一起300 MW機(jī)組汽缸進(jìn)冷汽事故的處理

王軍泓

(陜西渭河發(fā)電有限公司，陜西 咸陽 712085)

2009-07-07某廠5號(hào)機(jī)組啟動(dòng)中，因汽輪機(jī)抽真空后冷汽進(jìn)入汽缸，引起高、中壓缸溫度下降，上下缸溫差增大，汽輪機(jī)局部動(dòng)靜間隙消失，產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦而造成盤車跳閘。但運(yùn)行人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)盤車跳閘，汽輪機(jī)大軸進(jìn)而產(chǎn)生彈性彎曲，手動(dòng)無法盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，后經(jīng)采用悶缸、手盤轉(zhuǎn)子等一系列直軸措施，投入連續(xù)盤車。5號(hào)機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后，運(yùn)行狀況良好，各主要參數(shù)正常。

5號(hào)汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、兩缸、兩排汽反動(dòng)式機(jī)組，型號(hào)為N300-16.7/537/537。機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子是一根聯(lián)合轉(zhuǎn)子，長(zhǎng)度為6 983.6 mm，由耐熱合金鋼整鍛而成，調(diào)節(jié)級(jí)在中間，高中壓部分各置前后，汽流方向相反布置，盤車轉(zhuǎn)速為3.55 r/min。高中壓端部軸封間隙單側(cè)為0.50 mm，汽缸內(nèi)隔板汽封、葉頂汽封、平衡環(huán)汽封單側(cè)間隙為0.80 mm。汽輪機(jī)高、中壓缸外缸金屬溫度的測(cè)點(diǎn)共布置3對(duì)，分別位于高壓缸排汽測(cè)、中壓缸排汽側(cè)以及中壓缸中部三段抽汽口處。根據(jù)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，汽缸上下溫差應(yīng)不大于42 ℃。

1 事故經(jīng)過

2008-07-05T21:47，根據(jù)調(diào)度安排5號(hào)機(jī)調(diào)峰停運(yùn)。22:10，鍋爐密閉，汽包壓力為6.6 MPa，進(jìn)行自然降壓；汽機(jī)盤車投入，真空破壞后關(guān)閉機(jī)側(cè)主汽、再熱汽管道疏水手動(dòng)門。

2008-07-07T08:00，按調(diào)度命令啟動(dòng)5號(hào)機(jī)。此時(shí)，鍋爐汽包壓力為0.35 MPa，汽缸溫度為344 ℃ /366 ℃。

10:10，汽機(jī)送軸封，抽真空。當(dāng)真空上升到53 kPa時(shí)缸溫開始下降，此時(shí)高壓下缸溫度280 ℃。

10:52，高壓下缸溫度降至105 ℃，上下缸溫差達(dá)212 ℃，盤車跳閘，上下缸溫差繼續(xù)增大。

12:00，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)盤車跳閘，電動(dòng)投不上，手動(dòng)也盤不動(dòng)，此時(shí)高壓下缸溫度已開始回升。

12:29，鍋爐熄火，汽機(jī)破壞真空，關(guān)閉所有疏水悶缸。

15:52，高壓下缸溫度降至152 ℃，中壓下缸溫度(抽)降至285 ℃。因此，開啟高中壓缸本體疏水和高排逆止門前后疏水，手緊高旁以及本機(jī)二段、四段至備汽電動(dòng)門，手緊高旁減溫水隔離門，高、中壓下缸溫度最低至99.8 ℃和167 ℃，隨后逐漸回升。

16:30，全關(guān)高中壓缸本體疏水以及高排逆止門前疏水，進(jìn)行悶缸，每小時(shí)開啟疏水10 min。

17:20，解列備汽聯(lián)箱，汽包壓力為0.8 MPa，鍋爐全面放水。

2 處理過程

2.1 倒鏈盤轉(zhuǎn)子

2008-07-07T15:50，在多次手動(dòng)盤轉(zhuǎn)子盤不動(dòng)的情況下，打開3號(hào)軸承蓋，用行車掛上20 t倒鏈嘗試將轉(zhuǎn)子翻動(dòng)180°。當(dāng)轉(zhuǎn)子翻到45°時(shí)，前箱大軸彎曲表指示由1.0 mm逐漸變化到1.65 mm，盤動(dòng)時(shí)缸內(nèi)有明顯的摩擦聲。這時(shí)汽缸出現(xiàn)了二次進(jìn)冷汽，下缸溫度再次下降，高壓缸上下溫差由130 ℃增大至180 ℃，中壓缸上下溫差由65 ℃增大至180 ℃，轉(zhuǎn)子無法繼續(xù)翻動(dòng)，只能停止翻動(dòng)轉(zhuǎn)子。

