1、汽輪機超速事故舉例及防止措施汽輪機超速事故舉例及防止措施汽機所安全生產(chǎn)月講座一、汽輪機超速造成的危害 二、引起汽輪機超速的原因 三、汽輪機超速保護 四、汽輪機超速案例 五、防止汽輪機超速事故的措施一、汽輪機超速造成的危害一、汽輪機超速造成的危害 1. 對汽輪機轉(zhuǎn)子具有破壞性 汽輪機在運行過程中，葉片所受的離心力和轉(zhuǎn)速的平方成正比，即是說，轉(zhuǎn)速雖然上升不大，但轉(zhuǎn)子上所承受的離心力就成幾何倍的增長，如果超速，會使得汽輪機轉(zhuǎn)子承受超過設(shè)計值的離心力進而產(chǎn)生破壞，所以超速現(xiàn)象對汽輪機是極為危險的。 2.引起汽輪機的振動 一方面表現(xiàn)在：由質(zhì)量不平衡引起的汽輪機振動和質(zhì)量不平衡部分所受的離心力有直接關(guān)系，

2、而離心力可以表示為： F=m2r 即轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時所受的不平衡離心力和旋轉(zhuǎn)速度的平方成正比，這就使得汽輪機隨著轉(zhuǎn)速的上升振動也會上升 另一方面汽輪機超速會導(dǎo)致汽輪機到達臨界轉(zhuǎn)速進而引起振動：轉(zhuǎn)機的轉(zhuǎn)子在設(shè)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(zhuǎn)的時候要注意的臨界轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的頻率。所以，汽輪機正常的工作轉(zhuǎn)速都不在臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。但當汽輪機轉(zhuǎn)速超過工作轉(zhuǎn)速，達到轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的震動還要大的多。 3.綜合表現(xiàn) 汽輪機超速時，以上危害是同時發(fā)生的，并相互影響形成惡性循環(huán)： 汽輪機超速轉(zhuǎn)子離心力上升 振動上升達到二階臨界轉(zhuǎn)速 振動大幅上升

3、動靜摩擦 振動繼續(xù)增加破壞轉(zhuǎn)子（包括動靜摩擦破壞和離心力超出設(shè)計值破壞）汽輪機報廢。 二、引起汽輪機超速的原因 首先，汽輪機的超速發(fā)生在汽輪發(fā)電機組空載時，其最根本的原因在于進入汽輪機做工的蒸汽量大于汽輪機空載并維持3000rpm所需的蒸汽量。這種情況通常發(fā)生在汽輪機瞬間甩掉電負荷或汽負荷而相應(yīng)的切斷汽輪機進汽的措施失效的情況下。 具體原因如下： 1.閥門嚴密性不合格 汽輪機甩負荷或者帶負荷打閘的情況下雖然調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)動作，如果主汽門和調(diào)速汽門關(guān)閉但沒有關(guān)嚴，導(dǎo)致汽輪機仍然進汽，造成轉(zhuǎn)速上升。 2.抽汽逆止閥關(guān)閉不嚴 在汽輪機帶抽汽負荷的情況下，打閘甩負荷后如果抽汽逆止閥關(guān)閉不嚴，會造成抽汽系

4、統(tǒng)向汽輪機反向供汽，造成汽輪機超速 3.調(diào)節(jié)系統(tǒng)機械故障 調(diào)節(jié)系統(tǒng)在甩負荷和打閘的情況下控制調(diào)門和主汽門關(guān)閉，如果其機械部分故障，如卡澀、漏油等情況，會導(dǎo)致甩負荷打閘后汽門不關(guān)閉，造成超速 4.調(diào)節(jié)系統(tǒng)電氣控制部分故障 調(diào)節(jié)系統(tǒng)電氣控制部分故障，如卡件損壞、電磁閥卡澀等情況，也會導(dǎo)致甩負荷打閘后汽門不關(guān)閉，造成超速 5.閥門關(guān)閉速度不合格 打閘后主汽門和調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉速度過慢，不能及時切斷汽輪機進汽，也會導(dǎo)致超速 6.OPC故障甩負荷故障 正常甩電負荷時，OPC保護動作，汽輪機主汽門開啟、調(diào)節(jié)汽門迅速關(guān)閉，以切斷汽輪機供汽防止超速。但當OPC動作故障時，不能切斷汽輪機進汽，就會引起超速。 7.危

