汽輪機(jī)超速原因分析及預(yù)防措施

摘 要：汽輪機(jī)超速嚴(yán)重威脅發(fā)電廠設(shè)備和人身安全，特別是發(fā)生嚴(yán)重超速造成的事故，更會(huì)引起整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行癱瘓，導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失，是能夠造成汽輪發(fā)電機(jī)組毀滅性事故之一。汽輪機(jī)超速是汽輪機(jī)運(yùn)行過程中的重大故障。文章旨在通過對(duì)汽輪機(jī)超速的原因分析，提出對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施，防止超速事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；超速原因；預(yù)防措施

汽輪機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子、葉片等轉(zhuǎn)動(dòng)部分所受的離心力和轉(zhuǎn)速的平方成正比，轉(zhuǎn)速即使升高不大，但轉(zhuǎn)子所承受的離心力成幾何倍數(shù)增長。超速會(huì)使轉(zhuǎn)子承受的離心力超過設(shè)計(jì)值，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致葉輪、葉片及圍帶等部件松動(dòng)脫落，造成軸承損壞、動(dòng)靜摩擦甚至斷軸。在發(fā)電廠生產(chǎn)過程中，應(yīng)高度重視預(yù)防汽輪機(jī)超速，進(jìn)行及時(shí)的故障處理，杜絕發(fā)生嚴(yán)重超速事故。

1 產(chǎn)生超速的主要原因

一般來說，汽輪機(jī)超速主要是由于汽輪機(jī)調(diào)保系統(tǒng)故障及本身的缺陷、運(yùn)行操作維護(hù)不當(dāng)引起的。按上述不同的事故起因和故障環(huán)節(jié)，進(jìn)行具體的分析和討論如下。

1.1 調(diào)速系統(tǒng)自身缺陷

汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要任務(wù)首先是要能夠保證汽輪機(jī)維持在額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行，并且還能保證機(jī)組甩負(fù)荷以后轉(zhuǎn)速升高不超過規(guī)定的允許值，因而調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠是防止汽輪機(jī)超速的首要措施。機(jī)組在甩負(fù)荷時(shí)后汽輪機(jī)應(yīng)能維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，否則就可能引發(fā)超速問題。

（1）調(diào)速系統(tǒng)遲緩率超出規(guī)定值或調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件發(fā)生卡澀。

（2）調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速不等率或局部轉(zhuǎn)速不等率超出規(guī)定值。

（3）調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性不當(dāng)。

（4）調(diào)速系統(tǒng)整定不當(dāng)，如同步器調(diào)整范圍、配汽機(jī)構(gòu)膨脹間隙、DEH控制參數(shù)整定不符合要求等。

（5）調(diào)速汽閥不能完全關(guān)閉到位或泄露量大。

（6）抽汽逆止門未動(dòng)作或泄漏。

1.2 危急保安器動(dòng)作轉(zhuǎn)速值過高或者不動(dòng)作

危急保安器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速應(yīng)設(shè)定為額定轉(zhuǎn)速的109%-111%。這一動(dòng)作轉(zhuǎn)速的設(shè)定充分考慮了轉(zhuǎn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)機(jī)械強(qiáng)度，并留有一定的安全裕度，在該轉(zhuǎn)速下可靠動(dòng)作不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部分造成危害。但由于保安器自身機(jī)械部件卡澀或調(diào)整不當(dāng)，將會(huì)發(fā)生拒動(dòng)而失去應(yīng)有的保護(hù)功能。

（1）重錘或飛環(huán)的導(dǎo)桿發(fā)生卡澀。

（2）重錘或飛環(huán)動(dòng)靜部件不同心。

（3）彈簧徑向變形，以致與孔壁產(chǎn)生磨擦。

（4）重錘或飛環(huán)與保安器掛鉤之間間隙過大，撞擊子飛出后不能與掛鉤有效接觸使危急保安器滑閥動(dòng)作。

（5）重錘或飛環(huán)與保安器掛鉤軸向安裝位置偏差。

（6）重錘或飛環(huán)彈簧剛度不符合設(shè)計(jì)要求。

1.3 危急保安器滑閥卡澀，無法動(dòng)作

（1）危急保安器滑閥閥芯與閥套配合間隙不符合安裝要求。

（2）閥芯光潔度不夠。

（3）油質(zhì)不良，含有機(jī)械雜質(zhì)。

1.4 自動(dòng)主汽閥和調(diào)速汽閥卡澀

（1）門桿彎曲或密封套阻汽片間隙太小。

（2）汽水品質(zhì)不良，門桿結(jié)垢或積有氧化皮。

（3）油動(dòng)機(jī)油質(zhì)不良，有機(jī)械雜質(zhì)或部件銹蝕。

1.5 汽閥嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格（包括主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥）

