熱備用下汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽事故處理探討

程貴兵，黃思源，張柏林，韓彥廣

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.華能岳陽電廠，湖南岳陽414002)

熱備用下汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽事故處理探討

Fault treatment of turbine feed water or cold steam in hot standby

程貴兵1，黃思源2，張柏林1，韓彥廣1

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.華能岳陽電廠，湖南岳陽414002)

對熱備用狀態(tài)下汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽后事故處理方法及存在的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了探討，并以某廠1號機(jī)組進(jìn)水后處理為案例，通過對進(jìn)水后的汽輪機(jī)進(jìn)行排水、悶缸、彎曲監(jiān)測以及手動盤車與電動盤車相結(jié)合等手段，避免了一起汽輪機(jī)進(jìn)水引起的大軸彎曲事故。所采用事故處理措施對于發(fā)生汽輪機(jī)進(jìn)水事故后的過程處理有較強(qiáng)指導(dǎo)意義。

進(jìn)水；悶缸；汽缸；大軸彎曲

作為汽輪機(jī)最危險的事故之一，汽輪機(jī)進(jìn)水事故的預(yù)防和處理技術(shù)直接關(guān)系到整個機(jī)組的安全運(yùn)行。火電機(jī)組運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)一旦進(jìn)水，可能帶來嚴(yán)重的危害:如造成軸向推力增大而導(dǎo)致燒瓦事故；由于汽缸、轉(zhuǎn)子變形，會引起汽輪機(jī)動靜部件碰磨，造成葉片斷裂、葉輪損壞、軸封磨損而引起蒸汽泄漏，振動加劇甚至損壞轉(zhuǎn)子部件；產(chǎn)生大軸彎曲事故后需直軸處理，周期長而且影響轉(zhuǎn)子壽命等。汽輪機(jī)進(jìn)水被視為機(jī)組運(yùn)行過程中需要密切關(guān)注和避免的最重要的事故之一〔1－4〕。為了防止該事故的發(fā)生，按照國家能源局2014年發(fā)布的 《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》要求在機(jī)組基建階段，參建各方從設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試等各環(huán)節(jié)對防止汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽進(jìn)行了層層把關(guān)。盡管如此，近年來，仍然不時有汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲事故發(fā)生，相對于預(yù)防方面相對完備，在進(jìn)水或進(jìn)冷汽的后續(xù)處理方面存在不足，處理建議過于籠統(tǒng)、缺乏操作性，有些建議在實(shí)踐中還有待檢驗(yàn)，甚至發(fā)生了一些處理不當(dāng)導(dǎo)致的大軸彎曲事故，因此，有必要深入開展汽輪機(jī)進(jìn)水后事故處理方面研究，將事故影響降至最低。

1 汽輪機(jī)發(fā)生進(jìn)水或冷汽后處理方法

1.1 排查水或冷汽源頭并設(shè)法消除

汽輪機(jī)汽缸發(fā)生進(jìn)水或進(jìn)冷汽后，首先應(yīng)查找進(jìn)水水源，對引起汽輪機(jī)進(jìn)水各個可能原因進(jìn)行排查。找到進(jìn)水點(diǎn)后，應(yīng)切斷水或冷汽，與此同時，要對汽缸進(jìn)行充分疏水，盡可能排盡汽缸內(nèi)的積水。

1.2 悶缸處理

汽輪機(jī)缸體內(nèi)積水排盡后，對汽輪機(jī)進(jìn)行悶缸處理。切斷汽輪機(jī)外來汽源，關(guān)閉汽輪機(jī)本體缸體疏水，通過悶缸，使機(jī)組通過自身傳熱來消除汽缸的缸溫差，逐漸消除汽缸及轉(zhuǎn)子變形。

如果機(jī)組盤車未跳閘，可以根據(jù)轉(zhuǎn)子晃度表讀數(shù)來判斷轉(zhuǎn)子彎曲量及轉(zhuǎn)子彎曲高點(diǎn)位置，轉(zhuǎn)子在悶缸狀態(tài)下連續(xù)盤車，隨著上下缸溫差下降，轉(zhuǎn)子彎曲將會回到原始狀態(tài)。