5、急保安系統(tǒng)故障 汽輪機設(shè)有超速保護，在發(fā)生超速后，相應(yīng)的保護措施失效，不能及時切斷汽源以降低汽輪機轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致汽輪機轉(zhuǎn)速進一步升高。 三、汽輪機超速保護： 1.OPC保護 火電機組超速保護系統(tǒng)OPC(Over speed Protect Controller)是一種抑制發(fā)電機組超速的保護控制,其作用是在汽輪機出現(xiàn)超速時,關(guān)閉所有調(diào)節(jié)汽門和抽汽逆止閥,防止汽輪機轉(zhuǎn)速進一步升高。 當汽輪機轉(zhuǎn)速升高至額定轉(zhuǎn)速的103%（3090rpm）時，OPC保護動作，調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出指令迅速關(guān)閉所有調(diào)速汽門和抽汽逆止閥使汽輪機轉(zhuǎn)速下降 2.電超速（包括DEH超速和TSI超速） 汽輪機安全監(jiān)視系統(tǒng)TSI(Turbine

6、 Supervisory Instrumentation) 汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH(Digital Electric Hydraulic Control System) 電超速動作過程：當汽輪機轉(zhuǎn)速升高至額定轉(zhuǎn)速的110%（3300rpm）時，電超速保護動作，由DEH和TSI系統(tǒng)同時發(fā)出打閘指令迅速關(guān)閉主汽門、調(diào)速汽門和抽汽逆止閥，實現(xiàn)停機。 3.機械超速保護 機械超速保護系統(tǒng)由危急遮斷器和危急遮斷油門組成，危機遮斷器采用離心飛錘式，當轉(zhuǎn)速升至3300-3360 r/min時，飛錘因離心力克服彈簧力而飛出，使危機遮斷油門的脫鉤而動作，泄掉保安油壓實現(xiàn)停機 四、汽輪機超速案例 1999年2

7、月25日凌晨1時40分左右，中國石油烏魯本齊石油化工總廠(以下簡稱烏石化)熱電廠3號發(fā)電機一變壓器組污閃，3號汽輪發(fā)電機組甩負荷。在當班操作人員進行事故處理時，發(fā)生汽輪機超速飛車的設(shè)備事故，同時發(fā)電機及機組油系統(tǒng)著火。事故無人員傷亡，設(shè)備直接經(jīng)濟損失1916萬元。 1. 事故經(jīng)過事故經(jīng)過 1999年年2月月25日，烏石化熱電廠汽機日，烏石化熱電廠汽機車間主任薛良、副主任顧宗軍與汽機車間車間主任薛良、副主任顧宗軍與汽機車間15名工名工人當班，其中人當班，其中3號汽機組由司機曹磊、副司機黃號汽機組由司機曹磊、副司機黃漢添和馬新俊值班。漢添和馬新俊值班。 凌晨凌晨1時時37分分48秒，秒，3號發(fā)號發(fā)

8、電機一變壓器組發(fā)生污閃，使電機一變壓器組發(fā)生污閃，使3號發(fā)電機組跳閘，號發(fā)電機組跳閘，3號機組電功率從號機組電功率從41MW甩到零。汽輪機抽汽逆止甩到零。汽輪機抽汽逆止閥水壓聯(lián)鎖保護動作，各段抽汽逆止閥關(guān)閉。轉(zhuǎn)閥水壓聯(lián)鎖保護動作，各段抽汽逆止閥關(guān)閉。轉(zhuǎn)速飛升到速飛升到3159rmin后下降。后下降。 曹磊令黃漢添到現(xiàn)場確認自動主汽門是否關(guān)閉，曹磊令黃漢添到現(xiàn)場確認自動主汽門是否關(guān)閉，并確認轉(zhuǎn)速。后又令馬新俊啟動交流潤滑油泵檢并確認轉(zhuǎn)速。后又令馬新俊啟動交流潤滑油泵檢查。薛良趕到查。薛良趕到3號機機頭，看到黃漢添在調(diào)整同號機機頭，看到黃漢添在調(diào)整同步器。薛良檢查機組振動正常，自動主汽門和調(diào)步器。

