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文檔簡介
汽輪機(jī)八個(gè)重大事故深度講解一、汽輪機(jī)水擊事故
水擊發(fā)生時(shí),因蒸汽中攜帶大量水分,水的速度比蒸汽的速度低,將形成水賽汽道現(xiàn)象,使葉輪前后壓差增大,導(dǎo)致軸向推力急劇增加,如果不及時(shí)緊急停機(jī),推力軸承將過載而被燒毀,從而使汽輪機(jī)發(fā)生劇烈的動(dòng)靜碰摩而損壞。另外發(fā)生水擊時(shí),進(jìn)入汽輪機(jī)的水將對高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉片起著制動(dòng)作用,特別是低壓級的長葉片,其葉頂線速度可高達(dá)300~400m/s以上,水滴對其打擊力相當(dāng)大,嚴(yán)重時(shí)將把葉片打彎或打斷??傊?,水擊將導(dǎo)致汽輪機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞。因此水擊事故是汽輪機(jī)事故中的一種惡性事故,如處理不及時(shí),極易損壞汽輪機(jī)本體。汽輪機(jī)運(yùn)行中突然發(fā)生水擊,將使高溫下工作的蒸汽室、汽缸、轉(zhuǎn)子等金屬件驟然冷卻,而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形,導(dǎo)致汽缸發(fā)生拱背變形,產(chǎn)生裂紋,并能使汽缸法欄結(jié)合面漏汽,脹差負(fù)值增大,汽輪機(jī)動(dòng)靜部分發(fā)生碰摩損傷;轉(zhuǎn)子發(fā)生大軸彎曲,最終也使動(dòng)靜部分發(fā)生碰摩,這些都將引起機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)。
下面將詳細(xì)探討水擊事故的原因、應(yīng)急處理方案以及預(yù)防措施:
一、水擊原因
1)鍋爐的蒸發(fā)量過大或蒸發(fā)不均引起汽水共騰;
2)運(yùn)行人員誤操作或給水自動(dòng)調(diào)節(jié)失靈造成鍋爐滿水;
3)汽輪機(jī)汽動(dòng)過程中沒有充分暖管或疏水排泄不暢,主蒸汽管道或鍋爐過熱器疏水系統(tǒng)不完善,可能把積水帶入汽輪機(jī)內(nèi)或者汽水混合物代入氣封內(nèi);
4)機(jī)組停機(jī)時(shí),降溫降的過快,使汽溫低于當(dāng)時(shí)大氣壓下的飽和溫度而成為帶水的濕蒸汽;
6)停機(jī)后,未有效對凝汽器水位的監(jiān)督,發(fā)生凝汽器滿水,倒入汽缸;
二、水擊事故的表象
1)主蒸汽溫度急速下降,主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥的閥桿、法蘭、軸封處可能冒白汽;
2)機(jī)組振動(dòng)逐漸增大,直到劇烈振動(dòng);
3)推力軸承烏金溫度迅速上升,機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)聲音異常;
4)汽缸上下溫差變大,下缸溫度要降低很多;以上這些都可以作為監(jiān)控手段,結(jié)合上面的原因,基本可以判斷出水擊事故的發(fā)生了。三、處理方法
汽輪機(jī)水擊事故是汽輪機(jī)運(yùn)行中最危險(xiǎn)的事故之一,運(yùn)行人員必須迅速、準(zhǔn)確的判斷是否發(fā)生水擊,一般應(yīng)以主蒸汽溫度是否急劇下降作為依據(jù),同時(shí)應(yīng)檢查汽缸上下溫差變化,因?yàn)槠啓C(jī)進(jìn)水時(shí),下缸溫度必然下降較大。待確認(rèn)發(fā)生水擊事故時(shí),應(yīng)立即破壞真空緊急故障停機(jī)。
1)破壞真空緊急故障停機(jī);
2)開啟汽缸缸體和主蒸汽管道上的所有疏水閥門,進(jìn)行充分排水;
3)正確記錄轉(zhuǎn)子惰走時(shí)間及真空數(shù)值;
4)惰走中仔細(xì)傾聽汽缸內(nèi)聲音;
5)檢查記錄推力瓦烏金溫度和軸向位移數(shù)值;
6)注意惰走過程中機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)聲音和推力軸承工作情況,如惰走時(shí)間正常,經(jīng)過充分排出疏水,主蒸汽溫度恢復(fù)后,可以重新啟動(dòng)機(jī)組,但這時(shí)要特別小心仔細(xì)傾聽汽缸內(nèi)是否有異音,并觀察機(jī)組振動(dòng)是否增大,如果發(fā)生異常,應(yīng)立即停止啟動(dòng),揭缸檢查。四、針對不同來源的應(yīng)急措施和預(yù)防措施關(guān)于汽輪機(jī)進(jìn)水事故,應(yīng)以預(yù)防為主,若運(yùn)行中一旦發(fā)生,必須采取迅速果斷的措施進(jìn)行處理。下面根據(jù)水或冷汽的來源分別進(jìn)行討論:1、來自鍋爐及主蒸汽系統(tǒng)由于誤操作或自動(dòng)調(diào)整裝置失靈,鍋爐蒸汽溫度或汽包水位失去控制,有可能使水或冷蒸汽從鍋爐經(jīng)主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)。嚴(yán)重時(shí)會使汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊。汽輪機(jī)進(jìn)水時(shí),必須迅速破壞真空,緊急停機(jī),并開啟汽輪機(jī)本體和主蒸汽管道上的疏水門,進(jìn)行疏水。凡因水沖擊引起停機(jī)時(shí),應(yīng)正確記錄轉(zhuǎn)子惰走時(shí)間及惰走時(shí)真空變化。在惰走過程中仔細(xì)傾聽汽輪機(jī)內(nèi)部聲音,檢查竄軸表指示及推力瓦塊和同油溫度。對于中間再熱機(jī)組,因主蒸汽溫度下降發(fā)生水擊時(shí),由高壓缸進(jìn)水,就使得負(fù)軸向推力增大,所以要重點(diǎn)監(jiān)視非工作瓦塊金屬溫度。在滑參數(shù)啟動(dòng)和停機(jī)過程中,由于某種原因調(diào)速汽門突然關(guān)小,造成汽壓升高,則可能使蒸汽管積水。在滑參數(shù)停機(jī)時(shí),如果降溫速度太快而汽壓沒有相應(yīng)降低,使蒸汽的過熱度很低,就可能在管道內(nèi)產(chǎn)生凝結(jié)水,到一定程度,積水就可能進(jìn)入汽輪機(jī)。2、來自再熱蒸汽系統(tǒng)在熱蒸汽系統(tǒng)中通常設(shè)有減溫水裝置,用以調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度。