汽輪機(jī)超速事故原因及預(yù)防措施探討

李 杰 靳 松

（大慶油田電力集團(tuán)宏偉熱電廠發(fā)電分廠， 黑龍江 大慶 163000）

汽輪機(jī)超速事故原因及預(yù)防措施探討

李 杰 靳 松

（大慶油田電力集團(tuán)宏偉熱電廠發(fā)電分廠， 黑龍江 大慶 163000）

汽輪機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生任何事故,尤其是設(shè)備損壞事故,不僅使設(shè)備本身造成極大的損失,而且由于設(shè)備損壞事故需要較長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù),所造成的停電損失將更為嚴(yán)重。汽輪機(jī)超速事故是造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的惡性事故, 是電廠十大惡性事故之一, 對(duì)發(fā)電廠安全威脅極大。

汽輪機(jī)；超速；原因；措施

1 汽輪機(jī)超速概述

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過危急保安器動(dòng)作轉(zhuǎn)速nt(nt=111%～112%n0, n0 為額定轉(zhuǎn)速), 并繼續(xù)上升, 稱為嚴(yán)重超速。汽輪機(jī)各轉(zhuǎn)動(dòng)部件, 一般按120%n0 進(jìn)行強(qiáng)度校核, 運(yùn)行中, 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速若超過此極限時(shí), 各轉(zhuǎn)動(dòng)部件就會(huì)超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度而斷裂, 造成機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)而損壞設(shè)備。嚴(yán)重時(shí), 會(huì)造成汽輪機(jī)飛車, 引起機(jī)組軸系斷裂, 使整臺(tái)機(jī)組報(bào)廢。

2 汽輪機(jī)超速的現(xiàn)象

2.1 功率表指示到零。

2.2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速表和頻率表指示值連續(xù)上升。

2.3 主油壓迅速上升。

2.4 機(jī)組振動(dòng)加劇。

2.5 機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)聲音異常。

2.6 機(jī)組突然甩負(fù)荷到零。

3 汽輪機(jī)超速的原因

汽輪機(jī)超速事故原因大多是由于調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)故障或設(shè)備本身存在缺陷。

3.1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)有缺陷

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)除了要保證汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下正常運(yùn)行外, 還應(yīng)保證汽輪機(jī)在甩負(fù)荷之后轉(zhuǎn)速的升高不超過規(guī)定的允許值。但調(diào)節(jié)系統(tǒng)缺陷就可能使甩負(fù)荷后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速飛升過高。這些缺陷有:

(1) 調(diào)節(jié)汽閥卡澀漏汽量過大。除機(jī)構(gòu)故障外, 主要是由于蒸汽品質(zhì)不良使門桿結(jié)垢,運(yùn)行中又未定期活動(dòng)汽閥。(2) 抽汽逆止門動(dòng)作失靈或不嚴(yán)。(3) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率過大,速度變動(dòng)率過大。(4) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性不良。(5)調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定不當(dāng), 如同步器調(diào)整范圍、配汽機(jī)構(gòu)膨脹間隙不符合要求等。

3.2 汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)故障

(1) 危急保安器不動(dòng)作或動(dòng)作轉(zhuǎn)速過高。(2) 危急保安器滑閥卡澀。(3) 自動(dòng)主汽門和調(diào)節(jié)汽門卡澀或關(guān)閉不嚴(yán)。(4) 抽汽逆止門不嚴(yán)或拒動(dòng)。

3.3 運(yùn)行操作調(diào)整維護(hù)不當(dāng)

(1) 油質(zhì)管理不善, 油中帶水, 使調(diào)節(jié)和保護(hù)部套銹蝕卡澀。(2) 汽水品質(zhì)不良, 蒸汽帶鹽, 使調(diào)節(jié)汽閥和自動(dòng)主汽門門桿或其他部件沉積鹽垢, 使之卡澀或關(guān)閉不嚴(yán)。(3) 超速試驗(yàn)操作不當(dāng), 轉(zhuǎn)速飛升過快。(4) 運(yùn)行中操作同步器超過了規(guī)定調(diào)整范圍,使調(diào)節(jié)部套不能脈動(dòng), 從而造成卡澀。(5) 抽汽或供熱系統(tǒng)逆止門不嚴(yán)或拒動(dòng)造成了甩負(fù)荷或停機(jī)解列后向汽輪機(jī)返汽

