某類型超臨界機(jī)組應(yīng)對汽輪機(jī)超速的方法

劉博周

摘要：我國電力企業(yè)大部分使用的是汽輪機(jī)，汽輪機(jī)運(yùn)行中會出現(xiàn)各種各樣的故障，從實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況看，潤滑油出現(xiàn)問題的故障概率較高，嚴(yán)重影響到了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。對電力企業(yè)而言，全面對汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)進(jìn)行故障分析和處理，是保證汽輪機(jī)穩(wěn)定工作的前提。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);潤滑油系統(tǒng);常見故障特征;故障原因

為防止汽輪機(jī)跳閘后主汽門、調(diào)門卡澀關(guān)不到位造成汽輪機(jī)超速，注意以下事項(xiàng)。

一、預(yù)防

1.1機(jī)組啟動(dòng)前應(yīng)分別進(jìn)行主跳閘電磁閥遮斷試驗(yàn)和機(jī)械遮斷跳閘試驗(yàn);機(jī)組運(yùn)行中每月至少進(jìn)行一次汽輪機(jī)主跳閘電磁閥通道試驗(yàn)，確認(rèn)中間壓力點(diǎn)變化是否正常、各主跳閘電磁閥是否泄漏。

1.2汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前，確認(rèn)再熱汽壓不高于規(guī)程規(guī)定值。

1.3關(guān)注EH油質(zhì)、汽水品質(zhì)，EH油質(zhì)不合格時(shí)及時(shí)聯(lián)系濾油，汽水品質(zhì)不合格時(shí)及時(shí)查找原因并匯報(bào)相關(guān)專業(yè)，機(jī)組運(yùn)行期間，精處理100%投運(yùn)，汽水品質(zhì)惡化時(shí)按三級處理原則處理。EH油質(zhì)、汽水品質(zhì)不合格時(shí)嚴(yán)禁機(jī)組啟動(dòng)。

1.4汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中，高壓缸預(yù)暖結(jié)束退出“heatsoak（正暖）”后，確認(rèn)CCS指令不再降低且實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令一致后，方可向3000rpm升速。

1.5機(jī)組停運(yùn)前、并網(wǎng)前，按要求做危機(jī)保安器注油試驗(yàn)。

1.6嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行高中壓主汽門、調(diào)門10%活動(dòng)試驗(yàn)、汽門全行程試驗(yàn)、抽汽逆止門及供熱抽汽逆止門活動(dòng)試驗(yàn)，條件不具備時(shí)記錄未做原因并匯報(bào)專業(yè)，待條件滿足時(shí)及時(shí)補(bǔ)做。

1.7汽機(jī)主汽門、調(diào)門運(yùn)行中發(fā)生卡澀，無法處理，應(yīng)立即安排停機(jī)處理。

1.8機(jī)組停運(yùn)前盡量降低主、再熱蒸汽壓力，將發(fā)電機(jī)有功、無功降到0，關(guān)閉各段抽汽電動(dòng)門、逆止門，汽輪機(jī)打閘或鍋爐MFT聯(lián)跳汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)程跳逆功率動(dòng)作解列，嚴(yán)禁帶負(fù)荷解列發(fā)電機(jī)。汽輪機(jī)跳閘后，確認(rèn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降，高中壓主汽門開反饋消失、關(guān)反饋來，各高中壓調(diào)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(jī)每次停運(yùn)的惰走時(shí)間，并與之前記錄進(jìn)行比較，惰走時(shí)間明顯增長時(shí)查找原因，防止汽門不嚴(yán)造成機(jī)組跳閘后超速;機(jī)組沖轉(zhuǎn)前升參數(shù)過程中，嚴(yán)密監(jiān)視汽缸溫度、溫差變化，防止汽門不嚴(yán)汽缸進(jìn)冷汽。

1.10機(jī)組停機(jī)時(shí)，在日志記錄從汽輪機(jī)遮斷至程跳逆功率保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間、發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作引起的轉(zhuǎn)速飛升值，并與之前歷次進(jìn)行對比，時(shí)間增長或轉(zhuǎn)速飛升增加應(yīng)匯報(bào)相關(guān)專業(yè)及公司領(lǐng)導(dǎo)，并查找原因。

1.11機(jī)組停運(yùn)汽機(jī)缸溫低于150℃時(shí)，按照“停機(jī)傳動(dòng)項(xiàng)目要求”傳動(dòng)高中壓主汽門、調(diào)門。

1.12嚴(yán)格執(zhí)行“托電公司防止氧化皮產(chǎn)生、剝落技術(shù)措施”。

二、處理

汽輪機(jī)跳閘后立即檢查汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3300rpm，高、中壓主汽門、調(diào)門未關(guān)到位，且超速保護(hù)動(dòng)作后轉(zhuǎn)速不下降，立即執(zhí)行以下操作：

2.1立即開啟兩個(gè)真空破壞門，停真空泵，破壞真空;

2.2停運(yùn)EH油泵;