水有可能從再熱蒸汽冷段反流到高壓缸或積存在冷段管內(nèi),其現(xiàn)象是:冷段止回閥法蘭冒白汽,高壓外缸下缸金屬溫度降低。發(fā)生上述現(xiàn)象時(shí),應(yīng)立即通知鍋爐人員將減溫水門關(guān)閉。給旁路減溫水未關(guān)嚴(yán),會造成同上述情況一樣的后果。對再熱蒸汽熱段,如果疏水管徑太小,啟動(dòng)時(shí)疏水不暢,也會造成汽輪機(jī)進(jìn)水。3、來自抽汽系統(tǒng)水或冷蒸汽從抽汽管道進(jìn)入汽輪機(jī),多數(shù)是加熱器管子泄漏或加熱器系統(tǒng)故障引起。其現(xiàn)象是:某臺加熱器水位升高,加熱器汽側(cè)壓力高于抽汽壓力,殼體或管道有水沖擊聲,抽汽止回閥門桿冒白汽或?yàn)R水滴,脹差向正值發(fā)展。發(fā)現(xiàn)上述情況時(shí),首先開大加熱器疏水調(diào)節(jié)閥。如果確認(rèn)加熱器泄漏,立即將其停止。另外,若除氧器漏水,水可能從抽汽、門桿漏汽倒入汽缸。4、來自軸封系統(tǒng)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí),如果汽封系統(tǒng)暖管不充分,疏水將被帶人汽封內(nèi)。事故情況下,當(dāng)切換備用汽源時(shí),軸封也有進(jìn)水的可能。在正常運(yùn)行中,軸封供汽來自除氧器的機(jī)組,若除氧器滿水時(shí),軸封就要帶水,軸封加熱器滿水也有可能使水倒入軸封。發(fā)現(xiàn)軸封進(jìn)水時(shí),應(yīng)立即開啟軸封供汽管道的疏水閥,適當(dāng)控制進(jìn)汽量,檢查除氧器水位、軸封抽汽器水位、軸封抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況,分別進(jìn)行處理。5、來自凝汽器凝汽器灌水而進(jìn)入汽輪機(jī)的事故曾多次發(fā)生。在汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí),凝汽器水位是受到重視的,而且水位升高會嚴(yán)重影響真空,所以在汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí),凝汽器水位一般不會灌人汽缸。但在停機(jī)以后,往往忽視以凝汽器水位的監(jiān)視。如果進(jìn)入凝汽器的補(bǔ)水閥關(guān)閉不嚴(yán),就會使水灌入汽缸,造成水擊。6、來自汽輪機(jī)本身疏水系統(tǒng)從疏水系統(tǒng)向汽缸返水,多數(shù)是設(shè)計(jì)方面的原因造成的。如果不同壓力的疏水接到一個(gè)聯(lián)箱上,而且泄壓管的尺寸又偏小,這樣壓力大的漏水,就有可能從壓力低的管道進(jìn)入汽缸。這時(shí)的事故現(xiàn)象,首先表現(xiàn)為上、下缸溫差增大,繼而使汽缸變形,動(dòng)靜部分發(fā)生碰磨。汽輪機(jī)進(jìn)水進(jìn)冷蒸汽的可能性是多方面的,根據(jù)不同機(jī)組的熱力系統(tǒng),還會有其他水源進(jìn)入汽輪機(jī)的可能性,所以運(yùn)行人員要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。
為了預(yù)防發(fā)生水沖擊,在運(yùn)行維護(hù)方面著重采取以下措施:
1)當(dāng)主蒸汽溫度和壓力不穩(wěn)時(shí),要特別注意監(jiān)視,一旦汽溫急劇下降到規(guī)定值,通常為直線下降50℃時(shí),應(yīng)按緊急停機(jī)處理。
2)注意監(jiān)視汽缸的金屬溫度變化和加熱器、凝汽器水位,即使停機(jī)后也不能忽視。如果發(fā)覺有進(jìn)水危險(xiǎn)時(shí),應(yīng)立即查明原因,迅速切斷可能進(jìn)水的水源。
3)熱態(tài)啟動(dòng)前,主蒸汽和再熱蒸汽要充分暖管、保證疏水暢通。
4)當(dāng)高壓加熱器保護(hù)裝置發(fā)生故障時(shí),加熱器不以投入運(yùn)行。運(yùn)行中定期檢查加熱器水位調(diào)節(jié)裝置及高水位報(bào)警裝置,應(yīng)保證經(jīng)常處于良好狀態(tài)。加熱器管束破裂時(shí),應(yīng)迅速關(guān)閉抽汽管上相應(yīng)的進(jìn)汽門及止回閥。
5)在鍋爐熄火后蒸汽參數(shù)得不到保證的情況下,不應(yīng)向汽輪機(jī)供汽。
6)對除氧器水位加強(qiáng)監(jiān)督,杜絕事故發(fā)生。7)滑參數(shù)停機(jī)時(shí),汽溫、汽壓按著規(guī)定的變化率逐漸降低,保持必要的過熱度。
8)定期檢查再熱蒸汽和I、Ⅱ級旁路的減溫水閥的嚴(yán)密性,如發(fā)現(xiàn)泄漏應(yīng)及時(shí)檢修處理。
9)只要汽輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),各種保護(hù)就必須投入,不準(zhǔn)退出。
10)運(yùn)行人員應(yīng)該明確,汽輪機(jī)在低轉(zhuǎn)速下進(jìn)水,對設(shè)備的威脅更大,此時(shí)尤其要注意監(jiān)督汽輪機(jī)進(jìn)水的可以能性。二、汽輪機(jī)葉片損壞與脫落事故汽輪機(jī)發(fā)生的事故中,由于葉片的損壞而導(dǎo)致的事故占有不小的比例。所謂葉片事故,通常指葉片的斷裂,拉金、圍帶斷裂、鉚頭斷裂以及葉輪損壞等。葉片在運(yùn)行中的損壞是各式各樣的,引起葉片損壞的原因也是多方面的,本節(jié)介紹常見葉片事故發(fā)生時(shí)的征象、原因及預(yù)防措施。一、葉片損壞的原因葉片損壞的原因很多,造成葉片斷裂或脫落的原因也很多,它與設(shè)計(jì)、制造、材質(zhì)、安裝、檢修工藝和運(yùn)行維護(hù)等因素均有關(guān)系,歸納起來有以下幾個(gè)方面:但不外乎下列幾個(gè)方面:1、葉片本身的原因:1)振動(dòng)特性不合格。由于葉片頻率不合格,運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生共振而損壞者,在汽輪機(jī)葉片事故中為數(shù)不少。如果擾動(dòng)力很大,甚至運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)后即能發(fā)生事故。這個(gè)時(shí)間的長短,還和振動(dòng)特性、材料性能以及葉片結(jié)構(gòu)、制造加工質(zhì)量等有關(guān)。因此不能想當(dāng)然認(rèn)為運(yùn)行有段時(shí)間了就不會出現(xiàn)振動(dòng)特性不合格的問題了。2)設(shè)計(jì)不當(dāng)。