系统包括实验油箱17、自循环润滑油管道、逆止门和手动闸门。

在紧急汽动油泵的进出口管道上分别接出实验用管路构成自循环润滑油管路，均连接到实验油箱17上，进出口的具体布置根据油箱里液位的高度确定。实验油箱17容积的大小根据油泵的流量及流速来确定，保证实验油箱17里的油能够满足油泵循环工作。循环流量与时间还要与实际要求的汽轮机启动时间、油泵升压要求关联。管道与实验油箱17连接处都需要设置手动闸阀，保证实验系统在平时不用时与油箱进行可靠隔离。

实验油箱17可以单独设置，也可以利用原发电厂汽轮机主油箱。

紧急汽动油泵在进行实验时，与原油箱相连的管路阀门关闭，与实验油箱17相连的管道阀门打开，保证实验油箱17与紧急汽动油泵系统相连。实验运行时，紧急汽动油泵启动，外置油箱里的油在油泵/管道/实验油箱17三者之间进行内部循环，查看系统的启动时间及工作时间，使系统能够满足设计的要求，能够保证汽机系统的安全停机。

失电自启动式应急供油系统工作时，电磁阀27失电打开，蒸汽进入辅助汽轮机10，辅助汽轮机10转动带动润滑油泵工作，将油箱中的油打入润滑油母管内，对机组汽轮机系统起到安全润滑的作用。一台300MW机组所配系统为例，辅助汽轮机10蒸汽入口压力为0.77MPa，温度为270℃机组启动时间(从冲转到额定)10s内，在汽轮机惰走曲线的安全时间内能够满足设计的要求，证明了本发明产生的效果。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机，其特征是：包括汽轮机本体、润滑油系统和应急供油系统，汽轮机本体与润滑油系统连接，所述失电自启动式应急供油系统与所述润滑油系统并联，在紧急情况下自动启动，所述应急供油系统包括应急汽源、失电紧急自动启动系统、辅助汽轮机和离心油泵本体，辅助汽轮机与离心油泵本体同轴承连接，应急汽源连接辅助汽轮机，所述失电紧急自动启动系统设置于连接有应急汽源的蒸汽管路上，所述失电紧急自动启动系统包括串联的电磁气动联动门和速关主汽门。

2.如权利要求1所述的具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机，其特征是：所述电磁气动联动门包括电磁阀和气动阀，其中，电磁阀的控制端与电源连接，通电情况下处于常闭状态，气动阀的控制端通过所述电磁阀与压缩空气源连接，电磁阀通电状态下气动阀处于常闭状态。

3.如权利要求1所述的具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机，其特征是：还包括转速定速机构，所述转速定速机构连接在失电紧急自动启动系统和辅助汽轮机的进汽端之间，所述转速定速机构包括进汽调节阀，所述转速定速机构根据所述辅助汽轮机反馈的转速信号控制所述进汽调节阀的开度，从而控制所述辅助汽轮机的进汽量。

4.如权利要求1所述的具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机，其特征是：所述辅助汽轮机和离心油泵本体设置在一根轴上，且共同安装于基座上。

5.如权利要求1所述的具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机，其特征是：所述应急汽源，包括润滑油系统中的辅汽联箱的剩余蒸汽。

6.如权利要求1所述的具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机，其特征是：所述辅助汽轮机设置有凝汽系统，其排汽进入凝汽系统冷凝后把凝结水排出收集或将排汽直接引入润滑油系统的凝汽器。

7.如权利要求1所述的具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机，其特征是：所述离心油泵本体的进油管路连接原主油箱，离心油泵本体的出油管路连接至润滑油供油总管。

8.一种基于如权利要求1-7中任一项所述的具有失电自启动式应急供油系统的汽轮机的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)在润滑油系统失电不能正常投运时，失电紧急自动启动系统接收失电信号，迅速打开电磁气动联动门，辅助汽轮机进汽启动；

(2)辅助汽轮机转动，带动离心油泵本体工作，将油箱中的油打入润滑油母管内，对机组汽轮机系统起到安全润滑的作用；

(3)超速保护装置实时检测辅助汽轮机的参数值，防止其超速和出油压力过高，排汽机构进行排汽。

9.如权利要求8所述的工作方法，其特征是：所述步骤(3)中，转速定速机构调整汽轮机的阀门开度，以调整辅助汽轮机进汽量，保证辅助汽轮机的转速恒定。