張佰龍

1000MW汽輪機(jī)通流部分損壞事故淺析

張佰龍

（廣東大唐國(guó)際雷州發(fā)電有限責(zé)任公司 廣東雷州 524044）

隨著我國(guó)自主火電設(shè)備制造水平的不斷進(jìn)步，汽輪機(jī)往大容量、高參數(shù)的方向發(fā)展，極大的提高了汽輪機(jī)的運(yùn)行效率。然而，大型汽輪機(jī)通流部分損壞，將會(huì)嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，及時(shí)通過(guò)汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)判斷出汽輪機(jī)通流部分故障，盡快將機(jī)組停運(yùn)下來(lái)，能極大地減輕汽輪機(jī)損壞程度。本文分析了一起1000MW機(jī)組汽輪機(jī)通流部分損壞事故，探究通流部分損壞典型特征。

汽輪機(jī)；通流部分損壞；典型特征

1 引言

通過(guò)對(duì)一起1000MW機(jī)組汽輪機(jī)通流部分損壞事故的分析，討論了大型汽輪機(jī)通流部分損壞的典型特征，為以后類似的事故提供指導(dǎo)，減輕事故損失程度。

2 1000MW汽輪機(jī)通流部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)的通流部分主要是由各個(gè)級(jí)的通流部分和進(jìn)、排汽部分組成，它包括調(diào)節(jié)閥、進(jìn)汽室內(nèi)的噴嘴、安裝在隔板上的靜葉、緊固在轉(zhuǎn)子上的動(dòng)葉柵等部件組成，是汽輪機(jī)完成能量轉(zhuǎn)換的核心部件。某電廠二期#4機(jī)汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司與日本東芝株式會(huì)社聯(lián)合設(shè)計(jì)制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、八級(jí)非調(diào)整回?zé)岢槠?、凝汽式汽輪機(jī)，其型號(hào)為：CCLN1000-25.0/600/600。高壓缸為單流式、雙層缸結(jié)構(gòu)，高壓缸共有10級(jí)，在內(nèi)缸的前端有一雙流沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴蒸汽室，9個(gè)沖動(dòng)式壓力級(jí)。中壓缸為雙層、分流結(jié)構(gòu)，由對(duì)稱7個(gè)壓力級(jí)構(gòu)成。兩個(gè)低壓缸結(jié)構(gòu)相同，均為雙層、分流、落地式結(jié)構(gòu)。內(nèi)缸的環(huán)形進(jìn)汽室位于中間部位，前、后兩個(gè)流向的通流各布置了6個(gè)級(jí)。

3 事故經(jīng)過(guò)

2015年3月9日16時(shí)58分08秒，某電廠4號(hào)機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行方式，運(yùn)行工況穩(wěn)定，負(fù)荷907MW，真空-97.22kPa/-96.56kPa，最大軸振為#5Y方向?yàn)?1.56um，最大瓦溫為#2軸承溫度90.1℃；軸位移為-0.12mm/-0.19mm/-0.33mm/-0.28mm，再熱汽壓力4.02MPa，各軸瓦、推力軸承溫度正 常 ， 振 動(dòng) 正 常（1X/1Y/1W：24.69um/25.47um/7.11um；2X/2Y/2W：69.06um/82.34um/16.63um；3X/3Y/3W：24.53um/32.66um/15.93um；4X/4Y/4W：21.56um/61.56um/10.04um；5X/5Y/5W：54.69um/91.56um/49.63um）；大機(jī)油壓、油溫分別為0.24MPa、40℃。4個(gè)高壓調(diào)門開(kāi)度分別為28.7%、109.5%、109.5%、1.8%，所有軸振保護(hù)均正常投入。

我們選取事故過(guò)程中的三個(gè)點(diǎn)來(lái)分析。第一個(gè)點(diǎn)時(shí)間為17：01：11，大機(jī)軸承振動(dòng)第一次突變，#3Y、#4Y振動(dòng)分別從32.66um、61.56um突變到64.69um、108.28um，軸位移從這一時(shí)刻開(kāi)始，慢慢從-0.3mm左右變至-0.2mm左右，汽輪機(jī)其它運(yùn)行參數(shù)沒(méi)有出現(xiàn)明顯變化。

第二個(gè)點(diǎn)時(shí)間為17：06：05，大機(jī)軸承振動(dòng)第二次突變，3Y、4Y振動(dòng)分別由32.66um、61.56um突變到114.06um、174.69um，其它相鄰#1、#2、#5軸承振動(dòng)及瓦蓋振動(dòng)也突變上升較多。

第三個(gè)點(diǎn)時(shí)間為17：06：14，大機(jī)軸承振動(dòng)第三次突變，汽輪機(jī)軸承振動(dòng)#3X、#3Y、#4X、#4Y分別突變至295um、206um、295um、216um。大機(jī)軸振保護(hù)未動(dòng)作（保護(hù)為任一軸承振動(dòng)達(dá)到跳機(jī)值175um與上除本瓦外任一軸承振動(dòng)達(dá)報(bào)警值125um，動(dòng)作延時(shí)時(shí)間為3s，經(jīng)熱工檢查振動(dòng)大于175um持續(xù)時(shí)間未到）。