葉片設(shè)計(jì)應(yīng)力過高或柵結(jié)構(gòu)不合理,以及振動(dòng)強(qiáng)調(diào)特性不合格等,均會導(dǎo)致葉片損壞。個(gè)別機(jī)組葉片甚薄,若鉚釘應(yīng)力較大,則鉚裝圍帶時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。葉片鉚頭和圍帶斷裂事故發(fā)生的情況也不在少數(shù)。設(shè)計(jì)應(yīng)力過高或結(jié)構(gòu)不合理,如葉片頂不太薄,圍帶鉚釘頭應(yīng)力大,常在運(yùn)行中發(fā)生應(yīng)力集中、鉚釘頭斷裂、圍帶裂紋折斷等故障,使葉片出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。3)材質(zhì)不良或錯(cuò)用材料。材料機(jī)械性能差,金屬組織有缺陷或有夾渣、裂紋等,葉片經(jīng)過長期運(yùn)行后材料疲勞性能及衰減性能變差,或因腐蝕沖刷機(jī)械性能降低,這些都導(dǎo)致葉片損壞。4)加工工藝不良。加工工藝不嚴(yán)格,例如表面粗糙度不好,留有加工刀痕,扭轉(zhuǎn)葉片的接刀處不當(dāng),圍帶鉚釘孔或拉金孔處無倒角或倒角不夠或尺寸不準(zhǔn)確等,能引起應(yīng)力集中,從而導(dǎo)致葉片損壞。有時(shí)低壓級葉片為了防止水蝕而采用防護(hù)措施,當(dāng)此措施的工藝不良時(shí)能使葉片損壞。國內(nèi)由于焊接拉金或圍帶安裝工藝不良引起的葉片事故較多,應(yīng)引起重視。2.運(yùn)行方面的原因:1)偏離額定頻率運(yùn)行。汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)特性都是按運(yùn)行頻率為50HZ設(shè)計(jì)的,因此電網(wǎng)頻率降低時(shí),可能使機(jī)組葉片的共振安全率變化而落入共振動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行,使葉片加速故障和斷裂。2)過負(fù)荷運(yùn)行。一般機(jī)組過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各級葉片應(yīng)力增大,特別是最后幾級葉片,葉片應(yīng)力隨蒸汽流量的增大而成正比增大外,還隨該幾級焓隆的增加而增大。因此機(jī)組過荷運(yùn)行時(shí),應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的熱應(yīng)力和強(qiáng)度核算。3)汽溫過低。新蒸汽溫度降低時(shí),帶來兩種危害:一是最后幾級葉片處濕度過大,葉片受沖蝕,截面減小,應(yīng)力集中,從而引起葉片的損壞;二是當(dāng)汽溫降低而出力不降低時(shí),流量熱必增加,從而引起葉片的過負(fù)荷,這同樣能引起葉片損壞。4)蒸汽品質(zhì)不良。蒸汽品質(zhì)不良會使葉片結(jié)垢,造成葉片損壞。葉片結(jié)垢使通道減小,造成級間焓降增加,葉片應(yīng)力增大。另外結(jié)垢也容易引起葉片腐蝕,使強(qiáng)度降低。5)真空過高或過低。真空過高時(shí),可能使末級葉片過負(fù)荷和濕度增大,加速葉片的水蝕,容易引起葉片的損壞。另外,真空過低仍維持最大出力不變時(shí),也可能使最后幾級過負(fù)荷而引起葉片損壞。6)水沖擊。運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)進(jìn)水的可能性很多,特別是近代大容量再熱機(jī)組,由于汽水系統(tǒng)相應(yīng)復(fù)雜,汽輪機(jī)進(jìn)水的可能性更有所增加,蒸汽與水一起進(jìn)入汽輪機(jī),產(chǎn)生水擊和汽缸等部件不規(guī)則冷卻和變形,造成動(dòng)靜部件碰磨,也能使葉片受到嚴(yán)重?fù)p壞。7)機(jī)組振動(dòng)過大。振動(dòng)過大導(dǎo)致動(dòng)靜部分摩擦,引起葉片損壞的不在少數(shù)。8)起動(dòng)、停機(jī)與增減負(fù)荷時(shí)操作不當(dāng),如改變速度太快,脹差過大等,使動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦,導(dǎo)致葉片損壞。9)停機(jī)后主汽閥關(guān)閉不嚴(yán)而未開啟疏水閥,有可能使蒸汽漏入機(jī)內(nèi),引起葉片腐蝕等。(實(shí)際上屬于水擊故障的一種)。3.檢修方面的原因?qū)儆跈z修不當(dāng)?shù)闹饕蛴校?)動(dòng)靜間隙不合標(biāo)準(zhǔn);2)隔板安裝不當(dāng);
3)起吊搬運(yùn)過程中碰傷損壞葉片;4)機(jī)內(nèi)和管道內(nèi)留有雜物;5)新安裝機(jī)組管道沖洗不干凈;6)通流部分零件安裝不牢固等以上均會造成運(yùn)行時(shí)有型砂異物或零件松脫等,有可能打壞葉片。檢修中對葉片拉金、圍帶等的修理要特別注意,過去曾因拉金和葉片銀焊時(shí)發(fā)生過熱而葉片斷裂的事故為數(shù)不少,而且對這種事故的原因一般較難分析。機(jī)械損傷機(jī)械損傷一般都是在運(yùn)行中逐漸發(fā)生和體現(xiàn)出來的,造成機(jī)械損傷的原因多種多樣,多數(shù)還是設(shè)計(jì)和后期維護(hù)不當(dāng)造成。
1)外來的機(jī)械雜質(zhì)隨蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)打傷葉片。
2)汽缸內(nèi)部固定零部件脫落,如阻汽片、導(dǎo)流環(huán)等,造成葉片嚴(yán)重?fù)p傷。
3)因軸承或推力瓦損壞、大軸彎曲、脹差超限以及機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng),造成通流部分動(dòng)靜摩擦,使葉片損壞。
5、腐蝕或銹蝕損傷
葉片的腐蝕常發(fā)生在開始進(jìn)入濕蒸汽的各級,這些級段在運(yùn)行中,蒸汽干、濕交替變化,使腐蝕介質(zhì)易濃縮,引起葉片腐蝕。葉片受到侵蝕削弱后,不但強(qiáng)度減弱,而且葉片被侵蝕的缺口、孔洞還會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,侵蝕嚴(yán)重的葉片,還會改變?nèi)~片的振動(dòng)頻率,從而使葉片因應(yīng)力過大或共振疲勞而斷裂。腐蝕和銹蝕損傷最終還是因?yàn)楹笃谶\(yùn)行時(shí)控制不當(dāng)和日常檢修維護(hù)保養(yǎng)缺乏造成的。
6、水蝕損傷和水擊損傷