17:00，用倒鏈將轉(zhuǎn)子盤回原位置，繼續(xù)悶缸，等待汽缸溫差減小后再嘗試盤動(dòng)轉(zhuǎn)子。此時(shí)前箱大軸彎曲表數(shù)值為1.56 mm。定期監(jiān)視前箱大軸彎曲表，從2008-07-07T19:00～2008-07-08T01:51，表值從1.41 mm降為1.02 mm。

2.2 間斷盤轉(zhuǎn)子直軸

2.2.1 轉(zhuǎn)子盤至150°

2008-07-08T02:10，高壓缸上下溫差88 ℃，中壓缸上下溫差90 ℃。手動(dòng)盤轉(zhuǎn)子，感覺較輕，前箱大軸彎曲表由1.02 mm變?yōu)?.00 mm。

02:13，電動(dòng)點(diǎn)動(dòng)盤車，轉(zhuǎn)動(dòng)約150°后盤車電流過大(約62 A)，盤不動(dòng)，停盤車。此時(shí)前箱大軸彎曲表由1.00 mm逐漸增大到2.18 mm，高中缸內(nèi)有明顯的摩擦聲，繼續(xù)悶缸直軸。監(jiān)視前箱大軸彎曲表，從02:50～05:30表值從1.95 mm降為1.10 mm。

2.2.2 轉(zhuǎn)子盤至210°

05:35，高壓缸上下溫差69 ℃，中壓缸上下溫差84 ℃，再次手動(dòng)盤轉(zhuǎn)子感覺較輕。

05:39，點(diǎn)動(dòng)盤車將轉(zhuǎn)子盤了60°，相當(dāng)于在原始位置盤了轉(zhuǎn)子210°，前箱大軸彎曲表由1.07 mm變?yōu)?.23 mm，高中缸摩擦聲仍很明顯，繼續(xù)悶缸直軸。監(jiān)視前箱大軸彎曲表，從06:06～08:08表值從1.18 mm降為1.10 mm。

2.2.3 2次盤轉(zhuǎn)子180°

09:35，高壓缸上下溫差56 ℃，中壓缸上下溫差76 ℃。點(diǎn)動(dòng)盤車，翻轉(zhuǎn)子180°，前箱大軸彎曲表由1.09 mm變?yōu)?.89 mm。盤動(dòng)過程中高中壓缸摩擦聲仍很明顯，繼續(xù)悶缸直軸。監(jiān)視前箱大軸彎曲表，從9:40～10:47表值從1.89 mm降為1.17 mm。

10:48，高壓缸上下溫差53 ℃，中壓缸上下溫差74 ℃。再次盤轉(zhuǎn)子180°，前箱大軸彎曲表由1.17 mm變?yōu)?.27 mm，這次轉(zhuǎn)子有惰走現(xiàn)象，惰走約15°。從10:58～11:15表值從1.24 mm降為1.20 mm。

2.2.4 轉(zhuǎn)子再盤540°

11:16，高壓缸上下溫差47 ℃，中壓缸上下溫差73 ℃。電動(dòng)盤轉(zhuǎn)子540°，電流35 A，前箱大軸彎曲表由1.20 mm變?yōu)?.24 mm。

2.3 轉(zhuǎn)子投連續(xù)盤車

11:30，高壓缸上下溫差47 ℃，中壓缸上下溫差73 ℃，前箱大軸彎曲表1.22 mm。

11:35，投電動(dòng)連續(xù)盤車，監(jiān)視彎曲表在1.18～1.22 mm擺動(dòng)，大軸晃動(dòng)約0.04 mm，汽封處有明顯摩擦聲音，盤車電流33 A。隨著連續(xù)盤車，大軸彎曲和晃動(dòng)幅度以及盤車電流都逐漸減小。

15:30，前箱大軸彎曲表擺動(dòng)在1.13～1.15 mm，盤車電流已降至正常值31 A。

16:32，高壓缸上下溫差43 ℃，中壓缸上下溫差63 ℃。停盤車后扣3號(hào)軸承蓋，在此期間每小時(shí)點(diǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)子180°。

18:10，封完3號(hào)軸承蓋投入連續(xù)盤車，前箱大軸彎曲表為1.12～1.13 mm，盤車電流31 A。傾聽高中壓缸端部及軸封有清脆的間斷性摩擦聲。

22:00，摩擦聲音明顯減小。

2008-07-09T08:00，高壓后軸封有輕微短暫的摩擦聲。

14:00，所有異音全部消失，機(jī)組恢復(fù)正常備用狀態(tài)。

3 原因分析

5號(hào)機(jī)在本次停機(jī)后處于熱備用狀態(tài)，鍋爐持壓，機(jī)側(cè)主、再熱汽管道疏水門全部關(guān)閉。再熱管道內(nèi)的余汽經(jīng)過30多小時(shí)已凝結(jié)成水，大量疏水積聚在再熱管道的最低點(diǎn)，即高排逆止門前后水平管段。

