某類型超臨界機組應對汽輪機超速的方法

劉博周

摘要：我國電力企業大部分使用的是汽輪機，汽輪機運行中會出現各種各樣的故障，從實際運轉情況看，潤滑油出現問題的故障概率較高，嚴重影響到了設備的穩定運行。對電力企業而言，全面對汽輪機潤滑油系統進行故障分析和處理，是保證汽輪機穩定工作的前提。

關鍵詞：汽輪機;潤滑油系統;常見故障特征;故障原因

為防止汽輪機跳閘后主汽門、調門卡澀關不到位造成汽輪機超速，注意以下事項。

一、預防

1.1機組啟動前應分別進行主跳閘電磁閥遮斷試驗和機械遮斷跳閘試驗;機組運行中每月至少進行一次汽輪機主跳閘電磁閥通道試驗，確認中間壓力點變化是否正常、各主跳閘電磁閥是否泄漏。

1.2汽機沖轉前，確認再熱汽壓不高于規程規定值。

1.3關注EH油質、汽水品質，EH油質不合格時及時聯系濾油，汽水品質不合格時及時查找原因并匯報相關專業，機組運行期間，精處理100%投運，汽水品質惡化時按三級處理原則處理。EH油質、汽水品質不合格時嚴禁機組啟動。

1.4汽輪機沖轉過程中，高壓缸預暖結束退出“heatsoak（正暖）”后，確認CCS指令不再降低且實際轉速與指令一致后，方可向3000rpm升速。

1.5機組停運前、并網前，按要求做危機保安器注油試驗。

1.6嚴格按規定執行高中壓主汽門、調門10%活動試驗、汽門全行程試驗、抽汽逆止門及供熱抽汽逆止門活動試驗，條件不具備時記錄未做原因并匯報專業，待條件滿足時及時補做。

1.7汽機主汽門、調門運行中發生卡澀，無法處理，應立即安排停機處理。

1.8機組停運前盡量降低主、再熱蒸汽壓力，將發電機有功、無功降到0，關閉各段抽汽電動門、逆止門，汽輪機打閘或鍋爐MFT聯跳汽輪機，發電機程跳逆功率動作解列，嚴禁帶負荷解列發電機。汽輪機跳閘后，確認汽輪機轉速下降，高中壓主汽門開反饋消失、關反饋來，各高中壓調門反饋到0，安全油壓建立信號消失、危急遮斷器在跳閘位信號來。

1.9記錄汽輪機每次停運的惰走時間，并與之前記錄進行比較，惰走時間明顯增長時查找原因，防止汽門不嚴造成機組跳閘后超速;機組沖轉前升參數過程中，嚴密監視汽缸溫度、溫差變化，防止汽門不嚴汽缸進冷汽。

1.10機組停機時，在日志記錄從汽輪機遮斷至程跳逆功率保護動作的時間、發變組保護動作引起的轉速飛升值，并與之前歷次進行對比，時間增長或轉速飛升增加應匯報相關專業及公司領導，并查找原因。

1.11機組停運汽機缸溫低于150℃時，按照“停機傳動項目要求”傳動高中壓主汽門、調門。

1.12嚴格執行“托電公司防止氧化皮產生、剝落技術措施”。

二、處理

汽輪機跳閘后立即檢查汽輪機轉速，當轉速超過3300rpm，高、中壓主汽門、調門未關到位，且超速保護動作后轉速不下降，立即執行以下操作：

2.1立即開啟兩個真空破壞門，停真空泵，破壞真空;

2.2停運EH油泵;

2.3確認主、再熱蒸汽母管各疏水門聯鎖開啟，各抽汽電動門、逆止門聯鎖關閉，確認鍋爐已滅火;

2.4確定是高壓主汽門、調門卡澀還是中壓主汽門、調門卡澀，根據卡澀位置執行以下操作：

（1）若高壓主汽門、調門卡澀未關嚴，立即開啟鍋爐PCV閥，關閉VV閥，開啟低旁10%，開啟高旁10%降主蒸汽壓力，投入高、低旁減溫水，同時調整低旁開度控制再熱壓力在上限值，并防止再熱器超壓;

（2）若中主門、調門卡澀未關嚴，立即開啟低旁10%-20%，投入低旁減溫水，降低再熱壓力，真空到0后注意低壓缸薄膜閥可能動作;

