汽輪機(jī)超加速度保護(hù)問題研究以及優(yōu)化策略探析

潘愛西

（國能浙江余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 余姚 315400）

眾所周知，汽輪機(jī)是發(fā)電行業(yè)發(fā)展過程中的一項(xiàng)重要設(shè)備，對(duì)于進(jìn)一步推進(jìn)我國發(fā)電領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展有著積極的意義和深遠(yuǎn)的影響。近年來，雖然我國汽輪機(jī)在質(zhì)量和運(yùn)行效率上取得了飛躍式的發(fā)展，設(shè)備更具備科學(xué)性、高效性、安全性、兼容性、精細(xì)化的特點(diǎn)，但是，在汽輪機(jī)超加速保護(hù)上依然具有一定的局限性和弊端問題，在很大程度阻礙了該領(lǐng)域的發(fā)展。因此，必須進(jìn)一步加強(qiáng)汽輪機(jī)超加速度保護(hù)問題的研究力度，并針對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的特點(diǎn)和性能進(jìn)行深入的分析和了解，進(jìn)而更好地保障汽輪機(jī)在發(fā)電行業(yè)的可持續(xù)性，切實(shí)推動(dòng)我國發(fā)電行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

1 汽輪機(jī)設(shè)備的相關(guān)概述

現(xiàn)階段，汽輪機(jī)故障在實(shí)際的操作過程中十分常見，從故障原因角度來看，主要是由于工作人員操作不當(dāng)或者自身故障兩大方面。因此，在實(shí)際的汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，必須進(jìn)一步加強(qiáng)零部件的檢查和危險(xiǎn)評(píng)估，找出故障原因，對(duì)癥下藥，并進(jìn)行定期的維修與養(yǎng)護(hù)，全面加強(qiáng)、完善和落實(shí)故障檢修工作，從而更好地保障汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。然而，汽輪機(jī)在很大程度上與電廠機(jī)組安全順利運(yùn)轉(zhuǎn)有著直接性的聯(lián)系。從汽輪機(jī)的工作原理角度來看，主要是將其他能量通過旋轉(zhuǎn)式的動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。汽輪機(jī)主要特點(diǎn)包括高壓、高轉(zhuǎn)速、高溫，動(dòng)靜間隙極其小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜精密等。與此同時(shí)，據(jù)可靠資料表示，在實(shí)際的汽輪機(jī)的各類事故原因中，超速所占比例和嚴(yán)重性最大。通常情況下，一旦汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到了額定轉(zhuǎn)速的110%，便可判定其處于超速狀態(tài)。如果超速現(xiàn)象比較明顯，則會(huì)使得發(fā)電機(jī)組的嚴(yán)重?fù)p壞，甚至出現(xiàn)報(bào)廢的現(xiàn)象。

2 汽輪機(jī)超速的主要原因

從大體上來看，可以將汽輪機(jī)超速的原因主要分為汽輪機(jī)調(diào)速、保護(hù)系統(tǒng)故障以及運(yùn)行操作維護(hù)不當(dāng)三大類。而汽輪機(jī)超速事故主要是由于汽輪機(jī)在調(diào)速和保護(hù)系統(tǒng)故障及本身的缺陷造成的，與運(yùn)行操作維護(hù)有著直接的關(guān)系，具體情況如下。

2.1 調(diào)速系統(tǒng)有缺陷

在汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，其轉(zhuǎn)速是至關(guān)重要的，必須將其控制在額定范圍內(nèi)，這也是汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。一旦汽輪機(jī)出現(xiàn)問題，便會(huì)加劇超速的可能性和概率問題。由此可見，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)，不但要保證汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下正常運(yùn)行，而且還要保證在汽輪機(jī)甩負(fù)荷以后轉(zhuǎn)速升高不超過規(guī)定的允許值，所以調(diào)速系統(tǒng)是防止汽輪機(jī)超速的第一措施。如果在汽輪機(jī)甩掉負(fù)荷以后不能保持空載運(yùn)行，就可能引起超速。汽輪機(jī)甩負(fù)荷后，轉(zhuǎn)速飛升過高的原因有以下幾個(gè)方面。（1）調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與實(shí)際的規(guī)范要求存在較大的差異性，不匹配問題嚴(yán)重，且調(diào)速系統(tǒng)速度存在不等率的問題，導(dǎo)致調(diào)節(jié)部件時(shí)常出現(xiàn)卡澀故障。（2）抽汽逆止門關(guān)閉不嚴(yán)密或拒絕動(dòng)作，調(diào)速汽門漏汽量比規(guī)范允許要大或者拒絕關(guān)閉而引發(fā)的調(diào)速系統(tǒng)整體故障。（3）調(diào)速汽門不能關(guān)閉或漏汽量，抽汽逆止門不嚴(yán)或拒絕動(dòng)作，調(diào)速系統(tǒng)遲緩率過或調(diào)節(jié)部件卡澀。（4）運(yùn)行方式的不合理性以及調(diào)整方式的不合理性都是導(dǎo)致調(diào)速系統(tǒng)缺陷的影響因素。

