汽輪發(fā)電機組甩負荷事故的剖析

1、汽輪發(fā)電機組甩負荷事故的剖析1 引 言所謂甩負荷事故是指汽輪發(fā)電機組突然卸掉全部或部分負荷的一種事故現(xiàn)象。甩負荷事故的發(fā)生對汽輪機的安全穩(wěn)定運行影響甚大，必須引起運行值班人員和有關人員的高度重視。2 甩負荷的原因及危害2.1甩負荷的類型汽輪發(fā)電機組甩負荷主要有以下幾種類型：(1) 因供電輸變線路突然跳閘，使機組負荷無法正常輸出；(2) 發(fā)電機保護動作，跳開發(fā)電機出口開關；(3) 汽輪機保護動作，高中壓自動主汽門突然關閉；(4) 運行中某一自動主汽門、調(diào)速汽門或某一油動機突然關閉。2.2甩負荷的判斷機組發(fā)生甩負荷時，運行值班人員要迅速判明甩負荷的原因，然后才能采取對應的措施進行處理，判斷的方法主

2、要有以下幾種：(1) 當由電氣原因（上述 1，2 種類型）造成機組甩負荷時，則發(fā)電機甩去全部或大部分負荷 （僅剩下廠用電負荷） ，這時機組最顯著的特征是轉速升高，若汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性不理想，就會造成汽輪機超速保護動作而停機。(2) 當由汽輪機保護動作 （上述第 3 種類型）造成機組甩負荷時，則發(fā)電機組會甩去全部負荷，此時機組轉速與甩負荷前相比基本不變。由于高中壓自動主汽門的關閉，切斷了進入汽輪機的所有蒸汽，此時機組得以維持穩(wěn)定轉速全靠電網(wǎng)的返送電，即發(fā)電機組變?yōu)殡妱訖C運行模式，稱為逆功率運行。(3) 當由主調(diào)門突關 （上述第 4 種類型）造成機組甩負荷時，則發(fā)電機組僅甩去部分負荷，機組轉

3、速保持不變。其甩負荷量視突然關閉的主調(diào)門的通流量，占機組當時進汽量的份額而定，同時也與主調(diào)門的類別有關。就200 MW汽輪發(fā)電機組而言，高壓主汽門突關比中壓主汽門突關甩負荷量大；1，2 號高調(diào)門突關比3，4 號高調(diào)門突關影響更大；單一中壓調(diào)門突關對負荷的影響較?。恢袎河蛣訖C突關比高壓油動機突關要嚴重得多。如2001 年 2 月 9 日，某廠一臺200 MW汽輪機的 3 號中調(diào)門運行中突關，對負荷的影響甚微，從負荷歷史曲線上看基本上覺察不到。而2001 年3 月16 日，某廠一臺200 MW汽輪機的中壓油動機突關，機組負荷由107.5 MW瞬間降至18.32 MW。2.3甩負荷事故的危害運行中汽

4、輪發(fā)電機組甩負荷，不僅給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來了一定的負面影響，而且直接對機組的安全運行構成了威脅，其危害性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 甩負荷是造成機組超速的主要因素，超速的結果往往會造成超速保護動作而停機，更有甚者還會造成汽輪發(fā)電機組因飛車而毀壞。(2) 甩負荷后對機組形成了一次較大的熱沖擊。甩負荷后機組負荷發(fā)生了大幅度的變化，則進入汽輪機的蒸汽量隨之而減小，由于調(diào)速汽門的節(jié)流作用，通過汽輪機通流部分的蒸汽溫度將發(fā)生大幅度的降低，使汽缸、轉子表面受到急劇冷卻，致使其中產(chǎn)生很大的熱應力。有數(shù)據(jù)表明：運行中機組突然甩去50%負荷時，在汽缸、轉子金屬部件中產(chǎn)生的熱應力最為嚴重。 若因汽輪機保護動作

5、，高中壓自動主汽門突關甩去全部負荷時，雖然汽輪機暫時沒有蒸汽通過，但以后的事故處理需要使汽輪機重新進汽，極熱態(tài)啟動往往會產(chǎn)生更大的熱沖擊。(3) 甩負荷過程伴隨著一次較大的機械沖擊。甩負荷后由于機組負荷的突然改變，使流經(jīng)汽輪機通流部分的蒸汽流量和狀態(tài)隨之改變，則作用于轉子上的軸向推力也發(fā)生了變化，軸向位移指示值發(fā)生突變，造成推力軸承和聯(lián)軸器螺栓受到一次較大的機械沖擊。如2001 年 2 月 2 日，某廠一臺 200 MW汽輪機的2 號高調(diào)門運行中突關，造成負荷突降20 MW左右，軸向位移指示值變化了 0.34 mm。2001 年 3 月 16 日，某廠一臺 200 MW汽輪機中壓油動機突關，造

6、成負荷突降90 MW，軸向位移指示值變化了0.558 mm。(4) 甩負荷對汽輪發(fā)電機轉子構成一次較大的擾動。運行中機組突然甩負荷后，會使原來運行相對平穩(wěn)的轉子受到一次不平衡的汽流沖擊，誘發(fā)機組振動突變。從上述2 次機組甩負荷的情況看，均使汽輪機軸振和軸承振動發(fā)生了突變，其中前者使2 號軸振突增44 祄， 2 號軸承振動突增11 祄。后者使 2 號軸振突增 30 祄， 6 號軸承振動突增 20 祄， 7 號軸承振動突增16 祄，其它軸振和軸承振動均有變化。若甩去部分負荷后，造成發(fā)電機出口三相電流不平衡時，還會誘發(fā)機組產(chǎn)生扭轉振動。某廠一臺200 MW汽輪發(fā)電機組曾因主變出口相間短路，發(fā)電機故障

7、保護動作機組全甩負荷后，發(fā)現(xiàn)該機發(fā)勵對輪螺栓扭斷數(shù)條。(5) 甩負荷后還會形成壓力容器超壓運行，輕者引起安全閥啟跳，重者造成壓力容器變形或爆破。如2001 年 3 月 16 日，某廠機組甩負荷后造成二次汽壓急劇升高，中壓自動主汽門前壓力一度高達3.61 MPa，引起二次汽安全門動作啟跳。3 防范措施防止汽輪發(fā)電機組甩負荷的相應措施歸納如下：(1) 要嚴格按照工藝要求和標準對機組進行檢修，確保調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性符合設計要求，保證調(diào)速系統(tǒng)工作性能滿足甩負荷的需要。(2) 加強對油質(zhì)的監(jiān)督和管理，大小修中應對主油箱和油系統(tǒng)管道、附件進行徹底清理，以清除系統(tǒng)中殘留的粒狀雜質(zhì)。運行中應調(diào)整好軸承箱負壓和軸封供汽壓力，避免油中的顆粒度和水分超標，同時也要加強對油樣的跟蹤化驗，確保油質(zhì)合乎要求。(3) 運行中應按反事故措施的要求，定期進行自動主汽門和調(diào)速汽門的活動試驗，保證自動主汽門和調(diào)速汽門動作靈活，無卡澀現(xiàn)象。(