200MW汽轮机超速原因分析及预防措施

摘 要：汽轮机超速属于电力生产中的重大恶性事故，会造成汽轮机组设备损坏，直接威胁企业安全生产。本文分析了200MW汽轮机组超速的原因，提出预防措施，防止超速事故的发生。

关键词：汽轮机；超速；预防措施

汽轮发电机组是在高速（3000r/min）下工作的精密配合的机械设备。汽轮机作为原动机，具有强大的动力矩，转子、叶片等转动部分所受的离心力和转速的平方成正比，转速即使升高不大，但转子所承受的离心力成几何倍数增长。在运行中调节系统一旦失灵，就可能导致汽轮机转速急剧升高，转子零件的应力将超过规定的数值，可能使叶片甩脱、轴承损坏、转子断裂，甚至整个机组报废。因此，汽轮机超速是对人身安全和设备危害极大的恶性事故。

1 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，往往和检修质量以及运行人员的操作维护有着直接的关系，需要结合不同的事故起因和故障问题进行分析讨论。

1.1调速系统有缺陷

汽轮机调速系统任务是要保证汽轮机在额定转速下正常运行，还应保证在汽轮机甩负荷以后转速升高不超过规程规定值，所以调速系统的安全稳定是防止汽轮机超速的关键因素。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：调速汽门不能关闭或漏汽量大；抽汽逆止门不严或拒绝动作；调速系统迟缓率过大或调节部件卡涩；运行方式不合理或调整不当；调速系统不等率过大；调速系统动态特性不当；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。

1.2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。

（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。

1.3维护及操作调整不当

（1）油质管理不善，采购劣质油或标号不同的油，未经化验及严格检测就加入主油箱中投入运行。检修的工艺不良，轴封间隙调整未在标准范畴内，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快速升高，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，化学化验未执行规定标准，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。

2 防止汽轮机超速事故的措施

2.1严格执行汽水标准

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。应加强对油质的监督，执行部颁标准，定期抽样化验，有化验报告，防止油中带水或杂物造成调节部套卡涩和腐蚀。运行中，当汽水品质不合格时，要做好安全措施，适当增加活动主汽门、调速汽门活动次数和范围。

2.2规范日常操作管理

自动主汽门和调速汽门要开、关灵活，严密性合格，定期进行主汽门和调速汽门活动试验。运行中如果发现主汽门、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。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。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，确保符合技术要求和标准。正常时保护要投入运行，不得在运行中随意切除，如因设备存在缺陷，需要处理时，应经总工程师批准，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。

2.3加强人员培训工作

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，使技术水平高，处理事故能力强的人能够在关键岗位上发挥作用。加强培训，严格执行技术考核。结合设备大、小修对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。定期开展反事故演习，然后进行分析和评价，找出不足之处，以便在运行中避免超速事故的发生。汽机运行人员要认真监盘和巡视检查，根据运行方式调整各项参数。机组甩负荷时，密切注意转速上升，必须判断准确，处理果断，树立确保主要设备不损坏的思想，保证机组安全运行。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。

2.4严控验收环节

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。机组大修后，甩负荷试验前，必须进行主汽门和调速汽门严密性试验，保证符合技术要求，执行规定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1000r/min，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。

危急保安器解体检查以后或运行2000小时以后，要做危急保安器试验。机组的超速试验要严格按照规程规定进行，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。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%。防止大轴在冷脆温度下增加大轴的综合应力，延长转子的使用寿命，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。

此外，在机组滑参数启动过程中或机组滑压运行时，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转速升高。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。

机组长期停运时，做好保养工作，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。

3 结论

汽轮机超速严重威胁发电设备和人身安全，特别是发生严重超速造成的事故，更会引起整个机组的运行瘫痪，导致重大的经济损失。因此，发电企业要认真分析汽轮机超速的原因，切合实际采取相应的措施预防汽轮机超速事故的发生。

作者简介：

贾凤龙，（1981- ），男，工程师，从事汽轮机运行工作。