當(dāng)汽輪機(jī)抽真空后，高壓缸呈負(fù)壓狀態(tài)，由于高排逆止門不嚴(yán)，再熱冷段的疏水汽化后變?yōu)闈裾羝M(jìn)入高壓下缸，引起下缸溫度快速下降，由7月7日10:28時(shí)的321 ℃下降到11:42時(shí)的57.8 ℃。由于該機(jī)組的高壓外缸疏水與中壓外缸疏水合并為一根管道通過氣控疏水門排至本體擴(kuò)容器，所以冷汽也串入中壓外缸，引起中壓外缸溫度從10:52時(shí)的317 ℃降到11:03時(shí)的207 ℃。冷汽進(jìn)入汽缸使上下缸溫差增大，汽缸變形導(dǎo)致局部動(dòng)靜間隙消失，動(dòng)靜摩擦?xí)r盤車電機(jī)電流上升，直至熱偶動(dòng)作使電機(jī)跳閘。因上下缸存在較大溫差，使轉(zhuǎn)子在停轉(zhuǎn)后產(chǎn)生了彎曲變形。

汽缸第1次進(jìn)冷汽后，機(jī)組破壞真空，關(guān)閉所有疏水悶缸。由于此時(shí)再熱器管道內(nèi)仍存有一定量的疏水，加之本機(jī)二段至備汽電動(dòng)門無法關(guān)嚴(yán)，再熱器壓力達(dá)0.06 MPa，冷汽沿高排管道就再次進(jìn)入高壓下缸，引起汽缸溫度第2次下降，高壓下缸由15:52時(shí)的152 ℃下降至16:24時(shí)的99.8 ℃，中壓下缸由15:57時(shí)的285 ℃下降到16:10時(shí)的167 ℃。

4 預(yù)防措施

為了防止汽輪機(jī)組在啟動(dòng)中發(fā)生汽缸進(jìn)冷汽的情況，結(jié)合5號(hào)機(jī)此次事故分析處理，在對(duì)有關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，做好以下預(yù)防措施。

(1) 強(qiáng)化運(yùn)行人員的工作責(zé)任心。要求運(yùn)行人員注意盤車狀態(tài)，認(rèn)真監(jiān)視缸溫等本體參數(shù)，定期巡回檢查，發(fā)現(xiàn)異常變化及時(shí)采取措施。

(2) 恢復(fù)并完善機(jī)組的熱工參數(shù)報(bào)警，如汽機(jī)轉(zhuǎn)速到0、高中壓缸上下溫差大、抽汽管道上下溫差大、高排逆止門前后疏水罐水位高等。

(3) 將盤車啟停狀態(tài)及電流信號(hào)送至DCS系統(tǒng)，以便運(yùn)行人員監(jiān)視。

(4) 在高排逆止門后增加一路疏水排至地溝。機(jī)組停運(yùn)后開啟該路疏水，避免再熱管道積水；機(jī)組啟動(dòng)抽真空后將其關(guān)閉。

(5) 機(jī)組停運(yùn)后，汽輪機(jī)本體和主、再熱汽管道以及抽汽管道疏水門不允許隨意關(guān)閉。在熱態(tài)啟動(dòng)前要充分疏水，尤其在汽輪機(jī)抽真空時(shí)要密切監(jiān)視缸溫，發(fā)現(xiàn)異常變化時(shí)果斷處理。

(6) 在二段至備汽逆止門后加裝1個(gè)手動(dòng)隔離門。停機(jī)前手緊二段、四段至備汽隔離門，確保汽輪機(jī)與公用系統(tǒng)相隔離。

(7) 機(jī)組停運(yùn)后對(duì)高排逆止門進(jìn)行檢修處理，保證嚴(yán)密關(guān)閉。

(8) 正常運(yùn)行中高旁減溫水隔離門應(yīng)保持全關(guān)，事故情況下需要打開時(shí)應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視高旁后溫度以及高排溫度。停機(jī)后破壞真空時(shí)手緊高旁減溫水隔離門并切電。

5 結(jié)束語

5號(hào)機(jī)在熱態(tài)啟動(dòng)中發(fā)生汽缸進(jìn)冷汽的事故后，經(jīng)過采用悶缸和間斷盤車的方法進(jìn)行直軸，消除了轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的彎曲，在啟動(dòng)中機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行正常。

1 沈士一．汽輪機(jī)原理[M]．北京：中國電力出版社，1998．

2 四川省電力工業(yè)局，四川省電力教育協(xié)會(huì)．汽輪機(jī)事故分析及事故預(yù)防[M]．北京：中國電力出版社，2000.