汽轮机超加速度保护问题研究以及优化策略探析

潘爱西

（国能浙江余姚燃气发电有限责任公司，浙江 余姚 315400）

众所周知，汽轮机是发电行业发展过程中的一项重要设备，对于进一步推进我国发电领域的高质量发展有着积极的意义和深远的影响。近年来，虽然我国汽轮机在质量和运行效率上取得了飞跃式的发展，设备更具备科学性、高效性、安全性、兼容性、精细化的特点，但是，在汽轮机超加速保护上依然具有一定的局限性和弊端问题，在很大程度阻碍了该领域的发展。因此，必须进一步加强汽轮机超加速度保护问题的研究力度，并针对汽轮机设备的特点和性能进行深入的分析和了解，进而更好地保障汽轮机在发电行业的可持续性，切实推动我国发电行业的可持续性发展。

1 汽轮机设备的相关概述

现阶段，汽轮机故障在实际的操作过程中十分常见，从故障原因角度来看，主要是由于工作人员操作不当或者自身故障两大方面。因此，在实际的汽轮机运行过程中，必须进一步加强零部件的检查和危险评估，找出故障原因，对症下药，并进行定期的维修与养护，全面加强、完善和落实故障检修工作，从而更好地保障汽轮机的正常运行。然而，汽轮机在很大程度上与电厂机组安全顺利运转有着直接性的联系。从汽轮机的工作原理角度来看，主要是将其他能量通过旋转式的动力机械转化为机械功。汽轮机主要特点包括高压、高转速、高温，动静间隙极其小，结构复杂精密等。与此同时，据可靠资料表示，在实际的汽轮机的各类事故原因中，超速所占比例和严重性最大。通常情况下，一旦汽轮机的转速达到了额定转速的110%，便可判定其处于超速状态。如果超速现象比较明显，则会使得发电机组的严重损坏，甚至出现报废的现象。

2 汽轮机超速的主要原因

从大体上来看，可以将汽轮机超速的原因主要分为汽轮机调速、保护系统故障以及运行操作维护不当三大类。而汽轮机超速事故主要是由于汽轮机在调速和保护系统故障及本身的缺陷造成的，与运行操作维护有着直接的关系，具体情况如下。

2.1 调速系统有缺陷

在汽轮机组运转的过程中，其转速是至关重要的，必须将其控制在额定范围内，这也是汽轮机调速系统的关键所在。一旦汽轮机出现问题，便会加剧超速的可能性和概率问题。由此可见，汽轮机调速系统任务，不但要保证汽轮机在额定转速下正常运行，而且还要保证在汽轮机甩负荷以后转速升高不超过规定的允许值，所以调速系统是防止汽轮机超速的第一措施。如果在汽轮机甩掉负荷以后不能保持空载运行，就可能引起超速。汽轮机甩负荷后，转速飞升过高的原因有以下几个方面。（1）调速系统动态特性与实际的规范要求存在较大的差异性，不匹配问题严重，且调速系统速度存在不等率的问题，导致调节部件时常出现卡涩故障。（2）抽汽逆止门关闭不严密或拒绝动作，调速汽门漏汽量比规范允许要大或者拒绝关闭而引发的调速系统整体故障。（3）调速汽门不能关闭或漏汽量，抽汽逆止门不严或拒绝动作，调速系统迟缓率过或调节部件卡涩。（4）运行方式的不合理性以及调整方式的不合理性都是导致调速系统缺陷的影响因素。

2.2 汽轮机超速保护系统故障

危急保安器转速过大是导致汽轮机超速保护系统故障的一大重要因素，相关领域必须予以充分的重视。通常而言，在额定转速基础上增加的10%～12%的转速是危急保安器的动作转速的最大限额。导致汽轮机的危机安保器不正常运转的原因如下：（1）重锤或飞环导杆卡涩。（2）重锤或飞环动静部件不同心，在运行时起伏较大，极大地影响了汽轮机的正常运行。（3）弹簧在受力的过程中极其容易产生变形，从而导致与孔壁之间的大量摩擦而引发的一系列问题。（4）接吻扣或打击板间隙过，撞击子飞出后不能使危急保安器滑阀动作。

2.3 运行中操作调整不当

用油质量的管理对汽轮机的正常运行有着重要的影响，因此，针对采购的油品不同种类、不用质量、不同标号都会导致巨大的差异性，从而导致运行过程中的不利问题的发生。与此同时，针对油品的相关检测也没有落实到位，甚至有一些企业为了一味地降低成本，存在检修不合格的问题依然投入使用的问题。除此之外，针对轴封间隙也应进一步加强控制，一旦处于规定范围以外，便会导致磨损问题，进而引发渗漏，最终引起保护以及调速部件出现卡涩故障。然而，设备经过大修、小修或者运转超过1500h 后，可能会使得其与调速系统出现解体，在实际的超速检查过程中，如果升速问题得不到科学有效的解决，在很大程度上也会引发转速飞升，超过限定值的现象。此外，加、减负荷在设备同步的情况在实际运行过程中十分的常见，在这样的情况下，难以控制其额定范围，一方面，会引发调节部套失去脉动的问题；另一方面，会导致卡涩故障，严重情况下，还会造成机组超过负荷后转速升高。

3 汽轮机超加速度保护问题研究以及优化策略探析

3.1 机组启动前必须具备的条件

首先，必须进一步保证调速系统静态特性试验符合规定范围，速度迟缓率以及变动率符合规范要求。与此同时，必须进一步加强和落实转速计量环节的规范性，切实保障超速保护的设备和装置的质量问题能够切实满足实际需要。其次，针对润滑油质问题，必须予以充分的重视，全面加强油质检测，从而最大化地减少或者避免各个调速部件之间的卡涩故障问题。最后，要保障各段抽汽逆止门以及高排逆止门开关、活动无异样。

