汽輪機超加速度保護問題研究以及優化策略探析

潘愛西

（國能浙江余姚燃氣發電有限責任公司，浙江 余姚 315400）

眾所周知，汽輪機是發電行業發展過程中的一項重要設備，對于進一步推進我國發電領域的高質量發展有著積極的意義和深遠的影響。近年來，雖然我國汽輪機在質量和運行效率上取得了飛躍式的發展，設備更具備科學性、高效性、安全性、兼容性、精細化的特點，但是，在汽輪機超加速保護上依然具有一定的局限性和弊端問題，在很大程度阻礙了該領域的發展。因此，必須進一步加強汽輪機超加速度保護問題的研究力度，并針對汽輪機設備的特點和性能進行深入的分析和了解，進而更好地保障汽輪機在發電行業的可持續性，切實推動我國發電行業的可持續性發展。

1 汽輪機設備的相關概述

現階段，汽輪機故障在實際的操作過程中十分常見，從故障原因角度來看，主要是由于工作人員操作不當或者自身故障兩大方面。因此，在實際的汽輪機運行過程中，必須進一步加強零部件的檢查和危險評估，找出故障原因，對癥下藥，并進行定期的維修與養護，全面加強、完善和落實故障檢修工作，從而更好地保障汽輪機的正常運行。然而，汽輪機在很大程度上與電廠機組安全順利運轉有著直接性的聯系。從汽輪機的工作原理角度來看，主要是將其他能量通過旋轉式的動力機械轉化為機械功。汽輪機主要特點包括高壓、高轉速、高溫，動靜間隙極其小，結構復雜精密等。與此同時，據可靠資料表示，在實際的汽輪機的各類事故原因中，超速所占比例和嚴重性最大。通常情況下，一旦汽輪機的轉速達到了額定轉速的110%，便可判定其處于超速狀態。如果超速現象比較明顯，則會使得發電機組的嚴重損壞，甚至出現報廢的現象。

2 汽輪機超速的主要原因

從大體上來看，可以將汽輪機超速的原因主要分為汽輪機調速、保護系統故障以及運行操作維護不當三大類。而汽輪機超速事故主要是由于汽輪機在調速和保護系統故障及本身的缺陷造成的，與運行操作維護有著直接的關系，具體情況如下。

2.1 調速系統有缺陷

在汽輪機組運轉的過程中，其轉速是至關重要的，必須將其控制在額定范圍內，這也是汽輪機調速系統的關鍵所在。一旦汽輪機出現問題，便會加劇超速的可能性和概率問題。由此可見，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，而且還要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。（1）調速系統動態特性與實際的規范要求存在較大的差異性，不匹配問題嚴重，且調速系統速度存在不等率的問題，導致調節部件時常出現卡澀故障。（2）抽汽逆止門關閉不嚴密或拒絕動作，調速汽門漏汽量比規范允許要大或者拒絕關閉而引發的調速系統整體故障。（3）調速汽門不能關閉或漏汽量，抽汽逆止門不嚴或拒絕動作，調速系統遲緩率過或調節部件卡澀。（4）運行方式的不合理性以及調整方式的不合理性都是導致調速系統缺陷的影響因素。

2.2 汽輪機超速保護系統故障

危急保安器轉速過大是導致汽輪機超速保護系統故障的一大重要因素，相關領域必須予以充分的重視。通常而言，在額定轉速基礎上增加的10%～12%的轉速是危急保安器的動作轉速的最大限額。導致汽輪機的危機安保器不正常運轉的原因如下：（1）重錘或飛環導桿卡澀。（2）重錘或飛環動靜部件不同心，在運行時起伏較大，極大地影響了汽輪機的正常運行。（3）彈簧在受力的過程中極其容易產生變形，從而導致與孔壁之間的大量摩擦而引發的一系列問題。（4）接吻扣或打擊板間隙過，撞擊子飛出后不能使危急保安器滑閥動作。

2.3 運行中操作調整不當

用油質量的管理對汽輪機的正常運行有著重要的影響，因此，針對采購的油品不同種類、不用質量、不同標號都會導致巨大的差異性，從而導致運行過程中的不利問題的發生。與此同時，針對油品的相關檢測也沒有落實到位，甚至有一些企業為了一味地降低成本，存在檢修不合格的問題依然投入使用的問題。除此之外，針對軸封間隙也應進一步加強控制，一旦處于規定范圍以外，便會導致磨損問題，進而引發滲漏，最終引起保護以及調速部件出現卡澀故障。然而，設備經過大修、小修或者運轉超過1500h 后，可能會使得其與調速系統出現解體，在實際的超速檢查過程中，如果升速問題得不到科學有效的解決，在很大程度上也會引發轉速飛升，超過限定值的現象。此外，加、減負荷在設備同步的情況在實際運行過程中十分的常見，在這樣的情況下，難以控制其額定范圍，一方面，會引發調節部套失去脈動的問題；另一方面，會導致卡澀故障，嚴重情況下，還會造成機組超過負荷后轉速升高。

3 汽輪機超加速度保護問題研究以及優化策略探析

3.1 機組啟動前必須具備的條件

首先，必須進一步保證調速系統靜態特性試驗符合規定范圍，速度遲緩率以及變動率符合規范要求。與此同時，必須進一步加強和落實轉速計量環節的規范性，切實保障超速保護的設備和裝置的質量問題能夠切實滿足實際需要。其次，針對潤滑油質問題，必須予以充分的重視，全面加強油質檢測，從而最大化地減少或者避免各個調速部件之間的卡澀故障問題。最后，要保障各段抽汽逆止門以及高排逆止門開關、活動無異樣。