水蝕一般多發(fā)生在末幾級濕蒸汽區(qū)的低壓段長葉片上,尤其是末級葉片。水蝕是濕蒸汽中分離出來的水滴對葉片沖擊造成的一種機(jī)械損傷,而末級葉片旋轉(zhuǎn)線速度高,并且蒸汽濕度大,水滴多,故水沖蝕程度更嚴(yán)重。受水蝕嚴(yán)重,葉片將出現(xiàn)缺口、孔洞等,葉片強(qiáng)度降低,導(dǎo)致斷裂損壞。
汽輪機(jī)發(fā)生水擊時(shí),前幾級葉片的應(yīng)力會突然增加,并驟然受到冷卻,使葉片過載,末幾級葉片則沖擊負(fù)荷更大。葉片遭到嚴(yán)重水擊后會發(fā)生變形,其進(jìn)汽側(cè)扭向內(nèi)弧,出汽側(cè)扭向背弧,并在進(jìn)、出汽側(cè)產(chǎn)生細(xì)微裂紋,成為葉片振斷裂的根源。水擊有時(shí)會使葉片拉筋斷裂,改變了葉片連接形式,甚至原來成組的葉片變?yōu)閱蝹€(gè)葉片,改變了葉片振動(dòng)頻率,降低葉片的工作強(qiáng)度,致使葉片發(fā)生共振,造成斷裂。
二、葉片事故原因的分析引起葉片事故的原因,常常是很復(fù)雜的,而且是多方面的,但是其中必有一種因素起主要作用。分析葉片事故時(shí)應(yīng)當(dāng)抓住主要因素,并從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:1)檢查葉片損壞情況。事故發(fā)生后,應(yīng)首先檢查事故的范圍和情況,并作好記錄,然后檢查斷落位置及斷面特征,初步分析事故的原因。2)分析運(yùn)行及檢修資料。檢查葉片事故發(fā)生前的運(yùn)行工況有無異常,如運(yùn)行參數(shù)是否正常,有無超載超速及低頻率運(yùn)行,有無葉片結(jié)垢、腐蝕、水刷等情況。查看檢修資料,檢查動(dòng)靜間隙是否符合標(biāo)準(zhǔn),有無重大改進(jìn)和改造等,對運(yùn)行和檢修資料進(jìn)行全面細(xì)致的分析。3)測定葉片的振動(dòng)特性。根據(jù)歷次振動(dòng)特性試驗(yàn)記錄進(jìn)行分析,必要時(shí)進(jìn)行振動(dòng)特性試驗(yàn),對照運(yùn)行頻率進(jìn)行分析。葉片的振動(dòng)特性數(shù)據(jù)主要為A0、B0、A1型振動(dòng)頻率、輪系振動(dòng)頻率以及Zn附近±20%的高頻數(shù)據(jù),并將歷次數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。4)分析損壞葉片的斷面性質(zhì)。對葉片損壞的斷面進(jìn)行仔細(xì)的分析,往往能幫助我們找出葉片損壞的原因,因此此工作很重要。5)金屬材料檢驗(yàn)分析。對葉片材料進(jìn)行金相檢查和材質(zhì)分析,如有可能,應(yīng)進(jìn)行疲勞性能和衰減性能試驗(yàn)。6)強(qiáng)度核算。復(fù)核葉片幾何尺寸,進(jìn)行熱力和強(qiáng)度核算,檢查應(yīng)力是否過大,設(shè)計(jì)制造上是否有問題。
7)與同類機(jī)組進(jìn)行比較。三、防止葉片斷裂事故的措施汽輪機(jī)運(yùn)行事故中,因葉片損壞而造成事故的比重很大。隨著單機(jī)容量的增大,運(yùn)行系統(tǒng)的操作更加復(fù)雜,因此葉片損壞事故并未減少。特別是大容量機(jī)組,發(fā)生水擊而損壞葉片的事故更是常見。此外,調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能維持空負(fù)荷運(yùn)行,危急保安器失靈,以及抽汽系統(tǒng)止回閥失靈,汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)發(fā)生超速,或超速試驗(yàn)時(shí)發(fā)生異常情況等,均能使機(jī)組嚴(yán)重超速而引起葉片損壞。因此防止葉片損壞事故極為重要,除制造廠在設(shè)計(jì)和制造方面應(yīng)更合理,更完善以外,運(yùn)行部門還應(yīng)從運(yùn)行和檢修等方面著手,共同采取措施,防止葉片斷裂和損壞事故的發(fā)生。1、在運(yùn)行管理,特別是電網(wǎng)頻率的管理方面:1)電網(wǎng)應(yīng)保持在定額頻率和正常允許變動(dòng)范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)葉片損壞事故的分析統(tǒng)計(jì),電網(wǎng)頻率偏離正常值是造成葉片斷裂的主要原因,因此對頻率的管理極為重要。2)避免機(jī)組過負(fù)荷運(yùn)行,特別是防止既是低頻率運(yùn)行又是過負(fù)荷運(yùn)行。對于機(jī)組的提高出力運(yùn)行,必須事先對機(jī)組進(jìn)行熱力計(jì)算和對主要部件進(jìn)行強(qiáng)度核算,并確認(rèn)強(qiáng)度允許后才可,否則是不允許的。3)加強(qiáng)運(yùn)行中的監(jiān)視。機(jī)組起停和正常運(yùn)行時(shí),必須加強(qiáng)對各運(yùn)行參數(shù)(例如汽壓、汽溫、出力、真空等)的監(jiān)視,運(yùn)行中不允許這些參數(shù)劇烈波動(dòng)。嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)章制度,起停必須合理,防止動(dòng)靜部件在運(yùn)行中發(fā)生摩擦。近年來,大容量機(jī)組不斷增加,由于運(yùn)行和起停操作復(fù)雜,這些機(jī)組發(fā)生水擊而損壞葉片的情況為數(shù)不少。另外,因大機(jī)組末幾級使用長葉片,水蝕也是威脅。4)加強(qiáng)汽水品質(zhì)監(jiān)督,防上葉片結(jié)垢、腐蝕。5)經(jīng)常傾聽機(jī)內(nèi)聲音,檢查振動(dòng)情況的變化,分析各級汽壓數(shù)值和凝結(jié)水水質(zhì)情況若出現(xiàn)斷葉征象,如通流部分發(fā)生可疑響聲,機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng),在負(fù)荷不變或相對減小情況下中間級汽壓升高或凝結(jié)水硬度升高,導(dǎo)電度突然增大等,應(yīng)及時(shí)處理,避免事故擴(kuò)大。6)停機(jī)后加強(qiáng)對主汽閥嚴(yán)密性的檢查,防止汽水漏入汽缸。停機(jī)時(shí)間較長的機(jī)組,包括為消除缺陷安排的工期較長的停機(jī),應(yīng)認(rèn)真做好保養(yǎng)工作,防止通流部分銹蝕損壞。2、在檢修管理方面應(yīng)采取如下措施:1)每臺汽輪機(jī)的主要級葉片,應(yīng)建立完整的技術(shù)檔案。