汽輪機超速事故原因及預防措施探討

李 杰 靳 松

（大慶油田電力集團宏偉熱電廠發電分廠， 黑龍江 大慶 163000）

汽輪機超速事故原因及預防措施探討

李 杰 靳 松

（大慶油田電力集團宏偉熱電廠發電分廠， 黑龍江 大慶 163000）

汽輪機在運行中發生任何事故,尤其是設備損壞事故,不僅使設備本身造成極大的損失,而且由于設備損壞事故需要較長時間恢復,所造成的停電損失將更為嚴重。汽輪機超速事故是造成設備嚴重損壞的惡性事故, 是電廠十大惡性事故之一, 對發電廠安全威脅極大。

汽輪機；超速；原因；措施

1 汽輪機超速概述

汽輪機轉速超過危急保安器動作轉速nt(nt=111%～112%n0, n0 為額定轉速), 并繼續上升, 稱為嚴重超速。汽輪機各轉動部件, 一般按120%n0 進行強度校核, 運行中, 汽輪機轉速若超過此極限時, 各轉動部件就會超過設計強度而斷裂, 造成機組強烈振動而損壞設備。嚴重時, 會造成汽輪機飛車, 引起機組軸系斷裂, 使整臺機組報廢。

2 汽輪機超速的現象

2.1 功率表指示到零。

2.2 汽輪機轉速表和頻率表指示值連續上升。

2.3 主油壓迅速上升。

2.4 機組振動加劇。

2.5 機組運轉聲音異常。

2.6 機組突然甩負荷到零。

3 汽輪機超速的原因

汽輪機超速事故原因大多是由于調節和保護系統故障或設備本身存在缺陷。

3.1 調節系統有缺陷

汽輪機調節系統除了要保證汽輪機在額定轉速下正常運行外, 還應保證汽輪機在甩負荷之后轉速的升高不超過規定的允許值。但調節系統缺陷就可能使甩負荷后汽輪機轉速飛升過高。這些缺陷有:

(1) 調節汽閥卡澀漏汽量過大。除機構故障外, 主要是由于蒸汽品質不良使門桿結垢,運行中又未定期活動汽閥。(2) 抽汽逆止門動作失靈或不嚴。(3) 調節系統遲緩率過大,速度變動率過大。(4) 調節系統動態特性不良。(5)調節系統整定不當, 如同步器調整范圍、配汽機構膨脹間隙不符合要求等。

3.2 汽輪機超速保護系統故障

(1) 危急保安器不動作或動作轉速過高。(2) 危急保安器滑閥卡澀。(3) 自動主汽門和調節汽門卡澀或關閉不嚴。(4) 抽汽逆止門不嚴或拒動。

3.3 運行操作調整維護不當

(1) 油質管理不善, 油中帶水, 使調節和保護部套銹蝕卡澀。(2) 汽水品質不良, 蒸汽帶鹽, 使調節汽閥和自動主汽門門桿或其他部件沉積鹽垢, 使之卡澀或關閉不嚴。(3) 超速試驗操作不當, 轉速飛升過快。(4) 運行中操作同步器超過了規定調整范圍,使調節部套不能脈動, 從而造成卡澀。(5) 抽汽或供熱系統逆止門不嚴或拒動造成了甩負荷或停機解列后向汽輪機返汽

4 汽輪機超速處理方法

當汽輪機發生嚴重超速時, 說明機組即將發生嚴重破壞, 需要以最快速度將汽輪機停下, 甚至在已對機組造成破壞的情況下也應立即切斷進汽。

4.1 如果危急保安器未動作, 轉速超過3360r /min, 應立即手打危急保安器, 破壞真空故障停機。

4.2 如果危急保安器動作, 而自動主汽閥、調速汽閥或抽汽逆止閥卡住或關閉不嚴時, 應設法關閉以上各汽閥或者立即關閉電動主汽閥和抽汽閥。

4.3 如果采取上述辦法后機組轉速仍然不降低,則應迅速關閉一切與汽輪機相連的汽閥, 以截斷汽源。

4.4 必要時可要求電氣人員將發電機勵磁投入。

4.5 機組停下后, 必須全面檢修好調速與保安系統的缺陷。重新啟動后, 在并列前, 必須做危急保安器超速試驗, 確認動作轉速正常方可并列投入運行。

5 汽輪機超速的預防措施

根據引起汽輪機超速的原因, 為防止汽輪機超速采取的措施有:

