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汽轮机为什么不能超速
- 2021-09-06-

一、为什么不能超速?


1)汽轮机在运行过程中,叶片所受的离心力和转速的平方成正比,即是说,转速虽然上升不大,但转子上所承受的离心力就成几何倍的增长,这在汽轮机设计的时候就考虑到的,所以超速现象对汽轮机是极为危险的。


2)转机的转子在设计、制造过程中,都会有一个自身的自震频率,也就是我们冲转的时候要注意的临界转速所对应的频率。所以,汽轮机正常的工作转速都不在临界转速范围内。但当汽轮机转速超过工作转速,达到转子自身频率的两倍,这时机组的震动将大大增加,甚至比机组过临界转速的震动还要大的多,由于机组震动大所造成的动静部分的摩擦,使得机组震动继续增大,这就导致了一个恶性的循环。严重时,会使汽轮机彻底的报废。


3)如果是用于发电的机组,由于我国的电网频率定为50Hz,那么对应的,汽轮机转速也应该是3000rpm,如果机组不在额定转速下工作,那么将无法与电网并列运行。即使是孤网运行,如果频率升高,将直接导致转动机械的转速也对应升高,破坏电机的正常工作,造成泵或风机的出力异常增加,使电机发热,泵或风机震动增大,容易导致烧瓦事故。同时还会影响滤波器的正常工作,降低用电质量。


二、汽轮机超速的主要原因


汽轮机超速事故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,但往往和运行操作维护有着直接的关系,按不同的事故起因和故障环节,分析讨论。


1. 调速系统有缺陷:


汽轮机调速系统的任务,不但要保证汽轮机在额定转速下正常运行,而且还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)调速汽门不能关闭或漏汽量大。


(2)抽汽逆止门不严或拒绝动作。


(3)调速系统迟缓率过大或调节部件卡涩。


(4)运行方式不合理或调整不当。


(5)调速系统不等率过大。


(6)调速系统动态特性不当。


(7)调速系统整定不当,如同步器调整范围、配汽机构膨胀间隙不符合要求等。


2. 汽轮机超速保护系统故障:


(1)危急保安器不动作或动作转速过高


危急保安器的动作转速一般规定在高于额定转速的10-12%,这是保护汽轮机使其转速不臻过分升高的主要保护设备,另外不同的机组还没有规定动作转速稍高于危急保安器的附加保护或电超速装置。如果在汽轮机转速升高时,造成危急保安器不动作或动作过尺原因主要有:


① 重锤或飞环导杆卡涩。


② 重锤或飞环动静部件不同心,在运行时憋劲。


③ 弹簧在受力产生过大的径向变形,以致与孔壁产生磨擦。


④ 接吻扣或打击板间隙过大,撞击子飞出后不能使危急保安器滑阀动作。


(2)危急保安器滑阀卡涩,无法动作。


(3) 自动主汽门和调速汽门卡涩。


3. 运行中操作调整不当:


(1)油质管理不善,进油时是劣质油或标号不同,领回时未化验加入主油箱运行,再者是检修质量不良,轴封间隙调整未在标准范畴内,调整不当,运行中轴封压力调得过大,漏汽到油档,造成油中进水,引起调速和保护部件卡涩。


(2)运行中同步器手动或电动时,加、减负荷超过规定调整范围,不但会造成机组甩负荷后转速飞升高,而且还会使调节部套失去脉动,从而造成卡涩,引起超速事故。


(3)运行中蒸汽品质不良,化学监未执行部颁标准,长期运行会造成主汽门和调速汽门卡涩。


(4)大、小修后或2000小时后和调速系统解体后,开机做超速试验,升速未执行标准,操作不当,造成转速飞升过快。


三、防止汽轮机超速事故的措施:


1. 在停机时,采用先打危急保安器关闭主汽门和调速汽门,确保发电机有功,功率为零,电流倒送后,再解列发电机,这样就可避免发电机解列时间不能拖延得太长,因这时机组处于无法运行,时间过长,在鼓风作用下会使排汽温度升高,低差胀会增大,造成对电网影响大。


2. 化学严格执行部汽水标准,加强对汽水的品质监督化验,防止汽水品质不合格,运行中蒸汽带盐使主汽门杆,调速汽门杆,各段抽汽逆止门杆结垢,开、关不灵活、卡涩。


3. 化学应加强对油质的监督,执行部颁标准,定期抽样化验,有报告,防止油中带水或杂物造成调节部套卡涩和腐蚀。


4. 自动主汽门,调速汽门要开、关灵活,严密性合格,每天定期自动主汽门杆活动。每周变负荷30%,以便活动调速汽门及油动机滑阀。机组大修后,甩负荷试验前,必须进行主汽门、调速汽门严密性试验,保证符合技术要求,执行法规标准及制造厂的要求,主汽门和调速汽门单独关闭时,在额定参数下,稳定转速最高不得超过1000转/分,但试验汽压在额定汽压下进行,以求得甩负荷时或事故情况甩负荷后主汽门、调速汽门关闭的严密性。