2)新裝機(jī)組,投運(yùn)前必須對葉片的振動(dòng)特性進(jìn)行全面測定。對不調(diào)頻葉片,要檢驗(yàn)頻率分散率;對調(diào)頻葉片,除分散率外,尚需鑒定其共振安全率。對調(diào)頻葉片,若發(fā)現(xiàn)葉片落入共振狀態(tài),應(yīng)盡快采取措施,按實(shí)際情況進(jìn)行必要的調(diào)整。3)檢修中認(rèn)真仔細(xì)地對各級葉片及其拉金、圍帶等進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)有缺陷或懷疑缺陷有時(shí),應(yīng)進(jìn)行處理并設(shè)法加以消除。對具有阻尼拉金的葉片,要特別細(xì)心檢查,必須保持阻尼拉金的完好。在檢查過程中,如果懷疑葉片或葉根有裂紋,則要進(jìn)行必要的探傷。目前,采用超聲波探傷,不僅能檢查葉片和葉輪等部件的表面有無裂紋存在,而且能對葉根在輪槽內(nèi)部的部位進(jìn)行探傷,檢查葉根有無裂紋。4)嚴(yán)格保證葉片檢修工藝質(zhì)量。檢修中除換新葉片的工藝質(zhì)量必須良好以外,其他一般拉金銀焊工藝、型線變化處的圓角或倒角等均應(yīng)保證工藝質(zhì)量良好。調(diào)換或重裝葉片,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行檢修工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。注意葉片鉚釘頭處及拉金孔處的倒角及加工粗糙度。葉根應(yīng)修刮,使接觸緊密,封口片應(yīng)有足夠的緊力。新裝葉片的單片和成組頻率,分散率應(yīng)合格(即<8%),圍帶鉚接應(yīng)保證質(zhì)量良好。5)噴嘴葉片如發(fā)現(xiàn)有彎曲變形,應(yīng)設(shè)法校正,通流部分應(yīng)清理干凈,防止遺留雜物,緊固件應(yīng)加松保險(xiǎn),以防振動(dòng)脫落。6)起吊搬運(yùn)時(shí)防止將葉片碰損。噴砂清洗時(shí)砂粒要細(xì)。葉片和葉輪上不準(zhǔn)用尖硬工具修刮,更嚴(yán)格禁止電焊。葉片酸洗時(shí)不應(yīng)將葉片沖刷過度,清洗后應(yīng)將酸液清洗干凈,防止腐蝕。避免用單個(gè)葉片或葉片組來盤動(dòng)轉(zhuǎn)子,以免將葉片弄彎。7)當(dāng)發(fā)現(xiàn)葉片有時(shí)明顯的熱處理工藝不當(dāng)而遺留下過大的殘余應(yīng)力時(shí),應(yīng)進(jìn)行高溫回火處理。8)發(fā)現(xiàn)葉片斷落、裂紋和各種損傷變形,要認(rèn)真分析研究,找出原因,采取措施。對損壞的葉片,行用肉眼檢查有無加工不良、沖刷、腐蝕、機(jī)械損傷、扭曲變形、松動(dòng)位移等異常跡象。對斷落、裂紋葉片要保留實(shí)物,保護(hù)斷面。仔細(xì)檢查分析斷口位置、形狀、斷面特征、受力狀態(tài)等,并對照原始頻率數(shù)據(jù),作必要的測試鑒定。在葉片換裝、拆卸過程中,要對葉片的制造、安裝質(zhì)量作出鑒定。3、采取科學(xué)的監(jiān)測手段是必要的。為進(jìn)一步分析損傷原因,應(yīng)對斷面和裂紋作出金相、硬度檢驗(yàn),必要時(shí)進(jìn)行材料分析和機(jī)械性能試驗(yàn),以確定裂紋和材質(zhì)狀況。對同級無外觀損傷的葉片進(jìn)行探傷檢驗(yàn),并根據(jù)損傷葉片的原因分析總結(jié),采取相應(yīng)的處理措施,防止重復(fù)發(fā)生。對受機(jī)械損作或摩擦損傷的葉片、除認(rèn)真排除原因外,對可能造成應(yīng)力集中的裂紋和缺口應(yīng)進(jìn)行整修,以防止缺陷擴(kuò)大。對彎扭變形葉片的加熱整形要慎重,須按材質(zhì)嚴(yán)格控制加熱溫度,防止超溫淬硬,必要時(shí)進(jìn)行回火處理,消除殘余應(yīng)力和淬硬組織。對異常水刷或腐蝕造成的葉片損傷應(yīng)查明原因,采取措施,消除不利因素。葉片的焊補(bǔ)和焊熱鬧必須持慎重態(tài)度,應(yīng)按不同材質(zhì)制定專門焊接工藝方案,通過小型試驗(yàn)成功后再采用。采取以上措施將能幫助我們把葉片的斷事故控制在最小程度,從而提高汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。四、事故現(xiàn)象事故發(fā)生后,一般均會造成葉片斷落,葉片斷落的征象主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面,這些都需要我們在運(yùn)行過程中嚴(yán)密進(jìn)行監(jiān)視的各個(gè)參量:1)汽輪機(jī)內(nèi)部或凝汽器內(nèi)有突然的響聲,此時(shí)在汽輪機(jī)平臺底層常可清楚地聽到。2)機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)或振動(dòng)明顯增大,這是由于葉片斷落而引起轉(zhuǎn)子平衡破壞或轉(zhuǎn)與落葉片發(fā)生碰撞摩擦所致。但有時(shí)葉片的斷落發(fā)生在轉(zhuǎn)子的中間級,發(fā)生動(dòng)靜部分摩擦?xí)r,機(jī)組就不一定會發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)或振動(dòng)明顯增大,這在容量較大機(jī)組的高、中壓轉(zhuǎn)子上有時(shí)會遇到。3)當(dāng)葉片損壞較多而且較嚴(yán)重時(shí),由于通流部分尺寸改變,蒸汽流量、調(diào)速汽閥開度監(jiān)視級壓力等與功率的部分將發(fā)生變化。4)若葉片落入凝汽器,則會交凝汽器的銅管打壞,使循環(huán)水漏入凝結(jié)水中,從而表現(xiàn)為凝結(jié)水硬度和導(dǎo)電度突增。5)若機(jī)組抽汽部位葉片斷落,則葉片可能進(jìn)入抽汽管道,使抽汽止回閥卡澀,或進(jìn)加入熱器使管子損壞,導(dǎo)致水位升高。6)停機(jī)過程中,聽到機(jī)內(nèi)有金屬摩擦聲,惰走時(shí)間減少。7)在升速過程中越過臨界轉(zhuǎn)速時(shí),振動(dòng)有明顯的增大或變化。
8)葉片損壞較多時(shí)會使蒸汽通流面積改變,從而同一個(gè)負(fù)荷的蒸汽流量、監(jiān)視段壓力、調(diào)速汽閥開度都會改變。
五、處理方法
