一起抽汽逆止門卡澀造成小機進冷汽事故分析

黃 鵬

（華能太倉電廠，江蘇 太倉 215424）

1 設備與系統概況

某電廠3號機組額定容量600MW，機組配置2臺50 %鍋爐額定容量的汽輪機驅動給水泵，另由1臺30 %容量的電動機驅動給水泵作備用，正常運行中2臺汽動泵并聯運行。在1臺汽動給水泵與電動給水泵并聯運行時，仍可供給鍋爐100% BMCR的給水量。1臺汽動給水泵作單泵運行時，能供給鍋爐60% BMCR的給水量。

驅動鍋爐主給水泵的汽輪機為變轉速凝汽式汽輪機，調速范圍：3000～5900r/min，與哈爾濱汽輪機廠制造的N600-24.2/566/566型超臨界中間再熱600 MW汽輪機配套。該汽輪機是單缸、反動、軸流、純凝汽式、變參數、變轉速、變功率和能采用多種汽源的汽輪機，具有完整的高、低壓配汽機構。高壓蒸汽來自再熱器冷段(壓力：4.589MPa，溫度317.1℃)，通過1個管道調節閥和5個調節汽門，經汽缸噴嘴進入汽缸；低壓蒸汽來自主機的第四級抽汽(以下簡稱為四抽，壓力：1.089MPa，溫度：372.8℃)，通過5個調節汽門，經汽缸噴嘴進入汽缸。這種多汽源的供汽方式，使本汽輪機具有比較靈活的啟動、運行方式。

本機能在主機低負荷運行時自動進行高汽外切換，主機定壓運行，負荷降至40 %額定負荷及以下時，轉由高壓汽源供氣；滑壓運行時，負荷降至30 %額定負荷及以下時，也由高壓蒸汽驅動。機組負荷小于60%時單泵運行，大于60%時雙泵運行，蒸汽在汽輪機中作完功后，經后汽缸的下缸排汽口通過低壓排汽管引入主機凝汽器。其蒸氣系統如圖1所示。

2 事故經過

2008-06-22T19:13，3號爐一次風機3B跳閘，3號機RB正確動作，負荷由335MW最低降至205 MW。運行人員處理過程中，啟動電泵，關閉給水泵3A出口門作備用。19:36，小機3A前軸X方向振動逐漸升高到84μm而保護動作跳閘，后重新沖轉至2850r/min時又因前軸X方向振動大而保護動作跳閘，這時整個軸系的振動均比平時正常運行時有不同程度的升高。隨后經過8 h盤車，6 h暖機至23日12:20再次升速并泵，振動才正常。

3 原因分析

一次風機3B跳閘前各相關參數為，主機負荷：335MW，四抽壓力/溫度：0.565MPa/367℃，除氧器壓力/溫度：0.538MPa/159℃，給水泵3A轉速：3 678 r/min，給水泵3A低壓進汽溫度：363.6 ℃。

19:13，一次風機3B跳閘，機組RB動作，19:14:24 機組負荷降至290MW，四抽壓力和除氧器壓力均下降，但因除氧器壓力下降慢，四抽壓力下降快，此后的相關參數變化列于表1。

19:18:15， 給水泵3A轉速快速下降；于19:18:57由3553r/min 降至2300r/min，之后又上升至3 677 r/min。但由于小機3A轉速控制為MEH自動方式，所以高壓蒸汽管道調節閥頻繁動作，使轉速在2300r/min至3 700r/min范圍內頻繁波動。

19:21:42，四抽壓力開始高于除氧器壓力。

從上述數據和其他相關參數的曲線變化可以分析出，在機組負荷快速下降的過程中，由于除氧器壓力的下降導致除氧器水箱中的水成為過熱水，開始沸騰并產生出大量蒸汽，又由于四抽壓力下降速度比除氧器快，使除氧器壓力高于四抽壓力，而此時除氧器3抽汽逆止門卡澀，導致低溫蒸汽進入四抽管道內，繼而進入小機3A/3B。由于低溫低壓的蒸汽進入，故小機3A和3B的轉速快速下降，直至各自管道調節閥(高壓調門)開啟，使高壓缸排汽進入，轉速才開始恢復。

表1 故障期間相關參數變化

由于此狀態(四抽壓力低于除氧器壓力)持續了約7 min，故低溫蒸汽對小汽機3A/3B均造成了不同程度的沖擊。因運行人員之前減負荷操作中關閉了給水泵3A出水門維持其空轉，小機3A的進汽量遠小于小機3B，使小機3B的管道調節閥(高壓調門)能夠及早開出，故小機3B未受太大影響；而小機3A則沒有過多的高壓蒸汽進入，這一點可從小機3A轉速頻繁波動看出。19:17:54至19:18:57，小機3A的軸向位移由0.112 mm升高至0.251 mm；小機3B的軸向位移由0.06 mm升高至0.14 mm。各自的軸振也均有增大，其中小機3A的前軸X方向振動從19:17:54至19:19:15，由20μm上升至35 μm，19:25為44μm，19:27為62μm，19:36最大至84μm而保護動作跳閘。

由此可看出，由于除氧器3抽汽逆止門卡澀而導致低溫蒸汽進入小機3A，造成小機3A的急劇冷卻是造成此次小機3A振動異常增大的主要原因。從后續的暖機及升速情況可以判斷出小機3A汽缸應略有變形。

4 防范措施

為避免機組快速減負荷過程中，因除氧器抽汽逆止門卡澀而沒有關閉，導致除氧器中的水汽化返回到四抽管道及小機中，制定了如下措施。

(1) 機組正常減負荷時速率不應過快。

(2) 遇異常情況而導致主機快速減負荷時，應注意監視下列參數：四抽壓力/溫度、除氧器壓力/溫度、四抽管壁金屬溫度、四抽至除氧器進汽溫度、給泵3A/3B低壓進汽溫度。

(3) 機組RB動作，或主機負荷下降速率超過25 MW/min時，若發生四抽壓力小于除氧器壓力的情況，應立即手操關閉除氧器3抽汽門。待四抽壓力大于除氧器壓力后再及時將其開啟，避免除氧器壓力下降而導致給水泵進水壓力異常降低。

(4) 在主機快速減負荷時，一旦發生除氧器壓力高于四抽壓力，而小機3A/3B低壓進汽溫度快速下降時，應立即啟動電泵，手動關閉除氧器3的抽汽供汽，及時開啟小機低壓供氣管道相關疏水門，并嚴密監視小機和主機的振動、軸向位移、推力瓦溫度。待四抽壓力高于除氧器壓力后，再恢復正常運行方式。

(5)一旦發生大小汽輪機水沖擊，應按現場規程果斷停機處理，避免事故擴大。

5 結束語

汽輪機水沖擊、進冷汽都是非常嚴重的事故，如本文介紹的事故案例中，就因抽汽逆止門卡澀不能關閉而造成給水泵小汽輪機進冷汽，導致了汽缸變形。為避免類似事故的發生，設備的定期維護校驗工作不容忽視。