2.3確認(rèn)主、再熱蒸汽母管各疏水門聯(lián)鎖開啟，各抽汽電動(dòng)門、逆止門聯(lián)鎖關(guān)閉，確認(rèn)鍋爐已滅火;

2.4確定是高壓主汽門、調(diào)門卡澀還是中壓主汽門、調(diào)門卡澀，根據(jù)卡澀位置執(zhí)行以下操作：

（1）若高壓主汽門、調(diào)門卡澀未關(guān)嚴(yán)，立即開啟鍋爐PCV閥，關(guān)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(shí)調(diào)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(diào)門卡澀未關(guān)嚴(yán)，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(dòng)作;

2.2其他按正常停機(jī)項(xiàng)目操作。

三、汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)

3.1汽輪機(jī)設(shè)備概述

汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)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(jī)。額定功率為660MW，最大連續(xù)出力（T-MCR）695.843MW。汽輪機(jī)總級數(shù)為30級，高壓轉(zhuǎn)子有12級，中壓轉(zhuǎn)子有10級，低壓轉(zhuǎn)子有2×4，高中壓動(dòng)葉全部采用自帶冠動(dòng)葉型式，末級動(dòng)葉高度為863mm。汽輪機(jī)采用一個(gè)單流高壓缸結(jié)構(gòu)，一個(gè)單流中壓缸和一個(gè)雙流低壓缸。

汽輪發(fā)電機(jī)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(diǎn)位于4號軸承座;低壓缸的膨脹死點(diǎn)位于低壓缸中心附近，死點(diǎn)處的橫向鍵限制汽缸的軸向位移。同時(shí)，在前軸承箱及低壓缸的縱向中心線前后設(shè)有縱向鍵，引導(dǎo)汽缸沿軸向自由膨脹而限制其橫向跑偏。

轉(zhuǎn)子死點(diǎn)（推力軸承）位于高中壓間軸承箱內(nèi)，可以隨軸承箱在基架上滑動(dòng)。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(dòng)。

新蒸汽由爐側(cè)經(jīng)Ф470×90mm的主蒸汽管進(jìn)入機(jī)前兩根Ф292×83mm的蒸汽管，然后進(jìn)入兩個(gè)高壓主汽門和兩個(gè)高壓調(diào)速汽門，進(jìn)入高壓缸。做完功的蒸汽通過高壓缸后經(jīng)兩根Ф711×28mm排汽管后匯流到一根Ф1016×39mm的蒸汽管導(dǎo)向鍋爐再熱器，再熱熱段蒸汽經(jīng)Ф851×74mm的蒸汽管進(jìn)入中壓缸前兩根Ф597×53mm蒸汽管，然后通過兩個(gè)中聯(lián)門進(jìn)入中壓缸，中壓缸做功后的蒸汽沿導(dǎo)汽管直接進(jìn)入低壓缸做功。

汽輪機(jī)共有八段非調(diào)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(nèi)置式）。

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

汽輪機(jī)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)有1臺100%容量的汽動(dòng)變速給水泵和一臺30%容量的電動(dòng)定速給水泵。小機(jī)設(shè)計(jì)有高低壓兩路汽源，并可采用輔汽沖轉(zhuǎn)。小機(jī)排汽至小機(jī)凝汽器。

汽輪機(jī)盤車裝設(shè)在低壓缸后部6、7號軸承蓋上，轉(zhuǎn)速度1.5r/min。

主機(jī)控制油系統(tǒng)采用高壓抗燃油，與潤滑油系統(tǒng)完全分開。

機(jī)組設(shè)計(jì)為中壓缸啟動(dòng)方式，也可用高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式。旁路系統(tǒng)采用二級串聯(lián)啟動(dòng)旁路，容量為50%BMCR。

3.2汽輪機(jī)主機(jī)設(shè)備規(guī)范

3.2.1汽輪機(jī)本體主要技術(shù)規(guī)范

序號名稱有關(guān)參數(shù)

1機(jī)組型號NZK660-28/600/620-1型

2機(jī)組型式超超臨界參數(shù)、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(zhuǎn)速3000r/min

5轉(zhuǎn)向逆時(shí)針（從汽輪機(jī)端向發(fā)電機(jī)端看）

6通流級數(shù)（共30級）高壓缸：12個(gè)壓力級

中壓缸：10個(gè)壓力級

低壓缸：2×4個(gè)壓力級

熱力級26級，結(jié)構(gòu)級30級

7末級葉片高度863mm

8配汽方式節(jié)流配汽

9給水回?zé)峒墧?shù)3級高加+1級除氧器+4級低加，3號高加設(shè)置外置式蒸汽冷卻器

10額啟動(dòng)疏水?dāng)U容器汽背壓11kPa

11允許長期連續(xù)運(yùn)行的周波變化范圍48.5～50.5Hz

12盤車轉(zhuǎn)速1.5r/min

13汽輪機(jī)總長～27m

14設(shè)備最高點(diǎn)距設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)層高度687mm

