防止汽輪機(jī)超速的防范措施

馬登峰

摘要：本文針對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的相關(guān)特性以及運(yùn)行特點(diǎn)做出系統(tǒng)的闡述，并且綜合統(tǒng)計(jì)和分析了當(dāng)前汽輪機(jī)超速的主要原因，并且針對(duì)此提出了相應(yīng)的解決和應(yīng)對(duì)措施，以期能夠?yàn)樾袠I(yè)發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);超速;隱患;對(duì)策

改革開放以來我國的經(jīng)濟(jì)取得了長足的發(fā)展，特別是發(fā)電行業(yè)，其中火力發(fā)電發(fā)展態(tài)勢迅猛，火力發(fā)電設(shè)備的科技含量不斷提升，裝機(jī)容量也不斷在提升，儀器進(jìn)度程度越來越高，在儀器設(shè)備的精度和技術(shù)含量不斷提高的同時(shí)，也要求我們更好的對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。要順利的完成發(fā)電工作，汽輪機(jī)組的正常工作是必不可少的，而對(duì)其能夠維護(hù)得當(dāng)，勢必可以很大程度上保證火力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行及特點(diǎn)

電廠機(jī)組能否安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)，其中最為關(guān)鍵的設(shè)備之一就是汽輪機(jī)。汽輪機(jī)主要工作原理是將其它能量通過旋轉(zhuǎn)式的動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。汽輪機(jī)主要特點(diǎn)包括：高壓、高轉(zhuǎn)速、高溫，動(dòng)靜間隙極其小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜精密等。其動(dòng)靜部分在汽輪機(jī)在啟動(dòng)、負(fù)荷變化幅度較大以及停機(jī)時(shí)會(huì)由于膨脹以及收縮而產(chǎn)生動(dòng)靜間隙，所以汽輪機(jī)的安全會(huì)由于熱應(yīng)力導(dǎo)致的變形以及推力的變化而有所影響。傳統(tǒng)方式的汽輪機(jī)檢修通常采取兩種方式：計(jì)劃性檢修和事后維修，但是由于種種原因，這兩類檢修方式都存在諸多不足，對(duì)于計(jì)劃檢修而言，往往由于檢修時(shí)間的固定導(dǎo)致檢修不足或者檢修過渡現(xiàn)象的發(fā)生;而對(duì)于事后維修則會(huì)出現(xiàn)檢修時(shí)間突發(fā)，從而使得對(duì)故障的判斷和修復(fù)不夠精確的現(xiàn)象。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)于導(dǎo)致汽輪機(jī)的各類事故原因中，超速所占比例和嚴(yán)重性最大。如果其轉(zhuǎn)速達(dá)到了額定轉(zhuǎn)速的112%則可定義為其處于超速狀態(tài)。如果超速現(xiàn)象比較明顯，則會(huì)使得發(fā)電機(jī)組的嚴(yán)重?fù)p壞，甚至出現(xiàn)報(bào)廢的現(xiàn)象?，F(xiàn)在科技發(fā)展使得超速保護(hù)裝置越來越安全、可靠。但是此類超速引起的安全事故依然會(huì)層出不窮，因此有必要對(duì)此作深入的研究和分析，確保汽輪機(jī)能夠安全、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。

二、汽輪機(jī)超速的主要原因

通常而言，導(dǎo)致汽輪機(jī)超速的原因主要可以分為三類：汽輪機(jī)調(diào)速、保護(hù)系統(tǒng)故障以及運(yùn)行操作維護(hù)不當(dāng)。下面按照事故和故障原因的不同具體討論和分析。

1. 調(diào)速系統(tǒng)有缺陷：

在汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候能夠保證其轉(zhuǎn)速在額定范圍以內(nèi)是汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的其中一個(gè)主要任務(wù)。如果出現(xiàn)了相應(yīng)故障則會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)超速問題。而通常故障原因有以下幾點(diǎn)。

（1）調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性出現(xiàn)與規(guī)范要求不匹配的現(xiàn)象。

（2）調(diào)速系統(tǒng)速度的不等率比規(guī)范限定值要高一些。

（3）調(diào)速系統(tǒng)遲緩率比規(guī)范限定值高或者調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)部件出現(xiàn)卡澀故障。

