黔北電廠300MW汽輪機超速事故隱患分析及對策

摘要：從運行操作角度，針對汽輪機組超速事故隱患進行分析，提出切實可行的運行控制措施。

關鍵詞：汽輪機;超速;隱患;對策

1? 汽輪機超速的定義及危害

事故調查規程規定：火力發電廠汽輪機轉速超過3330r/min（或轉速超過危急遮斷器動作轉速），即為超速事故。嚴重超速時，汽輪機轉速升高進入高階臨界區域，與機組固有自振頻率發生共振，機組發生劇烈振動，引起軸系斷裂、葉片斷裂、油系統火災、發電機氫爆炸、著火等，造成機組發電設備嚴重損壞的后果。

2 黔北電廠汽輪機設備及系統簡介

盤車裝置安裝在盤車箱蓋上，盤車轉速4.29r/min，汽輪某電廠#4汽輪機高中壓部分采用合缸，高壓缸雙層結構，高中壓進汽布置在高中壓缸中部;低壓缸兩排汽對稱分流。

汽輪機的汽封采用自密封系統。正常運行時，高中壓缸的汽封漏汽作為低壓軸封的供汽，多余蒸汽溢流到#8低加或凝汽器。啟動或低負荷時由高壓汽源站和輔助汽源站供汽。

鍋爐出口過熱器蒸汽進入高壓主汽調節閥，然后分別由四根高壓主汽導管送入高壓缸向機頭流動作功。作功后的高壓排汽通過兩只高排逆止閥從再熱冷段進入鍋爐再熱器，再熱蒸汽由左右側中壓聯合汽閥導入中壓缸，向機尾流動作功，中壓排汽用一根導管引入低壓缸中部對稱正反向流動作功，排汽進入凝汽器。

機組2×50%額定給水容量給水泵小汽輪機，正常情況下由本機組四段抽汽供汽，特殊情況或啟動調試由輔助蒸汽供汽，作功后的蒸汽排入主機凝汽器。

機組回熱循環系統設3臺高壓加熱器4臺低壓加熱器（表面式）1臺除氧器（壓力式），共八段非調整抽汽。

#2、4機組供熱改造后，用再熱冷、熱段對供熱系統供汽。

3? 汽輪機超速事故隱患分析

3.1 調速系統有缺陷：

汽輪機調速系統任務，不但要保證汽輪機在額定轉速下正常運行，而且還保證在汽輪機甩負荷以后轉速升高不超過規定的允許值，所以調速系統是防止汽輪機超速的第一措施。如果在汽輪機甩掉負荷以后不能保持空載運行，就可能引起超速。汽輪機甩負荷后，轉速飛升過高的原因有以下幾個方面。

3.1.1 調速汽門不能關閉或漏汽量大。

3.1.2 抽汽逆止門不嚴或拒絕動作。

3.1.3 調速系統遲緩率過大或調節部件卡澀。

3.1.4 運行方式不合理或調整不當。

3.1.5 調速系統不等率過大。

3.1.6 調速系統動態特性不當。

3.1.7 調速系統整定不當，如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：

3.2.1危急保安器不動作或動作轉速過高

危急保安器的動作轉速一般規定在高于額定轉速的10-12%，這是保護汽輪機使其轉速不臻過分升高的主要保護設備，另外不同的機組還沒有規定動作轉速稍高于危急保安器的附加保護或電超速裝置。如果在汽輪機轉速升高時，造成危急保安器不動作或動作過尺原因主要有：

3.2.1.1 重錘或飛環導桿卡澀。

3.2.1.2 彈簧在受力產生過大的徑向變形，以致與孔壁產生磨擦。

3.2.1.3 危急保安器滑閥卡澀，無法動作。

3.2.1.4? 自動主汽門和調速汽門卡澀。

3.3 運行中維護操作調整不當：

3.3.1油質管理不善，潤滑油及EH油油質不合格。

3.3.2 運行中蒸汽品質不良，長期運行造成主汽門和調速汽門卡澀。

3.3.3 大、小修后或2000小時后和調速系統解體后，開機做超速試驗，操作不當，造成轉速飛升過快。

3.3.4 倒換小機汽源造成主機轉速飛升。

在機組跳閘后，倒小機汽源未檢查關閉四抽至小機抽汽逆止門、電動門，使輔汽經小機進汽管道倒入四抽，進入中壓缸，造成主機轉速飛升！

3.3.5 倒換給水泵小汽輪機汽源造成小汽輪機超速。

在鍋爐滅火或機組跳閘的情況下，我廠現有邏輯設置為小汽輪機不跳閘，此時在自動投入情況下，小機調速汽門將自動逐漸全開維持鍋爐進水，若在倒小機汽源時未關小小機調速汽門，大量蒸汽突然進入小汽輪機，將造成小機轉速飛升。

3.3.6 投入高缸預暖造成機組超速。

投入高缸預暖時進氣量過大，造成汽輪機沖轉甚至超速。我廠高缸預暖目前幾乎都是手動操作，進氣量大小，輔汽壓力高低都需要人工手動調節，如果調節控制不當，造成進氣量過大，有可能會造成機組沖轉及超速。

