一起機組汽輪機振動大機組跳閘非停事件的原因分析及防范措施

摘 要：介紹了某電廠汽輪機振動大跳閘非停事件的經過，分析了引起“汽輪機振動大保護”動作原因，指出了1號汽輪機高中壓缸轉子振動大存在的具體問題，提出了從運行和檢修兩方面確保機組安全的維護要求和下一步要解決機組振動的措施。

關鍵詞：汽輪機；振動；跳閘； 防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.037

0 引言

某發電廠一期工程為2×660MW超臨界空冷機組。汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機。

1 事件經過

某電廠2號機組運行，1號機組冷態啟動接帶330MW后出現汽輪機振動大情況： 1X 220um，1Y 145um，2X 95um，2Y 156um，機組振動在緩慢上升，穩定330MW負荷運行。1號汽輪機振動情況：1X由239 um突增至257 um，2Y由160 um突增至185 um，汽輪機跳閘，首出振動大跳閘，鍋爐MFT、發電機解列，廠用電切換正常。立即破壞機組真空。 00：27 汽輪機轉速1543rpm， 軸振最大：1X290um 、Y291um、2X180um 、2Y291um。 00：29 汽輪機轉速降至1200 rpm，頂軸油泵聯啟正常， 00：58 汽輪機轉速到0投入盤車，惰走時間為40分鐘。

機組故障發生后，該廠聘請電力科學研究院專家、著名振動專家石教授到廠對1號機組汽輪機振動大跳閘原因進行檢查分析判斷。5月20日召開1號機組啟動分析會，經與會專家一致討論同意，1號機組啟動，在汽輪機沖轉時中控制1號機高、中壓缸外缸金屬溫差（高壓側）《40℃，在1000r/min進行暖機，暖機到高中壓缸外缸金屬溫差（高壓側）《20℃后再進行升速。1號機組于5月21日06：30點火，21：50并網成功，停機時間117h50min。

2 原因分析

該廠1號機組汽輪機因振動大跳閘后邀請西安西熱振動研究所有限公司石教授、電力科學研究院振動專家、哈爾濱汽輪機廠技術人員到廠檢查判斷。專家到廠后分析數據得出結論：該廠機組隨運行時間增長振動逐漸增大，并且啟停約頻繁振動增長越快。結合此次開機過程分析，導致該廠開機振動大的主要原因是由于轉子熱彎曲加劇導致轉子永久性彎曲，轉子永久彎曲導致轉子運行振動基數變大，加上轉子開機過程中熱彎的情況導致溫態開機困難。并且現階段該廠轉子已處于非正常狀態，采取規程說明的正常開機程序是無法開機的。5月21日該廠采納專家意見根據現階段振動情況，確定了降低主、再熱汽溫，逐步升速觀察的開機方案。

該廠1號汽輪機自投產以后高中壓轉子一直存在振動大情況，并先后于2011年06月、2013年7月返廠處理，振動雖有所好轉，但振動大問題沒有得到根本解決，在機組運行中1X、1Y、2X、2Y振動趨勢仍不斷緩慢上升。

通過此次開機可以發現該廠轉子現階段存在一定的永久彎曲導致振動基數較返廠檢修后增大了約50μm。同時轉子熱敏感性強，轉子存在一定的熱彎曲導致開機困難。該廠轉子現階段存在一定永久性彎曲和一定的熱彎曲。

3 機組運行中防范措施

該廠結合1號汽輪機目前運行實際情況制定了1號機組運行期間關于汽輪機振動大重要防護要求。

3.1 運行方面

（1）結合1號汽輪機目前運行實際情況以安全穩定運行為核心，各值長安排好1號機組的運行人員，操作上要嚴格遵照運行規程執行，盡量保持負荷穩定，調峰操作時要確保機組參數平穩，嚴禁大起大落。

（2）機組運行中，認真進行監視機組各參數，根據工況變化及時調整維護，檢查，保證各參數穩定。各值認真檢查各系統、發現缺陷及時聯系處理。各值根據機組運行方式做好機組振動大的事故預想。

（3）機組運行中，盡量保持順序閥運行，加減負荷或變工況運行，調整參數時，若振動有上升趨勢，及時停止，適當緩慢降低主汽溫度10℃左右，（根據5月21日啟動，專家判斷振動對主汽溫度比較敏感，溫度降低時，振動減緩或下降）。

（4）運行設備出現的缺陷要做及時檢修部門進行處理，主要缺陷匯報上級領導，嚴防缺陷擴大，影響機組安全運行的重大缺陷值長立即匯報，監督檢修人員及時消缺。

（5）遇有重大操作，重大檢修隔離恢復操作運行部必須提前作好運行方式的調整，安全、技術措施交底，部門管理人員及專工擔任后備監護人進行操作，確保重大操作的安全技術支持。

（6）當班值班員要對機組振動進行振動記錄監視，做好記錄，當值振動最大值及對應負荷，參數等計入運行日志。 確保1號機組安全穩定運行，避免出現機組非停事件。

3.2 檢修方面

（1）設備部管理人員接到處理缺陷通知時，及時通知值班點檢人員、檢修公司檢修人員到現場協調缺陷處理。發生重大缺陷或事故處理時，各部門管理、技術人員等及時到現場協助處理。

（2）嚴格控制檢修消缺時間，點檢人員根據缺陷性質合理安排消缺時間，若發生人員責任和協調不到位延誤消缺的事件，將按照《該廠設備缺陷管理標準》的相關條款加倍考核。

（3）重大檢修工作，必須事先做好檢修工作三項措施，逐級審核后方可進行工作。且在檢修工作時加強后備監護。

（4）設備部各點檢人員對設備加強劣化分析，根據機組負荷，有計劃的安排處理設備異常隱患排查。

（5）各生產部門要確保公用系統運行正常，（如小機冷卻水系統、儀用壓縮機組系統等），確保無影響1號機組安全運行缺陷。

4 下一步處理措施

（1）高中壓轉子的平衡：該廠高中壓轉子彎曲已影響機組正常開機，5月21日開機過程數據振動人員已進行數據采集，在下次停機時繼續要求振動處理人員到廠進行停機數據采集，并進行配重。

（2）提高1、2瓦油膜剛度。在1號機組檢修期間檢查1、2瓦枕接觸情況，同時測量1、2瓦頂間隙，并咨詢制造廠合理減小瓦頂間隙，提高油膜剛度。考慮到現階段該廠1、2瓦能維持在66℃以下，可減小瓦頂間隙1～1.2‰。

（3）在機組檢修期間對汽輪機高、中壓缸保溫進行拆除，重新制作，對熱控測點進行校對。

（4）結合機組通流間隙深度改造，更換轉子，同時完善高中壓缸溫度測點，提高監控能力。

作者簡介：崔永江（1979-），男，工程師，主要從事電廠運行管理工作。