4.4.5. Автомат безопасности должен срабатывать при повы­шении частоты вращения ротора турбины на 10-12% сверх номинальной или до значения, указанного заво­дом-изготовителем.

• Настройку автомата безопасности рекомендуется производить на специальном разгонном стенде.

При срабатывании автомата безопасности должны закрываться:

• стопорные, регулирующие (стопорно-регулирую­щие) клапаны свежего пара и пара промперегрева;

• стопорные (отсечные), регулирующие и обратные клапаны, а также регулирующие диафрагмы и заслонки отборов пара;

• отсечные клапаны на паропроводах связи со сто­ронними источниками пара.

При повышении частоты вращения роторов турбоаг­регата сверх номинального значения, например при сбро­се нагрузки, детали ротора, в особенности диски и рабо­чие лопатки последних ступеней турбин большой мощ­ности, подвергаются значительным механическим напря­жениям под влиянием центробежных сил, увеличиваю­щихся пропорционально квадрату частоты вращения. Чтобы сохранить надежность работы ротора в таких ус­ловиях, необходимо либо закладывать в конструкцию турбины большие запасы прочности, что обходится весь­ма дорого, либо ограничивать возможное повышение ча­стоты вращения специальной защитной системой. Обыч­но запас прочности на повышение частоты вращения не превышает 20%, а для некоторых деталей, например ло­паток последних ступеней, он еще меньше. Исчерпание запаса прочности может привести к разрушениям дис­ков, роторов, подшипников и всего турбоагрегата. По­добные аварии считаются одними из наиболее тяжелых на ТЭС, так как часто сопровождаются возгоранием мас­ла, водорода, обрушением кровли главного здания ТЭС. Поэтому каждая турбина имеет защиту от недопустимо­го повышения частоты вращения, которая (защита) со­стоит из автомата безопасности, исполнительных орга­нов {стопорных и регулирующих клапанов, поворотных диафрагм, обратных клапанов отборов) и передаточного механизма.

Заводы — изготовители паровых турбин длительное время ведут работы по усовершенствованию защиты от разгона и методики ее испытаний в целях уменьшения числа разгонов турбины до частоты вращения, превыша­ющей номинальную.

Вновь изготавливаемые турбины в последнее время оснащены электрическими защитами от повышения час­тоты вращения.

Оптимальным вариантом в методике настройки авто­матов безопасности является их настройка на специаль­ном разгонном стенде. Многолетний опыт энергоремонт­ных предприятий подтверждает правильность этой мето­дики и экономическую выгоду, так как существенно со­кращается количество пусков и остановов турбоагрегатов.

Автомат безопасности является датчиком, подающим сигнал в систему защиты при недопустимом повышении частоты вращения ротора. По этому сигналу происходит закрытие всех парозапорных органов, прекращающих доступ пара в турбину, предотвращая ее разгон. Автомат безопасности должен быть отрегулирован на срабатыва­ние при повышении частоты вращения ротора турбины на 10-12% сверх номинальной, до которой завод гаранти­рует надежность работы деталей ротора. В отдельных слу­чаях заводы — изготовители турбин ограничивают по­вышение частоты вращения из-за ограниченного запаса прочности деталей ротора и автомат безопасности на­страивается на срабатывание при более низкой частоте вращения.

В последующих пунктах (4.4.6-4.4.10) содержатся тре­бования к обеспечению нормального состояния отдельных элементов системы защиты от недопустимого повышения частоты вращения ротора.

4.4.6. Система зашиты турбины от повышения частоты вращения ротора (включая все ее элементы) должна быть испытана увеличением частоты вращения выше номинальной в следующих случаях (если нет специальных указаний завода-изготовителя):

а) после монтажа турбины;

б) после капитального ремонта;

в) перед испытанием системы регулирования сбро­сом нагрузки с отключением генератора от сети;

г) при пуске после разборки автомата безопасности;

д) при пуске после длительного (более 3 мес) про­стоя турбины в случае отсутствия возможности про­верки срабатывания бойков автомата безопасности и всех цепей зашиты (с воздействием на исполнительные органы) без увеличения частоты вращения выше номи­нальной;

е) при пуске после простоя турбины в резерве более 1 мес в случае отсутствия возможности проверки сра­батывания бойков автомата безопасности и всех цепей зашиты (с воздействием на исполнительные органы) без увеличения частоты вращения выше номинальной;

ж) при пуске после разборки системы регулирова­ния или ее отдельных узлов;

з) при проведении плановых испытаний (не реже 1 раза в 4 /мес).

В случаях "ж" и "з" допускается испытание зашиты без увеличения частоты вращения выше номинальной (в диапазоне, указанном заводом - изготовителем тур­бины), но с обязательной проверкой действия всех цепей зашиты. Испытания зашиты турбины увеличением частоты вращения должны производиться под руководством на­чальника цеха или его заместителя.

Противоразгонная защита турбины обязана обеспечи­вать сохранность турбогенератора при самом опасном аварийном режиме - мгновенном сбросе электрической нагрузки до нуля и отказе при этом системы регулирования, поэтому она должна быть всегда надежной, что обес­печивается среди прочего испытаниями защиты в регла­ментированные сроки.

Автомат безопасности и система защиты от разгона работают только при повышении частоты вращения сверх допустимого предела. Все остальное время, в том числе и при работе турбины, все детали автомата безопасности и защиты находятся в относительном покое. В связи с этим могут иметь место (особенно при неудовлетворительной эксплуатации масляной системы турбины или системы маслоснабжения регулирования, приводящей к увлажне­нию масла, наличию в нем шлама) коррозия и загрязне­ние бойков или колец автомата безопасности, отложение шлама в зазорах между подвижными деталями, вследствие чего увеличивается нечувствительность системы, автомат безопасности может сработать несвоевременно либо во­обще не сработать при достижении турбиной предельной частоты вращения.

Правилами устанавливаются сроки расхаживания бой­ков (колеи) автомата безопасности и проверки работы системы защиты. У современных турбин в системе регу­лирования имеется устройство, предназначенное для ис­пытания автомата безопасности путем подачи масла на "выбивание" бойков (колец) без повышения частоты вра­щения ротора турбины, в том числе и работающей под нагрузкой.

При разборке автомата безопасности, системы защи­ты, регулирования или их узлов может быть ошибочно изменено натяжение пружин автомата, что приводит к изменению частоты вращения срабатывания защиты. Кро­ме того, могут появиться перекосы либо заедания в што­ках клапанов, золотниках и других деталях, вследствие чего увеличивается время действия системы передачи сигнала к исполнительным органам, что ведет к запаздыванию за­крытия паровпускных органов. Поэтому после разборки автомата безопасности, системы регулирования или их отдельных узлов вне зависимости от срока предыдущей проверки производится проверка системы защиты.

Испытания автомата безопасности повышением час­тоты вращения ротора турбоагрегата производятся на хо­лостом ходу турбины при отключенном от сети генера­торе. Организация и порядок проведения испытаний из­ложены в [6]. Испытания проводятся под руководством начальника цеха или его заместителя, так как при их проведении могут возникнуть непредвиденные ситуации, зависящие от обстоятельств, которые не всегда могут быть предусмотрены в инструкциях по эксплуатации оборудо­вания.