汽輪發電機瓦及軸頸損傷事故分析和處理

（中機國能電力工程有限公司，上海 200061）

0 引言

某100 MW燃氣-蒸汽聯合循環電廠項目的機組容量為3×42 MW發電機組，2臺燃氣輪發電機組、2臺余熱鍋爐和1臺蒸汽輪發電機組組成一套“2+2+1”建制的聯合循環發電機組。2014年4月4日，按照計劃及項目部總體安排，汽機整組啟動開始，于 10：40、12：01、13：56進行3次沖轉，分別因不同原因打閘，最高轉速為804 r/min（第三次），詳見后續說明。在第三次沖轉過程中，發現#4瓦有明顯異音，且軸瓦溫度異常，遂立即打閘。當日晚間安裝單位將#4瓦打開，發現軸瓦已按轉子旋轉方向脫離工作位，定位銷被切斷，偏離約50°，軸瓦被卡死在軸承座內；4月5日凌晨1點拆除軸瓦，檢查發現軸頸有嚴重擦痕，軸瓦巴氏合金嚴重損傷。4月6日～4月8日又先后打開#3、#2、#1瓦進行檢查，發現三個瓦均有輕微損傷，軸頸也有輕微損傷，3個軸承箱內及下瓦頂軸油囊均發現有黑色堅硬顆粒物。

1 事故經過及檢查情況

1.1 啟機情況

4月4日10：40，汽機進行首次沖轉，#1頂軸油泵運行，主汽壓力 2.3 MPa，主汽溫度 353.62℃，真空-62 kPa，轉速166 r/min，發現調門異音，立即打閘停機。分析認為：調閥的預啟閥開度小、忽開忽關，是造成聲音異常的主要原因。決定第二次開機降低主汽壓力。

12：01汽機第二次沖轉，主汽壓力1.9 MPa，主汽溫度358.73℃，真空-79 kPa，未發現調閥的異常聲音，轉速294 r/min，發現勵磁機汽端密封處異音，#4瓦頂軸油壓力表有擺動現象，立即打閘停機，停機檢查4#軸承回油窗回油完全正常，但是發現勵磁機汽端密封蓋與轉子有碰磨現象。因此，對密封蓋進行打磨處理。

13：56汽機第三次沖轉，主汽壓力1.84 MPa，主汽溫度362℃，真空-60 kPa，汽機沖轉。沖轉過程中，現場調試人員匯報：4#瓦處碰撞聲巨大、頂軸油壓力表劇烈擺動、潤滑油回油流量小。14：02立即打閘停機，最高轉速804 r/min，停機后檢查4#瓦金屬溫度最大為68℃，停機后立即投入盤車，發現 4#頂軸油壓在12 MPa～14 MPa之間波動。

約16：00，#4瓦頂軸油管墊子沖破，更換墊子后啟動#2頂軸油泵，母管壓力低至4.6 MPa，#4瓦處轉子有明顯跳動情況，當時高壓內缸壁溫為 135℃，低于150℃的允許停機溫度，且#4瓦回油觀察孔已發現巴氏合金碎屑，決定停盤車。

1.2 軸瓦檢查情況

4月4日晚上打開#4瓦檢查，軸瓦已按轉子旋轉方向脫離工作位，定位銷被切斷，偏離約50°，軸瓦被卡死在軸承座內；4月5日上午拆除軸瓦，檢查發現軸頸有嚴重擦痕，軸瓦巴氏合金嚴重損傷，并可明顯看到軸瓦勵端磨損嚴重（約2 mm）、汽端磨損較少。對軸瓦進行緊力復測，緊力為0.03 mm。

4月6日打開#3瓦檢查，軸頸輕微損傷，軸瓦有一道輕微劃痕，頂軸油孔有細小的堅硬雜物，對軸瓦進行緊力復測，緊力為0.05 mm。

4月7日打開#2瓦檢查，軸頸輕微損傷，軸瓦有一道約1 mm劃痕，軸承箱及頂軸油孔內有部分雜物，對軸瓦進行緊力復測，緊力為0.04 mm。

4月8日打開#1瓦檢查，#1瓦上瓦也有輕微擦痕，#1瓦枕內部有較多硬質異物，推力瓦接觸面有擦痕，軸承箱內也有很多異物，對軸瓦進行緊力復測，緊力為0.05 mm。

1.3 油系統安裝、調試及檢查情況

潤滑油系統安裝于1月份結束，2014年1月24日開始油循環，2月16日取樣化驗合格，3月1日油循環結束，翻瓦檢查清理并安裝TSI探頭。

頂軸油系統由某汽機廠配套設計供貨，油泵經口取自潤滑油進油母管，進出口未設計過濾器、出口未設止回閥。頂軸油泵于2月初進行試運，#2頂軸油泵試運正常，#1頂軸油泵試運時振動明顯、噪音大、出口壓力低。后經廠家協調重新發了一臺新泵，新泵于4月3日到場并在當日安裝完畢。當日對該泵進行試運，第一次啟動時，噪音、振動異常，立即停泵；第二次啟動后 2 min內仍有異響，隨后振動、聲音、壓力均正常。

4月11日將主油箱內潤滑油倒至臨時油桶。4月12日施工單位對主油箱內部進行檢查，監理見證，未發現雜質。4月13日，施工單位自行拆除潤滑油過濾器濾芯進行檢查，未發現明顯顆粒狀雜質。