從汽輪機(jī)軸承振動(dòng)第二次突變開(kāi)始，汽輪機(jī)綜合閥位快速?gòu)?9%開(kāi)大至84%，負(fù)荷由891MW突降至850MW，高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)壓力由15.8MPa升至17.2MPa，#1、#2、#3段抽汽壓力也有不同程度升高，汽輪機(jī)軸位移分別從-0.07mm/-0.11mm/-0.25mm/-0.19mm升至0.56mm/0.53mm/0.41mm/0.4mm后又恢復(fù)正常，大機(jī)真空由-96.8kPa/-96.2kPa逐步降至-95.0kPa/-94.5kPa，中壓缸電端排溫度由358℃逐步漲至379℃，大機(jī)油溫、油壓和各瓦瓦溫?zé)o明顯變化。18時(shí)27分，機(jī)組負(fù)荷115MW，汽輪機(jī)打閘、鍋爐MFT、發(fā)電機(jī)解列，破壞真空。18時(shí)57分，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到0r/min，惰走時(shí)間31min，三次投盤車均失敗，就地手動(dòng)盤車無(wú)法盤動(dòng)，關(guān)閉汽輪機(jī)本體各疏水門，汽輪機(jī)悶缸。

圖1 汽輪機(jī)軸承振動(dòng)趨勢(shì)圖

圖2 汽輪機(jī)高、中壓缸排汽壓力及溫度變化情況

圖3 汽輪機(jī)各段抽汽壓力趨勢(shì)圖

4 汽輪機(jī)通流部分損壞情況

3月17日揭中壓外缸，3月19日解體完畢，檢查發(fā)現(xiàn)中壓缸電端第二級(jí)隔板脫落，第二級(jí)動(dòng)葉全部磨損，第一級(jí)動(dòng)葉、第三級(jí)動(dòng)葉和靜葉均有不同程度損傷（見(jiàn)圖4）。

5 事故分析

經(jīng)分析，事故發(fā)生的過(guò)程推斷如圖5所示，因?yàn)橹袎焊纂姸说诙?jí)靜葉根部與外環(huán)隔板焊接不牢固，汽輪機(jī)運(yùn)行中第二級(jí)靜葉在蒸汽壓力作用下，根部與外環(huán)隔板發(fā)生脫落，脫落的第二級(jí)靜葉攜帶內(nèi)環(huán)隔板向第二級(jí)動(dòng)葉偏移并發(fā)生碰磨，造成中壓第2級(jí)隔板靜葉片整圈脫落，第2級(jí)動(dòng)葉片整圈全部從根部斷裂，中壓轉(zhuǎn)子第2級(jí)輪緣損壞，中壓第1級(jí)動(dòng)葉片出汽邊嚴(yán)重?fù)p傷。

圖4 4號(hào)機(jī)中壓電端第二級(jí)隔板及內(nèi)環(huán)損壞情況與第二級(jí)脫落的動(dòng)葉

圖5 汽輪機(jī)通流部分損壞過(guò)程推斷示意圖

結(jié)合事故經(jīng)過(guò)，我們可以推測(cè)：汽輪機(jī)軸承振動(dòng)第一次發(fā)生突變時(shí)，正是第二級(jí)靜葉根部部分脫離外環(huán)隔板，靜葉、內(nèi)環(huán)偏移與動(dòng)葉發(fā)生碰磨的時(shí)刻點(diǎn)，此時(shí)，汽輪機(jī)通流部分的損壞并未引起做功能力的下降，除了軸承振動(dòng)與軸位移發(fā)生變化外，汽輪機(jī)其它運(yùn)行參數(shù)并未有明顯變化。汽輪機(jī)軸承振動(dòng)第二次發(fā)生突變時(shí)，正是靜葉完全脫落，卡進(jìn)動(dòng)葉的時(shí)刻，此時(shí)除了汽輪機(jī)軸承振動(dòng)劇烈變化之外，還有負(fù)荷突降，綜合閥位開(kāi)大等一系列運(yùn)行參數(shù)變化表現(xiàn)，正是因?yàn)槠啓C(jī)通流部分損壞，引起做功能力突然下降，調(diào)節(jié)級(jí)及汽輪機(jī)各段抽汽壓力上升，中壓缸電端排汽溫度顯著升高，真空降低。汽輪機(jī)軸承振動(dòng)第三次發(fā)生突變時(shí)，正是第二級(jí)動(dòng)葉全部掃膛、掉落的時(shí)候，由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，持續(xù)的時(shí)間不久，沒(méi)有觸發(fā)汽輪機(jī)振動(dòng)保護(hù)，而后除了中壓缸電端排汽溫度持續(xù)上升外，汽輪機(jī)其它大部分運(yùn)行參數(shù)逐漸恢復(fù)正常，給運(yùn)行人員的判斷造成了一定的困擾，延誤了緊急停機(jī)的時(shí)機(jī)，使得汽輪機(jī)損壞程度加劇。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，可以得出結(jié)論，汽輪機(jī)通流部分損壞后，必然引起做功能力的下降，汽輪機(jī)會(huì)有一個(gè)負(fù)荷突降、調(diào)門開(kāi)度增加的過(guò)程，通流部分損壞所在位置的排汽溫度會(huì)顯著上升，同時(shí)伴隨的一般會(huì)有汽輪機(jī)軸承振動(dòng)的突增、軸位移突變、推力軸承烏金及回油溫度異常上升、各段抽汽壓力升高、就地出現(xiàn)異常周期性摩擦聲。遇到上述汽輪機(jī)通流部分損壞的顯著特征時(shí)，如汽輪機(jī)主保護(hù)未動(dòng)作，應(yīng)及時(shí)果斷手動(dòng)打閘緊急破壞真空停機(jī)，以減輕汽輪機(jī)損壞程度。

[1]黃樹(shù)紅.汽輪機(jī)原理.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2]××電廠4號(hào)機(jī)組中壓電端第二級(jí)隔板軸向碰磨脫落事件原因分析報(bào)告.華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，2015，4.

[3]陳國(guó)強(qiáng)，葉春.汽輪機(jī)通流部分的故障診斷[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2004，24（1）：98～101.

TK26

A

1004-7344（2016）31-0107-02

2016-10-11

張佰龍（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事火電廠集控運(yùn)行工作。