汽輪機(jī)危急遮斷油門動(dòng)作故障分析及處理

郭 振 李安東 張忠良

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

安鋼動(dòng)力廠的75T/h 干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)是干熄焦?fàn)t的配套生產(chǎn)設(shè)備，干熄焦余熱高壓鍋爐機(jī)組為Q183/920 －67．6 －9．91/540 型，汽輪發(fā)電機(jī)組由C25 －8．83/1．27 型抽汽凝汽式汽輪機(jī)與QFW－25 －2 發(fā)電機(jī)組成。自2009年8月投用以來，為我公司的干熄焦生產(chǎn)、余熱發(fā)電、減少二氧化碳排放量起到了重要作用，不僅改善焦化廠區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量，同時(shí)干法熄焦提高了焦炭質(zhì)量，使焦炭M40 提高3% ～8%，M10 改善0．3% ～0．8%，提高了塊度的均勻性，降低了焦炭的反應(yīng)性。這對(duì)降低煉鐵成本，提高生鐵產(chǎn)量極為有利。

1 故障概況

2012年11月汽輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷，撞擊子指示燈亮，把汽輪機(jī)正常停下來后，投上盤車。檢查汽輪機(jī)各聯(lián)鎖信號(hào)正常，未發(fā)出停機(jī)命令，檢查各運(yùn)行參數(shù)正常，汽輪機(jī)停機(jī)信號(hào)發(fā)出后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速最高3056 r/min，未達(dá)到危急遮斷器機(jī)械動(dòng)作值(3300 r/min)。電器、儀表檢查均未發(fā)現(xiàn)異常，重新啟動(dòng)汽輪機(jī)，掛閘時(shí)發(fā)現(xiàn)手動(dòng)停機(jī)閥無法掛閘，向上拉一下復(fù)位閥后，再將手動(dòng)停機(jī)閥手柄拉起后才能重新掛閘(這種現(xiàn)象只有汽輪機(jī)超速，機(jī)械保護(hù)動(dòng)作才會(huì)有這樣的操作)。

再次啟動(dòng)汽輪機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速到2200 r/min 時(shí)，汽輪機(jī)又一次跳車，現(xiàn)象和之前甩負(fù)荷停車一樣，遂停機(jī)分析故障，并進(jìn)行處理。

2 故障分析

2．1 危急保安器故障

危急保安器為偏心飛錘式，它裝于機(jī)頭與汽輪機(jī)相連的主油泵泵體上。其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 危急保安器

從圖1 可以看出，飛錘被彈簧緊緊地壓在彈簧座上，飛錘重心與油泵體旋轉(zhuǎn)中心不相重合，存在有偏心距。這樣當(dāng)主油泵隨汽輪機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，危急保安器飛錘跟隨旋轉(zhuǎn)，于是此偏心重量將產(chǎn)生一個(gè)使飛錘飛出的離心力，但在規(guī)定動(dòng)作轉(zhuǎn)速前，此離心力小于彈簧的壓力，飛錘被彈簧壓住不能飛出。

當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過動(dòng)作轉(zhuǎn)速時(shí)，偏心飛錘的離心力增加，使得施加在飛錘上的離心力克服了彈簧的壓力而迅速飛出。飛錘飛出后，偏心距的增加使離心力和彈簧的壓力都相應(yīng)增加，但由于離心力的增加超過彈簧力的增加，因此飛錘一旦飛出，便要走完它的全部行程。

分析得出故障點(diǎn)應(yīng)在彈簧上，一方面是彈簧疲勞變形而造成壓力不足，彈簧力變小而造成汽輪機(jī)危急保安器動(dòng)作轉(zhuǎn)速漂移。另一方面是彈簧出現(xiàn)斷裂，飛錘飛出造成危急遮斷油門動(dòng)作。最后有可能是防松銷損壞，造成調(diào)整螺母位置改變，彈簧緊力不夠而出現(xiàn)故障。

2．2 試驗(yàn)控制閥故障

試驗(yàn)控制閥是一個(gè)組合閥，由手動(dòng)停機(jī)閥、噴油試驗(yàn)閥、復(fù)位閥等組成。其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 試驗(yàn)控制閥

需要手動(dòng)停機(jī)時(shí)，將手動(dòng)停機(jī)閥的手柄壓下，即可實(shí)現(xiàn)停機(jī)，若要重新掛閘，只需將手柄向上拉起。

注油閥是危急遮斷器噴油試驗(yàn)裝置，由一個(gè)切換閥和一個(gè)注油閥組成。在汽輪機(jī)正常運(yùn)行中，需要作危急遮斷器噴油動(dòng)作試驗(yàn)時(shí)，首先將切換閥手柄壓下，將危急遮斷油門從保安系統(tǒng)中解除，同時(shí)旋轉(zhuǎn)注油閥手輪，使注油滑閥到底。此時(shí)，噴射油通過主油泵軸進(jìn)入危急遮斷器底部，危急遮斷器飛錘在離心力和油壓力作用下飛出，將危急遮斷油門掛鉤打脫。危急遮斷器動(dòng)作后，先關(guān)閉注油閥，用復(fù)位閥使危急遮斷油門重新掛閘，然后放松切換閥手柄，使危急遮斷油門重新并入保安系統(tǒng)。復(fù)位閥用于危急遮斷油門掛閘，只有在注油閥退出后才起作用。拉動(dòng)復(fù)位閥的手柄，即可將危急遮斷油門掛閘。

