某类型超临界机组应对汽轮机超速的方法

刘博周

摘要：我国电力企业大部分使用的是汽轮机，汽轮机运行中会出现各种各样的故障，从实际运转情况看，润滑油出现问题的故障概率较高，严重影响到了设备的稳定运行。对电力企业而言，全面对汽轮机润滑油系统进行故障分析和处理，是保证汽轮机稳定工作的前提。

关键词：汽轮机;润滑油系统;常见故障特征;故障原因

为防止汽轮机跳闸后主汽门、调门卡涩关不到位造成汽轮机超速，注意以下事项。

一、预防

1.1机组启动前应分别进行主跳闸电磁阀遮断试验和机械遮断跳闸试验;机组运行中每月至少进行一次汽轮机主跳闸电磁阀通道试验，确认中间压力点变化是否正常、各主跳闸电磁阀是否泄漏。

1.2汽机冲转前，确认再热汽压不高于规程规定值。

1.3关注EH油质、汽水品质，EH油质不合格时及时联系滤油，汽水品质不合格时及时查找原因并汇报相关专业，机组运行期间，精处理100%投运，汽水品质恶化时按三级处理原则处理。EH油质、汽水品质不合格时严禁机组启动。

1.4汽轮机冲转过程中，高压缸预暖结束退出“heatsoak（正暖）”后，确认CCS指令不再降低且实际转速与指令一致后，方可向3000rpm升速。

1.5机组停运前、并网前，按要求做危机保安器注油试验。

1.6严格按规定执行高中压主汽门、调门10%活动试验、汽门全行程试验、抽汽逆止门及供热抽汽逆止门活动试验，条件不具备时记录未做原因并汇报专业，待条件满足时及时补做。

1.7汽机主汽门、调门运行中发生卡涩，无法处理，应立即安排停机处理。

1.8机组停运前尽量降低主、再热蒸汽压力，将发电机有功、无功降到0，关闭各段抽汽电动门、逆止门，汽轮机打闸或锅炉MFT联跳汽轮机，发电机程跳逆功率动作解列，严禁带负荷解列发电机。汽轮机跳闸后，确认汽轮机转速下降，高中压主汽门开反馈消失、关反馈来，各高中压调门反馈到0，安全油压建立信号消失、危急遮断器在跳闸位信号来。

1.9记录汽轮机每次停运的惰走时间，并与之前记录进行比较，惰走时间明显增长时查找原因，防止汽门不严造成机组跳闸后超速;机组冲转前升参数过程中，严密监视汽缸温度、温差变化，防止汽门不严汽缸进冷汽。

1.10机组停机时，在日志记录从汽轮机遮断至程跳逆功率保护动作的时间、发变组保护动作引起的转速飞升值，并与之前历次进行对比，时间增长或转速飞升增加应汇报相关专业及公司领导，并查找原因。

1.11机组停运汽机缸温低于150℃时，按照“停机传动项目要求”传动高中压主汽门、调门。

1.12严格执行“托电公司防止氧化皮产生、剥落技术措施”。

二、处理

汽轮机跳闸后立即检查汽轮机转速，当转速超过3300rpm，高、中压主汽门、调门未关到位，且超速保护动作后转速不下降，立即执行以下操作：

2.1立即开启两个真空破坏门，停真空泵，破坏真空;

2.2停运EH油泵;

2.3确认主、再热蒸汽母管各疏水门联锁开启，各抽汽电动门、逆止门联锁关闭，确认锅炉已灭火;

2.4确定是高压主汽门、调门卡涩还是中压主汽门、调门卡涩，根据卡涩位置执行以下操作：

（1）若高压主汽门、调门卡涩未关严，立即开启锅炉PCV阀，关闭VV阀，开启低旁10%，开启高旁10%降主蒸汽压力，投入高、低旁减温水，同时调整低旁开度控制再热压力在上限值，并防止再热器超压;

（2）若中主门、调门卡涩未关严，立即开启低旁10%-20%，投入低旁减温水，降低再热压力，真空到0后注意低压缸薄膜阀可能动作;