2.2 汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)故障

危急保安器轉(zhuǎn)速過大是導(dǎo)致汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)故障的一大重要因素，相關(guān)領(lǐng)域必須予以充分的重視。通常而言，在額定轉(zhuǎn)速基礎(chǔ)上增加的10%～12%的轉(zhuǎn)速是危急保安器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速的最大限額。導(dǎo)致汽輪機(jī)的危機(jī)安保器不正常運(yùn)轉(zhuǎn)的原因如下：（1）重錘或飛環(huán)導(dǎo)桿卡澀。（2）重錘或飛環(huán)動(dòng)靜部件不同心，在運(yùn)行時(shí)起伏較大，極大地影響了汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。（3）彈簧在受力的過程中極其容易產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致與孔壁之間的大量摩擦而引發(fā)的一系列問題。（4）接吻扣或打擊板間隙過，撞擊子飛出后不能使危急保安器滑閥動(dòng)作。

2.3 運(yùn)行中操作調(diào)整不當(dāng)

用油質(zhì)量的管理對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行有著重要的影響，因此，針對(duì)采購的油品不同種類、不用質(zhì)量、不同標(biāo)號(hào)都會(huì)導(dǎo)致巨大的差異性，從而導(dǎo)致運(yùn)行過程中的不利問題的發(fā)生。與此同時(shí)，針對(duì)油品的相關(guān)檢測也沒有落實(shí)到位，甚至有一些企業(yè)為了一味地降低成本，存在檢修不合格的問題依然投入使用的問題。除此之外，針對(duì)軸封間隙也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)控制，一旦處于規(guī)定范圍以外，便會(huì)導(dǎo)致磨損問題，進(jìn)而引發(fā)滲漏，最終引起保護(hù)以及調(diào)速部件出現(xiàn)卡澀故障。然而，設(shè)備經(jīng)過大修、小修或者運(yùn)轉(zhuǎn)超過1500h 后，可能會(huì)使得其與調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)解體，在實(shí)際的超速檢查過程中，如果升速問題得不到科學(xué)有效的解決，在很大程度上也會(huì)引發(fā)轉(zhuǎn)速飛升，超過限定值的現(xiàn)象。此外，加、減負(fù)荷在設(shè)備同步的情況在實(shí)際運(yùn)行過程中十分的常見，在這樣的情況下，難以控制其額定范圍，一方面，會(huì)引發(fā)調(diào)節(jié)部套失去脈動(dòng)的問題；另一方面，會(huì)導(dǎo)致卡澀故障，嚴(yán)重情況下，還會(huì)造成機(jī)組超過負(fù)荷后轉(zhuǎn)速升高。

3 汽輪機(jī)超加速度保護(hù)問題研究以及優(yōu)化策略探析

3.1 機(jī)組啟動(dòng)前必須具備的條件

首先，必須進(jìn)一步保證調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性試驗(yàn)符合規(guī)定范圍，速度遲緩率以及變動(dòng)率符合規(guī)范要求。與此同時(shí)，必須進(jìn)一步加強(qiáng)和落實(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)量環(huán)節(jié)的規(guī)范性，切實(shí)保障超速保護(hù)的設(shè)備和裝置的質(zhì)量問題能夠切實(shí)滿足實(shí)際需要。其次，針對(duì)潤滑油質(zhì)問題，必須予以充分的重視，全面加強(qiáng)油質(zhì)檢測，從而最大化地減少或者避免各個(gè)調(diào)速部件之間的卡澀故障問題。最后，要保障各段抽汽逆止門以及高排逆止門開關(guān)、活動(dòng)無異樣。

