汽轮机大轴弯曲的原因分析及防范措施

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汽轮机大轴弯曲的原因分析及防范措施

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-26 14:01:41

湛江发电厂4号汽轮机为东方汽轮机厂生产，型号为N300—16.7/537/537—3(合缸),型式为亚临界中间再热、两缸两排汽、凝汽式汽轮机，通流级数为1调节级+9压力级+中压6级+低压2×6级，配汽方式为喷嘴调节。2003年10月28日，在小修前停机过程中，发生了一起由于运行人员监控调整不当，处理不果断，汽温汽压大幅度波动而造成的汽轮机大轴弯曲事故。
1设备损坏情况
2003年 11月23日对汽轮机高中压内外缸揭缸检查发现：
1)经测量高中压转子弯曲度，其中高中压中间汽封处的轴颈跳动值最大，其值为0.62 mm,弯曲度为0.31 mm,说明高中压转子已发生永久性弯曲。
2)高中压转子及下隔板全部吊出后，发现高压调节级至第8级压力动叶围带都有新磨痕，中压转子第11、12、13、14压力级动叶围带都有旧磨痕。
3)最为严重的是高中压转子中间汽封处轴颈局部磨痕较深，上下汽封高低齿与轴有摩擦，其中靠高压侧严重，个别轴凸肩磨掉三分之二，轴颈磨沟两侧表面氧化层松脱。
2原因分析
1)汽温汽压大幅度波动且超过紧急停机值而没有果断停机，是造成这次汽轮机大轴弯曲的直接原因。在这次滑参数停机过程中，特别是在锅炉燃烧不稳，主再热蒸汽汽温出现失控时，主蒸汽温度几分钟内由328 ℃下降至272 ℃，下降了56 ℃，已符合了汽轮机事故处理中紧急停机的条件，而运行人员没有及时果断紧急打闸停机。据查，当主汽压力将至4.2 Mpa时，对应的饱和温度为253 ℃，这时主蒸汽温度只有272 ℃，过热度仅有19 ℃，按规程规定过热度应大于50 ℃，低温蒸汽进入汽轮机后，汽缸本体收缩变形，发生动静碰磨，导致汽轮机大轴弯曲。字串1
2)防范措施、规程制度不完善是造成事故的主要原因。机组在滑停过程中，专业管理人员和运行值班员对敲打清空粉仓引起锅炉燃烧不稳定，造成参数异常波动而引起对汽轮机冲击危害的严重性认识不足，没有针对特殊的运行方式做好充分的事故预想和采取防范措施。《汽轮机运行规程》中缺乏供运行人员操作时进行对照的停机曲线，如机组正常停机时的降温降压曲线、停机后汽缸主要金属温度的下降曲线、正常停机惰走曲线和紧急破坏真空停机过程的惰走曲线等。
3)对停机过程发生的异常情况不重视，没有及时组织专业技术人员进行深入分析，这是导致机组小修后5次开机不成功，检修时间延长，事故损失扩大的重要原因。如停机时转子惰走时间从正常值4 min缩短至21 min，机组转速降至2 000 r／min以下时没有监视机组振动情况，停机后DCS历史数据库内存资料丢失等。
3事故防范措施
1)应根据机组的具体特性及制造厂家的要求，制定出机组在各种状态下的典型启动曲线（冷态、温态、热态滑参数启动）和停机曲线（滑参数停机和中参数停机的降温降压曲线、停机后汽缸主要金属温度的下降曲线、正常停机惰走曲线和紧急破坏真空停机过程的惰走曲线等），并编入运行规程。
2)滑参数停机过程中，专业技术人员应根据特殊情况，制订出具体滑参数停机方案和防范措施，值班人员应严格执行。如烧空煤粉仓滑停时，要制订以防止下粉不均，燃烧不稳，爆燃等异常情况，造成汽温大幅度波动的反事故技术措施等等。

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3)机组监测仪表必须完好准确，并定期进行校验，尤其是大轴弯曲表、振动表和汽缸金属温度表，应按热工监督条例进行统计考核。
4)发生下列情况之一，应立即打闸停机：
（1）机组正常运行时，主、再热蒸汽温度在10 min内突然下降50 ℃；或机组启、停过程中主、再热蒸汽温度在10 min内突然上升或下降50 ℃。
（2）高压外缸上、下缸温差超过50 ℃，高压内缸上、下缸温差超过35 ℃时。
（3）机组在启动过程中，转速在1 200 r／min以下，轴承振动超过0.03 mm，过临界转速时轴承振动超过0.1 mm或相对轴振动值超过0.25 mm，应立即打闸停机，严禁强行通过临界转速或降速暖机。
（4）机组运行中要求轴承振动不超过0.03 mm或相对轴振动不超过0.08 mm,超过时应设法消除，当相对轴振动大于0.25 mm应立即打闸停机；当轴承振动变化0.015mm或相对轴振动变化0.05 mm，应查明原因设法消除，当轴承振动突然增加0.05 mm，（或振动突然增加虽未达到0.05 mm，但机组声音异常，机内有异音时），应立即打闸停机。
5)汽轮机启动前必须符合以下条件，否则禁止启动：
（1）大轴晃动、串轴、胀差、低油压、转速和振动等表记显示正确，并正常投入。
（2）大轴晃动值不应超过制造厂的规定值，或大于原始值的0.03 mm。字串9
（3）高压外缸上、下缸温差不超过50 ℃。高压内缸上、下缸温差不超过35 ℃；启动前上、下缸温差超标不允许采用投夹层加热来缩小缸温差的办法以满足启动条件。
（4）主蒸汽温度必须高于额定蒸汽温度；蒸汽过热度不低于50 ℃。
(5)机组冲转过程中因振动异常停机必须回到盘车状态时，应全面检查，认真分析，查明原因。当机组已符合启动条件时，连续盘车不少于4 h才允许再次启动，严禁盲目启动。
(6)机组热态启动前应检查停机记录和停机后汽缸金属温度记录，并与正常停机曲线和正常状态下的汽缸金属温度下降曲线进行比较，若有异常认真分析，查明原因，采取措施及时处理。
(7)停机后应认真检查、监视凝汽器、除氧器和加热器的水位，防止冷汽、冷水进入汽轮机，造成转子弯曲。
(8)停机后应立即投入盘车。当盘车电流较正常值大、摆动或有异音时，应及时分析、处理。当轴封摩擦严重时，应先改为手动的方式盘车180°，待摩擦基本消失后投入连续盘车。当盘车盘不动时，禁止强行盘车。
9)热态启动时应先投轴封后抽真空，高压轴封使用的高温汽源应与金属温度相匹配，轴封汽管道应充分暖管、疏水，防止冷水或冷汽从轴封进入汽轮机。
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