5.1 對調節保安系統的一般要求

1) 各超速保護裝置均應完好并正常投入；

2) 在正常參數下調節系統應能維持汽輪機在額定轉速下運行；

3) 在額定參數下，機組甩去額定負荷后，調節系統應能將機組轉速維持在危急保安器動作轉速以下：

4) 調節系統的速度變動率應不大于5%，遲緩率應小于0.2%(大機組)；

5) 自動主汽門、再熱主汽門及調節汽門應能迅速關閉嚴密、無卡澀；

6) 調節保安系統的定期試驗裝置應完好可靠。

5.2 調節保安系統定期試驗

調節保安系統定期試驗是檢查調節保安系統是否處于良好狀態，在異常情況下是否能迅速準確動作，防止機組嚴重超速的主要手段之一。有關定期試驗要按規定進和行。

新安裝機組或大修后、或危急保安器解體或調整后、或停機一個月后再交啟動時、或機組甩負荷試驗前，應提升轉速進行危急保安器動作試驗。提升轉速試驗時，應滿足制造廠對轉子溫度的要求。

3) 機組每運行2000h后應進行危急保安器充油試驗。部分200MW機組在高壓缸脹差超過+3mm時進行危急保安器充油試驗，可能出現危急保安器杠桿脫不開，而造成機組跳閘。

4) 每天進行一次自動主汽門活動試驗。 帶固定負荷的機組，每天或至少每周進行一次負荷較大范圍的變動，以活動調速汽門。裝有中壓調整汽門定期活動裝置的機組，每天或至少每周進行一次中壓調速汽門活動試驗。

5) 每月進行一次抽汽止回閥關閉試驗，當某一抽汽止回閥存在缺陷時，禁止汽輪機使用該段抽汽運行。

6) 大修前后應進行汽門嚴密性試驗。

7) 機組安裝后應與制造廠聯系，取得同意后進行甩負荷試驗。試驗前應先進行節系統靜態試驗、危急保安器動作試驗、汽門嚴密性試驗、抽汽止回閥試驗，并在各項試驗合格后才能進行。

5.3 防止汽門卡澀的措施

1) 汽輪機嚴重超速事故大多數是由于汽門卡澀等原因不能及時嚴密關閉而引起的。防止汽門卡澀，保證其能迅速嚴密關閉，是防止嚴重超速事故的關鍵。

2) 高、中壓自動主汽門錯油門下部節流旋塞應擰緊沖捻固定。

3) 調節汽門凸輪間隙及調節汽門框架與球形墊之間間隙應調整適當，以保證在熱態時調速汽門能關閉嚴密，關可在熱態停機后檢查凸輪是否有一定間隙來核對冷態凸輪間隙是否適當。

4) 大修中應檢查門桿彎曲和測量閥桿與套簡間隙，不符合標準的應進行更換或處理。

5) 檢修中檢查門桿與閥桿套是否存在氧化皮。對較厚的氧化皮應設法清除，氧化皮厚的部位可用適當放大間隙的辦法來防止卡澀。

6) 檢修中應測量主汽門及各調節汽門預啟閥行程，并檢查是否卡澀。如有卡澀，必順解體檢查處理。解體時應徹底除去氧化皮，閥蝶與閥座接觸部分的垢跡及氧化皮也應認真清理，并且用紅丹油作接觸檢查。

7) 蒸汽品質應符合要求，防止門桿結垢卡澀。

8) 閥座松動、抬起、導致門桿跳動，甚至運行中門桿斷裂。

5.4 對油系統的要求

1) 調速部套油系統管道中的鑄造型砂等雜物應徹底清理干凈。

2) 機組安裝時油系統的施II藝與油循環要求應符合(84)基火字第145號文《汽輪發電機油系統施II藝暫行規定》的要求。

3) 潤滑油中可添加防銹劑，檢修時調節部套可在防銹母液中浸泡24h，以提高防銹效果。

為防止大量水進入油系統，應采用不易倒伏的汽封型式。汽封間隙應調整適當，汽封系統設計及管道配置合理，汽封壓力自動調節正常投入。

4) 前箱、軸承箱負壓不宜過高，以防止灰塵及水、汽進入油系統。一般前箱、軸承箱負壓以12～20mm水柱為宜(或軸承室油檔無油及油煙噴出即可)。

6 總結：

當汽輪機的轉速, 超過危急保安器動作轉速再繼續上升時, 如果處理不當, 即將發生重大惡性事故。所以正確處理超速事故, 對運行人員來說特別重要。雖然超速保護裝置很多, 若不注意操作,超速事故仍會發生。一旦發生, 將對汽輪機造成嚴重損壞, 因此要盡量避免超速事故的發生, 做好預防工作。

[1]《電廠汽輪機》，朱新華等編中國電力出版社.

[2]《汽輪機事故分析與事故預防》，四川省電力工業局編中國電力出版社.

[3]《大型汽輪機機組典型事故及預防》，東南大學編中國電力出版社.

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