3.2 注重調速系統檢修的相關要求和標準

眾所周知，汽輪機組作為發電的核心設備之一，長時間不間斷地使用是一種必然現象，因此，大規模維修與養護是必要的。但是，在實際的維修與養護過程中，也應注重一定的方式和方法，加強規范性，從而更好地保障汽輪機設備的性能。（1）應手動遮斷以及危急遮斷噴油進行相關試驗檢測，對調節汽門以及自動主汽門進行相關的嚴密性檢測，主要包括危急遮斷器壓出試驗和超速試驗。（2）在實際汽輪機超速試驗過程中，必須注重超速測驗流程的規范性。其一，危急遮斷器通常要達到額定轉速的100%～112%。其二，飛錘的復位轉速要大于3000r/min，危急遮斷器脫扣后可以有效復歸。其三，危急遮斷器飛錘至少應當測試兩次，動作轉速差別應該低于0.6%。其四，轉速達3300r/min，在機組進行110%超速試驗時，CRT 畫面指示各閥位到零，電超速保護動作。

3.3 機組停運時

（1）機組停運前，必須嚴格落實調速汽門以及主汽門的實驗工作，這是至關重要的。在此過程中，一旦發現問題，應及時地采取科學合理的措施予以解決，避免問題的擴大化。（2）在應用危機安保器的過程中，注重方式方法的科學性和合理性，切實提高工作人員的專業性和熟練性，有效地停止調速汽門和主汽門，使其功率在0 的狀態，從而進一步降低發電機解列時間縮短。與此同時，在關閉電動主汽門的狀態下，要進一步觀察閘停機的轉速問題，如果依然處于上升狀態，要進一步檢測除氧器、燃油加熱、熱網等供汽門工作是否處于正常狀態。（3）如果有汽輪機組跳閘現象的發生，首先，要對檢測關閉發電廠各抽汽逆止門是否被嚴密關閉，如果關閉不嚴密，很可能會使得機組從母管帶抽汽，最終發生嚴重超速故障。除此之外，針對機組長時間停滯工作的狀態問題，也應進行定期的維修與養護工作，并做好相應的干燥措施，從而最大化地避免水汽，或者其他相關腐蝕性物質對機組內部的一些精密零件部位和設備本身造成的損害和不利影響。

3.4 注重科學檢修，加強汽輪機設備性能

眾所周知，汽輪機的運轉是一項復雜性的工程，而檢修工作是汽輪機的正常運行的有力保障。但是，在實際的檢修過程中，人力、物力、財力都是需要考慮別的問題。因此，相關工作人員必須制定切實可行的計劃，嚴格落實汽輪機的日常維修與養護，建立健全維護體系，加大管理力度，實現汽輪機的精細化管理，才能更好地保障檢修工作的質量和效率，進一步解決汽輪機超加速保護問題。通過加強檢修工作，旨在通過進一步加強日常的維修與養護，能夠及時地排查故障問題，有效地解決零部件磨損和老化問題，避免問題的擴大化，降低故障發生的概率，進而達到延長使用壽命、保護設備性能的目的。

3.5 注重汽輪機振動的處理

汽輪機組超加速問題還表現在機組運行期間的振動異常現象，因此，相關工作人員必須對振動的原因和運行參數進行全方位的分析和檢查。首先，應檢查主汽門及調節氣門、潤滑油溫、軸承回油溫度、油壓是否正常。其次，要適當改變機組負荷、發電機勵磁電流，善于觀察振動變化情況，并做好記錄，進一步加強對振動原因的分析。最后，若未能查到振動原因，應聯系專業人員對振動頻譜進行測量，確定振動原因并采取措施減輕或消除振動源。

3.6 優化汽輪機密封水系統

針對汽輪機密封水系統的問題，首先，應對其原因進行深入的分析，并根據具體問題具體分析，提出切實可行的解決辦法。其次，針對汽輪機密封水系統，通常情況下會采用定速給水的方法。但是，在實際的應用過程中，依然具備一定的不成熟性，雖然優化了汽輪機密封水系統的一系列問題，也會因此在此過程中會消耗大量的能量消耗，因此，應進一步加大研究力度，降低能耗。除此之外，必須全面優化水泵的結構設計環節，保障設計的科學性和合理性，讓汽動給水泵通過結構的優化來實現能源的節約，達到降低成本，切實提高經濟效益和社會效益的目的。

3.7 配備專業人力和物質資源

（1）汽輪機本身的質量問題是進行超加速保護的核心與關鍵所在，因此，必須注重采購物質資源的重要性，嚴格保證設備的質量問題能夠切實地滿足實際的需要，以及精密度是否能夠達到相關的規定和標準，這是至關重要的。（2）工作人員作為整個汽輪機超加速保護的主要操作者，針對工作人員的專業性和綜合能力必須予以充分重視。第一，必須擴大人才儲備，拓寬招聘人力資源的方式和途徑，構建一支高素質、高水平，高能力的人才團隊，從而更好地保障工作的順利開展。第二，必須根據具體情況具體分析，進一步加強崗位培訓力度，嚴格落實和完善崗位責任制，并加強考核力度和評價體系，旨在進一步發現問題、分析問題和解決問題，不斷提高工作人員的技術水平，提高其處理實際問題的能力。

4 結語

綜上所述，汽輪機超加速保護問題依然面臨著諸多的問題，尚未得到有效地解決。基于此，本文從汽輪機設備的相關概述角度作為出發點，簡要地分析和闡述了汽輪機超速的主要原因，重點地針對汽輪機超加速度保護問題以及優化策略展開了深入的探析，旨在全方位、多層次、多角度的優化汽輪機超加速保護系統，切實解決實際問題，更好地保障我國汽輪機的高效運行，推動發電領域更加持久、健康、高效地發展。