（4）抽汽逆止門關(guān)閉不嚴(yán)密或拒絕動(dòng)作。

（5）調(diào)速汽門漏汽量比規(guī)范允許要大或者拒絕關(guān)閉。

（6）調(diào)速系統(tǒng)整定出現(xiàn)故障，與規(guī)范要求不匹配。

2. 汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)故障：

（1）危急保安器轉(zhuǎn)速過大，超過其動(dòng)作轉(zhuǎn)速或者危機(jī)安保器不動(dòng)作，通常而言，在額定轉(zhuǎn)速基礎(chǔ)上增加的10-12%的轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)就是危急保安器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速，通過此種設(shè)備可以保護(hù)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠不至于過高。而通常導(dǎo)致汽輪機(jī)的危機(jī)安保器動(dòng)作過于遲緩或者不動(dòng)作的原因主要包括：①飛環(huán)導(dǎo)桿或者重錘出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。②彈簧受力產(chǎn)生形變量過大，使得其與孔壁出現(xiàn)摩擦。③飛環(huán)或者重錘部件出現(xiàn)不同心的現(xiàn)象，導(dǎo)致運(yùn)行不順暢。

（2）危急保安器滑閥出現(xiàn)故障，無法做出相應(yīng)響應(yīng)。

（3）電磁遮斷超速保護(hù)裝置出現(xiàn)故障。

（4）調(diào)速汽門以及自動(dòng)主汽門出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。

3. 運(yùn)行中操作調(diào)整不當(dāng)：

（1）對(duì)用油質(zhì)量的管理不到位，采購的油品為劣質(zhì)油或者標(biāo)號(hào)有差別，投入使用前沒有對(duì)油品進(jìn)行相關(guān)化驗(yàn)，也存在檢修出現(xiàn)不合格現(xiàn)象，軸封間隙沒能將其調(diào)整到允許范圍之內(nèi)，使得中軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，最終引起保護(hù)以及調(diào)速部件出現(xiàn)卡澀故障。

（2）在設(shè)備經(jīng)過大修、小修或者運(yùn)轉(zhuǎn)超過2000小時(shí)之后，可能會(huì)使得其與調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)解體，當(dāng)開動(dòng)設(shè)備進(jìn)行超速檢查時(shí)如果升速?zèng)]有按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，很可能會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速飛升超過限定值的現(xiàn)象發(fā)生。

（3）化學(xué)監(jiān)督未執(zhí)行部頒標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行中蒸汽品質(zhì)不良，長期運(yùn)行會(huì)造成主汽門和調(diào)速汽門卡澀。

（4）加、減負(fù)荷在設(shè)備同步器運(yùn)行時(shí)可能會(huì)超過限定范圍，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)部套失去脈動(dòng)，從而產(chǎn)生卡澀故障，還會(huì)造成機(jī)組超過負(fù)荷后轉(zhuǎn)速飛升高。

三、防止汽輪機(jī)超速事故的措施

1.機(jī)組啟動(dòng)前必須具備的條件：

（1）調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性試驗(yàn)符合規(guī)定范圍，速度遲緩率以及變動(dòng)率符合規(guī)范要求。（2）用于進(jìn)行轉(zhuǎn)速計(jì)量以及超速保護(hù)的設(shè)備和裝置檢測合格、精確后正常投入使用。（3）潤滑油質(zhì)在經(jīng)過化學(xué)品檢驗(yàn)之后符合質(zhì)量要求，各個(gè)調(diào)速部件之間不存在卡澀故障。（4）各段抽汽逆止門以及高排逆止門開關(guān)、活動(dòng)無異樣。

2.調(diào)速系統(tǒng)檢修或者是汽輪機(jī)組在經(jīng)過大規(guī)模維修之后必須要做以下試驗(yàn)，在符合規(guī)定后方可投入運(yùn)行：

（1）手動(dòng)遮斷以及危急遮斷噴油進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)檢測;對(duì)調(diào)節(jié)汽門以及自動(dòng)主汽門進(jìn)行相關(guān)的嚴(yán)密性檢測與試驗(yàn);危急遮斷器壓出試驗(yàn);超速試驗(yàn)。