3.3.7 給水泵出口逆止門關閉不嚴跳閘后造成給水泵汽機超速。

3.3.8 機組啟停，夾層加熱聯箱投入時機組跳閘引起機組超速。

3.3.9 供熱機組汽機跳閘，供熱系統蒸汽返流造成機組超速。

4對策和措施

4.1 設備存在隱患的對策

4.1.1在停機時，采用汽機先打閘，確保發電機有功，功率為零，電流倒送后，再用程跳逆功率保護動作解列發電機。

4.1.2 加強對汽水的品質監督化驗，防止汽水品質不合格，運行中蒸汽帶鹽使主汽門桿，調速汽門桿，各段抽汽逆止門桿結垢，開、關不靈活、卡澀。

4.1.3 加強對油質的監督，防止油中帶水或雜物造成調節部套卡澀和腐蝕。

4.1.4 自動主汽門，調速汽門要開、關靈活，嚴密性合格，定期自動主汽門桿活動。每周變負荷30%，以便活動調速汽門及油動機滑閥。機組大修后，甩負荷試驗前，必須進行主汽門、調速汽門嚴密性試驗，保證符合技術要求，執行法規標準及制造廠的要求，主汽門和調速汽門單獨關閉時，在額定參數下，穩定轉速最高不得超過1000轉/分，但試驗汽壓在額定汽壓下進行，以求得甩負荷時或事故情況甩負荷后主汽門、調速汽門關閉的嚴密性。

4.1.5 運行中，當汽、水品質不合格時，要適當增加活動主汽門、調速汽門活動次數和范圍，做好安全措施。

4.1.6 運行中發現主汽門、調速汽門、抽汽逆止門卡澀時，要及時消除，消除前要有防止超速的安全措施，主汽門卡澀不能立即消除時，要停機處理。

4.1.7 運行人員要熟知超速時的征象（負荷到零或僅帶廠用電，聲音突變異常，轉速表連續上升，油壓升高，振動增大等），遇到超速情況時，果斷采取措施，嚴格執行規程打閘停機，防止事故擴大。

4.1.8 堅持調速系統靜態特性試驗，汽輪機大修后或處理調速系統缺陷更換調速部套和重新整定以后均應做汽輪機調速系統試驗，調速系統的速度變動率和遲緩率應符合技術要求，一般規定速度變動率為額定轉速的3-6%，遲緩率不大于額定轉速的的0.5%。

4.1.9 汽輪機的各項附加保護，如電超速保護、磁力斷路油門等，要進行嚴格的檢查試驗，保證符合技術要求和標準，正常正常投入運行，不得在運行中隨意切除，如因設備存在缺陷，需要處理時，應經主管領導批準，制定出切實可行的安全措施和技術措施，處理好后加入運行。

4.1.10 對新安裝機組和對機組調速系統進行技術改造以后，進行調速系統動態特性試驗，保證汽輪機甩負荷后，動態飛升轉速不超過規定值，汽輪機甩負荷后應能保持空負荷運行，一般要求甩掉額定負荷后的飛升轉速不超過額定轉速的5%，發現設備缺陷要及時消除。

4.2? 運行操作存在隱患對策

4.2.1 機組跳閘后倒換小機汽源為輔助蒸汽供時，必須先關閉本機四抽至小機電動門，邏輯設置中引入該邏輯。鍋爐熄火、給水泵跳閘等事故情況下，倒換小機汽源應現檢查關小給水泵汽機低壓進汽調門至20%以下，防止小汽輪機超速。

4.2.2機組大修后，甩負荷試驗前，危急保安器解體檢查以后或運行2000小時以后，應做危急保安器注油試驗，超速試驗要嚴格按照規定進行，高速下不宜停留時間過長，超速試驗次數要力求減少，在做超速試驗時，升速應平穩，注意防止轉速突然升高，并應事先采取防止超速的技術措施和安全措施。

4.2.3 加強汽水品質、潤滑油質、抗燃油質化學監督，發現異常及時處理。

4.2.4 在投入高缸預暖時，調整進汽量操作應平穩，并控制高壓缸調節級處蒸汽壓力不宜高于0.25MPa，防止汽機在盤車狀態下沖轉升至超速。

4.2.5 給水泵跳閘后及時檢查出口電動門應聯鎖關閉，機組啟動前聯鎖試驗應合格。正常停運給水泵時應先關閉給水泵出口電動門，再打閘給水泵汽機。

4.2.6 機組啟停過程中，若夾層加熱投入，在機組跳閘時應及時關閉夾層加熱聯箱進汽電動門，防止機組跳閘后進入汽缸蒸汽未能完全切斷，造成機組超速，建議增設機組跳閘聯關該電動門邏輯。

4.2.7 汽機跳閘后應及時檢查再熱冷段至供熱系統電動隔離門，防止供熱系統蒸汽返流引起機組超速。開機前相關聯鎖邏輯應試驗合格。

5 結束語

汽輪機超速對汽輪機設備造成的破壞是毀滅性的，每次超速事故中都存在著或多或少的不嚴格執行反措的行為，最終導致了設備嚴重損壞的重大設備事故，因此在汽輪機設備的運行和維護中，嚴格按照反措要求，排查隱患，做好機組的運行、維護工作是我們防止各類重大安全事故發生、發展的唯一手段。

參考文獻

[1]吳季蘭，《汽輪機試驗技術》.北京：水利電力出版社，1994

[2]翦天聰，《汽輪機原理》，北京：水利電力出版社，1992

[3]中華人民共和國電力行業標準《汽輪機啟動調試導則》

[4]中華人民共和國電力行業標準《300MW級汽輪機運行導則》

[5]黔北電廠《汽機運行規程》

作者簡介：陳磊，1976年07月25日出生，男，助理工程師，大學本科學歷，現任貴州西電黔北發電廠主機運行部值長，從事集控運行工作。