1000MW汽輪機通流部分損壞事故淺析

張佰龍

1000MW汽輪機通流部分損壞事故淺析

張佰龍

（廣東大唐國際雷州發電有限責任公司 廣東雷州 524044）

隨著我國自主火電設備制造水平的不斷進步，汽輪機往大容量、高參數的方向發展，極大的提高了汽輪機的運行效率。然而，大型汽輪機通流部分損壞，將會嚴重影響到機組的安全穩定運行，造成巨大的經濟損失。因此，及時通過汽輪機運行參數判斷出汽輪機通流部分故障，盡快將機組停運下來，能極大地減輕汽輪機損壞程度。本文分析了一起1000MW機組汽輪機通流部分損壞事故，探究通流部分損壞典型特征。

汽輪機；通流部分損壞；典型特征

1 引言

通過對一起1000MW機組汽輪機通流部分損壞事故的分析，討論了大型汽輪機通流部分損壞的典型特征，為以后類似的事故提供指導，減輕事故損失程度。

2 1000MW汽輪機通流部分結構簡介

汽輪機的通流部分主要是由各個級的通流部分和進、排汽部分組成，它包括調節閥、進汽室內的噴嘴、安裝在隔板上的靜葉、緊固在轉子上的動葉柵等部件組成，是汽輪機完成能量轉換的核心部件。某電廠二期#4機汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司與日本東芝株式會社聯合設計制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、八級非調整回熱抽汽、凝汽式汽輪機，其型號為：CCLN1000-25.0/600/600。高壓缸為單流式、雙層缸結構，高壓缸共有10級，在內缸的前端有一雙流沖動式調節級噴嘴蒸汽室，9個沖動式壓力級。中壓缸為雙層、分流結構，由對稱7個壓力級構成。兩個低壓缸結構相同，均為雙層、分流、落地式結構。內缸的環形進汽室位于中間部位，前、后兩個流向的通流各布置了6個級。

3 事故經過

2015年3月9日16時58分08秒，某電廠4號機組協調運行方式，運行工況穩定，負荷907MW，真空-97.22kPa/-96.56kPa，最大軸振為#5Y方向為91.56um，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 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）；大機油壓、油溫分別為0.24MPa、40℃。4個高壓調門開度分別為28.7%、109.5%、109.5%、1.8%，所有軸振保護均正常投入。

我們選取事故過程中的三個點來分析。第一個點時間為17：01：11，大機軸承振動第一次突變，#3Y、#4Y振動分別從32.66um、61.56um突變到64.69um、108.28um，軸位移從這一時刻開始，慢慢從-0.3mm左右變至-0.2mm左右，汽輪機其它運行參數沒有出現明顯變化。

第二個點時間為17：06：05，大機軸承振動第二次突變，3Y、4Y振動分別由32.66um、61.56um突變到114.06um、174.69um，其它相鄰#1、#2、#5軸承振動及瓦蓋振動也突變上升較多。

第三個點時間為17：06：14，大機軸承振動第三次突變，汽輪機軸承振動#3X、#3Y、#4X、#4Y分別突變至295um、206um、295um、216um。大機軸振保護未動作（保護為任一軸承振動達到跳機值175um與上除本瓦外任一軸承振動達報警值125um，動作延時時間為3s，經熱工檢查振動大于175um持續時間未到）。

從汽輪機軸承振動第二次突變開始，汽輪機綜合閥位快速從79%開大至84%，負荷由891MW突降至850MW，高壓缸調節級壓力由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后又恢復正常，大機真空由-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℃，大機油溫、油壓和各瓦瓦溫無明顯變化。18時27分，機組負荷115MW，汽輪機打閘、鍋爐MFT、發電機解列，破壞真空。18時57分，汽輪機轉速到0r/min，惰走時間31min，三次投盤車均失敗，就地手動盤車無法盤動，關閉汽輪機本體各疏水門，汽輪機悶缸。

圖1 汽輪機軸承振動趨勢圖

圖2 汽輪機高、中壓缸排汽壓力及溫度變化情況

圖3 汽輪機各段抽汽壓力趨勢圖

4 汽輪機通流部分損壞情況

3月17日揭中壓外缸，3月19日解體完畢，檢查發現中壓缸電端第二級隔板脫落，第二級動葉全部磨損，第一級動葉、第三級動葉和靜葉均有不同程度損傷（見圖4）。

5 事故分析

經分析，事故發生的過程推斷如圖5所示，因為中壓缸電端第二級靜葉根部與外環隔板焊接不牢固，汽輪機運行中第二級靜葉在蒸汽壓力作用下，根部與外環隔板發生脫落，脫落的第二級靜葉攜帶內環隔板向第二級動葉偏移并發生碰磨，造成中壓第2級隔板靜葉片整圈脫落，第2級動葉片整圈全部從根部斷裂，中壓轉子第2級輪緣損壞，中壓第1級動葉片出汽邊嚴重損傷。

圖4 4號機中壓電端第二級隔板及內環損壞情況與第二級脫落的動葉

圖5 汽輪機通流部分損壞過程推斷示意圖

結合事故經過，我們可以推測：汽輪機軸承振動第一次發生突變時，正是第二級靜葉根部部分脫離外環隔板，靜葉、內環偏移與動葉發生碰磨的時刻點，此時，汽輪機通流部分的損壞并未引起做功能力的下降，除了軸承振動與軸位移發生變化外，汽輪機其它運行參數并未有明顯變化。汽輪機軸承振動第二次發生突變時，正是靜葉完全脫落，卡進動葉的時刻，此時除了汽輪機軸承振動劇烈變化之外，還有負荷突降，綜合閥位開大等一系列運行參數變化表現，正是因為汽輪機通流部分損壞，引起做功能力突然下降，調節級及汽輪機各段抽汽壓力上升，中壓缸電端排汽溫度顯著升高，真空降低。汽輪機軸承振動第三次發生突變時，正是第二級動葉全部掃膛、掉落的時候，由于轉子的高速旋轉，持續的時間不久，沒有觸發汽輪機振動保護，而后除了中壓缸電端排汽溫度持續上升外，汽輪機其它大部分運行參數逐漸恢復正常，給運行人員的判斷造成了一定的困擾，延誤了緊急停機的時機，使得汽輪機損壞程度加劇。

6 結語

綜上所述，可以得出結論，汽輪機通流部分損壞后，必然引起做功能力的下降，汽輪機會有一個負荷突降、調門開度增加的過程，通流部分損壞所在位置的排汽溫度會顯著上升，同時伴隨的一般會有汽輪機軸承振動的突增、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、就地出現異常周期性摩擦聲。遇到上述汽輪機通流部分損壞的顯著特征時，如汽輪機主保護未動作，應及時果斷手動打閘緊急破壞真空停機，以減輕汽輪機損壞程度。

[1]黃樹紅.汽輪機原理.北京：中國電力出版社，2008.

[2]××電廠4號機組中壓電端第二級隔板軸向碰磨脫落事件原因分析報告.華北電力科學研究院有限責任公司，2015，4.

[3]陳國強，葉春.汽輪機通流部分的故障診斷[J].動力工程學報，2004，24（1）：98～101.

TK26

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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行工作。