4 汽輪機(jī)超速處理方法

當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生嚴(yán)重超速時(shí), 說明機(jī)組即將發(fā)生嚴(yán)重破壞, 需要以最快速度將汽輪機(jī)停下, 甚至在已對(duì)機(jī)組造成破壞的情況下也應(yīng)立即切斷進(jìn)汽。

4.1 如果危急保安器未動(dòng)作, 轉(zhuǎn)速超過3360r /min, 應(yīng)立即手打危急保安器, 破壞真空故障停機(jī)。

4.2 如果危急保安器動(dòng)作, 而自動(dòng)主汽閥、調(diào)速汽閥或抽汽逆止閥卡住或關(guān)閉不嚴(yán)時(shí), 應(yīng)設(shè)法關(guān)閉以上各汽閥或者立即關(guān)閉電動(dòng)主汽閥和抽汽閥。

4.3 如果采取上述辦法后機(jī)組轉(zhuǎn)速仍然不降低,則應(yīng)迅速關(guān)閉一切與汽輪機(jī)相連的汽閥, 以截?cái)嗥础?/p>

4.4 必要時(shí)可要求電氣人員將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁投入。

4.5 機(jī)組停下后, 必須全面檢修好調(diào)速與保安系統(tǒng)的缺陷。重新啟動(dòng)后, 在并列前, 必須做危急保安器超速試驗(yàn), 確認(rèn)動(dòng)作轉(zhuǎn)速正常方可并列投入運(yùn)行。

5 汽輪機(jī)超速的預(yù)防措施

根據(jù)引起汽輪機(jī)超速的原因, 為防止汽輪機(jī)超速采取的措施有:

5.1 對(duì)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的一般要求

1) 各超速保護(hù)裝置均應(yīng)完好并正常投入；

2) 在正常參數(shù)下調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)能維持汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行；

3) 在額定參數(shù)下，機(jī)組甩去額定負(fù)荷后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)能將機(jī)組轉(zhuǎn)速維持在危急保安器動(dòng)作轉(zhuǎn)速以下：

4) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率應(yīng)不大于5%，遲緩率應(yīng)小于0.2%(大機(jī)組)；

5) 自動(dòng)主汽門、再熱主汽門及調(diào)節(jié)汽門應(yīng)能迅速關(guān)閉嚴(yán)密、無卡澀；

6) 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的定期試驗(yàn)裝置應(yīng)完好可靠。

5.2 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)定期試驗(yàn)

調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)定期試驗(yàn)是檢查調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)是否處于良好狀態(tài)，在異常情況下是否能迅速準(zhǔn)確動(dòng)作，防止機(jī)組嚴(yán)重超速的主要手段之一。有關(guān)定期試驗(yàn)要按規(guī)定進(jìn)和行。

新安裝機(jī)組或大修后、或危急保安器解體或調(diào)整后、或停機(jī)一個(gè)月后再交啟動(dòng)時(shí)、或機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)前，應(yīng)提升轉(zhuǎn)速進(jìn)行危急保安器動(dòng)作試驗(yàn)。提升轉(zhuǎn)速試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足制造廠對(duì)轉(zhuǎn)子溫度的要求。

3) 機(jī)組每運(yùn)行2000h后應(yīng)進(jìn)行危急保安器充油試驗(yàn)。部分200MW機(jī)組在高壓缸脹差超過+3mm時(shí)進(jìn)行危急保安器充油試驗(yàn)，可能出現(xiàn)危急保安器杠桿脫不開，而造成機(jī)組跳閘。

4) 每天進(jìn)行一次自動(dòng)主汽門活動(dòng)試驗(yàn)。 帶固定負(fù)荷的機(jī)組，每天或至少每周進(jìn)行一次負(fù)荷較大范圍的變動(dòng)，以活動(dòng)調(diào)速汽門。裝有中壓調(diào)整汽門定期活動(dòng)裝置的機(jī)組，每天或至少每周進(jìn)行一次中壓調(diào)速汽門活動(dòng)試驗(yàn)。