运行中,当汽、水品质不合格时,要适当增加活动主汽门、调速汽门活动次数和范围,做好安全措施。


5. 运行中发现主汽门、调速汽门、抽汽逆止门卡涩时,要及时消除,消除前要有防止超速的安全措施,必要时要加装快速关断阀,主汽门卡涩不能立即消除时,要停机处理。


6. 运行中定期抄表和巡回检查及微机监视仪表变化时,密切注意调速汽门开度和负荷关系,根据调速汽门的压力变化情况,防止门座升起或瓦拉下移,使调速汽门不能严密关闭,发生甩负荷时超速。


7. 运行人员要熟知超速时的征象(负荷到零或仅带厂用电,声音突变异常,转速表连续上升,油压升高,振动增大等),遇到超速情况时,果断采取措施,严格执行规程打闸停机,防止事故扩大。


8. 机组长期停运时,做好停机中保养工作,每月进行干燥一次,防止汽水或其它腐蚀物质进入或残留在汽机及调节供油系统引起汽门及调节部套腐蚀。


9. 在机组滑参数起动过程中,或采用滑压运行的机组,调速汽门开度要留有富裕度,不应开度过大,以防止同步器超过正常调节范围或使甩负荷时飞升转速升高。


10. 坚持调速系统静态特性试验,汽轮机大修后或处理调速系统缺陷更换调速部套和重新整定以后均应做汽轮机调速系统试验,调速系统的速度变动率和迟缓率应符合技术要求,一般规定速度变动率为额定转速的3-6%,迟缓率不大于额定转速的的0.5%。


11. 合理地整定同步器的调整范围,上限富裕行程不宜过大,一般要求高限能升高速度变动率&=(1-2)%的富裕行程,在低限能降低3-5%的额定转速,配汽机构凸轮间隙,要保证汽轮机在热态下能严密关闭调速汽门。


12. 汽轮机的各项附加保护,如电超速保护、磁力断路油门等,要进行严格的检查试验,保证符合技术要求和标准,正常正常投入运行,不得在运行中随意切除,如因设备存在缺陷,需要处理时,应经主管领导批准,制定出切实可行的安全措施和技术措施,处理好后加入运行。


13. 对新安装机组和对机组调速系统进行技术改造以后,进行调速系统动态特性试验,保证汽轮机甩负荷后,动态飞升转速不超过规定值,汽轮机甩负荷后应能保持空负荷运行,一般要求甩掉额定负荷后的飞升转速不超过额定转速的8%,发现设备缺陷要及时消除。


14. 机组大修后,甩负荷试验前,危急保安器解体检查以后或运行2000小时以后,危急保安器试验,但在注油试验不合格时,仍应做危急保安器试验,超速试验要严格按照规定进行,高速下不宜停留时间过长,超速试验次数要力求减少,注油试验应在超速试验后进行,以免影响危急保安器的动作转速,在做超速试验时,升速应平稳,注意防止转速突然升高,并应事先采取防止超速的技术措施和安全措施。


为了防止大轴在冷脆温度下增加大轴的综合应力,沿长转子的使用寿命,超速试验最好在转子的热状态下进行,如规程没有规定温度要求,一般在高压缸内壁金属温度高于150℃时再做超速试验。


15. 加强运行岗位的责任制和技术培训,为了提高运行人员的技术素质和应变能力,应采取如下措施,择优竞争上岗,使那些技术素质高,处理事故能力台盟的人能在主要岗位上发挥作用。


(1) 加强培训,严格执行技术考核。


(2) 结合设备大、小修时,现场实际调速系统部件构造进行讲解,使运行人员掌握其设备特性和性能,避免人为造成不安全因素。


(3) 每班要进行事故预想,以提高处理事故的能力。


(4) 每月进行一次反事故演习,车间领导和技术人员参加,进行模拟事故和处理事故的演习,然后进行分析、评价,找出不足之处,以便在运行中避免超速事故的发生,使大家从中受益。


(5)司机及机组人员切实履行自己的职责,当班一定要认真监盘,认真检查,根据运行方式,设备健康善及天气变化,机组甩负荷时,密切注意转速上升,必须判断准确,处理果断,树立确保主设备不损坏的思想,以保证机组安全运行。


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