如果機(jī)組盤車已跳閘，表明轉(zhuǎn)子與汽缸之間已經(jīng)出現(xiàn)碰磨甚至卡澀。汽缸進(jìn)水或冷汽后，上下缸溫差加大，汽缸及轉(zhuǎn)子產(chǎn)生變形量將同步增加，變形量超過機(jī)組汽封徑向間隙后，轉(zhuǎn)子與靜止部套出現(xiàn)摩擦，盤車電流出現(xiàn)頻繁擺動，并呈現(xiàn)逐漸增加趨勢，當(dāng)動靜之間完全卡死后，盤車過電流保護(hù)跳閘。機(jī)組盤車跳閘后，轉(zhuǎn)子的偏心表不起作用，建議:揭開汽輪機(jī)前箱窺視窗口，在前箱轉(zhuǎn)子上架設(shè)臨時百分表，定期記錄百分表讀數(shù)，來判斷過程轉(zhuǎn)子彎曲狀況。

1.3 盤車

設(shè)法先手動盤車，后投入連續(xù)盤車。通過悶缸，汽缸上下缸溫差逐步減小，汽缸、轉(zhuǎn)子變形減小，通過手動盤車180°，靜止一段時間后 (靜止時間以前箱百分表讀數(shù)變化來確定)，再投入連續(xù)盤車，連續(xù)盤車過程中注意傾聽汽缸有無金屬摩擦聲。

確認(rèn)轉(zhuǎn)子是否發(fā)生永久性彎曲。如果轉(zhuǎn)子沒有發(fā)生塑性變形，經(jīng)過4 h以上連續(xù)盤車，轉(zhuǎn)子偏心、轉(zhuǎn)子高點(diǎn)的相位應(yīng)當(dāng)會恢復(fù)到原始值。如果經(jīng)過4～8 h連續(xù)盤車后，轉(zhuǎn)子偏心、轉(zhuǎn)子高點(diǎn)的相位沒有恢復(fù)到原始值，證明大軸已經(jīng)發(fā)生了永久性變形。

對于變形量不大的轉(zhuǎn)子，可以嘗試對轉(zhuǎn)子進(jìn)行現(xiàn)場配重處理，如某電廠4號機(jī)組發(fā)生了汽缸進(jìn)水，經(jīng)過悶缸及長久盤車后，轉(zhuǎn)子晃度值仍然維持在0.1 mm，通過在高中壓轉(zhuǎn)子中間配重1.4 kg，保證機(jī)組順利通過一階臨界振動。對于變形量大的轉(zhuǎn)子，唯一手段是現(xiàn)場揭缸，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行直軸處理。

2 汽輪機(jī)發(fā)生進(jìn)水或冷汽后后續(xù)處理存在的難點(diǎn)及建議

2.1 轉(zhuǎn)子彎曲量和彎曲高點(diǎn)位置難以確定

轉(zhuǎn)子盤車無法啟動時，此時轉(zhuǎn)子晃度表不起作用，轉(zhuǎn)子的彎曲量和彎曲高點(diǎn)位置也未知，一些參考文獻(xiàn)推薦根據(jù)軸瓦探頭間隙電壓值來對彎曲程度進(jìn)行判斷，在實(shí)際中此方法不可行，主要原因?yàn)?由于大軸與軸瓦之間僅相隔一層油膜厚度，當(dāng)大軸彎曲量不大時，間隙電壓值幾乎無變化。比較切實(shí)可行的是辦法是:揭開汽輪機(jī)前箱窺視窗口，在前箱轉(zhuǎn)子上架設(shè)臨時百分表，由于百分表距離1號瓦有一定距離，轉(zhuǎn)子彎曲量雖然在1號瓦間隙電壓上無反應(yīng)，但在百分表上可以反應(yīng)出來。定期記錄百分表讀數(shù)，來判斷過程轉(zhuǎn)子彎曲狀況。

2.2 盤車跳閘后何時可以投入盤車問題

對于因發(fā)生大軸彎曲引起盤車跳閘處理辦法，《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程 (火電廠動力部分)》10.1.8.7條規(guī)定 “機(jī)組如在盤車狀態(tài)時發(fā)生故障，待故障解決后方可再次投用盤車；若機(jī)組發(fā)生大軸彎曲，盤車裝置投用不上時，應(yīng)按制造商規(guī)定或待到至少48 h后方可投盤車”。尚不清楚48 h方可投盤車依據(jù)何在，但根據(jù)缸溫差變化及轉(zhuǎn)子彎曲變化，適時嘗試手動盤車是可行的，在可能情況下，先盤轉(zhuǎn)180°靜置，再嘗試投入電動盤車，能有效消除轉(zhuǎn)子發(fā)生臨時性變形。