2 預(yù)防汽輪機(jī)超速事故的措施

2.1 運(yùn)行操作方面采取的防范措施

（1）在以下情況下，嚴(yán)禁機(jī)組啟動(dòng)：a.超速保護(hù)不能有效可靠動(dòng)作；b.EH油和保安油油質(zhì)不合格；c.重要監(jiān)測(cè)表計(jì)（如轉(zhuǎn)速測(cè)量表）顯示異常；d.調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作異常或調(diào)節(jié)部件卡澀。

（2）在機(jī)組大修后，甩負(fù)荷試驗(yàn)前，應(yīng)先進(jìn)行閥門嚴(yán)密性試驗(yàn)且符合要求。

（3）在機(jī)械超速試驗(yàn)前應(yīng)先帶負(fù)荷暖機(jī)（冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)需帶10%-25%負(fù)荷運(yùn)行4h以上），以使轉(zhuǎn)子溫度滿足廠家要求。

（4）在按規(guī)程定期進(jìn)行閥門活動(dòng)性試驗(yàn)。

（5）在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)主汽閥、調(diào)速汽閥、抽汽逆止門卡澀時(shí)，要及時(shí)消除，在消除前應(yīng)做好防止超速的安全措施，在消除時(shí)應(yīng)密切注意轉(zhuǎn)速。主汽閥發(fā)生卡澀且無法解決時(shí)應(yīng)停機(jī)處理。嚴(yán)禁帶病運(yùn)行。

（6）機(jī)組正常啟、停時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定要求投入旁路系統(tǒng)，尤其是低壓旁路；在機(jī)組甩負(fù)荷或事故狀態(tài)下，旁路系統(tǒng)必須開啟。在機(jī)組再次啟動(dòng)時(shí)，再熱蒸汽壓力不得大于制造廠規(guī)定的壓力值。

（7）在機(jī)組停機(jī)時(shí)，應(yīng)先將發(fā)電機(jī)有功、無功功率減至零，并經(jīng)檢查確認(rèn)后解列發(fā)電機(jī)，嚴(yán)禁帶負(fù)荷解列。

2.2 設(shè)備與檢修技術(shù)管理方面采取的防范措施

（1）機(jī)械液壓型調(diào)節(jié)系統(tǒng)的汽輪機(jī)應(yīng)有兩套，分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子不同位置的就地轉(zhuǎn)速表，并有各自獨(dú)立的變送器。汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)有在轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)故障情況下的判斷和限制功能。轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)必須采用冗余配置，應(yīng)具有當(dāng)?shù)?次采樣與第2次采樣的轉(zhuǎn)速差大于設(shè)定的轉(zhuǎn)速差值（一般為500r/min）時(shí)，即可判斷出為轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)故障，并立即作出停機(jī)處理功能。

（2）電液伺服閥的性能應(yīng)良好可靠，否則不得投入使用。在運(yùn)行時(shí)無卡澀、無泄漏，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)應(yīng)立即處理。在大修時(shí)做好清洗保養(yǎng)工作。

（3）主油泵軸與汽輪機(jī)主軸間具有齒型聯(lián)軸器或類似聯(lián)軸器的機(jī)組，在安裝時(shí)按廠家要求調(diào)整兩軸中心標(biāo)高、左右偏差，在運(yùn)行過程中定期檢查聯(lián)軸器潤滑是否良好。

（4）抽汽機(jī)組的抽汽管道上應(yīng)設(shè)有快關(guān)功能的截止門，可調(diào)整抽汽逆止門動(dòng)作可靠、嚴(yán)密無泄漏，防止抽汽倒流。

（5）新建機(jī)組和調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)重大改造后的機(jī)組應(yīng)進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)以考驗(yàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性。

2.3 化學(xué)技術(shù)監(jiān)督方面采取的防范措施

（1）加強(qiáng)對(duì)汽水品質(zhì)的監(jiān)督，防止因汽水品質(zhì)不合格使主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥和抽汽逆止門閥桿積鹽結(jié)垢，導(dǎo)致閥門卡澀。

（2）加強(qiáng)對(duì)潤滑油和EH油油質(zhì)的監(jiān)督，定期抽樣化驗(yàn)，防止因油中帶水或雜物導(dǎo)致調(diào)節(jié)部件卡澀和腐蝕。

（3）在機(jī)組長期停運(yùn)時(shí)應(yīng)做好保養(yǎng)工作，每月干燥一次，防止因汽水或其它腐蝕物質(zhì)進(jìn)入或殘留在汽機(jī)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，導(dǎo)致汽閥和調(diào)節(jié)部件腐蝕。

3 結(jié)束語

為保障汽輪機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，防止因汽輪機(jī)超速造成重大事故，需要從啟動(dòng)前的檢查準(zhǔn)備，運(yùn)行中的監(jiān)控和故障處理以及停運(yùn)后的保養(yǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行落實(shí)預(yù)防措施。

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[3]付忠廣.電廠汽輪機(jī)運(yùn)行與事故處理[M].北京：中國電力出版社，2007.

作者簡介：李樂（1984-），男，民族：漢，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，畢業(yè)院校：長沙理工大學(xué)。