防止汽輪機超速的防范措施

馬登峰

摘要：本文針對汽輪機設備的相關特性以及運行特點做出系統的闡述，并且綜合統計和分析了當前汽輪機超速的主要原因，并且針對此提出了相應的解決和應對措施，以期能夠為行業發展有所幫助。

關鍵詞：汽輪機;超速;隱患;對策

改革開放以來我國的經濟取得了長足的發展，特別是發電行業，其中火力發電發展態勢迅猛，火力發電設備的科技含量不斷提升，裝機容量也不斷在提升，儀器進度程度越來越高，在儀器設備的精度和技術含量不斷提高的同時，也要求我們更好的對這些設備進行維護。要順利的完成發電工作，汽輪機組的正常工作是必不可少的，而對其能夠維護得當，勢必可以很大程度上保證火力發電機組的安全運轉。

一、汽輪機設備的運行及特點

電廠機組能否安全、經濟的運轉，其中最為關鍵的設備之一就是汽輪機。汽輪機主要工作原理是將其它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。其動靜部分在汽輪機在啟動、負荷變化幅度較大以及停機時會由于膨脹以及收縮而產生動靜間隙，所以汽輪機的安全會由于熱應力導致的變形以及推力的變化而有所影響。傳統方式的汽輪機檢修通常采取兩種方式：計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，對于計劃檢修而言，往往由于檢修時間的固定導致檢修不足或者檢修過渡現象的發生;而對于事后維修則會出現檢修時間突發，從而使得對故障的判斷和修復不夠精確的現象。

根據相關數據統計表明，對于導致汽輪機的各類事故原因中，超速所占比例和嚴重性最大。如果其轉速達到了額定轉速的112%則可定義為其處于超速狀態。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。現在科技發展使得超速保護裝置越來越安全、可靠。但是此類超速引起的安全事故依然會層出不窮，因此有必要對此作深入的研究和分析，確保汽輪機能夠安全、高效的運轉。

二、汽輪機超速的主要原因

通常而言，導致汽輪機超速的原因主要可以分為三類：汽輪機調速、保護系統故障以及運行操作維護不當。下面按照事故和故障原因的不同具體討論和分析。

1. 調速系統有缺陷：

在汽輪機組運轉的時候能夠保證其轉速在額定范圍以內是汽輪機調速系統的其中一個主要任務。如果出現了相應故障則會導致汽輪機出現超速問題。而通常故障原因有以下幾點。

（1）調速系統動態特性出現與規范要求不匹配的現象。

（2）調速系統速度的不等率比規范限定值要高一些。

（3）調速系統遲緩率比規范限定值高或者調速系統中的調節部件出現卡澀故障。

（4）抽汽逆止門關閉不嚴密或拒絕動作。

（5）調速汽門漏汽量比規范允許要大或者拒絕關閉。

（6）調速系統整定出現故障，與規范要求不匹配。

2. 汽輪機超速保護系統故障：

（1）危急保安器轉速過大，超過其動作轉速或者危機安保器不動作，通常而言，在額定轉速基礎上增加的10-12%的轉速應當就是危急保安器的動作轉速，通過此種設備可以保護汽輪機的轉速能夠不至于過高。而通常導致汽輪機的危機安保器動作過于遲緩或者不動作的原因主要包括：①飛環導桿或者重錘出現卡澀現象。②彈簧受力產生形變量過大，使得其與孔壁出現摩擦。③飛環或者重錘部件出現不同心的現象，導致運行不順暢。

（2）危急保安器滑閥出現故障，無法做出相應響應。

（3）電磁遮斷超速保護裝置出現故障。

（4）調速汽門以及自動主汽門出現卡澀現象。

3. 運行中操作調整不當：

（1）對用油質量的管理不到位，采購的油品為劣質油或者標號有差別，投入使用前沒有對油品進行相關化驗，也存在檢修出現不合格現象，軸封間隙沒能將其調整到允許范圍之內，使得中軸在運轉時出現磨損，導致滲漏現象的出現，最終引起保護以及調速部件出現卡澀故障。

（2）在設備經過大修、小修或者運轉超過2000小時之后，可能會使得其與調速系統出現解體，當開動設備進行超速檢查時如果升速沒有按照標準進行操作，很可能會出現轉速飛升超過限定值的現象發生。

（3）化學監督未執行部頒標準，運行中蒸汽品質不良，長期運行會造成主汽門和調速汽門卡澀。

（4）加、減負荷在設備同步器運行時可能會超過限定范圍，這樣不僅會導致調節部套失去脈動，從而產生卡澀故障，還會造成機組超過負荷后轉速飛升高。

三、防止汽輪機超速事故的措施

1.機組啟動前必須具備的條件：

（1）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。（2）用于進行轉速計量以及超速保護的設備和裝置檢測合格、精確后正常投入使用。（3）潤滑油質在經過化學品檢驗之后符合質量要求，各個調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、活動無異樣。

2.調速系統檢修或者是汽輪機組在經過大規模維修之后必須要做以下試驗，在符合規定后方可投入運行：

（1）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與試驗;危急遮斷器壓出試驗;超速試驗。

（2）汽輪機超速試驗通常要達到以下規范要求：①危急遮斷器通常要達到額定轉速的110--112%才能滿足要求。②飛錘的復位轉速要大于3030r/min，危急遮斷器脫扣后可以有效復歸。③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%。④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。轉速達3090r/min，在機組進行103%超速試驗時，OPC 應動作。

3.機組停運時：

（1）機組停運前必須要對調速汽門以及主汽門做相應試驗，如果試驗出現發現設備有任何缺陷和故障應當及時處理、解決。嚴禁發電機與電網解列，當減負荷過程中負荷不能減到零時。

（2）在停機時，要利用危急保安器使得調速汽門以及主汽門停止工作，保證發電機組此時功率為零，盡可能使得發電機解列時間縮短。因為此時機組無法進行工作，如果持續時間過長很可能會導致排氣溫度急劇升高，使得低差脹增高，最終導致電網出現安全隱患。

（3）必須要立即將電動主汽門關閉，當發現打閘停機后轉速仍上升時，此時要檢測除氧器、燃油加熱、熱網等供汽門工作是否處于正常狀態。

（4）針對帶抽汽的供熱電廠，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。

（5）如果機組處于長時間停止工作的狀態，必須要對機組進行良好的維護，定期進行干燥，避免水汽以及相關腐蝕性物質進入機組內部，從而對機組設備中一些精密部件的運行造成差錯。對機組的主油箱要將水放干。對調速系統要進行靜態活動的相關試驗，并且要用凡士林進行長期保養和維護。

結語

科技的發展使得汽輪機具備有完善的超速保護設備，但是由于相關事故依然層出不窮，因此還是要對保護裝置的試驗和維護予以高度重視。超速保護裝置一旦出現問題，會導致汽輪機的超速事故的發生，帶來很大的損害。必須要對汽輪機超速現象做到防患于未然。

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