5) 每月進(jìn)行一次抽汽止回閥關(guān)閉試驗(yàn)，當(dāng)某一抽汽止回閥存在缺陷時(shí)，禁止汽輪機(jī)使用該段抽汽運(yùn)行。

6) 大修前后應(yīng)進(jìn)行汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)。

7) 機(jī)組安裝后應(yīng)與制造廠聯(lián)系，取得同意后進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)。試驗(yàn)前應(yīng)先進(jìn)行節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)、危急保安器動(dòng)作試驗(yàn)、汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)、抽汽止回閥試驗(yàn)，并在各項(xiàng)試驗(yàn)合格后才能進(jìn)行。

5.3 防止汽門卡澀的措施

1) 汽輪機(jī)嚴(yán)重超速事故大多數(shù)是由于汽門卡澀等原因不能及時(shí)嚴(yán)密關(guān)閉而引起的。防止汽門卡澀，保證其能迅速嚴(yán)密關(guān)閉，是防止嚴(yán)重超速事故的關(guān)鍵。

2) 高、中壓自動(dòng)主汽門錯(cuò)油門下部節(jié)流旋塞應(yīng)擰緊沖捻固定。

3) 調(diào)節(jié)汽門凸輪間隙及調(diào)節(jié)汽門框架與球形墊之間間隙應(yīng)調(diào)整適當(dāng)，以保證在熱態(tài)時(shí)調(diào)速汽門能關(guān)閉嚴(yán)密，關(guān)可在熱態(tài)停機(jī)后檢查凸輪是否有一定間隙來核對(duì)冷態(tài)凸輪間隙是否適當(dāng)。

4) 大修中應(yīng)檢查門桿彎曲和測(cè)量閥桿與套簡(jiǎn)間隙，不符合標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)進(jìn)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(duì)較厚的氧化皮應(yīng)設(shè)法清除，氧化皮厚的部位可用適當(dāng)放大間隙的辦法來防止卡澀。

6) 檢修中應(yīng)測(cè)量主汽門及各調(diào)節(jié)汽門預(yù)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(shí)應(yīng)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(yīng)認(rèn)真清理，并且用紅丹油作接觸檢查。

7) 蒸汽品質(zhì)應(yīng)符合要求，防止門桿結(jié)垢卡澀。

8) 閥座松動(dòng)、抬起、導(dǎo)致門桿跳動(dòng)，甚至運(yùn)行中門桿斷裂。

5.4 對(duì)油系統(tǒng)的要求

1) 調(diào)速部套油系統(tǒng)管道中的鑄造型砂等雜物應(yīng)徹底清理干凈。

2) 機(jī)組安裝時(shí)油系統(tǒng)的施II藝與油循環(huán)要求應(yīng)符合(84)基火字第145號(hào)文《汽輪發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)施II藝暫行規(guī)定》的要求。

3) 潤(rùn)滑油中可添加防銹劑，檢修時(shí)調(diào)節(jié)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(jìn)入油系統(tǒng)，應(yīng)采用不易倒伏的汽封型式。汽封間隙應(yīng)調(diào)整適當(dāng)，汽封系統(tǒng)設(shè)計(jì)及管道配置合理，汽封壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)正常投入。

4) 前箱、軸承箱負(fù)壓不宜過高，以防止灰塵及水、汽進(jìn)入油系統(tǒng)。一般前箱、軸承箱負(fù)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(jié)：

當(dāng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速, 超過危急保安器動(dòng)作轉(zhuǎn)速再繼續(xù)上升時(shí), 如果處理不當(dāng), 即將發(fā)生重大惡性事故。所以正確處理超速事故, 對(duì)運(yùn)行人員來說特別重要。雖然超速保護(hù)裝置很多, 若不注意操作,超速事故仍會(huì)發(fā)生。一旦發(fā)生, 將對(duì)汽輪機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞, 因此要盡量避免超速事故的發(fā)生, 做好預(yù)防工作。

[1]《電廠汽輪機(jī)》，朱新華等編中國(guó)電力出版社.

[2]《汽輪機(jī)事故分析與事故預(yù)防》，四川省電力工業(yè)局編中國(guó)電力出版社.

[3]《大型汽輪機(jī)機(jī)組典型事故及預(yù)防》，東南大學(xué)編中國(guó)電力出版社.

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