事故發(fā)生在汽缸內(nèi),只能根據(jù)葉片斷裂事故可能出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行綜合判斷,當(dāng)清楚的聽到缸內(nèi)發(fā)生金屬響聲或機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí),應(yīng)判斷為通流部分損壞或葉片斷落,則應(yīng)緊急故障停機(jī),準(zhǔn)確記下惰走時(shí)間,在惰走和盤車過程中仔細(xì)傾聽缸內(nèi)聲音,經(jīng)綜合檢查、分析研究,決定是否需要揭缸檢查。三、汽輪機(jī)動(dòng)靜部分摩擦及大軸彎曲
一、事故原因
1、汽輪機(jī)動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦的原因
1)動(dòng)靜間隙安裝、檢修調(diào)整不當(dāng)
2)動(dòng)靜部分加熱或冷卻時(shí),膨脹或冷卻不均勻
3)受力部分機(jī)械變形超過允許值
4)推力軸承或主軸瓦損壞
5)機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)
6)轉(zhuǎn)子裝套部件松動(dòng)有位移
7)通流部分的部件損壞或硬質(zhì)雜物進(jìn)入通流部分
8)在轉(zhuǎn)子彎曲或汽缸嚴(yán)重變形的情況下強(qiáng)行盤車
2、大軸彎曲的主要原因大軸彎曲通常分為熱彈性彎曲和永久性彎曲。熱彈性彎曲即熱彎曲,是指轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度不均勻,轉(zhuǎn)子受后膨脹而造成轉(zhuǎn)子的彎曲。這時(shí)轉(zhuǎn)子所受應(yīng)力未超過材料在該溫度下的屈服極限,所以,通過延長盤車時(shí)間,當(dāng)轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度均勻后,這種彎曲會自行消失。
2)永久彎曲則不同,轉(zhuǎn)子局部地區(qū)受到急劇加熱(或冷卻),該區(qū)域與臨近部位產(chǎn)生很大的溫度差而受熱部位熱膨脹受到約束,產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力,其應(yīng)力值超過轉(zhuǎn)子材料在該溫度下的屈服極限,在劇烈摩擦?xí)r,些溫度高達(dá)650~1300℃,使轉(zhuǎn)子局部產(chǎn)生壓縮塑性變形。當(dāng)轉(zhuǎn)子溫度均勻后,該部位將有殘余拉應(yīng)力,塑性變形并不消失,造成轉(zhuǎn)子的永久彎曲。
大軸永久彎曲后往往可以發(fā)現(xiàn)肇事過程中轉(zhuǎn)子熱彎曲的高位恰好是永久彎曲后的低位,其間有180°的位差,這也說明了因熱彎曲摩擦而發(fā)熱的部位,恰好是受周圍溫度低的金屬擠壓產(chǎn)生塑性形的部位。由此可見,大軸的永久彎曲是由過大的熱應(yīng)力引起的,往往是由暫時(shí)彎曲和摩擦振動(dòng)引起的。1、一是轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部分嚴(yán)重摩擦。大軸旋轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)撓度子的偏心值成正比,原始的熱撓曲越大,動(dòng)撓度越大。當(dāng)轉(zhuǎn)速小于臨界轉(zhuǎn)速時(shí),振動(dòng)的位與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心方向相一致。對于200MW機(jī)組,中壓轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速在1680r/min左右,所以在中速以前振動(dòng)過大時(shí)軸的瞬間振動(dòng)方向與摩擦高位點(diǎn)之間的相位角是小于90°的銳角說明熱變形與轉(zhuǎn)子原來的偏心方向趨于一致,互為疊加。偏心引起摩擦,摩擦熱變形進(jìn)一加大偏心,此種情況可以在短時(shí)間內(nèi)使動(dòng)撓度大大加劇,振動(dòng)惡化,此處是引起大軸彎曲危險(xiǎn)區(qū)域。2、二是汽缸進(jìn)冷汽、冷水,使轉(zhuǎn)子局部受到急劇冷卻。下面分別加以討論。(1)摩擦振動(dòng)引起的大軸永久性彎曲機(jī)組在啟運(yùn)過程中,由于下述原因可能引起摩擦:1)轉(zhuǎn)子熱彎曲,即轉(zhuǎn)子受熱不均勻。2)轉(zhuǎn)子動(dòng)彎曲,即轉(zhuǎn)子自身不平衡,引起同步振動(dòng)。3)汽缸熱撓曲,即汽缸受熱不均勻,上缸溫度大于下缸溫度,引起缸體向上拱背彎曲或者法蘭加熱不足時(shí),汽缸前部呈立橢圓,中部呈扁橢圓,容易引起動(dòng)、靜部分間隙消失,產(chǎn)行摩擦。(2)汽缸進(jìn)冷汽、冷水機(jī)組在啟動(dòng)過程中,如有冷汽、冷水進(jìn)入汽輪機(jī),機(jī)組將產(chǎn)生激烈振動(dòng)。這時(shí),下汽缸受到突然冷卻,使得汽缸產(chǎn)生拱背變形,造成通流部份經(jīng)向間隙消失,使轉(zhuǎn)子汽封體產(chǎn)生摩擦,轉(zhuǎn)子無法,盤車被迫停止。轉(zhuǎn)子在高溫條件下突然受到冷水侵襲,轉(zhuǎn)子下沖半部受到冷卻,轉(zhuǎn)子表面急劇收縮,使轉(zhuǎn)子彎曲,浸入冷水的下半部為凹面,受到?jīng)]有冷卻部分的約束,承受拉應(yīng)力。根據(jù)計(jì)算,熱態(tài)停機(jī)后如汽水系統(tǒng)隔離不當(dāng)而使下部進(jìn)水,當(dāng)轉(zhuǎn)子上下出現(xiàn)200℃的溫差時(shí),冷卻部分的拉熱應(yīng)力將超過屈服極限。
1)動(dòng)靜部分摩擦使轉(zhuǎn)子局部過熱;
2)停機(jī)后在汽缸溫度較高時(shí),由于某種原因使冷水進(jìn)入汽缸,引起高溫狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子下側(cè)接觸到冷水,局部驟然冷卻,出現(xiàn)很大的上下溫差而產(chǎn)生熱變形,造成大軸彎曲。據(jù)計(jì)算結(jié)果,當(dāng)轉(zhuǎn)子上下溫差達(dá)到105~200℃時(shí),就會造成大軸彎曲。轉(zhuǎn)子金屬溫度越高,越容易造成大軸彎曲。
3)轉(zhuǎn)子的原材料存在過大的內(nèi)應(yīng)力,在較高的溫度下經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后,內(nèi)應(yīng)力逐漸得到釋放,從而產(chǎn)生彎曲變形。因此大軸彎曲事故主要是如何避免大軸的永久彎曲。
二、事故現(xiàn)象