3.2 注重調(diào)速系統(tǒng)檢修的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)

眾所周知，汽輪機(jī)組作為發(fā)電的核心設(shè)備之一，長時(shí)間不間斷地使用是一種必然現(xiàn)象，因此，大規(guī)模維修與養(yǎng)護(hù)是必要的。但是，在實(shí)際的維修與養(yǎng)護(hù)過程中，也應(yīng)注重一定的方式和方法，加強(qiáng)規(guī)范性，從而更好地保障汽輪機(jī)設(shè)備的性能。（1）應(yīng)手動(dòng)遮斷以及危急遮斷噴油進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)檢測，對(duì)調(diào)節(jié)汽門以及自動(dòng)主汽門進(jìn)行相關(guān)的嚴(yán)密性檢測，主要包括危急遮斷器壓出試驗(yàn)和超速試驗(yàn)。（2）在實(shí)際汽輪機(jī)超速試驗(yàn)過程中，必須注重超速測驗(yàn)流程的規(guī)范性。其一，危急遮斷器通常要達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的100%～112%。其二，飛錘的復(fù)位轉(zhuǎn)速要大于3000r/min，危急遮斷器脫扣后可以有效復(fù)歸。其三，危急遮斷器飛錘至少應(yīng)當(dāng)測試兩次，動(dòng)作轉(zhuǎn)速差別應(yīng)該低于0.6%。其四，轉(zhuǎn)速達(dá)3300r/min，在機(jī)組進(jìn)行110%超速試驗(yàn)時(shí)，CRT 畫面指示各閥位到零，電超速保護(hù)動(dòng)作。

3.3 機(jī)組停運(yùn)時(shí)

（1）機(jī)組停運(yùn)前，必須嚴(yán)格落實(shí)調(diào)速汽門以及主汽門的實(shí)驗(yàn)工作，這是至關(guān)重要的。在此過程中，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)地采取科學(xué)合理的措施予以解決，避免問題的擴(kuò)大化。（2）在應(yīng)用危機(jī)安保器的過程中，注重方式方法的科學(xué)性和合理性，切實(shí)提高工作人員的專業(yè)性和熟練性，有效地停止調(diào)速汽門和主汽門，使其功率在0 的狀態(tài)，從而進(jìn)一步降低發(fā)電機(jī)解列時(shí)間縮短。與此同時(shí)，在關(guān)閉電動(dòng)主汽門的狀態(tài)下，要進(jìn)一步觀察閘停機(jī)的轉(zhuǎn)速問題，如果依然處于上升狀態(tài)，要進(jìn)一步檢測除氧器、燃油加熱、熱網(wǎng)等供汽門工作是否處于正常狀態(tài)。（3）如果有汽輪機(jī)組跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，首先，要對(duì)檢測關(guān)閉發(fā)電廠各抽汽逆止門是否被嚴(yán)密關(guān)閉，如果關(guān)閉不嚴(yán)密，很可能會(huì)使得機(jī)組從母管帶抽汽，最終發(fā)生嚴(yán)重超速故障。除此之外，針對(duì)機(jī)組長時(shí)間停滯工作的狀態(tài)問題，也應(yīng)進(jìn)行定期的維修與養(yǎng)護(hù)工作，并做好相應(yīng)的干燥措施，從而最大化地避免水汽，或者其他相關(guān)腐蝕性物質(zhì)對(duì)機(jī)組內(nèi)部的一些精密零件部位和設(shè)備本身造成的損害和不利影響。

3.4 注重科學(xué)檢修，加強(qiáng)汽輪機(jī)設(shè)備性能

眾所周知，汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是一項(xiàng)復(fù)雜性的工程，而檢修工作是汽輪機(jī)的正常運(yùn)行的有力保障。但是，在實(shí)際的檢修過程中，人力、物力、財(cái)力都是需要考慮別的問題。因此，相關(guān)工作人員必須制定切實(shí)可行的計(jì)劃，嚴(yán)格落實(shí)汽輪機(jī)的日常維修與養(yǎng)護(hù)，建立健全維護(hù)體系，加大管理力度，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的精細(xì)化管理，才能更好地保障檢修工作的質(zhì)量和效率，進(jìn)一步解決汽輪機(jī)超加速保護(hù)問題。通過加強(qiáng)檢修工作，旨在通過進(jìn)一步加強(qiáng)日常的維修與養(yǎng)護(hù)，能夠及時(shí)地排查故障問題，有效地解決零部件磨損和老化問題，避免問題的擴(kuò)大化，降低故障發(fā)生的概率，進(jìn)而達(dá)到延長使用壽命、保護(hù)設(shè)備性能的目的。