9、薛良檢查機組振動正常，自動主汽門和調(diào)速汽門關(guān)閉，轉(zhuǎn)速速汽門關(guān)閉，轉(zhuǎn)速2960rmin，認為是污閃造成，認為是污閃造成機組甩負荷，就命令黃漢添復(fù)位調(diào)壓器，自己去機組甩負荷，就命令黃漢添復(fù)位調(diào)壓器，自己去復(fù)位同步器。復(fù)位同步器。 由辦公室趕至由辦公室趕至3號機控制室的顧宗軍，在看到號機控制室的顧宗軍，在看到3號號控制屏光字牌后控制屏光字牌后(3號機控制盤上光字牌顯示號機控制盤上光字牌顯示“發(fā)發(fā)電機差動保護動作和電機差動保護動作和“自動主汽門關(guān)閉自動主汽門關(guān)閉”)，向曹，向曹磊詢問有關(guān)情況，同意維持空轉(zhuǎn)、開啟主汽門，磊詢問有關(guān)情況，同意維持空轉(zhuǎn)、開啟主汽門，并將汽機熱工聯(lián)鎖保護總開關(guān)切至并將汽機熱工

10、聯(lián)鎖保護總開關(guān)切至“退除退除”位置。位置。 隨后顧宗軍又趕到隨后顧宗軍又趕到3號機機頭，看到黃漢添正號機機頭，看到黃漢添正在退中壓調(diào)壓器，就令黃漢添去復(fù)位低壓調(diào)壓器，在退中壓調(diào)壓器，就令黃漢添去復(fù)位低壓調(diào)壓器，自己則復(fù)位中壓調(diào)壓器。黃漢添在復(fù)位低壓調(diào)壓自己則復(fù)位中壓調(diào)壓器。黃漢添在復(fù)位低壓調(diào)壓器時，出現(xiàn)機組加速，機頭顫動，汽輪機聲音越器時，出現(xiàn)機組加速，機頭顫動，汽輪機聲音越來越大等異常情況來越大等異常情況(事后調(diào)查證實是由于低壓抽汽事后調(diào)查證實是由于低壓抽汽逆止閥不起作用，造成外管網(wǎng)蒸汽倒流引起汽輪逆止閥不起作用，造成外管網(wǎng)蒸汽倒流引起汽輪機超速的機超速的)。 薛良看到機組轉(zhuǎn)速上升到薛良看到

11、機組轉(zhuǎn)速上升到3300rmin時，立即手時，立即手打危急遮斷器按鈕，關(guān)閉自動主汽門，同時將同打危急遮斷器按鈕，關(guān)閉自動主汽門，同時將同步器復(fù)位，但機組轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。薛良和馬新步器復(fù)位，但機組轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。薛良和馬新俊又數(shù)次手打危急遮斷器按鈕，但轉(zhuǎn)速依然飛速俊又數(shù)次手打危急遮斷器按鈕，但轉(zhuǎn)速依然飛速上升，在轉(zhuǎn)速達到上升，在轉(zhuǎn)速達到3800rmin時，薛良下令撤離，時，薛良下令撤離，馬新俊在撤退中，看見的轉(zhuǎn)速為馬新俊在撤退中，看見的轉(zhuǎn)速為4500rmin。 約約1時時40分左右，分左右，3號機組發(fā)生超速飛車。隨即號機組發(fā)生超速飛車。隨即一聲巨響，機組中部有物體飛出，保溫棉渣四處一聲巨響，機組中

