汽輪機上下缸溫差嚴重超限的原因分析

王振舒

摘要：汽輪發電機組的大軸彎曲是電力系統中二十五項重大事故之一，而汽缸的上下缸溫差大又是造成大軸彎曲的主要原因之一。本文將對南海發電一廠#2機組在一次跳機事故后上下缸溫差嚴重超限的原因進行分析，找到事故原因及應對措施，為電力系統的安全生產提供有益參考。

關鍵詞：跳機事故；缸溫差超限；原因；措施

概述

1.事故經過

發生跳機事故之前，#2機組帶165MW負荷正常運行，各主要參數均在正常范圍。由于該機組的鍋爐是剛更新擴建的國內第一臺大容量（670噸/時）燃水煤漿鍋爐，相關技術和運行經驗都不成熟，容易出現鍋爐滅火。本次跳機事故就是由鍋爐MFT引起的，在汽輪機被聯跳之后，運行人員迅速進行了不破壞真空停機操作，維持凝汽器真空90 KPa并立即恢復系統準備重新啟機。在重新啟機的過程中，低旁減溫減壓器的減溫水門打不開且未能得到及時處理，維持此狀態達3小時之久，導致中壓缸內壁上下缸溫差拉大至66℃，超過了《汽輪機運行規程》（以下簡稱《規程》）規定的50℃上限，無法正常啟機。調整系統無效后值長下令：機爐全停、破壞真空作悶缸處理。期間中壓缸內壁上下缸溫差最大到72℃，經調整至五抽母管逆止門前后及中壓缸本體疏水后，中壓缸內壁上下缸溫差才穩住并開始縮小。與此同時，高壓外缸內/外壁上下缸溫差拉大至55/73℃，且兩者仍在繼續拉大，直至高壓外缸外壁上下缸溫差到94℃時才緩慢縮小，高壓缸前汽封處已有明顯的摩擦聲。

由于高中壓缸缸溫差嚴重超限，無法立即啟機，還可能會造成嚴重的設備損壞和重大經濟損失。經公司各專家研究后決定投高壓缸下夾層加熱，以提高高壓外下缸壁溫，從而減小高壓外缸上下缸溫差并達到快速啟機條件，降低設備危險和經濟損失。

在高壓外缸內/外壁上下缸溫差達70/89℃時，汽缸夾層聯箱經過充分暖箱疏水后，準備投下夾層加熱。當剛開下夾層進汽門時，高壓外下缸內壁溫度從310℃突降至277℃，立即關門停止下夾層加熱，該點溫度明顯回升，高壓外缸內/外壁上下缸溫差最大到102/105℃。由于聯系及時，操作時間短，故未造成更大危險。后來經各專家研究后決定再次投入高壓缸下夾層加熱，此時高壓外下缸內壁溫度開始上升。當高壓外缸內/外壁上下缸溫差縮至32/45℃；中壓缸內壁上下缸溫差縮至48℃時，檢查汽輪機各參數都滿足《規程》規定，汽機開始沖轉、并網，直至帶200MW額定負荷均正常。

2.事故原因分析

2.1汽缸的保溫質量差。尤其是高中壓下缸保溫工藝質量差、脫胎，導致下缸散熱快，拉大了上下缸溫差，經檢查確認此屬最主要原因。

2.2缸溫測點不準。以前也曾出現過剛大修完的機組，幾個月之后就有缸溫測點壞，無法監視的情況。但此次經檢查，各缸溫測點均正常。

2.3沒有及時破壞真空停機。跳機后不能立即啟機，還維持了長時間的高真空狀態，導致汽缸更容易進冷汽、冷水并拉大上下缸溫差。

2.4疏水系統調整不當。尤其是至五抽母管逆止門的前后疏水門調整不當，導致中壓缸進冷汽。此為中壓下缸溫度下降快及中壓缸上下缸溫差嚴重超限的主要原因之一。

2.5汽缸夾層加熱的投入方法不夠完善。由圖一中可知在夾層聯箱正常暖箱時，高壓缸上下夾層進汽門在關位，故其門后的一截管道無法暖管，甚至可能有積水。這是導致投高壓缸下夾層加熱時，高壓外下缸內壁溫度從310℃突降至277℃及高壓外缸內/外壁上下缸溫差最大到102/105℃的主要原因。

3.應采取的相關措施

3.1提高汽缸的保溫質量。針對高中壓缸下缸的保溫工藝質量差的問題，已多次出現，應引起足夠的重視，可從以下兩個方面著手處理：

1）在高中壓缸的下缸外壁加多一些帶倒鉤的保溫釘，防止下缸保溫層脫胎，從而影響保溫效果。

2）應聘請專門從事火電廠保溫工作且保溫工藝、質量水平均較高的保溫公司來進行汽缸的保溫工作。

3.2提高各缸溫測點測溫元件的可靠性。針對各種測溫元件應該進行綜合考察、對比，盡量選擇質量好安裝使用后可靠性高的產品。

3.3及時破壞真空停機。跳機之后若短時間內無法重新啟機時，應破壞真空，防止長時間的高真空導致汽缸更容易進冷汽、冷水和拉大上下缸溫差。

3.4及時調整疏水系統。如圖一：因至五抽母管的管道長期停用，該逆止門及其前后和疏水總門均在關位，從而導致該逆止門前會集積有部分凝結水。當停機之后，在真空和傳熱作用下，這部分凝結水會汽化并沿著五抽管道進入中壓缸，致使中壓下缸溫度下降較快及中壓缸上下缸溫差拉大或超限。

3.5完善汽缸夾層加熱的投入方法。由于夾層聯箱正常暖箱時高壓缸上下夾層進汽門后的一截管道無法暖管，還可能有積水或冷汽。因此，應完善夾層加熱裝置的暖管及投入方法。當夾層聯箱暖箱正常后，關閉主汽至夾層聯箱進汽門，由于夾層聯箱疏水至擴容器門是全開的，故夾層聯箱也處于真空狀態。

4.結束語

汽輪機轉子大軸永久性彎曲是重大惡性事故，國內尤以200MW機組發生最多。若在大軸彎曲后再進行校正或者報廢，都將造成巨大的經濟損失。

經此次事故后，我公司在接下來的一段時間里將其中的各項措施逐一得到了完善和落實。機組再無上述危險現象，確保了電力系統的安全生產。

參考文獻：

[1]郭永全.中國大唐集團公司.防止電力生產重大事故的二十五項重點要求實施導則[M].北京：中國電力出版社.2006.