3.5 注重汽輪機(jī)振動(dòng)的處理

汽輪機(jī)組超加速問題還表現(xiàn)在機(jī)組運(yùn)行期間的振動(dòng)異常現(xiàn)象，因此，相關(guān)工作人員必須對(duì)振動(dòng)的原因和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全方位的分析和檢查。首先，應(yīng)檢查主汽門及調(diào)節(jié)氣門、潤滑油溫、軸承回油溫度、油壓是否正常。其次，要適當(dāng)改變機(jī)組負(fù)荷、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，善于觀察振動(dòng)變化情況，并做好記錄，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)振動(dòng)原因的分析。最后，若未能查到振動(dòng)原因，應(yīng)聯(lián)系專業(yè)人員對(duì)振動(dòng)頻譜進(jìn)行測量，確定振動(dòng)原因并采取措施減輕或消除振動(dòng)源。

3.6 優(yōu)化汽輪機(jī)密封水系統(tǒng)

針對(duì)汽輪機(jī)密封水系統(tǒng)的問題，首先，應(yīng)對(duì)其原因進(jìn)行深入的分析，并根據(jù)具體問題具體分析，提出切實(shí)可行的解決辦法。其次，針對(duì)汽輪機(jī)密封水系統(tǒng)，通常情況下會(huì)采用定速給水的方法。但是，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，依然具備一定的不成熟性，雖然優(yōu)化了汽輪機(jī)密封水系統(tǒng)的一系列問題，也會(huì)因此在此過程中會(huì)消耗大量的能量消耗，因此，應(yīng)進(jìn)一步加大研究力度，降低能耗。除此之外，必須全面優(yōu)化水泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，保障設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，讓汽動(dòng)給水泵通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，達(dá)到降低成本，切實(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的目的。

3.7 配備專業(yè)人力和物質(zhì)資源

（1）汽輪機(jī)本身的質(zhì)量問題是進(jìn)行超加速保護(hù)的核心與關(guān)鍵所在，因此，必須注重采購物質(zhì)資源的重要性，嚴(yán)格保證設(shè)備的質(zhì)量問題能夠切實(shí)地滿足實(shí)際的需要，以及精密度是否能夠達(dá)到相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，這是至關(guān)重要的。（2）工作人員作為整個(gè)汽輪機(jī)超加速保護(hù)的主要操作者，針對(duì)工作人員的專業(yè)性和綜合能力必須予以充分重視。第一，必須擴(kuò)大人才儲(chǔ)備，拓寬招聘人力資源的方式和途徑，構(gòu)建一支高素質(zhì)、高水平，高能力的人才團(tuán)隊(duì)，從而更好地保障工作的順利開展。第二，必須根據(jù)具體情況具體分析，進(jìn)一步加強(qiáng)崗位培訓(xùn)力度，嚴(yán)格落實(shí)和完善崗位責(zé)任制，并加強(qiáng)考核力度和評(píng)價(jià)體系，旨在進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，不斷提高工作人員的技術(shù)水平，提高其處理實(shí)際問題的能力。

4 結(jié)語

綜上所述，汽輪機(jī)超加速保護(hù)問題依然面臨著諸多的問題，尚未得到有效地解決?；诖?，本文從汽輪機(jī)設(shè)備的相關(guān)概述角度作為出發(fā)點(diǎn)，簡要地分析和闡述了汽輪機(jī)超速的主要原因，重點(diǎn)地針對(duì)汽輪機(jī)超加速度保護(hù)問題以及優(yōu)化策略展開了深入的探析，旨在全方位、多層次、多角度的優(yōu)化汽輪機(jī)超加速保護(hù)系統(tǒng)，切實(shí)解決實(shí)際問題，更好地保障我國汽輪機(jī)的高效運(yùn)行，推動(dòng)發(fā)電領(lǐng)域更加持久、健康、高效地發(fā)展。