4月9日對已拆卸的#1頂軸油泵進行解體檢查，發現轉子鍍銅層局部脫落，脫落部分在泵體內找到；4月16日，對#2頂軸油泵進行解體檢查，油泵各部件完好無損傷，但調解活塞行程的斜板基本處于水平狀態，即泵出力已在最小狀態。

據現場了解，#1、#2瓦潤滑油節流孔板安裝于瓦枕處（孔徑不明）；#3、#4瓦潤滑油節流孔板安裝于軸承箱進油口（孔徑18 mm）。

2 事故原因分析

2.1 現場表征分析

造成事故的直接原因是堅硬顆粒狀雜物通過頂軸油、潤滑油進入軸瓦，引起軸瓦和軸頸摩擦，損傷軸瓦及軸頸，產生摩擦力而剪斷定位銷，進而帶動軸瓦移位，導致潤滑油孔堵塞，造成潤滑油斷油，加劇軸瓦、軸頸磨損[1-2]。具體情況見圖1～圖6。

圖1 #4瓦軸頸損傷情況

圖3 #4瓦剪斷的定位銷

圖4 #4頂軸油泵損壞情況

圖5 #1頂軸油泵脫落的銅部件

圖6 #1、#2為粘在#4軸頸上的金屬顆粒，#3為事故后#4瓦上取下的巴氏合金

各軸瓦解體檢查均發現頂軸油囊有顆粒物，瓦軸頸在軸瓦軸向全位置范圍內損傷。

2.2 微機事件報文分析

以4月4日事故過程和圖7所示后臺沖轉趨勢曲線可以看出：事故汽輪機轉速、軸承金屬及回油溫度、軸承瓦振、主汽壓力、高壓主汽母管溫度沖轉的趨勢為升速曲線。結合圖8所示沖轉趨勢曲線也可以看出：事故汽輪機頂軸油泵出口壓力、排氣壓力、低壓缸排氣壓力溫度和油壓都出現異常現象。

圖7 沖轉趨勢曲線1

圖8 沖轉趨勢曲線2

3 事故處理方案

1）拆除勵磁機、#4軸承箱、發電機勵端小端蓋，在靠近發電機定子勵端處將轉子可靠支撐，用膠合板將發電機勵端小端蓋臨時封閉，防止軸頸加工時損傷葉片、線圈或異物進入發電機內部。

2）聯系廠家車削及拋光，車削量需保證軸頸直徑大于強度極限φ295 mm，車削過程中每車削0.5 mm左右復測一次工裝與轉子的同心度，每次進刀量控制在0.2 mm左右，最后一刀進刀量不得大于0.05 mm。

3）某汽機廠負責立即聯系按瓦坯內徑302 mm、巴氏合金內徑295 mm預加工2副軸瓦，在廠家現場加工結束取得最終軸頸測量數據后，按最終軸頸尺寸完成軸瓦加工，及時發運到現場。

4）軸瓦到場后進行復裝，裝子重新找正，測量軸承各間隙、緊力是否符合制造廠及規范要求，嚴格按DL 5190.3-2012《電力建設施工技術規范 第3部分：汽輪發電機組》及DLT 5210.3-2009《電力建設施工質量驗收及評價規程 第3部分：汽輪發電機組》的相關要求復測轉子中心、轉子瓢偏、轉子揚度、勵磁中心、推力間隙和各軸承安裝數據等關鍵數據，形成技術記錄并經總包單位、監理簽字確認。

5）發電機定子端蓋密封前應對發電機內部進行聯合檢查，辦理隱蔽工程簽證，對轉子、定子絕緣進行測量。

6）將所有碳鋼閥門更換為不銹鋼閥門，檢查所有油系統閥門閥桿是否按電力行業標準水平或向下安裝，不符合的應進行調整。重新對潤滑油系統進行油循環，沖洗過程中應使用木榔頭或橡膠榔頭對管道進行敲打，清除死角雜質，沖洗時潤滑油溫應控制在45℃～55℃，油樣取點應位于油箱底部。

7）沖洗結束后翻瓦檢查時檢查確認各軸承節流孔板孔徑，軸承復裝后，對各軸承潤滑油流量分配進行檢查，如流量不均勻應對節流孔板進行調整。

8）對頂軸油系統進行改造，每臺油泵出口增加止回閥，出口母管增加過壓閥，改造結束后拆除各軸承頂軸油軟管，對頂軸油系統進行沖洗。

9）對其它系統進行仔細檢查，確保下次開機順利進行[3-5]。

4 結論

根據本文提出的系列損傷事故處理方案和整改方案，某100 MW燃氣-蒸汽聯合循環電廠項目的汽機故障得到了最優化解決。電廠運行至今，汽輪發電機瓦及軸頸沒有出現異常情況，汽輪發電機可靠性與安全性沒有改變，由此說明本文的事故處理方案可行。

[1] 李占寶, 周長華, 王峰, 等.大型發電機出口斷路器事故分析和處理[J].電力建設, 2013, 34(7)：95-99.

[2] 莫乾凱, 陳瑞龍.給水泵電機燒瓦事故分析及防范措施[J].電力安全技術, 2004, 6(4)： 25.

[3] 徐熙瑾, 張寶.給水泵汽輪機調門LVDT脫落造成的事故分析[J].汽輪機技術, 2006, 48(3)： 221-223.

[4] 劉常碧.某電廠給水泵切換導致鍋爐MFT事故分析[J].青海電力, 2009, 28(2)： 43-44.

[5] 周正梅.一起發電機短路事故分析[J].電力安全技術, 2005, 7(1)： 26.