2.3 汽輪機(jī)汽缸進(jìn)水后，轉(zhuǎn)子和汽缸等部件變形

狀況難以定量分析

汽輪機(jī)汽缸進(jìn)水后，轉(zhuǎn)子和汽缸等部件變形狀況難以定量分析。對進(jìn)水后汽輪機(jī)本體變形量進(jìn)行定量分析前，必須需要對汽輪機(jī)本體進(jìn)行三維建模，求解轉(zhuǎn)子及汽缸溫度場和應(yīng)力場，顯然該項(xiàng)工作是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過程。

3 汽缸進(jìn)水現(xiàn)場處理案例分析

3.1 事故過程

2014年2月11日20:11，某廠1號機(jī)組因鍋爐水冷壁泄漏故障停機(jī)，停機(jī)后盤車正常，電流32.7 A，1號汽輪機(jī)本體各疏水關(guān)閉，處于悶缸狀態(tài)。2月12日14:00左右，因天氣寒冷，出現(xiàn)降雪，為防止管道凍結(jié)延誤1號機(jī)開機(jī)，安排執(zhí)行減溫水系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)的防凍措施，在執(zhí)行防凍措施過程中，于14:04開啟了再熱器減溫水電動調(diào)節(jié)門、電動門、手動截止門及疏水門進(jìn)行1號爐減溫水系統(tǒng)放水。2月12日20:45監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn) 1號機(jī)盤車跳閘，查盤車電流頂表跳閘，高壓缸上下缸溫差急劇增大，懷疑汽輪機(jī)進(jìn)了冷水冷汽。

3.2 事故調(diào)查分析與處理

通過查閱數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)20:02高排溫度開始快速下降，20:10高壓外缸排汽處下半內(nèi)壁溫度開始快速下降；20:16中壓外缸進(jìn)汽處下半內(nèi)壁溫度開始快速下降；20:20高壓內(nèi)缸一段抽汽下半內(nèi)壁溫度開始下降，后依次為高壓缸第一級外缸下半外壁溫度快速下降和高壓缸第一級內(nèi)缸下半外壁溫度快速下降，上下缸溫差高達(dá)300℃ (缸溫變化趨勢如圖1所示)。20:26盤車電流開始逐步增大，20:45盤車電流達(dá)225 A后跳閘，從上述現(xiàn)象分析，由于再熱器減溫水閥門開啟狀況下，而給水泵處于盤車狀態(tài)，冷水類似水車作用從冷再管倒入高壓缸。

圖1 汽缸溫度趨勢曲線

21:07開啟汽缸底部疏水門、冷再疏水罐疏水門、冷再疏水罐液位計放水門、一抽管道上各疏水門等措施，22:10高壓缸內(nèi)水基本放干凈，關(guān)閉疏水門進(jìn)行悶缸。

在前箱短軸上架設(shè)臨時百分表用于監(jiān)測轉(zhuǎn)子彎曲狀況，監(jiān)測從2月13日02:30開始 (前箱短軸百分表讀數(shù)如圖2所示)，07:30開始嘗試對1號機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行手動盤車，20:30轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)180°，繼續(xù)悶缸至于2月14日00:24投入連續(xù)盤車，盤車電流由50 A左右逐步降至32.9 A，經(jīng)過3.5 h后轉(zhuǎn)子偏心由500 μm逐步降至24.9 μm(汽機(jī)偏心及盤車電流趨勢如圖3所示)。2月17日1號機(jī)組開機(jī)過程中各軸振、瓦振值均正常，機(jī)組于06:28并網(wǎng)，運(yùn)行至今，機(jī)組穩(wěn)定。

4 結(jié)論

汽輪機(jī)發(fā)生進(jìn)水或冷汽后，首先是查找水或冷汽源頭，并迅速切斷，排除缸體內(nèi)積水后采取悶缸措施來消除上下缸溫差，并根據(jù)監(jiān)測轉(zhuǎn)子彎曲狀態(tài)及時采用手動盤車與自動盤車相結(jié)合的方法，來消除轉(zhuǎn)子臨時性熱彎曲，轉(zhuǎn)子永久性彎曲量不大時，可嘗試對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡處理，在轉(zhuǎn)子臨時性彎曲消除前，切忌不要盲目開機(jī)。一般情況下，采用以上措施后，能有效消除汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽引起的轉(zhuǎn)子彎曲。對于變形量大的轉(zhuǎn)子，唯一手段是現(xiàn)場揭缸，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行直軸處理。

圖2 悶缸過程中就地轉(zhuǎn)子－短軸彎曲曲線

圖3 轉(zhuǎn)子偏心及盤車電流曲線

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1008－0198(2016)06－0069－03

10.3969/j.issn.1008－0198.2016.06.019

2016－03－14