汽轮机危急遮断油门动作故障分析及处理

2015-12-22李安东张忠良

河南冶金 2015年3期

郭振李安东张忠良

(安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

安钢动力厂的75T/h 干熄焦余热发电系统是干熄焦炉的配套生产设备，干熄焦余热高压锅炉机组为Q183/920 －67．6 －9．91/540 型，汽轮发电机组由C25 －8．83/1．27 型抽汽凝汽式汽轮机与QFW－25 －2 发电机组成。自2009年8月投用以来，为我公司的干熄焦生产、余热发电、减少二氧化碳排放量起到了重要作用，不仅改善焦化厂区的环境空气质量，同时干法熄焦提高了焦炭质量，使焦炭M40 提高3% ～8%，M10 改善0．3% ～0．8%，提高了块度的均匀性，降低了焦炭的反应性。这对降低炼铁成本，提高生铁产量极为有利。

1 故障概况

2012年11月汽轮发电机突然甩负荷，撞击子指示灯亮，把汽轮机正常停下来后，投上盘车。检查汽轮机各联锁信号正常，未发出停机命令，检查各运行参数正常，汽轮机停机信号发出后汽轮机转速最高3056 r/min，未达到危急遮断器机械动作值(3300 r/min)。电器、仪表检查均未发现异常，重新启动汽轮机，挂闸时发现手动停机阀无法挂闸，向上拉一下复位阀后，再将手动停机阀手柄拉起后才能重新挂闸(这种现象只有汽轮机超速，机械保护动作才会有这样的操作)。

再次启动汽轮机，当转速到2200 r/min 时，汽轮机又一次跳车，现象和之前甩负荷停车一样，遂停机分析故障，并进行处理。

2 故障分析

2．1 危急保安器故障

危急保安器为偏心飞锤式，它装于机头与汽轮机相连的主油泵泵体上。其结构如图1 所示。

图1 危急保安器

从图1 可以看出，飞锤被弹簧紧紧地压在弹簧座上，飞锤重心与油泵体旋转中心不相重合，存在有偏心距。这样当主油泵随汽轮机主轴旋转时，危急保安器飞锤跟随旋转，于是此偏心重量将产生一个使飞锤飞出的离心力，但在规定动作转速前，此离心力小于弹簧的压力，飞锤被弹簧压住不能飞出。

当汽轮机转速超过动作转速时，偏心飞锤的离心力增加，使得施加在飞锤上的离心力克服了弹簧的压力而迅速飞出。飞锤飞出后，偏心距的增加使离心力和弹簧的压力都相应增加，但由于离心力的增加超过弹簧力的增加，因此飞锤一旦飞出，便要走完它的全部行程。

分析得出故障点应在弹簧上，一方面是弹簧疲劳变形而造成压力不足，弹簧力变小而造成汽轮机危急保安器动作转速漂移。另一方面是弹簧出现断裂，飞锤飞出造成危急遮断油门动作。最后有可能是防松销损坏，造成调整螺母位置改变，弹簧紧力不够而出现故障。

2．2 试验控制阀故障

试验控制阀是一个组合阀，由手动停机阀、喷油试验阀、复位阀等组成。其结构如图2 所示。

图2 试验控制阀

需要手动停机时，将手动停机阀的手柄压下，即可实现停机，若要重新挂闸，只需将手柄向上拉起。

注油阀是危急遮断器喷油试验装置，由一个切换阀和一个注油阀组成。在汽轮机正常运行中，需要作危急遮断器喷油动作试验时，首先将切换阀手柄压下，将危急遮断油门从保安系统中解除，同时旋转注油阀手轮，使注油滑阀到底。此时，喷射油通过主油泵轴进入危急遮断器底部，危急遮断器飞锤在离心力和油压力作用下飞出，将危急遮断油门挂钩打脱。危急遮断器动作后，先关闭注油阀，用复位阀使危急遮断油门重新挂闸，然后放松切换阀手柄，使危急遮断油门重新并入保安系统。复位阀用于危急遮断油门挂闸，只有在注油阀退出后才起作用。拉动复位阀的手柄，即可将危急遮断油门挂闸。

故障点应在注油阀上，注油阀关不严，造成喷射油通过主油泵轴进入危急遮断器底部，危急遮断器飞锤在离心力和油压力共同作用下飞出，将危急遮断油门挂钩打脱。

2．3 主油泵故障

主油泵为离心式径向钻孔油泵，如图3 所示。

图3 主油泵

其主要结构有油泵外壳和泵体，由注油器来的0．1 MPa 压力油沿轴向进入离心泵，然后借助泵旋转的离心力经泵体上的径向孔甩出，进入油泵环室，最后穿过壳体上所开的四个长方形孔向外供出高压油。

故障点应为主油泵泵头上一螺帽，螺帽脱落造成注油器来压力油通过图3 中所示1 处进入危急遮断器底部，危急遮断器飞锤在离心力和油压力共同作用下飞出，将危急遮断油门挂钩打脱。注油试验压力油是通过图3 中所示2 处进入危急遮断器底部的。

3 采取措施

通过上述故障原因分析，结合汽轮机刚停机，汽缸温度过高，汽轮机转子必须处在连续盘车状态，短暂停油泵和盘车，打开前轴承箱观察孔对危急保安器故障点和试验控制阀故障点进行检查处理，而对于主油泵故障点的检查处理必须在汽缸温度降到100 ℃以下，停止盘车，揭开前轴承箱才能进行。

3．1 试验控制阀故障点的处理

拆下试验控制阀后对其进行了清理，打开前轴承箱观察孔，把危急保安器从主油泵上拆下来，弹簧检查没有断裂、弹簧弹性没有明显的变化，防松销没有损坏，调整螺母位置没有改变，飞锤移动正常，未发现故障点。

3．2 主油泵故障的处理

通过对主油泵轴进入危急遮断器底部的油路进行封堵图3 中所示2 处，确保危急遮断器飞锤不会在离心力和油压力共同作用下飞出，将危急遮断油门挂钩打脱。

将前轴承箱观察孔和试验控制阀恢复，启动汽轮机，当转速到2200 r/min 时，汽轮机又出现跳车。

只有停机等汽缸冷却，揭开汽轮机前轴承箱对主油泵进行检查。汽缸冷却后，揭开汽轮机前轴承箱发现主油泵泵头螺帽脱落，掉落到主油泵进油管道水平段，由于油管道为不锈钢材质，用磁石将螺帽从油管道水平段吸出后回装，并进行二次紧固防止松脱。螺帽的脱落造成由注油器来的压力油通过图3 上所示1 处进入危急遮断器底部，当转速到一定值，危急遮断器飞锤在离心力和油压力的共同作用下飞出，危急遮断油门动作，造成停机。