汽轮发电机组甩负荷事故分析

汽轮发电机组甩负荷事故分析 1 引 言 　　所谓甩负荷事故是指汽轮发电机组突然卸掉全部或部分负荷的一种事故现象。甩负荷事故的发生对汽轮机的安全稳定运行影响甚大，必须引起运行值班人员和有关人员的高度重视。 2 甩负荷的原因及危害 2.1 甩负荷的类型 　　汽轮发电机组甩负荷主要有以下几种类型： (1) 因供电输变线路突然跳闸，使机组负荷无法正常输出； (2) 发电机保护动作，跳开发电机出口开关； (3) 汽轮机保护动作，高中压自动主汽门突然关闭； (4) 运行中某一自动主汽门、调速汽门或某一油动机突然关闭。 2.2 甩负荷的判断 　　机组发生甩负荷时　，运行值班人员要迅速判明甩负荷的原因，然后才能采取对应的措施进行处理，判断的方法主要有以下几种： (1) 当由电气原因（上述1，2种类型）造成机组甩负荷时，则发电机甩去全部或大部分负荷（仅剩下厂用电负荷），这时机组最显著的特征是转速升高，若汽轮机调速系统的动态特性不理想，就会造成汽轮机超速保护动作而停机。 (2) 当由汽轮机保护动作（上述第3种类型）造成机组甩负荷时，则发电机组会甩去全部负荷，此时机组转速与甩负荷前相比基本不变。由于高中压自动主汽门的关闭，切断了进入汽轮机的所有蒸汽，此时机组得以维持稳定转速全靠电网的返送电，即发电机组变为电动机运行模式，称为逆功率运行。 (3) 当由主调门突关（上述第4种类型）造成机组甩负荷时，则发电机组仅甩去部分负荷，机组转速保持不变。其甩负荷量视突然关闭的主调门的通流量，占机组当时进汽量的份额而定，同时也与主调门的类别有关。就200 MW汽轮发电机组而言，高压主汽门突关比中压主汽门突关甩负荷量大；1，2号高调门突关比3，4号高调门突关影响更大；单一中压调门突关对负荷的影响较小；中压油动机突关比高压油动机突关要严重得多。如2001年2月9日，某厂一台200 MW汽轮机的3号中调门运行中突关，对负荷的影响甚微，从负荷历史曲线上看基本上觉察不到。而2001年3月16日，某厂一台200 MW汽轮机的中压油动机突关，机组负荷由107.5 MW瞬间降至18.32 MW。 2.3 甩负荷事故的危害 　　运行中汽轮发电机组甩负荷，不仅给电网的稳定运行带来了一定的负面影响，而且直接对机组的安全运行构成了威胁，其危害性主要表现在以下几个方面： (1) 甩负荷是造成机组超速的主要因素，超速的结果往往会造成超速保护动作而停机，更有甚者还会造成汽轮发电机组因飞车而毁坏。 (2) 甩负荷后对机组形成了一次较大的热冲击。 　　甩负荷后机组负荷发生了大幅度的变化，则进入汽轮机的蒸汽量随之而减小，由于调速汽门的节流作用，通过汽轮机通流部分的蒸汽温度将发生大幅度的降低，使汽缸、转子表面受到急剧冷却，致使其中产生很大的热应力。有数据表明：运行中机组突然甩去50%负荷时，在汽缸、转子金属部件中产生的热应力最为严重。　若因汽轮机保护动作，高中压自动主汽门突关甩去全部负荷时，虽然汽轮机暂时没有蒸汽通过，但以后的事故处理需要使汽轮机重新进汽，极热态启动往往会产生更大的热冲击。 (3) 甩负荷过程伴随着一次较大的机械冲击。 　　甩负荷后由于机组负荷的突然改变，使流经汽轮机通流部分的蒸汽流量和状态随之改变，则作用于转子上的轴向推力也发生了变化，轴向位移指示值发生突变，造成推力轴承和联轴器螺栓受到一次较大的机械冲击。如2001年2月2日，某厂一台200 MW汽轮机的2号高调门运行中突关，造成负荷突降20 MW左右，轴向位移指示值变化了0.34 mm。2001年3月16日，某厂一台200 MW汽轮机中压油动机突关，造成负荷突降90 MW，轴向位移指示值变化了0.558 mm。 (4) 甩负荷对汽轮发电机转子构成一次较大的扰动。运行中机组突然甩负荷后，会使原来运行相对平稳的转子受到一次不平衡的汽流冲击，诱发机组振动突变。从上述2次机组甩负荷的情况看，均使汽轮机轴振和轴承振动发生了突变，其中前者使2号轴振突增44 祄，2号轴承振动突增11 祄。后者使2号轴振突增30 祄，6号轴承振动突　增20 祄，7号轴承振动突增16 祄，其它轴振和轴承振动均有变化。若甩去部分负荷后，造成发电机出口三相电流不平衡时，还会诱发机组产生扭转振动。某厂一台200 MW汽轮发电机组曾因主变出口相间短路，发电机故障保护动作机组全甩负荷后，发现该机发励对轮螺栓扭断数条。 (5) 甩负荷后还会形成压力容器超压运行，轻者引起安全阀启跳，重者造成压力容器变形或爆破。如2001年3月16日，某厂机组甩负荷后造成二次汽压急剧升高，中压自动主汽门前压力一度高达3.61 MPa，引起二次汽安全门动作启跳。 3 防范措施 　　防止汽轮发电机组甩负荷的相应措施归纳如下： (1) 要严格按照工艺要求和标准对机组进行检修，确保调速系统静态特性符合设计要求，保证调速系统工作性能满足甩负荷的需要。 (2) 加强对油质的监督和管理，大小修中应对主油箱和油系统管道、附件进行彻底清理，以清除系统中残留的粒状杂质。运行中应调整好轴承箱负压和轴封供汽压力，避免油中的颗粒度和水分超标，同时也要加强对油样的跟踪化验，确保油质合乎要求。 (3) 运行中应按反事故措施的要求，定期进行自动主汽门和调速汽门的活动试验，保证自动主汽门和调速汽门动作灵活，无卡涩现象。 (4) 严禁汽轮机组处于高压油动机全开或过开状态下运行，以避免高压油动机卡涩而动作不灵活。 (5) 运行中要加强对液压调速系统部套油压的监视，如果一、二、三次脉动油压，油动机活塞上下油压等表计指示异常时，应及时分析处理。