汽轮机超速原因分析及预防措施

摘 要：汽轮机超速严重威胁发电厂设备和人身安全，特别是发生严重超速造成的事故，更会引起整个机组的运行瘫痪，导致重大的经济损失，是能够造成汽轮发电机组毁灭性事故之一。汽轮机超速是汽輪机运行过程中的重大故障。文章旨在通过对汽轮机超速的原因分析，提出对应的预防措施，防止超速事故的发生。

关键词：汽轮机；超速原因；预防措施

汽轮机在高速旋转过程中，转子、叶片等转动部分所受的离心力和转速的平方成正比，转速即使升高不大，但转子所承受的离心力成几何倍数增长。超速会使转子承受的离心力超过设计值，严重时会导致叶轮、叶片及围带等部件松动脱落，造成轴承损坏、动静摩擦甚至断轴。在发电厂生产过程中，应高度重视预防汽轮机超速，进行及时的故障处理，杜绝发生严重超速事故。

1 产生超速的主要原因

一般来说，汽轮机超速主要是由于汽轮机调保系统故障及本身的缺陷、运行操作维护不当引起的。按上述不同的事故起因和故障环节，进行具体的分析和讨论如下。

1.1 调速系统自身缺陷

汽轮机调速系统的主要任务首先是要能够保证汽轮机维持在额定转速稳定运行，并且还能保证机组甩负荷以后转速升高不超过规定的允许值，因而调速系统的稳定可靠是防止汽轮机超速的首要措施。机组在甩负荷时后汽轮机应能维持额定转速运行，否则就可能引发超速问题。

（1）调速系统迟缓率超出规定值或调节系统部件发生卡涩。

（2）调速系统转速不等率或局部转速不等率超出规定值。

（3）调速系统动态特性不当。

（4）调速系统整定不当，如同步器调整范围、配汽机构膨胀间隙、DEH控制参数整定不符合要求等。

（5）调速汽阀不能完全关闭到位或泄露量大。

（6）抽汽逆止门未动作或泄漏。

1.2 危急保安器动作转速值过高或者不动作

危急保安器的动作转速应设定为额定转速的109%-111%。这一动作转速的设定充分考虑了转动部件设计机械强度，并留有一定的安全裕度，在该转速下可靠动作不会对转动部分造成危害。但由于保安器自身机械部件卡涩或调整不当，将会发生拒动而失去应有的保护功能。

（1）重锤或飞环的导杆发生卡涩。

（2）重锤或飞环动静部件不同心。

（3）弹簧径向变形，以致与孔壁产生磨擦。

（4）重锤或飞环与保安器挂钩之间间隙过大，撞击子飞出后不能与挂钩有效接触使危急保安器滑阀动作。

（5）重锤或飞环与保安器挂钩轴向安装位置偏差。

（6）重锤或飞环弹簧刚度不符合设计要求。

1.3 危急保安器滑阀卡涩，无法动作

（1）危急保安器滑阀阀芯与阀套配合间隙不符合安装要求。

（2）阀芯光洁度不够。

（3）油质不良，含有机械杂质。

1.4 自动主汽阀和调速汽阀卡涩

（1）门杆弯曲或密封套阻汽片间隙太小。

（2）汽水品质不良，门杆结垢或积有氧化皮。

（3）油动机油质不良，有机械杂质或部件锈蚀。

1.5 汽阀严密性试验不合格（包括主汽阀和调节汽阀）

2 预防汽轮机超速事故的措施

2.1 运行操作方面采取的防范措施

（1）在以下情况下，严禁机组启动：a.超速保护不能有效可靠动作；b.EH油和保安油油质不合格；c.重要监测表计（如转速测量表）显示异常；d.调节系统工作异常或调节部件卡涩。

（2）在机组大修后，甩负荷试验前，应先进行阀门严密性试验且符合要求。

（3）在机械超速试验前应先带负荷暖机（冷态启动时需带10%-25%负荷运行4h以上），以使转子温度满足厂家要求。

（4）在按规程定期进行阀门活动性试验。

（5）在运行中发现主汽阀、调速汽阀、抽汽逆止门卡涩时，要及时消除，在消除前应做好防止超速的安全措施，在消除时应密切注意转速。主汽阀发生卡涩且无法解决时应停机处理。严禁带病运行。

（6）机组正常启、停时应严格按规程规定要求投入旁路系统，尤其是低压旁路；在机组甩负荷或事故状态下，旁路系统必须开启。在机组再次启动时，再热蒸汽压力不得大于制造厂规定的压力值。

（7）在机组停机时，应先将发电机有功、无功功率减至零，并经检查确认后解列发电机，严禁带负荷解列。

2.2 设备与检修技术管理方面采取的防范措施

（1）机械液压型调节系统的汽轮机应有两套，分别设置在转子不同位置的就地转速表，并有各自独立的变送器。汽轮机电液调节系统应有在转速测量系统故障情况下的判断和限制功能。转速测量系统必须采用冗余配置，应具有当第1次采样与第2次采样的转速差大于设定的转速差值（一般为500r/min）时，即可判断出为转速测量系统故障，并立即作出停机处理功能。

（2）电液伺服阀的性能应良好可靠，否则不得投入使用。在运行时无卡涩、无泄漏，当发现问题时应立即处理。在大修时做好清洗保养工作。

（3）主油泵轴与汽轮机主轴间具有齿型联轴器或类似联轴器的机组，在安装时按厂家要求调整两轴中心标高、左右偏差，在运行过程中定期检查联轴器润滑是否良好。

（4）抽汽机组的抽汽管道上应设有快关功能的截止门，可调整抽汽逆止门动作可靠、严密无泄漏，防止抽汽倒流。

（5）新建机组和调节系统经重大改造后的机组应进行甩负荷试验以考验调节系统特性。

2.3 化学技术监督方面采取的防范措施

（1）加强对汽水品质的监督，防止因汽水品质不合格使主汽阀、调节汽阀和抽汽逆止门阀杆积盐结垢，导致阀门卡涩。

（2）加强对润滑油和EH油油质的监督，定期抽样化验，防止因油中带水或杂物导致调节部件卡涩和腐蚀。

（3）在机组长期停运时应做好保养工作，每月干燥一次，防止因汽水或其它腐蚀物质进入或残留在汽机和调节系统中，导致汽阀和调节部件腐蚀。

3 结束语

为保障汽轮机组的安全、稳定运行，防止因汽轮机超速造成重大事故，需要从启动前的检查准备，运行中的监控和故障处理以及停运后的保养等各个环节进行落实预防措施。

参考文献

[1]河南省电力公司编.火电工程调试技术手册.汽轮机卷[M].北京：中国电力出版社，2002.

[2]赵常兴.汽轮机组技术手册[M].北京：中国电力出版社，2007.

[3]付忠广.电厂汽轮机运行与事故处理[M].北京：中国电力出版社，2007.

作者简介：李乐（1984-），男，民族：汉，职称：工程师，学历：本科，毕业院校：长沙理工大学。