2.2其他按正常停機項目操作。

三、汽輪機設備及系統

3.1汽輪機設備概述

汽輪機為東方汽輪機廠生產制造，型號為NZK660-28/600/620-1型，型式為超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、直接空冷凝汽式汽輪機。額定功率為660MW，最大連續出力（T-MCR）695.843MW。汽輪機總級數為30級，高壓轉子有12級，中壓轉子有10級，低壓轉子有2×4，高中壓動葉全部采用自帶冠動葉型式，末級動葉高度為863mm。汽輪機采用一個單流高壓缸結構，一個單流中壓缸和一個雙流低壓缸。

汽輪發電機組軸系中1、2、3、4號軸承采用可傾瓦式軸承，5、6、7、8號軸承采用橢圓形軸承。1～8號支持軸承上瓦的X、Y向裝有軸振和瓦振測量裝置，下瓦裝有測溫裝置。推力軸承位于高中壓缸之間的2號軸承座上，采用固定瓦推力軸承，可以承受雙向推力。高中壓缸的膨脹死點位于4號軸承座;低壓缸的膨脹死點位于低壓缸中心附近，死點處的橫向鍵限制汽缸的軸向位移。同時，在前軸承箱及低壓缸的縱向中心線前后設有縱向鍵，引導汽缸沿軸向自由膨脹而限制其橫向跑偏。

轉子死點（推力軸承）位于高中壓間軸承箱內，可以隨軸承箱在基架上滑動。前軸承箱和高中壓間軸承箱采用DEVA滑塊與鋼滑塊相配合，更有利于平滑移動。

新蒸汽由爐側經Ф470×90mm的主蒸汽管進入機前兩根Ф292×83mm的蒸汽管，然后進入兩個高壓主汽門和兩個高壓調速汽門，進入高壓缸。做完功的蒸汽通過高壓缸后經兩根Ф711×28mm排汽管后匯流到一根Ф1016×39mm的蒸汽管導向鍋爐再熱器，再熱熱段蒸汽經Ф851×74mm的蒸汽管進入中壓缸前兩根Ф597×53mm蒸汽管，然后通過兩個中聯門進入中壓缸，中壓缸做功后的蒸汽沿導汽管直接進入低壓缸做功。

汽輪機共有八段非調整抽汽，分別供給三臺高壓加熱器（含外置式蒸汽冷卻器）、一臺除氧器、四臺低壓加熱器（7、8號低加為內置式）。

本機組所有汽封均為金屬迷宮式汽封。汽封圈后裝有彈簧，每個汽封圈分為幾個弧段，固定于汽封體或隔板的汽封槽中。汽封圈為高低齒結構，以最小間隙與汽輪機轉子上相應的凹槽及凸臺配合，能有效將蒸汽泄漏降到最小。機組高壓1～10級葉頂及隔板汽封、前后端汽封第一列在進汽側增加了1圈防旋汽封齒，有效削弱了蒸汽對轉子造成的氣流激振力。

