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    汽輪機為什么不能超速
    - 2021-09-06-

    一、為什么不能超速?


    1)汽輪機在運行過程中,葉片所受的離心力和轉速的平方成正比,即是說,轉速雖然上升不大,但轉子上所承受的離心力就成幾何倍的增長,這在汽輪機設計的時候就考慮到的,所以超速現象對汽輪機是極為危險的。


    2)轉機的轉子在設計、制造過程中,都會有一個自身的自震頻率,也就是我們沖轉的時候要注意的臨界轉速所對應的頻率。所以,汽輪機正常的工作轉速都不在臨界轉速范圍內。但當汽輪機轉速超過工作轉速,達到轉子自身頻率的兩倍,這時機組的震動將大大增加,甚至比機組過臨界轉速的震動還要大的多,由于機組震動大所造成的動靜部分的摩擦,使得機組震動繼續增大,這就導致了一個惡性的循環。嚴重時,會使汽輪機徹底的報廢。


    3)如果是用于發電的機組,由于我國的電網頻率定為50Hz,那么對應的,汽輪機轉速也應該是3000rpm,如果機組不在額定轉速下工作,那么將無法與電網并列運行。即使是孤網運行,如果頻率升高,將直接導致轉動機械的轉速也對應升高,破壞電機的正常工作,造成泵或風機的出力異常增加,使電機發熱,泵或風機震動增大,容易導致燒瓦事故。同時還會影響濾波器的正常工作,降低用電質量。


    二、汽輪機超速的主要原因


    汽輪機超速事故是由于汽輪機在調速和保護系統故障及本身的缺陷造成的,但往往和運行操作維護有著直接的關系,按不同的事故起因和故障環節,分析討論。


    1. 調速系統有缺陷:


    汽輪機調速系統的任務,不但要保證汽輪機在額定轉速下正常運行,而且還保證在汽輪機甩負荷以后轉速升高不超過規定的允許值,所以調速系統是防止汽輪機超速的第一措施。如果在汽輪機甩掉負荷以后不能保持空載運行,就可能引起超速。汽輪機甩負荷后,轉速飛升過高的原因有以下幾個方面。


    (1)調速汽門不能關閉或漏汽量大。


    (2)抽汽逆止門不嚴或拒絕動作。


    (3)調速系統遲緩率過大或調節部件卡澀。


    (4)運行方式不合理或調整不當。


    (5)調速系統不等率過大。


    (6)調速系統動態特性不當。


    (7)調速系統整定不當,如同步器調整范圍、配汽機構膨脹間隙不符合要求等。


    2. 汽輪機超速保護系統故障:


    (1)危急保安器不動作或動作轉速過高


    危急保安器的動作轉速一般規定在高于額定轉速的10-12%,這是保護汽輪機使其轉速不臻過分升高的主要保護設備,另外不同的機組還沒有規定動作轉速稍高于危急保安器的附加保護或電超速裝置。如果在汽輪機轉速升高時,造成危急保安器不動作或動作過尺原因主要有:


    ① 重錘或飛環導桿卡澀。


    ② 重錘或飛環動靜部件不同心,在運行時憋勁。


    ③ 彈簧在受力產生過大的徑向變形,以致與孔壁產生磨擦。


    ④ 接吻扣或打擊板間隙過大,撞擊子飛出后不能使危急保安器滑閥動作。


    (2)危急保安器滑閥卡澀,無法動作。


    (3) 自動主汽門和調速汽門卡澀。


    3. 運行中操作調整不當:


    (1)油質管理不善,進油時是劣質油或標號不同,領回時未化驗加入主油箱運行,再者是檢修質量不良,軸封間隙調整未在標準范疇內,調整不當,運行中軸封壓力調得過大,漏汽到油檔,造成油中進水,引起調速和保護部件卡澀。


    (2)運行中同步器手動或電動時,加、減負荷超過規定調整范圍,不但會造成機組甩負荷后轉速飛升高,而且還會使調節部套失去脈動,從而造成卡澀,引起超速事故。


    (3)運行中蒸汽品質不良,化學監未執行部頒標準,長期運行會造成主汽門和調速汽門卡澀。


    (4)大、小修后或2000小時后和調速系統解體后,開機做超速試驗,升速未執行標準,操作不當,造成轉速飛升過快。


    三、防止汽輪機超速事故的措施:


    1. 在停機時,采用先打危急保安器關閉主汽門和調速汽門,確保發電機有功,功率為零,電流倒送后,再解列發電機,這樣就可避免發電機解列時間不能拖延得太長,因這時機組處于無法運行,時間過長,在鼓風作用下會使排汽溫度升高,低差脹會增大,造成對電網影響大。