2.2其他按正常停机项目操作。

三、汽轮机设备及系统

3.1汽轮机设备概述

汽轮机为东方汽轮机厂生产制造，型号为NZK660-28/600/620-1型，型式为超超临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。额定功率为660MW，最大连续出力（T-MCR）695.843MW。汽轮机总级数为30级，高压转子有12级，中压转子有10级，低压转子有2×4，高中压动叶全部采用自带冠动叶型式，末级动叶高度为863mm。汽轮机采用一个单流高压缸结构，一个单流中压缸和一个双流低压缸。

汽轮发电机组轴系中1、2、3、4号轴承采用可倾瓦式轴承，5、6、7、8号轴承采用椭圆形轴承。1～8号支持轴承上瓦的X、Y向装有轴振和瓦振测量装置，下瓦装有测温装置。推力轴承位于高中压缸之间的2号轴承座上，采用固定瓦推力軸承，可以承受双向推力。高中压缸的膨胀死点位于4号轴承座;低压缸的膨胀死点位于低压缸中心附近，死点处的横向键限制汽缸的轴向位移。同时，在前轴承箱及低压缸的纵向中心线前后设有纵向键，引导汽缸沿轴向自由膨胀而限制其横向跑偏。

转子死点（推力轴承）位于高中压间轴承箱内，可以随轴承箱在基架上滑动。前轴承箱和高中压间轴承箱采用DEVA滑块与钢滑块相配合，更有利于平滑移动。

新蒸汽由炉侧经Ф470×90mm的主蒸汽管进入机前两根Ф292×83mm的蒸汽管，然后进入两个高压主汽门和两个高压调速汽门，进入高压缸。做完功的蒸汽通过高压缸后经两根Ф711×28mm排汽管后汇流到一根Ф1016×39mm的蒸汽管导向锅炉再热器，再热热段蒸汽经Ф851×74mm的蒸汽管进入中压缸前两根Ф597×53mm蒸汽管，然后通过两个中联门进入中压缸，中压缸做功后的蒸汽沿导汽管直接进入低压缸做功。

汽轮机共有八段非调整抽汽，分别供给三台高压加热器（含外置式蒸汽冷却器）、一台除氧器、四台低压加热器（7、8号低加为内置式）。

本机组所有汽封均为金属迷宫式汽封。汽封圈后装有弹簧，每个汽封圈分为几个弧段，固定于汽封体或隔板的汽封槽中。汽封圈为高低齿结构，以最小间隙与汽轮机转子上相应的凹槽及凸台配合，能有效将蒸汽泄漏降到最小。机组高压1～10级叶顶及隔板汽封、前后端汽封第一列在进汽侧增加了1圈防旋汽封齿，有效削弱了蒸汽对转子造成的气流激振力。

