汽轮机超速事故原因及预防措施探讨

李 杰 靳 松

（大庆油田电力集团宏伟热电厂发电分厂， 黑龙江 大庆 163000）

汽轮机超速事故原因及预防措施探讨

李 杰 靳 松

（大庆油田电力集团宏伟热电厂发电分厂， 黑龙江 大庆 163000）

汽轮机在运行中发生任何事故,尤其是设备损坏事故,不仅使设备本身造成极大的损失,而且由于设备损坏事故需要较长时间恢复,所造成的停电损失将更为严重。汽轮机超速事故是造成设备严重损坏的恶性事故, 是电厂十大恶性事故之一, 对发电厂安全威胁极大。

汽轮机；超速；原因；措施

1 汽轮机超速概述

汽轮机转速超过危急保安器动作转速nt(nt=111%～112%n0, n0 为额定转速), 并继续上升, 称为严重超速。汽轮机各转动部件, 一般按120%n0 进行强度校核, 运行中, 汽轮机转速若超过此极限时, 各转动部件就会超过设计强度而断裂, 造成机组强烈振动而损坏设备。严重时, 会造成汽轮机飞车, 引起机组轴系断裂, 使整台机组报废。

2 汽轮机超速的现象

2.1 功率表指示到零。

2.2 汽轮机转速表和频率表指示值连续上升。

2.3 主油压迅速上升。

2.4 机组振动加剧。

2.5 机组运转声音异常。

2.6 机组突然甩负荷到零。

3 汽轮机超速的原因

汽轮机超速事故原因大多是由于调节和保护系统故障或设备本身存在缺陷。

3.1 调节系统有缺陷

汽轮机调节系统除了要保证汽轮机在额定转速下正常运行外, 还应保证汽轮机在甩负荷之后转速的升高不超过规定的允许值。但调节系统缺陷就可能使甩负荷后汽轮机转速飞升过高。这些缺陷有:

(1) 调节汽阀卡涩漏汽量过大。除机构故障外, 主要是由于蒸汽品质不良使门杆结垢,运行中又未定期活动汽阀。(2) 抽汽逆止门动作失灵或不严。(3) 调节系统迟缓率过大,速度变动率过大。(4) 调节系统动态特性不良。(5)调节系统整定不当, 如同步器调整范围、配汽机构膨胀间隙不符合要求等。

3.2 汽轮机超速保护系统故障

(1) 危急保安器不动作或动作转速过高。(2) 危急保安器滑阀卡涩。(3) 自动主汽门和调节汽门卡涩或关闭不严。(4) 抽汽逆止门不严或拒动。

3.3 运行操作调整维护不当

(1) 油质管理不善, 油中带水, 使调节和保护部套锈蚀卡涩。(2) 汽水品质不良, 蒸汽带盐, 使调节汽阀和自动主汽门门杆或其他部件沉积盐垢, 使之卡涩或关闭不严。(3) 超速试验操作不当, 转速飞升过快。(4) 运行中操作同步器超过了规定调整范围,使调节部套不能脉动, 从而造成卡涩。(5) 抽汽或供热系统逆止门不严或拒动造成了甩负荷或停机解列后向汽轮机返汽

4 汽轮机超速处理方法

当汽轮机发生严重超速时, 说明机组即将发生严重破坏, 需要以最快速度将汽轮机停下, 甚至在已对机组造成破坏的情况下也应立即切断进汽。

4.1 如果危急保安器未动作, 转速超过3360r /min, 应立即手打危急保安器, 破坏真空故障停机。

4.2 如果危急保安器动作, 而自动主汽阀、调速汽阀或抽汽逆止阀卡住或关闭不严时, 应设法关闭以上各汽阀或者立即关闭电动主汽阀和抽汽阀。

4.3 如果采取上述办法后机组转速仍然不降低,则应迅速关闭一切与汽轮机相连的汽阀, 以截断汽源。

4.4 必要时可要求电气人员将发电机励磁投入。

4.5 机组停下后, 必须全面检修好调速与保安系统的缺陷。重新启动后, 在并列前, 必须做危急保安器超速试验, 确认动作转速正常方可并列投入运行。

5 汽轮机超速的预防措施

根据引起汽轮机超速的原因, 为防止汽轮机超速采取的措施有:

5.1 对调节保安系统的一般要求

1) 各超速保护装置均应完好并正常投入；

2) 在正常参数下调节系统应能维持汽轮机在额定转速下运行；

3) 在额定参数下，机组甩去额定负荷后，调节系统应能将机组转速维持在危急保安器动作转速以下：

4) 调节系统的速度变动率应不大于5%，迟缓率应小于0.2%(大机组)；

5) 自动主汽门、再热主汽门及调节汽门应能迅速关闭严密、无卡涩；

6) 调节保安系统的定期试验装置应完好可靠。

5.2 调节保安系统定期试验

调节保安系统定期试验是检查调节保安系统是否处于良好状态，在异常情况下是否能迅速准确动作，防止机组严重超速的主要手段之一。有关定期试验要按规定进和行。

新安装机组或大修后、或危急保安器解体或调整后、或停机一个月后再交启动时、或机组甩负荷试验前，应提升转速进行危急保安器动作试验。提升转速试验时，应满足制造厂对转子温度的要求。

3) 机组每运行2000h后应进行危急保安器充油试验。部分200MW机组在高压缸胀差超过+3mm时进行危急保安器充油试验，可能出现危急保安器杠杆脱不开，而造成机组跳闸。

4) 每天进行一次自动主汽门活动试验。 带固定负荷的机组，每天或至少每周进行一次负荷较大范围的变动，以活动调速汽门。装有中压调整汽门定期活动装置的机组，每天或至少每周进行一次中压调速汽门活动试验。

5) 每月进行一次抽汽止回阀关闭试验，当某一抽汽止回阀存在缺陷时，禁止汽轮机使用该段抽汽运行。

6) 大修前后应进行汽门严密性试验。

7) 机组安装后应与制造厂联系，取得同意后进行甩负荷试验。试验前应先进行节系统静态试验、危急保安器动作试验、汽门严密性试验、抽汽止回阀试验，并在各项试验合格后才能进行。

5.3 防止汽门卡涩的措施

1) 汽轮机严重超速事故大多数是由于汽门卡涩等原因不能及时严密关闭而引起的。防止汽门卡涩，保证其能迅速严密关闭，是防止严重超速事故的关键。

2) 高、中压自动主汽门错油门下部节流旋塞应拧紧冲捻固定。

3) 调节汽门凸轮间隙及调节汽门框架与球形垫之间间隙应调整适当，以保证在热态时调速汽门能关闭严密，关可在热态停机后检查凸轮是否有一定间隙来核对冷态凸轮间隙是否适当。

4) 大修中应检查门杆弯曲和测量阀杆与套简间隙，不符合标准的应进行更换或处理。

5) 检修中检查门杆与阀杆套是否存在氧化皮。对较厚的氧化皮应设法清除，氧化皮厚的部位可用适当放大间隙的办法来防止卡涩。

6) 检修中应测量主汽门及各调节汽门预启阀行程，并检查是否卡涩。如有卡涩，必顺解体检查处理。解体时应彻底除去氧化皮，阀蝶与阀座接触部分的垢迹及氧化皮也应认真清理，并且用红丹油作接触检查。

7) 蒸汽品质应符合要求，防止门杆结垢卡涩。

8) 阀座松动、抬起、导致门杆跳动，甚至运行中门杆断裂。

5.4 对油系统的要求

1) 调速部套油系统管道中的铸造型砂等杂物应彻底清理干净。

2) 机组安装时油系统的施II艺与油循环要求应符合(84)基火字第145号文《汽轮发电机油系统施II艺暂行规定》的要求。

3) 润滑油中可添加防锈剂，检修时调节部套可在防锈母液中浸泡24h，以提高防锈效果。

为防止大量水进入油系统，应采用不易倒伏的汽封型式。汽封间隙应调整适当，汽封系统设计及管道配置合理，汽封压力自动调节正常投入。

4) 前箱、轴承箱负压不宜过高，以防止灰尘及水、汽进入油系统。一般前箱、轴承箱负压以12～20mm水柱为宜(或轴承室油档无油及油烟喷出即可)。

6 总结：

当汽轮机的转速, 超过危急保安器动作转速再继续上升时, 如果处理不当, 即将发生重大恶性事故。所以正确处理超速事故, 对运行人员来说特别重要。虽然超速保护装置很多, 若不注意操作,超速事故仍会发生。一旦发生, 将对汽轮机造成严重损坏, 因此要尽量避免超速事故的发生, 做好预防工作。

[1]《电厂汽轮机》，朱新华等编中国电力出版社.

[2]《汽轮机事故分析与事故预防》，四川省电力工业局编中国电力出版社.

[3]《大型汽轮机机组典型事故及预防》，东南大学编中国电力出版社.

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