因類似種事故發(fā)生在汽缸內(nèi),無法直接觀察,因而只能根據(jù)事故的原因、現(xiàn)象進(jìn)行推斷和判斷。一般具有下列特征:
1)機(jī)組振動(dòng)增大,甚至強(qiáng)烈振動(dòng)。
2)前后汽封處可能產(chǎn)生火花。
3)汽缸內(nèi)部有金屬摩擦聲音。
4)有大軸撓度指示表計(jì)的機(jī)組,指示值將增大或超限。
5)若是推力軸承損壞,則推力瓦溫度將升高,軸向位移指示值可能超標(biāo)并發(fā)出信號。
6)上下汽缸溫差可能急速增加。
三、處理辦法
通過各種特征,如機(jī)組振動(dòng)增大、汽缸內(nèi)有金屬摩擦聲或汽封處產(chǎn)生火花等,結(jié)合有關(guān)表計(jì)指示值變化判斷是這種事故,應(yīng)果斷的故障停機(jī),不要采取降負(fù)荷或降轉(zhuǎn)速繼續(xù)暖機(jī),以致延誤了停機(jī)時(shí)間而擴(kuò)大事故,加劇設(shè)備的損壞。停機(jī)時(shí)要記錄轉(zhuǎn)子惰走時(shí)間,靜止后進(jìn)行手動(dòng)盤車。如果盤車不動(dòng),不要強(qiáng)行盤動(dòng),必須全面分析研究,采取適當(dāng)措施,直至揭缸檢查。四、預(yù)防措施1.管理方面主要值班人員應(yīng)熟悉掌握以下數(shù)據(jù)、資料:1)大軸晃度表測點(diǎn)安裝位置,轉(zhuǎn)子原始彎曲的最大晃動(dòng)度值和最大彎曲點(diǎn)的軸向位置及圓周方向的相位。2)汽輪發(fā)電機(jī)軸系各階監(jiān)界轉(zhuǎn)速點(diǎn)及正常啟動(dòng)運(yùn)行情況的各軸承振動(dòng)值。3)正常情況下的盤車電流及電流擺動(dòng)值。4)正常停機(jī)時(shí)的惰走曲線和緊急破壞真空時(shí)的隋走曲線。5)停機(jī)后高壓內(nèi)外缸及中壓缸上下壁溫度的下降曲線。6)通流部分軸向、徑向間隙。2.在運(yùn)行操作方面:1)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前必須符合以下條件,否則禁止啟動(dòng):①大軸晃動(dòng)度下超過原始值的O.02mm。②高壓內(nèi)缸上下溫差不超過35℃,高壓外缸及中壓缸上下溫差不超過50℃。③主蒸汽、再熱蒸汽溫度至少高于汽缸最高金屬溫度60~100℃,但不應(yīng)超過額定汽溫,蒸汽過熱度不低于50℃。2)沖轉(zhuǎn)前進(jìn)行充分盤車,一般不少于2~4h,并盡可能避免中間停止盤車。3)熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守運(yùn)行規(guī)程中的操作規(guī)定,當(dāng)汽封需要使用高溫汽源時(shí),應(yīng)注意與金屬溫度相匹配,軸封和管路經(jīng)充分疏水后方可投汽。4)啟動(dòng)升速中應(yīng)有專人監(jiān)視軸承振動(dòng),如果有異常,應(yīng)查明原因并進(jìn)行處理。5)機(jī)組啟動(dòng)中,因振動(dòng)異常而停機(jī)后,必須經(jīng)過全面檢查并確認(rèn)機(jī)組已符合啟動(dòng)條件,仍要連續(xù)盤車4h,才能再次啟動(dòng)。6)啟動(dòng)過程中疏水系統(tǒng)投入時(shí),應(yīng)注意保持凝汽器水位低于疏水?dāng)U容器標(biāo)高。7)當(dāng)主蒸汽溫度較低時(shí),調(diào)節(jié)汽閥的大幅度擺動(dòng),有可能引起汽輪機(jī)一定程度的水沖擊。8)機(jī)組在啟、停和變工況運(yùn)行時(shí),應(yīng)按規(guī)定的曲線控制參數(shù)變化。當(dāng)lOmin內(nèi)汽溫直線下降50℃以上時(shí),在立即打閘停機(jī)。9)機(jī)組在運(yùn)行中,軸承振動(dòng)一般不應(yīng)超過0.03mm,超過0.05mm時(shí)應(yīng)設(shè)法消除。10)停機(jī)后應(yīng)立即投入盤車。當(dāng)盤車電流較正常值大、擺動(dòng)或有異音時(shí),應(yīng)及時(shí)匯報(bào)、分析、處理。當(dāng)汽封摩擦嚴(yán)重時(shí),應(yīng)先改為手動(dòng)的方式盤車180°,待摩擦基本消失后投入連續(xù)盤車。當(dāng)盤車盤不動(dòng)時(shí),禁止用天車強(qiáng)行盤車。11)停機(jī)后應(yīng)認(rèn)真監(jiān)視凝汽器、除氧器、加熱器的水位,防止冷汽、冷水進(jìn)入汽輪機(jī),造成轉(zhuǎn)子彎曲。12)停機(jī)后應(yīng)檢查再熱器減溫水閥和I級旁路減溫水閥是否關(guān)閉嚴(yán)密。13)汽輪機(jī)在熱狀態(tài)下,如主蒸汽系統(tǒng)截止閥不嚴(yán),則鍋爐不宜進(jìn)行水壓試驗(yàn)如確需進(jìn)行,應(yīng)采取措施,防止水漏入汽輪機(jī)。14)熱態(tài)啟動(dòng)前應(yīng)檢查停機(jī)記錄,并與正常停機(jī)曲線比較,發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)匯報(bào)處理。15)熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)應(yīng)先送汽封,后抽真空,高壓汽封使用的高溫汽源應(yīng)與金屬溫度相匹配,軸封汽管道應(yīng)充分暖管、疏水。防止水或冷汽從汽封進(jìn)入汽輪機(jī)。四、汽輪機(jī)超速事故汽輪發(fā)電機(jī)組是在高速下工作的精密配合的機(jī)械設(shè)備。汽輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī),具有強(qiáng)大的動(dòng)力矩,在運(yùn)行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)一旦失靈,就可能使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速急劇升高;轉(zhuǎn)子零件的應(yīng)力將達(dá)到不允許的數(shù)值,可能使葉片甩脫、軸承損壞、轉(zhuǎn)子斷裂,甚至整個(gè)機(jī)組報(bào)廢。因此,汽輪機(jī)超速是對人身安全和設(shè)備危害極大的惡性事故。一、事故原因1、調(diào)節(jié)系統(tǒng)有缺陷
不合格的調(diào)節(jié)系統(tǒng),汽輪機(jī)一旦甩掉全負(fù)荷后,機(jī)組不能維持轉(zhuǎn)速在危急保安器動(dòng)作轉(zhuǎn)速以下,轉(zhuǎn)速飛升過高,其原因?yàn)椋?/p>