汽轮机给水系统设计有1台100%容量的汽动变速给水泵和一台30%容量的电动定速给水泵。小机设计有高低压两路汽源，并可采用辅汽冲转。小机排汽至小机凝汽器。

汽轮机盘车装设在低压缸后部6、7号轴承盖上，转速度1.5r/min。

主机控制油系统采用高压抗燃油，与润滑油系统完全分开。

机组设计为中压缸启动方式，也可用高中压缸联合启动方式。旁路系统采用二级串联启动旁路，容量为50%BMCR。

3.2汽轮机主机设备规范

3.2.1汽轮机本体主要技术规范

序号名称有关参数

1机组型号NZK660-28/600/620-1型

2机组型式超超临界参数、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、直接空冷凝汽式

3功率额定：660MW;TMCR：695.843MW;VWO：715.4MW

4转速3000r/min

5转向逆时针（从汽轮机端向发电机端看）

6通流级数（共30级）高压缸：12个压力级

中压缸：10个压力级

低压缸：2×4个压力级

热力级26级，结构级30级

7末级叶片高度863mm

8配汽方式节流配汽

9给水回热级数3级高加+1级除氧器+4级低加，3号高加设置外置式蒸汽冷却器

10额启动疏水扩容器汽背压11kPa

11允许长期连续运行的周波变化范围48.5～50.5Hz

12盘车转速1.5r/min

13汽轮机总长～27m

14设备最高点距设备运转层高度687mm

15噪音水平不大于85dB（运转层）

3.2.2汽轮机超速

3.2.2.1现象

汽轮机转速升高至危急保安器动作值。机组发出异常声音，振动增大;轴瓦金属温度上升。

3.2.2.2原因

机组甩负荷到零，汽轮机调速系统工作不正常。

做超速试验时转速失控。

汽机超速保护拒动。

发电机解列后高中压主汽门、调速汽门、抽汽逆止门卡涩或关闭不严密。

3.2.2.3处理

立即破坏真空紧急停机，锅炉MFT，并确认转速应下降。

开启高压导汽管疏水门及主、再热蒸汽系统疏水。

若转速继续升高，应采取果断隔离及泄压措施，如开启锅炉PCV阀或汽轮机旁路，设法尽快降低主、再热蒸汽压力。

如果发现汽门未关解除EH油泵联锁，停运EH油泵。查明超速原因并消除故障，全面检查后确认汽轮机正常，方可重新启动，应经校验危急保安器及各超速保护装置动作正常方可并网带负荷。

重新启动过程中应对汽轮机振动、内部声音、轴承温度、轴向位移、推力瓦温度等进行重点检查与监视，发现异常应停止启动。现场注意做好防火措施。

3.2.2.4预防

机组正常停机时，降负荷至零，确认功率表指示为零后，汽轮机打闸，联跳发电机，严禁带负荷解列发电机。

停机过程中发现主汽门或调速汽门卡涩，应设法将负荷减至零，锅炉MFT，汽轮机打闸，联跳发电机。

按规定进行危急保安器试验、汽门严密性试验、门杆活动试验、汽门关闭时间测试、抽汽逆止门关闭时间测试。

机组启动前联系热工人员确认所有强制的条件已恢复，在任何情况下绝不可强行挂闸。

机组大修后必须按要求进行汽轮机调节系统的静态试验或仿真试验，确认调节系统工作正常。

汽轮机调节系统重大改造后的机组必须进行甩负荷试验。

调节保安系统投入前必须有油质化验合格报告，只有在系统油质合格后，才允许投入调节保安系统;EH油的油质定期进行化验，各滤油系统工作正常，保证油质合格。

汽轮机超速试验前，必须进行危急保安器注油升速试验和主汽门、调速汽门严密性试验且合格。

每月进行一次抽汽逆止门关闭试验，当某一抽汽逆止门存在缺陷时，禁止该段抽汽运行。

机组重要运行表计，尤其是轉速表显示不正确或失效，严禁机组启动。机组运行过程中，在无任何有效监视手段的情况下，必须停止运行。

发现油中进水应连续滤油，直至油质合格。

汽轮机在电动机运行方式下不得超过1min。

四、结语

综上所述，加强对电厂汽轮机的常见故障及处理对策的探讨，意义重大。相关工作人员需要在明确汽轮机常见故障基础上，提出针对性的汽轮机故障处理方法，加强对汽轮机轴承损坏的处理，正确操作汽轮机的启动、运行以及停机程序，保证凝汽器实现最佳真空状态，做好汽轮机调速系统故障处理，严把设备质量关确保设备安全运行。

参考文献：

[1]  汪栋金.大型火电厂汽轮机轴承振动大的原因分析及处理[J].工程技术研究，2016（8）：105-106.

[2]  李雨熙.火电厂汽轮机运行初压优化方法及应用[J].南方农机，2016，47（1）：85，87.

[3]  张宝东.试论电厂汽轮机运行中的故障及其处理对策[J].企业技术开发，2016（12）：112，114.

[4]  杨智.电厂汽轮机运行中的常见故障及应对策略[J].科技经济导刊，2017（13）：88，86.

（作者单位：内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司）