（2）汽輪機(jī)超速試驗(yàn)通常要達(dá)到以下規(guī)范要求：①危急遮斷器通常要達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的110--112%才能滿足要求。②飛錘的復(fù)位轉(zhuǎn)速要大于3030r/min，危急遮斷器脫扣后可以有效復(fù)歸。③危急遮斷器飛錘至少應(yīng)當(dāng)測試兩次，動(dòng)作轉(zhuǎn)速差別應(yīng)該低于0.6%。④轉(zhuǎn)速達(dá)3300r/min，在機(jī)組進(jìn)行110%超速試驗(yàn)時(shí)，CRT 畫面指示各閥位到零，電超速保護(hù)動(dòng)作。轉(zhuǎn)速達(dá)3090r/min，在機(jī)組進(jìn)行103%超速試驗(yàn)時(shí)，OPC 應(yīng)動(dòng)作。

3.機(jī)組停運(yùn)時(shí)：

（1）機(jī)組停運(yùn)前必須要對(duì)調(diào)速汽門以及主汽門做相應(yīng)試驗(yàn)，如果試驗(yàn)出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)備有任何缺陷和故障應(yīng)當(dāng)及時(shí)處理、解決。嚴(yán)禁發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列，當(dāng)減負(fù)荷過程中負(fù)荷不能減到零時(shí)。

（2）在停機(jī)時(shí)，要利用危急保安器使得調(diào)速汽門以及主汽門停止工作，保證發(fā)電機(jī)組此時(shí)功率為零，盡可能使得發(fā)電機(jī)解列時(shí)間縮短。因?yàn)榇藭r(shí)機(jī)組無法進(jìn)行工作，如果持續(xù)時(shí)間過長很可能會(huì)導(dǎo)致排氣溫度急劇升高，使得低差脹增高，最終導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)安全隱患。

（3）必須要立即將電動(dòng)主汽門關(guān)閉，當(dāng)發(fā)現(xiàn)打閘停機(jī)后轉(zhuǎn)速仍上升時(shí)，此時(shí)要檢測除氧器、燃油加熱、熱網(wǎng)等供汽門工作是否處于正常狀態(tài)。

（4）針對(duì)帶抽汽的供熱電廠，如果有汽輪機(jī)組跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，首先要對(duì)檢測關(guān)閉發(fā)電廠各抽汽逆止門是否被嚴(yán)密關(guān)閉，如果關(guān)閉不嚴(yán)密很可能會(huì)使得機(jī)組從母管帶抽汽，最終發(fā)生嚴(yán)重超速故障。

（5）如果機(jī)組處于長時(shí)間停止工作的狀態(tài)，必須要對(duì)機(jī)組進(jìn)行良好的維護(hù)，定期進(jìn)行干燥，避免水汽以及相關(guān)腐蝕性物質(zhì)進(jìn)入機(jī)組內(nèi)部，從而對(duì)機(jī)組設(shè)備中一些精密部件的運(yùn)行造成差錯(cuò)。對(duì)機(jī)組的主油箱要將水放干。對(duì)調(diào)速系統(tǒng)要進(jìn)行靜態(tài)活動(dòng)的相關(guān)試驗(yàn)，并且要用凡士林進(jìn)行長期保養(yǎng)和維護(hù)。

結(jié)語

科技的發(fā)展使得汽輪機(jī)具備有完善的超速保護(hù)設(shè)備，但是由于相關(guān)事故依然層出不窮，因此還是要對(duì)保護(hù)裝置的試驗(yàn)和維護(hù)予以高度重視。超速保護(hù)裝置一旦出現(xiàn)問題，會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的超速事故的發(fā)生，帶來很大的損害。必須要對(duì)汽輪機(jī)超速現(xiàn)象做到防患于未然。

參考文獻(xiàn)

[1]吳季蘭，《汽輪機(jī)試驗(yàn)技術(shù)》.北京：水利電力出版社，1994

[2]翦天聰，《汽輪機(jī)原理》，北京：水利電力出版社，1992