12、部有物體飛出，保溫棉渣四處散落，汽機下方及冷油器處起火。散落，汽機下方及冷油器處起火。 烏石化和熱電廠領(lǐng)導(dǎo)迅速趕至現(xiàn)場組織事故搶烏石化和熱電廠領(lǐng)導(dǎo)迅速趕至現(xiàn)場組織事故搶險，并采取緊急措施對熱電廠的運行設(shè)備和系統(tǒng)險，并采取緊急措施對熱電廠的運行設(shè)備和系統(tǒng)進行隔離。于凌晨進行隔離。于凌晨4：20將火撲滅，此時，汽輪將火撲滅，此時，汽輪機本體仍繼續(xù)向外噴出大量蒸汽，當將機本體仍繼續(xù)向外噴出大量蒸汽，當將1.27MPa抽汽供外網(wǎng)的電動門關(guān)閉后，蒸汽噴射隨即停止。抽汽供外網(wǎng)的電動門關(guān)閉后，蒸汽噴射隨即停止。事故原因分析事故原因分析 (一)1.27MPa抽汽逆止閥閥碟鉸制孔螺栓斷裂使閥碟脫落，抽汽逆止閥無

13、法關(guān)閉，是機組超速飛車的主要直接原因。 通過調(diào)查表明，3號機發(fā)生超速飛車是在按正常程序恢復(fù)生產(chǎn)，復(fù)位低壓調(diào)壓器時，由于外管網(wǎng)低壓蒸汽倒流進入汽輪機所引起的。根據(jù)對127MPa抽汽逆止閥解體檢查和鑒定結(jié)果證實，造成低壓蒸汽倒流的原因是：抽汽逆止閥鉸制孔螺栓斷裂，閥碟脫落，致使該逆止閥無法關(guān)閉。 事故原因分析(二)運行人員在發(fā)電機差動保護動作后，應(yīng)先關(guān)閉抽汽電動門后解列調(diào)壓器。但依據(jù)制造廠資料編制的規(guī)程有關(guān)條款模糊不清，未明確上述操作的先后順序，3號機組操作人員對操作順序不明確，導(dǎo)致復(fù)位調(diào)壓器后，中低壓旋轉(zhuǎn)隔板開啟，使得低壓抽汽可以順利返回排汽側(cè)，是機組超速飛車的次要直接原因。 (三)在事故處理中

14、，司機曹磊在關(guān)閉抽汽電動門時投有確認閥門關(guān)閉情況，低壓抽汽電動閥系統(tǒng)實際處于開啟狀態(tài)，使之與閥碟脫落的低壓蒸汽逆止閥形成通道，導(dǎo)致低壓蒸汽倒流，是飛車的間接原因事故原因分析事故原因分析 (四四)事故之后盲目啟動，沒有對機組進行全事故之后盲目啟動，沒有對機組進行全檢查，沒有發(fā)現(xiàn)低壓抽汽的逆止閥和電動檢查，沒有發(fā)現(xiàn)低壓抽汽的逆止閥和電動閥均未關(guān)閉閥均未關(guān)閉 (五五)熱控保護不完整熱控保護不完整,即打閘的同時控制系即打閘的同時控制系統(tǒng)沒有關(guān)閉中低壓旋轉(zhuǎn)隔板，導(dǎo)致超速后統(tǒng)沒有關(guān)閉中低壓旋轉(zhuǎn)隔板，導(dǎo)致超速后運行人員多次打閘都沒有隔斷低壓抽汽在運行人員多次打閘都沒有隔斷低壓抽汽在汽缸中流通汽缸中流通 (六

15、六)事故出現(xiàn)后沒有冷靜分析事故原因，而事故出現(xiàn)后沒有冷靜分析事故原因，而是盲目操作，導(dǎo)致了事故的擴大。如果超是盲目操作，導(dǎo)致了事故的擴大。如果超速后發(fā)現(xiàn)超速的原因是低壓抽汽反汽，就速后發(fā)現(xiàn)超速的原因是低壓抽汽反汽，就可立即采取措施隔斷反汽，進而控制事故?？闪⒓床扇〈胧└魯喾雌M而控制事故。 以下羅列一些案例及事故原因分析 （1）1988年某廠一臺國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機組，在進行危急保安器提升轉(zhuǎn)速試驗時，在用超速滑閥提升轉(zhuǎn)速中調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控，轉(zhuǎn)速忽然上升到3500r/min多，機組劇烈振動，造成軸系斷裂為13段，多處是軸頸部分斷裂，整個汽輪機和發(fā)電機毀壞報廢，損失2500多萬元。 （2）198