    2. 化學嚴格執行部汽水標準,加強對汽水的品質監督化驗,防止汽水品質不合格,運行中蒸汽帶鹽使主汽門桿,調速汽門桿,各段抽汽逆止門桿結垢,開、關不靈活、卡澀。


    3. 化學應加強對油質的監督,執行部頒標準,定期抽樣化驗,有報告,防止油中帶水或雜物造成調節部套卡澀和腐蝕。


    4. 自動主汽門,調速汽門要開、關靈活,嚴密性合格,每天定期自動主汽門桿活動。每周變負荷30%,以便活動調速汽門及油動機滑閥。機組大修后,甩負荷試驗前,必須進行主汽門、調速汽門嚴密性試驗,保證符合技術要求,執行法規標準及制造廠的要求,主汽門和調速汽門單獨關閉時,在額定參數下,穩定轉速最高不得超過1000轉/分,但試驗汽壓在額定汽壓下進行,以求得甩負荷時或事故情況甩負荷后主汽門、調速汽門關閉的嚴密性。


    運行中,當汽、水品質不合格時,要適當增加活動主汽門、調速汽門活動次數和范圍,做好安全措施。


    5. 運行中發現主汽門、調速汽門、抽汽逆止門卡澀時,要及時消除,消除前要有防止超速的安全措施,必要時要加裝快速關斷閥,主汽門卡澀不能立即消除時,要停機處理。


    6. 運行中定期抄表和巡回檢查及微機監視儀表變化時,密切注意調速汽門開度和負荷關系,根據調速汽門的壓力變化情況,防止門座升起或瓦拉下移,使調速汽門不能嚴密關閉,發生甩負荷時超速。


    7. 運行人員要熟知超速時的征象(負荷到零或僅帶廠用電,聲音突變異常,轉速表連續上升,油壓升高,振動增大等),遇到超速情況時,果斷采取措施,嚴格執行規程打閘停機,防止事故擴大。


    8. 機組長期停運時,做好停機中保養工作,每月進行干燥一次,防止汽水或其它腐蝕物質進入或殘留在汽機及調節供油系統引起汽門及調節部套腐蝕。


    9. 在機組滑參數起動過程中,或采用滑壓運行的機組,調速汽門開度要留有富裕度,不應開度過大,以防止同步器超過正常調節范圍或使甩負荷時飛升轉速升高。


    10. 堅持調速系統靜態特性試驗,汽輪機大修后或處理調速系統缺陷更換調速部套和重新整定以后均應做汽輪機調速系統試驗,調速系統的速度變動率和遲緩率應符合技術要求,一般規定速度變動率為額定轉速的3-6%,遲緩率不大于額定轉速的的0.5%。


    11. 合理地整定同步器的調整范圍,上限富裕行程不宜過大,一般要求高限能升高速度變動率&=(1-2)%的富裕行程,在低限能降低3-5%的額定轉速,配汽機構凸輪間隙,要保證汽輪機在熱態下能嚴密關閉調速汽門。


    12. 汽輪機的各項附加保護,如電超速保護、磁力斷路油門等,要進行嚴格的檢查試驗,保證符合技術要求和標準,正常正常投入運行,不得在運行中隨意切除,如因設備存在缺陷,需要處理時,應經主管領導批準,制定出切實可行的安全措施和技術措施,處理好后加入運行。


    13. 對新安裝機組和對機組調速系統進行技術改造以后,進行調速系統動態特性試驗,保證汽輪機甩負荷后,動態飛升轉速不超過規定值,汽輪機甩負荷后應能保持空負荷運行,一般要求甩掉額定負荷后的飛升轉速不超過額定轉速的8%,發現設備缺陷要及時消除。


    14. 機組大修后,甩負荷試驗前,危急保安器解體檢查以后或運行2000小時以后,危急保安器試驗,但在注油試驗不合格時,仍應做危急保安器試驗,超速試驗要嚴格按照規定進行,高速下不宜停留時間過長,超速試驗次數要力求減少,注油試驗應在超速試驗后進行,以免影響危急保安器的動作轉速,在做超速試驗時,升速應平穩,注意防止轉速突然升高,并應事先采取防止超速的技術措施和安全措施。


    為了防止大軸在冷脆溫度下增加大軸的綜合應力,沿長轉子的使用壽命,超速試驗最好在轉子的熱狀態下進行,如規程沒有規定溫度要求,一般在高壓缸內壁金屬溫度高于150℃時再做超速試驗。


    15. 加強運行崗位的責任制和技術培訓,為了提高運行人員的技術素質和應變能力,應采取如下措施,擇優競爭上崗,使那些技術素質高,處理事故能力臺盟的人能在主要崗位上發揮作用。


    (1) 加強培訓,嚴格執行技術考核。


    (2) 結合設備大、小修時,現場實際調速系統部件構造進行講解,使運行人員掌握其設備特性和性能,避免人為造成不安全因素。


    (3) 每班要進行事故預想,以提高處理事故的能力。


    (4) 每月進行一次反事故演習,車間領導和技術人員參加,進行模擬事故和處理事故的演習,然后進行分析、評價,找出不足之處,以便在運行中避免超速事故的發生,使大家從中受益。


    (5)司機及機組人員切實履行自己的職責,當班一定要認真監盤,認真檢查,根據運行方式,設備健康善及天氣變化,機組甩負荷時,密切注意轉速上升,必須判斷準確,處理果斷,樹立確保主設備不損壞的思想,以保證機組安全運行。


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