汽轮机超速的原因及安全防范措施

学术论文 2018-05-11 11:14:42
  前言 
  改革开放以来我国的经济取得了长足的发展,特别是发电行业,其中火力发电发展态势迅猛,火力发电设备的科技含量不断提升,装机容量也不断在提升,仪器进度程度越来越高,在仪器设备的精度和技术含量不断提高的同时,也要求我们更好的对这些设备进行维护。要顺利的完成发电工作,汽轮机组的正常工作是必不可少的,而对其能够维护得当,势必可以很大程度上保证火力发电机组的安全运转。笔者结合多年相关项目经验,针对汽轮机设备的相关特性以及运行特点做出系统的阐述,并且综合统计和分析了当前汽轮机超速的主要原因,并且针对此提出了相应的解决和应对措施,以期能够为行业发展有所帮助。 
  一、汽轮机设备的运行及特点 
  电厂机组能否安全、经济的运转,其中最为关键的设备之一就是汽轮机。汽轮机主要工作原理是将其它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。其动静部分在汽轮机在启动、负荷变化幅度较大以及停机时会由于膨胀以及收缩而产生动静间隙,所以汽轮机的安全会由于热应力导致的变形以及推力的变化而有所影响。传统方式的汽轮机检修通常采取两种方式:计划性检修和事后维修,但是由于种种原因,这两类检修方式都存在诸多不足,对于计划检修而言,往往由于检修时间的固定导致检修不足或者检修过渡现象的发生;而对于事后维修则会出现检修时间突发,从而使得对故障的判断和修复不够精确的现象。 
  根据相关数据统计表明,对于导致汽轮机的各类事故原因中,超速所占比例和严重性最大。如果其转速达到了额定转速的112%则可定义为其处于超速状态。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。现在科技发展使得超速保护装置越来越安全、可靠。但是此类超速引起的安全事故依然会层出不穷,因此有必要对此作深入的研究和分析,确保汽轮机能够安全、高效的运转。 
  二、汽轮机超速的主要原因 
  通常而言,导致汽轮机超速的原因主要可以分为三类:汽轮机调速、保护系统故障以及运行操作维护不当。下面按照事故和故障原因的不同具体讨论和分析。 
  1. 调速系统有缺陷: 
  在汽轮机组运转的时候能够保证其转速在额定范围以内是汽轮机调速系统的其中一个主要任务。如果出现了相应故障则会导致汽轮机出现超速问题。而通常故障原因有以下几点。 
  (1)调速系统动态特性出现与规范要求不匹配的现象。 
  (2)调速系统速度的不等率比规范限定值要高一些。 
  (3)调速系统迟缓率比规范限定值高或者调速系统中的调节部件出现卡涩故障。 
  (4)抽汽逆止门关闭不严密或拒绝动作。 
  (5)调速汽门漏汽量比规范允许要大或者拒绝关闭。 
  (6)调速系统整定出现故障,与规范要求不匹配。 
  2. 汽轮机超速保护系统故障: 
  (1)危急保安器转速过大,超过其动作转速或者危机安保器不动作,通常而言,在额定转速基础上增加的10-12%的转速应当就是危急保安器的动作转速,通过此种设备可以保护汽轮机的转速能够不至于过高。而通常导致汽轮机的危机安保器动作过于迟缓或者不动作的原因主要包括:①飞环导杆或者重锤出现卡涩现象。②弹簧受力产生形变量过大,使得其与孔壁出现摩擦。③飞环或者重锤部件出现不同心的现象,导致运行不顺畅。 
  (2)危急保安器滑阀出现故障,无法做出相应响应。 
  (3)电磁遮断超速保护装置出现故障。 
  (4)调速汽门以及自动主汽门出现卡涩现象。 
  3. 运行中操作调整不当: 
  (1)对用油质量的管理不到位,采购的油品为劣质油或者标号有差别,投入使用前没有对油品进行相关化验,也存在检修出现不合格现象,轴封间隙没能将其调整到允许范围之内,使得中轴在运转时出现磨损,导致渗漏现象的出现,最终引起保护以及调速部件出现卡涩故障。 
  (2)在设备经过大修、小修或者运转超过2000小时之后,可能会使得其与调速系统出现解体,当开动设备进行超速检查时如果升速没有按照标准进行操作,很可能会出现转速飞升超过限定值的现象发生。 
  (3)化学监督未执行部颁标准,运行中蒸汽品质不良,长期运行会造成主汽门和调速汽门卡涩。 
  (4)加、减负荷在设备同步器运行时可能会超过限定范围,这样不仅会导致调节部套失去脉动,从而产生卡涩故障,还会造成机组超过负荷后转速飞升高。 
  三、防止汽轮机超速事故的措施 
  1.机组启动前必须具备的条件: 
  (1)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。(2)用于进行转速计量以及超速保护的设备和装置检测合格、精确后正常投入使用。(3)润滑油质在经过化学品检验之后符合质量要求,各个调速部件之间不存在卡涩故障。(4)各段抽汽逆止门以及高排逆止门开关、活动无异样。 
  2.调速系统检修或者是汽轮机组在经过大规模维修之后必须要做以下试验,在符合规定后方可投入运行: 
  (1)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与试验;危急遮断器压出试验;超速试验。   (2)汽轮机超速试验通常要达到以下规范要求:①危急遮断器通常要达到额定转速的110--112%才能满足要求。②飞锤的复位转速要大于3030r/min,危急遮断器脱扣后可以有效复归。③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%。④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。转速达3090r/min,在机组进行103%超速试验时,OPC 应动作。 
  3.机组停运时: 
  (1)机组停运前必须要对调速汽门以及主汽门做相应试验,如果试验出现发现设备有任何缺陷和故障应当及时处理、解决。严禁发电机与电网解列,当减负荷过程中负荷不能减到零时。 
  (2)在停机时,要利用危急保安器使得调速汽门以及主汽门停止工作,保证发电机组此时功率为零,尽可能使得发电机解列时间缩短。因为此时机组无法进行工作,如果持续时间过长很可能会导致排气温度急剧升高,使得低差胀增高,最终导致电网出现安全隐患。 
  (3)必须要立即将电动主汽门关闭,当发现打闸停机后转速仍上升时,此时要检测除氧器、燃油加热、热网等供汽门工作是否处于正常状态。 
  (4)针对带抽汽的供热电厂,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。 
  (5)如果机组处于长时间停止工作的状态,必须要对机组进行良好的维护,定期进行干燥,避免水汽以及相关腐蚀性物质进入机组内部,从而对机组设备中一些精密部件的运行造成差错。对机组的主油箱要将水放干。对调速系统要进行静态活动的相关试验,并且要用凡士林进行长期保养和维护。 
  结语 
  科技的发展使得汽轮机具备有完善的超速保护设备,但是由于相关事故依然层出不穷,因此还是要对保护装置的试验和维护予以高度重视。超速保护装置一旦出现问题,会导致汽轮机的超速事故的发生,带来很大的损害。必须要对汽轮机超速现象做到防患于未然。 
二维码.jpg
上一篇变电站直流接地的危害分析与处理 下一篇谈船舶轮机常见的问题及解决方法