16、5年某廠一臺國產(chǎn)200MW機組運行中，發(fā)電機開關(guān)掉閘甩負荷后，轉(zhuǎn)速上升，危急保安器固然動作，關(guān)閉了高壓自動主汽門、調(diào)節(jié)汽門，但由于右側(cè)中壓主汽門自動關(guān)閉器卡澀，造成右側(cè)中壓主汽門延時封閉，再熱器余汽使機組轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，約在3800r/min時，機組劇烈振動，中、低壓轉(zhuǎn)子間的加長軸對輪螺栓斷裂拉脫，高、中壓轉(zhuǎn)子繼續(xù)上升到4500r/min左右，軸系斷裂成5段，高中壓轉(zhuǎn)子、汽缸通流部分嚴重毀壞，軸承、油管損壞后透平油漏出起火，經(jīng)奮力搶救撲滅。事故后經(jīng)鑒定，汽輪機本體報廢，發(fā)電機修復(fù)后繼續(xù)使用，經(jīng)8個多月耗資1400多萬元才恢復(fù)運行。 （3）1990年某廠一臺25MW中壓汽輪機組，在鍋爐滿水后蒸汽帶

17、水進進汽輪機時打閘停機，但因自動主汽門、調(diào)節(jié)汽門卡澀未能完全封閉，機組仍帶有2萬多千瓦有功負荷，而汽機運行職員卻按解列按鈕將發(fā)電機與系統(tǒng)解列，造成機組嚴重超速，軸系斷裂為11段，多處從軸頸部位扭斷，汽機葉輪、大軸、汽缸斷裂飛出，汽輪機和發(fā)電機毀壞報廢。 （4）1990年某自備廠一臺50MW供熱機組，在機組停機時，負荷減到7MW再也減不下來，操縱職員未看功率表，只看到調(diào)節(jié)汽門已封閉，即打閘停機并將機組解列，主汽門、調(diào)節(jié)汽門固然封閉，但與熱網(wǎng)連接的抽汽逆止門卡澀未能封閉，導(dǎo)致熱網(wǎng)系統(tǒng)蒸汽返進汽輪機造成機組嚴重超速報廢。 五、防止汽輪機超速事故的措施 為防止汽輪機超速，防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項

18、重點要求明確提出以下要求： 1 在額定蒸汽參數(shù)下，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)能維持汽輪機在額定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運行，甩負荷后能將機組轉(zhuǎn)速控制在超速保護動作轉(zhuǎn)速以下。 2 各種超速保護（OPC超速保護、電超速保護和機械超速保護）必須正常投入運行，超速保護不能可靠動作時，禁止機組啟動和運行。 3 機組重要的運行監(jiān)測表計，尤其是轉(zhuǎn)速表，顯示不正確或失效，嚴禁機組啟動。運行中的機組，在無任何有效監(jiān)測手段的情況下，必須停止運行。 4 潤滑油和抗燃油的油質(zhì)應(yīng)合格。在油質(zhì)和清潔度不合格的情況下，嚴禁機組啟動。 5 測試汽門關(guān)閉時間應(yīng)符合設(shè)計要求，確認高壓主汽門、調(diào)節(jié)汽門、中低壓供熱調(diào)節(jié)汽門及各段抽汽逆止門均能迅速關(guān)閉，并嚴格按規(guī)程做好上述汽門的定期活動試驗，避免汽閥卡澀。 6 機組做真實超速前，必須先做手動停機試驗，確認就地和遠方停機試驗合格后，允許做超速試驗，并設(shè)專人負責(zé)就地和遠方停機按扭。當轉(zhuǎn)速超過3330r/min而安全系統(tǒng)的超速保護未動作時，立即手動停機。 7 正常停機時，在打閘后，應(yīng)先檢查有功功率到零、電度表停轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)后，再將發(fā)電機與系統(tǒng)解列，或采用發(fā)電機逆功率保護動作解列，嚴禁帶負荷解列。 8 DEH系統(tǒng)設(shè)有完善的機組啟動邏輯和