汽轮机超速保护系统和汽轮机技术方案

本发明专利技术涉及电站汽轮机安全技术领域，公开了一种汽轮机超速保护系统和汽轮机。汽轮机超速保护系统包括：驱动齿轮(100)，设置为与汽轮机的转子(10)的转速相匹配；转轴(201)，平行于驱动齿轮(100)的轴线并能够以临界转速转动；保护齿轮(200)，设置于转轴(201)上并与转轴(201)形成丝杠螺母机构，保护齿轮(200)设置成能够在驱动齿轮(100)的转速大于临界转速时与驱动齿轮(100)啮合；以及操作杆(202)，与保护齿轮(200)连接；其中，当驱动齿轮(100)与保护齿轮(200)啮合时，保护齿轮(200)能够沿转轴(201)的轴向移动，从而带动操作杆(202)移动并产生启动防止汽轮机超速的保护装置(300)的动作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电站汽轮机安全
，具体地，涉及一种汽轮机超速保护系统和汽轮机。
技术介绍
汽轮机超速运转危害极大，这引起了技术人员的高度重视。目前，汽轮机超速保护装置有两种方法：电子超速保护和传统机械式超速保护。电子超速保护系统通过电子测速系统，测量汽轮发电机组的实际运行转速，形成模拟量信号发送至控制系统，再通过逻辑模块运算识别上述模拟信号，当转速达到临界转速，例如，3300rpm以上时，控制系统发出自动停机指令，对汽轮机进行停机保护。在这种情况下，如果转速测量环节出现问题，系统极易发生保护拒动和误动事故。传统机械式超速保护系统，一般在转子的端部安装一定质量的飞锤或飞环。当转子在临界转速，例如，3300rpm以下转速运行时，依靠弹簧将飞锤或飞环束缚。当转子转速达到3300rpm及以上时，飞锤或飞环旋转所增加的离心力克服弹簧的束缚力产生一定位移，击打保护撑钩。保护撑钩与机械超速保护系统内的其他部件配合，泄去控制油系统的压力，完成停机动作。然而，上述系统的可靠性很大程度上取决于弹簧的质量，例如，弹簧的制造精度、劲度系数和稳定性对其都有很大影响。另外，为了验证系统的可靠性，还须定期进行试验，而在线试验过程中，如果部件失灵或操作不当都可能会导致机组发生跳闸。因此，传统机械超速保护的可靠性存在改进空间。目前，现有技术中尚未提出能够代替弹簧和飞锤/飞环的机械汽轮机超速保护系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种设备，该设备在传统的机械式超速保护系统的基础上进行了改进，以提高超速保护系统的可靠性。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种汽轮机超速保护系统，上述的汽轮机超速保护系统包括：驱动齿轮，该驱动齿轮设置为与汽轮机的转子的转速相匹配；转轴，该转轴平行于驱动齿轮的轴线并能够以临界转速转动；保护齿轮，该保护齿轮设置于转轴上并与转轴形成丝杠螺母机构，且设置成能够在驱动齿轮的转速大于临界转速时与驱动齿轮啮合；以及操作杆，该操作杆能与保护齿轮连接；其中，当驱动齿轮与保护齿轮啮合时，保护齿轮能够沿转轴的轴向移动，从而带动操作杆移动并产生启动防止汽轮机超速的保护装置的动作。优选地，保护齿轮设置成棘轮结构。优选地，保护齿轮包括轮状主体，和设置在轮状主体的外缘上的活动齿，活动齿设置为能够绕着上述的保护齿轮的轴线周向摆动，以使保护齿轮保持在空转位置或动作位置。优选地，在保护齿轮上设置有限位部，活动齿通过位置定位轴，活动连接在保护齿轮上，活动齿包括能够延伸至驱动齿轮的两个相邻的齿之间的第一端，和用于与限位部配合以使活动齿保持在动作位置的第二端。优选地，限位部为与保护齿轮的轮状主体一体成型且从保护齿轮的表面突出的凸块。优选地，汽轮机超速保护系统还包括用于驱动转轴的电动机。优选地，电动机通过齿轮箱向转轴输出动力。优选地，汽轮机超速保护系统还包括设置成筒状的套管的连接部，上述连接部与保护齿轮一体成型，连接部设有用于在保护齿轮轴向移动时与上述操作杆进行配合的连接孔。优选地，汽轮机超速保护系统还包括设置于连接部上的用于检测保护齿轮的轴向移动的位置开关。优选地，汽轮机超速保护系统还包括能够使保护齿轮复位的复位装置。优选地，临界转速为汽轮机安全工作时转子的最大转速。优选地，驱动齿轮通过在转子的外周上设置齿而形成。优选地，汽轮机超速保护系统包括保护装置，该保护装置包括保护撑钩，操作杆产生轴向位移时拉动保护撑钩使其脱扣。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种包括上述的汽轮机超速保护系统的汽轮机。通过设置驱动齿轮和保护齿轮，且将保护齿轮设置成能够在驱动齿轮的转速大于临界转速时与驱动齿轮啮合，能够依靠驱动齿轮的周向旋转使保护齿轮产生沿转轴向左侧的轴向位移，进而带动操作杆触发保护动作。本申请的技术方案通过保护齿轮的轴向移动触发保护动作，这与传统的依靠离心力变化的超速保护系统存在本质差别，且具备更高的可靠性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术一种实施方式的汽轮机超速保护系统的结构示意图；图2是本专利技术实施方式的汽轮机超速保护系统的保护齿轮相对于驱动齿轮保持空转状态的示意图；图3是图2的保护齿轮与驱动齿轮啮合实现动作状态的示意图。附图标记说明：10汽轮机转子100驱动齿轮200保护齿轮201转轴202操作杆203连接部204限位部205电动机206齿轮箱207位置开关210正常齿220活动齿220a第一端220b第二端230位置定位轴300保护装置301保护撑钩2031连接孔I空转位置II动作位置a转轴第一位置；b转轴第二位置具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术的汽轮机超速保护系统包括：驱动齿轮100、保护齿轮200、转轴201以及操作杆202。