故障點(diǎn)應(yīng)在注油閥上，注油閥關(guān)不嚴(yán)，造成噴射油通過主油泵軸進(jìn)入危急遮斷器底部，危急遮斷器飛錘在離心力和油壓力共同作用下飛出，將危急遮斷油門掛鉤打脫。

2．3 主油泵故障

主油泵為離心式徑向鉆孔油泵，如圖3 所示。

圖3 主油泵

其主要結(jié)構(gòu)有油泵外殼和泵體，由注油器來的0．1 MPa 壓力油沿軸向進(jìn)入離心泵，然后借助泵旋轉(zhuǎn)的離心力經(jīng)泵體上的徑向孔甩出，進(jìn)入油泵環(huán)室，最后穿過殼體上所開的四個(gè)長方形孔向外供出高壓油。

故障點(diǎn)應(yīng)為主油泵泵頭上一螺帽，螺帽脫落造成注油器來壓力油通過圖3 中所示1 處進(jìn)入危急遮斷器底部，危急遮斷器飛錘在離心力和油壓力共同作用下飛出，將危急遮斷油門掛鉤打脫。注油試驗(yàn)壓力油是通過圖3 中所示2 處進(jìn)入危急遮斷器底部的。

3 采取措施

通過上述故障原因分析，結(jié)合汽輪機(jī)剛停機(jī)，汽缸溫度過高，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子必須處在連續(xù)盤車狀態(tài)，短暫停油泵和盤車，打開前軸承箱觀察孔對(duì)危急保安器故障點(diǎn)和試驗(yàn)控制閥故障點(diǎn)進(jìn)行檢查處理，而對(duì)于主油泵故障點(diǎn)的檢查處理必須在汽缸溫度降到100 ℃以下，停止盤車，揭開前軸承箱才能進(jìn)行。

3．1 試驗(yàn)控制閥故障點(diǎn)的處理

拆下試驗(yàn)控制閥后對(duì)其進(jìn)行了清理，打開前軸承箱觀察孔，把危急保安器從主油泵上拆下來，彈簧檢查沒有斷裂、彈簧彈性沒有明顯的變化，防松銷沒有損壞，調(diào)整螺母位置沒有改變，飛錘移動(dòng)正常，未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。

3．2 主油泵故障的處理

通過對(duì)主油泵軸進(jìn)入危急遮斷器底部的油路進(jìn)行封堵圖3 中所示2 處，確保危急遮斷器飛錘不會(huì)在離心力和油壓力共同作用下飛出，將危急遮斷油門掛鉤打脫。

將前軸承箱觀察孔和試驗(yàn)控制閥恢復(fù)，啟動(dòng)汽輪機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速到2200 r/min 時(shí)，汽輪機(jī)又出現(xiàn)跳車。

只有停機(jī)等汽缸冷卻，揭開汽輪機(jī)前軸承箱對(duì)主油泵進(jìn)行檢查。汽缸冷卻后，揭開汽輪機(jī)前軸承箱發(fā)現(xiàn)主油泵泵頭螺帽脫落，掉落到主油泵進(jìn)油管道水平段，由于油管道為不銹鋼材質(zhì)，用磁石將螺帽從油管道水平段吸出后回裝，并進(jìn)行二次緊固防止松脫。螺帽的脫落造成由注油器來的壓力油通過圖3 上所示1 處進(jìn)入危急遮斷器底部，當(dāng)轉(zhuǎn)速到一定值，危急遮斷器飛錘在離心力和油壓力的共同作用下飛出，危急遮斷油門動(dòng)作，造成停機(jī)。

4 處理效果

螺帽回裝后進(jìn)行開機(jī)一切正常，沒有再出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。經(jīng)過分析和處理此次故障，減少了汽輪機(jī)非正常停機(jī)事故的發(fā)生，提高了汽輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行系數(shù)，保證了發(fā)電任務(wù)的順利完成。

5 結(jié)束語

通過這次故障的分析處理，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，增強(qiáng)了我們?cè)跈C(jī)械保護(hù)出現(xiàn)故障時(shí)的分析判斷及處理能力。并通過這次故障提出兩點(diǎn)要求:(1)定期做注油試驗(yàn)，確保危急遮斷器飛錘靈活性。(2)定期對(duì)試驗(yàn)控制閥和主油泵泵頭上螺帽進(jìn)行檢查，是否泄漏、松動(dòng)及脫落。

［1］邵和春．汽輪機(jī)運(yùn)行［M］．北京:中國電力出版社，1993:128 －135．