汽輪機給水系統設計有1臺100%容量的汽動變速給水泵和一臺30%容量的電動定速給水泵。小機設計有高低壓兩路汽源，并可采用輔汽沖轉。小機排汽至小機凝汽器。

汽輪機盤車裝設在低壓缸后部6、7號軸承蓋上，轉速度1.5r/min。

主機控制油系統采用高壓抗燃油，與潤滑油系統完全分開。

機組設計為中壓缸啟動方式，也可用高中壓缸聯合啟動方式。旁路系統采用二級串聯啟動旁路，容量為50%BMCR。

3.2汽輪機主機設備規范

3.2.1汽輪機本體主要技術規范

序號名稱有關參數

1機組型號NZK660-28/600/620-1型

2機組型式超超臨界參數、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、直接空冷凝汽式

3功率額定：660MW;TMCR：695.843MW;VWO：715.4MW

4轉速3000r/min

5轉向逆時針（從汽輪機端向發電機端看）

6通流級數（共30級）高壓缸：12個壓力級

中壓缸：10個壓力級

低壓缸：2×4個壓力級

熱力級26級，結構級30級

7末級葉片高度863mm

8配汽方式節流配汽

9給水回熱級數3級高加+1級除氧器+4級低加，3號高加設置外置式蒸汽冷卻器

10額啟動疏水擴容器汽背壓11kPa

11允許長期連續運行的周波變化范圍48.5～50.5Hz

12盤車轉速1.5r/min

13汽輪機總長～27m

14設備最高點距設備運轉層高度687mm

15噪音水平不大于85dB（運轉層）

3.2.2汽輪機超速

3.2.2.1現象

汽輪機轉速升高至危急保安器動作值。機組發出異常聲音，振動增大;軸瓦金屬溫度上升。

3.2.2.2原因

機組甩負荷到零，汽輪機調速系統工作不正常。

做超速試驗時轉速失控。

汽機超速保護拒動。

發電機解列后高中壓主汽門、調速汽門、抽汽逆止門卡澀或關閉不嚴密。

3.2.2.3處理

立即破壞真空緊急停機，鍋爐MFT，并確認轉速應下降。

開啟高壓導汽管疏水門及主、再熱蒸汽系統疏水。

若轉速繼續升高，應采取果斷隔離及泄壓措施，如開啟鍋爐PCV閥或汽輪機旁路，設法盡快降低主、再熱蒸汽壓力。

如果發現汽門未關解除EH油泵聯鎖，停運EH油泵。查明超速原因并消除故障，全面檢查后確認汽輪機正常，方可重新啟動，應經校驗危急保安器及各超速保護裝置動作正常方可并網帶負荷。

重新啟動過程中應對汽輪機振動、內部聲音、軸承溫度、軸向位移、推力瓦溫度等進行重點檢查與監視，發現異常應停止啟動?，F場注意做好防火措施。

3.2.2.4預防

機組正常停機時，降負荷至零，確認功率表指示為零后，汽輪機打閘，聯跳發電機，嚴禁帶負荷解列發電機。

停機過程中發現主汽門或調速汽門卡澀，應設法將負荷減至零，鍋爐MFT，汽輪機打閘，聯跳發電機。

按規定進行危急保安器試驗、汽門嚴密性試驗、門桿活動試驗、汽門關閉時間測試、抽汽逆止門關閉時間測試。

機組啟動前聯系熱工人員確認所有強制的條件已恢復，在任何情況下絕不可強行掛閘。

機組大修后必須按要求進行汽輪機調節系統的靜態試驗或仿真試驗，確認調節系統工作正常。

汽輪機調節系統重大改造后的機組必須進行甩負荷試驗。

調節保安系統投入前必須有油質化驗合格報告，只有在系統油質合格后，才允許投入調節保安系統;EH油的油質定期進行化驗，各濾油系統工作正常，保證油質合格。

汽輪機超速試驗前，必須進行危急保安器注油升速試驗和主汽門、調速汽門嚴密性試驗且合格。

每月進行一次抽汽逆止門關閉試驗，當某一抽汽逆止門存在缺陷時，禁止該段抽汽運行。

機組重要運行表計，尤其是轉速表顯示不正確或失效，嚴禁機組啟動。機組運行過程中，在無任何有效監視手段的情況下，必須停止運行。

發現油中進水應連續濾油，直至油質合格。

汽輪機在電動機運行方式下不得超過1min。

四、結語

綜上所述，加強對電廠汽輪機的常見故障及處理對策的探討，意義重大。相關工作人員需要在明確汽輪機常見故障基礎上，提出針對性的汽輪機故障處理方法，加強對汽輪機軸承損壞的處理，正確操作汽輪機的啟動、運行以及停機程序，保證凝汽器實現最佳真空狀態，做好汽輪機調速系統故障處理，嚴把設備質量關確保設備安全運行。

參考文獻：

[1]? 汪棟金.大型火電廠汽輪機軸承振動大的原因分析及處理[J].工程技術研究，2016（8）：105-106.

[2]? 李雨熙.火電廠汽輪機運行初壓優化方法及應用[J].南方農機，2016，47（1）：85，87.

[3]? 張寶東.試論電廠汽輪機運行中的故障及其處理對策[J].企業技術開發，2016（12）：112，114.

[4]? 楊智.電廠汽輪機運行中的常見故障及應對策略[J].科技經濟導刊，2017（13）：88，86.

（作者單位：內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司）