驱动齿轮100设置为与汽轮机的转子10的转速相匹配。转轴201平行于驱动齿轮100的轴线并能够以临界转速转动。保护齿轮200设置于转轴201上并与转轴201形成丝杠螺母机构，保护齿轮200还设置成能够在驱动齿轮100的转速大于临界转速时与驱动齿轮100啮合。操作杆202能与保护齿轮200连接。其中，当驱动齿轮100与保护齿轮200啮合时，保护齿轮200能够沿转轴201的轴向移动，从而带动操作杆202移动并产生启动防止汽轮机超速的保护装置300的动作。为了准确地启动保护装置300，保护齿轮200设置成棘轮结构。当驱动齿轮100的转速小于临界转速时，保护齿轮200相对于驱动齿轮100做旋转运动，保护齿轮200上的齿与驱动齿轮100轻轻接触，处于空转状态。当驱动齿轮100的转速大于临界转速时，驱动齿轮100与保护齿轮200啮合，保护齿轮200承受驱动齿轮100的旋转扭矩后沿着转轴201的轴向向左移动，进而拉动操作杆202，使汽轮机保护装置300脱扣。进一步地，保护齿轮200与转轴201之间设置成类似螺丝和螺帽的关系。具体地，如图1所示，在转轴201上转轴第一位置a与转轴第二位置b之间设有第一螺纹结构，在保护齿轮200与转轴201的配合面上设有能与第一螺纹结构相匹配的第二螺纹结构。由此，当保护齿轮200承受驱动齿轮100传递的扭矩时，保护齿轮200可以沿着转轴201，从转轴第二位置b朝向转轴第一位置a方向移动。为了使保护齿轮200动作时与驱动齿轮100能够精确地啮合，如图2和图3所示，保护齿轮200设置成包括轮状主体，和设置在轮状主体的外缘上的多个活动齿220。活动齿220设置为能沿保护齿轮200的周向做一定幅度的单向摆动，以使保护齿轮200保持在空转位置I或动作位置II。具体地，保护齿轮200的活动齿220与驱动齿轮100之间，设置成可以随着两个齿轮之间的相对转速的大小而与驱动齿轮100轻轻接触或啮合。在汽轮机工作过程中，保护齿轮200一直维持在临界转速旋转。当驱动齿轮100的转速小于临界转速时，保护齿轮200相对于驱动齿轮100做旋转运动，活动齿220与驱动齿轮100之间轻轻接触，保护齿轮200处于空转位置I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽轮机超速保护系统，其特征在于，所述汽轮机超速保护系统包括：驱动齿轮(100)，所述驱动齿轮(100)设置为与汽轮机的转子(10)的转速相匹配；转轴(201)，该转轴(201)平行于所述驱动齿轮(100)的轴线并能够以临界转速转动；保护齿轮(200)，所述保护齿轮(200)设置于所述转轴(201)上并与所述转轴(201)形成丝杠螺母机构，所述保护齿轮(200)设置成能够在所述驱动齿轮(100)的转速大于所述临界转速时与所述驱动齿轮(100)啮合；以及操作杆(202)，所述操作杆(202)能与所述保护齿轮(200)连接；其中，当所述驱动齿轮(100)与所述保护齿轮(200)啮合时，所述保护齿轮(200)能够沿所述转轴(201)的轴向移动，从而带动所述操作杆(202)移动并产生启动防止汽轮机超速的保护装置(300)的动作。

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机超速保护系统，其特征在于，所述汽轮机超速保护系统包括：驱动齿轮(100)，所述驱动齿轮(100)设置为与汽轮机的转子(10)的转速相匹配；转轴(201)，该转轴(201)平行于所述驱动齿轮(100)的轴线并能够以临界转速转动；保护齿轮(200)，所述保护齿轮(200)设置于所述转轴(201)上并与所述转轴(201)形成丝杠螺母机构，所述保护齿轮(200)设置成能够在所述驱动齿轮(100)的转速大于所述临界转速时与所述驱动齿轮(100)啮合；以及操作杆(202)，所述操作杆(202)能与所述保护齿轮(200)连接；其中，当所述驱动齿轮(100)与所述保护齿轮(200)啮合时，所述保护齿轮(200)能够沿所述转轴(201)的轴向移动，从而带动所述操作杆(202)移动并产生启动防止汽轮机超速的保护装置(300)的动作。2.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于，所述保护齿轮(200)设置成棘轮结构。3.根据权利要求2所述的保护系统，其特征在于，所述保护齿轮(200)包括轮状主体以及设置在所述轮状主体的外缘上活动齿(220)，所述活动齿(220)设置为能够绕所述保护齿轮(200)的轴线周向摆动，以使保护齿轮(200)保持在空转位置(I)或动作位置(II)。4.根据权利要求3所述的保护系统，其特征在于，所述保护齿轮(200)上设置有限位部(204)，所述活动齿(220)通过位置定位轴(230)活动连接在所述保护齿轮(200)上，所述活动齿(220)包括能够延伸至所述驱动齿轮(100)的两个相邻的齿之间的第一端(220a)和用于与所述限位部(204)配合以使所述活动齿(220)保持在所述动作位置(II)的第二端(220b)。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳超，王威，吕智嘉，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华福建能源有限责任公司，神华福州罗源湾港电有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11