15噪音水平不大于85dB（運(yùn)轉(zhuǎn)層）

3.2.2汽輪機(jī)超速

3.2.2.1現(xiàn)象

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高至危急保安器動(dòng)作值。機(jī)組發(fā)出異常聲音，振動(dòng)增大;軸瓦金屬溫度上升。

3.2.2.2原因

機(jī)組甩負(fù)荷到零，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作不正常。

做超速試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速失控。

汽機(jī)超速保護(hù)拒動(dòng)。

發(fā)電機(jī)解列后高中壓主汽門、調(diào)速汽門、抽汽逆止門卡澀或關(guān)閉不嚴(yán)密。

3.2.2.3處理

立即破壞真空緊急停機(jī)，鍋爐MFT，并確認(rèn)轉(zhuǎn)速應(yīng)下降。

開啟高壓導(dǎo)汽管疏水門及主、再熱蒸汽系統(tǒng)疏水。

若轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，應(yīng)采取果斷隔離及泄壓措施，如開啟鍋爐PCV閥或汽輪機(jī)旁路，設(shè)法盡快降低主、再熱蒸汽壓力。

如果發(fā)現(xiàn)汽門未關(guān)解除EH油泵聯(lián)鎖，停運(yùn)EH油泵。查明超速原因并消除故障，全面檢查后確認(rèn)汽輪機(jī)正常，方可重新啟動(dòng)，應(yīng)經(jīng)校驗(yàn)危急保安器及各超速保護(hù)裝置動(dòng)作正常方可并網(wǎng)帶負(fù)荷。

重新啟動(dòng)過程中應(yīng)對汽輪機(jī)振動(dòng)、內(nèi)部聲音、軸承溫度、軸向位移、推力瓦溫度等進(jìn)行重點(diǎn)檢查與監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)停止啟動(dòng)。現(xiàn)場注意做好防火措施。

3.2.2.4預(yù)防

機(jī)組正常停機(jī)時(shí)，降負(fù)荷至零，確認(rèn)功率表指示為零后，汽輪機(jī)打閘，聯(lián)跳發(fā)電機(jī)，嚴(yán)禁帶負(fù)荷解列發(fā)電機(jī)。

停機(jī)過程中發(fā)現(xiàn)主汽門或調(diào)速汽門卡澀，應(yīng)設(shè)法將負(fù)荷減至零，鍋爐MFT，汽輪機(jī)打閘，聯(lián)跳發(fā)電機(jī)。

按規(guī)定進(jìn)行危急保安器試驗(yàn)、汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)、門桿活動(dòng)試驗(yàn)、汽門關(guān)閉時(shí)間測試、抽汽逆止門關(guān)閉時(shí)間測試。

機(jī)組啟動(dòng)前聯(lián)系熱工人員確認(rèn)所有強(qiáng)制的條件已恢復(fù)，在任何情況下絕不可強(qiáng)行掛閘。

機(jī)組大修后必須按要求進(jìn)行汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)試驗(yàn)或仿真試驗(yàn)，確認(rèn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作正常。

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)重大改造后的機(jī)組必須進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)。

調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)投入前必須有油質(zhì)化驗(yàn)合格報(bào)告，只有在系統(tǒng)油質(zhì)合格后，才允許投入調(diào)節(jié)保安系統(tǒng);EH油的油質(zhì)定期進(jìn)行化驗(yàn)，各濾油系統(tǒng)工作正常，保證油質(zhì)合格。

汽輪機(jī)超速試驗(yàn)前，必須進(jìn)行危急保安器注油升速試驗(yàn)和主汽門、調(diào)速汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)且合格。

每月進(jìn)行一次抽汽逆止門關(guān)閉試驗(yàn)，當(dāng)某一抽汽逆止門存在缺陷時(shí)，禁止該段抽汽運(yùn)行。

機(jī)組重要運(yùn)行表計(jì)，尤其是轉(zhuǎn)速表顯示不正確或失效，嚴(yán)禁機(jī)組啟動(dòng)。機(jī)組運(yùn)行過程中，在無任何有效監(jiān)視手段的情況下，必須停止運(yùn)行。

發(fā)現(xiàn)油中進(jìn)水應(yīng)連續(xù)濾油，直至油質(zhì)合格。

汽輪機(jī)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式下不得超過1min。

四、結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)對電廠汽輪機(jī)的常見故障及處理對策的探討，意義重大。相關(guān)工作人員需要在明確汽輪機(jī)常見故障基礎(chǔ)上，提出針對性的汽輪機(jī)故障處理方法，加強(qiáng)對汽輪機(jī)軸承損壞的處理，正確操作汽輪機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行以及停機(jī)程序，保證凝汽器實(shí)現(xiàn)最佳真空狀態(tài)，做好汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障處理，嚴(yán)把設(shè)備質(zhì)量關(guān)確保設(shè)備安全運(yùn)行。

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（作者單位：內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司）