3.2 注重调速系统检修的相关要求和标准

众所周知，汽轮机组作为发电的核心设备之一，长时间不间断地使用是一种必然现象，因此，大规模维修与养护是必要的。但是，在实际的维修与养护过程中，也应注重一定的方式和方法，加强规范性，从而更好地保障汽轮机设备的性能。（1）应手动遮断以及危急遮断喷油进行相关试验检测，对调节汽门以及自动主汽门进行相关的严密性检测，主要包括危急遮断器压出试验和超速试验。（2）在实际汽轮机超速试验过程中，必须注重超速测验流程的规范性。其一，危急遮断器通常要达到额定转速的100%～112%。其二，飞锤的复位转速要大于3000r/min，危急遮断器脱扣后可以有效复归。其三，危急遮断器飞锤至少应当测试两次，动作转速差别应该低于0.6%。其四，转速达3300r/min，在机组进行110%超速试验时，CRT 画面指示各阀位到零，电超速保护动作。

3.3 机组停运时

（1）机组停运前，必须严格落实调速汽门以及主汽门的实验工作，这是至关重要的。在此过程中，一旦发现问题，应及时地采取科学合理的措施予以解决，避免问题的扩大化。（2）在应用危机安保器的过程中，注重方式方法的科学性和合理性，切实提高工作人员的专业性和熟练性，有效地停止调速汽门和主汽门，使其功率在0 的状态，从而进一步降低发电机解列时间缩短。与此同时，在关闭电动主汽门的状态下，要进一步观察闸停机的转速问题，如果依然处于上升状态，要进一步检测除氧器、燃油加热、热网等供汽门工作是否处于正常状态。（3）如果有汽轮机组跳闸现象的发生，首先，要对检测关闭发电厂各抽汽逆止门是否被严密关闭，如果关闭不严密，很可能会使得机组从母管带抽汽，最终发生严重超速故障。除此之外，针对机组长时间停滞工作的状态问题，也应进行定期的维修与养护工作，并做好相应的干燥措施，从而最大化地避免水汽，或者其他相关腐蚀性物质对机组内部的一些精密零件部位和设备本身造成的损害和不利影响。

3.4 注重科学检修，加强汽轮机设备性能

众所周知，汽轮机的运转是一项复杂性的工程，而检修工作是汽轮机的正常运行的有力保障。但是，在实际的检修过程中，人力、物力、财力都是需要考虑别的问题。因此，相关工作人员必须制定切实可行的计划，严格落实汽轮机的日常维修与养护，建立健全维护体系，加大管理力度，实现汽轮机的精细化管理，才能更好地保障检修工作的质量和效率，进一步解决汽轮机超加速保护问题。通过加强检修工作，旨在通过进一步加强日常的维修与养护，能够及时地排查故障问题，有效地解决零部件磨损和老化问题，避免问题的扩大化，降低故障发生的概率，进而达到延长使用寿命、保护设备性能的目的。

3.5 注重汽轮机振动的处理

汽轮机组超加速问题还表现在机组运行期间的振动异常现象，因此，相关工作人员必须对振动的原因和运行参数进行全方位的分析和检查。首先，应检查主汽门及调节气门、润滑油温、轴承回油温度、油压是否正常。其次，要适当改变机组负荷、发电机励磁电流，善于观察振动变化情况，并做好记录，进一步加强对振动原因的分析。最后，若未能查到振动原因，应联系专业人员对振动频谱进行测量，确定振动原因并采取措施减轻或消除振动源。

3.6 优化汽轮机密封水系统

针对汽轮机密封水系统的问题，首先，应对其原因进行深入的分析，并根据具体问题具体分析，提出切实可行的解决办法。其次，针对汽轮机密封水系统，通常情况下会采用定速给水的方法。但是，在实际的应用过程中，依然具备一定的不成熟性，虽然优化了汽轮机密封水系统的一系列问题，也会因此在此过程中会消耗大量的能量消耗，因此，应进一步加大研究力度，降低能耗。除此之外，必须全面优化水泵的结构设计环节，保障设计的科学性和合理性，让汽动给水泵通过结构的优化来实现能源的节约，达到降低成本，切实提高经济效益和社会效益的目的。

3.7 配备专业人力和物质资源

（1）汽轮机本身的质量问题是进行超加速保护的核心与关键所在，因此，必须注重采购物质资源的重要性，严格保证设备的质量问题能够切实地满足实际的需要，以及精密度是否能够达到相关的规定和标准，这是至关重要的。（2）工作人员作为整个汽轮机超加速保护的主要操作者，针对工作人员的专业性和综合能力必须予以充分重视。第一，必须扩大人才储备，拓宽招聘人力资源的方式和途径，构建一支高素质、高水平，高能力的人才团队，从而更好地保障工作的顺利开展。第二，必须根据具体情况具体分析，进一步加强岗位培训力度，严格落实和完善岗位责任制，并加强考核力度和评价体系，旨在进一步发现问题、分析问题和解决问题，不断提高工作人员的技术水平，提高其处理实际问题的能力。

4 结语

综上所述，汽轮机超加速保护问题依然面临着诸多的问题，尚未得到有效地解决。基于此，本文从汽轮机设备的相关概述角度作为出发点，简要地分析和阐述了汽轮机超速的主要原因，重点地针对汽轮机超加速度保护问题以及优化策略展开了深入的探析，旨在全方位、多层次、多角度的优化汽轮机超加速保护系统，切实解决实际问题，更好地保障我国汽轮机的高效运行，推动发电领域更加持久、健康、高效地发展。