1)調(diào)速汽閥不能正常關(guān)閉或漏汽量過大。
2)調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率過大,調(diào)節(jié)部件或傳遞機(jī)構(gòu)卡澀。
3)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率過大。
4)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性不良。
5)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)。如同步器調(diào)整范圍、配汽機(jī)構(gòu)膨脹間隙不符合要求等。2、汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)本身故障汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)一般分為機(jī)械超速保護(hù)和電超速保護(hù),其中電超速保護(hù)又分為DEH保護(hù)和OPC保護(hù)。目前最新的超速保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)將機(jī)械超速保護(hù)取消了,因此電超速保護(hù)的作用也越來越關(guān)鍵了。1)危急遮斷器不動(dòng)作或動(dòng)作轉(zhuǎn)速過高;2)自動(dòng)主汽門和調(diào)整汽門卡澀;
3)抽汽止回閥失靈,發(fā)電機(jī)跳閘后高加疏水汽化或鄰機(jī)抽汽進(jìn)入汽輪機(jī)4)重錘或飛環(huán)導(dǎo)桿卡澀。
5)彈簧受力后產(chǎn)生過大的徑向變形,以至于孔壁產(chǎn)生摩擦。
6)脫扣間隙大,撞擊子飛出后不能使危機(jī)保安器滑閥動(dòng)作。另外危機(jī)保安器滑閥卡澀、自動(dòng)主汽閥或調(diào)速汽閥卡澀、蒸汽返入缸內(nèi),都能引起汽輪機(jī)超速。危機(jī)保安器動(dòng)作過遲或不動(dòng)作,也將會引起超速??傊啓C(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)是汽輪機(jī)超速的最后一道屏障,需要認(rèn)真做好保障。3、運(yùn)行操作、調(diào)整不當(dāng)
1)由于油質(zhì)管理不善,例如汽封漏汽大而蒸汽漏入油內(nèi),引起超速和保安部套生銹卡澀。2)運(yùn)行中同步器調(diào)整超過了范圍,這不但會造成甩負(fù)荷后機(jī)組蜚聲轉(zhuǎn)速提高,還會使調(diào)節(jié)部套失去脈動(dòng)作用,從而造成卡澀。3)主蒸汽品質(zhì)不合格,含有鹽分,機(jī)組又長期帶某一負(fù)荷運(yùn)行,將會造成自動(dòng)主汽閥和調(diào)速汽閥閥桿結(jié)鹽垢而卡澀。4)超速實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不當(dāng),造成轉(zhuǎn)速飛升猛增。二、事故現(xiàn)象1)功率表指示到零。2)轉(zhuǎn)速或頻率表指示值連續(xù)上升。3)機(jī)組聲音異常,振動(dòng)逐漸增大。三、事故處理方法
汽輪機(jī)機(jī)組嚴(yán)重超速是汽輪機(jī)惡性事故之一,如果處理不當(dāng),會因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過高使汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的零件由于離心力過大而損壞,甚至甩出機(jī)內(nèi)致使事故擴(kuò)大。1)如果危急保安汽未動(dòng)作,轉(zhuǎn)速超過額定值的112%,應(yīng)立即手打危急保安器,破壞真空故障停機(jī)。2)如果危急保安器動(dòng)作而自動(dòng)主汽閥、調(diào)速汽閥卡住或關(guān)閉不嚴(yán)時(shí),應(yīng)設(shè)法關(guān)閉上述各汽閥或立即關(guān)閉電動(dòng)主汽閥。3)如果采取上述辦法后機(jī)組轉(zhuǎn)速仍然不降低,則應(yīng)迅速關(guān)閉一切與汽輪機(jī)相連的汽閥,以截?cái)嗥础?)必要時(shí)可以要求運(yùn)行人員將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁投入。5)機(jī)組投停下后,必須全面檢修好調(diào)速與保安系統(tǒng)的缺陷,重新啟動(dòng)后,在并列前,必須做危急保安器超速試驗(yàn),確認(rèn)動(dòng)作轉(zhuǎn)速正常后方可投入正常運(yùn)行。四、預(yù)防措施避免超速的發(fā)生,重在預(yù)防,為此應(yīng)采取如下措施:
1、對調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的一般要求:各超速保護(hù)裝置均應(yīng)完好并正常投入;
2)在正常參數(shù)下調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)能維持汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行;
3)在額定參數(shù)下,機(jī)組甩去額定負(fù)荷后,調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)能將機(jī)組轉(zhuǎn)速維持在危急保安器動(dòng)作轉(zhuǎn)速以下:
4)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率應(yīng)不大于5%,遲緩率應(yīng)小于O.2%(大機(jī)組);
5)自動(dòng)主汽門、再熱主汽門及調(diào)節(jié)汽門應(yīng)能迅速關(guān)閉嚴(yán)密、無卡澀;
6)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的定期試驗(yàn)裝置應(yīng)完好可靠。
2、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)定期試驗(yàn):1)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)定期試驗(yàn)是檢查調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)是否處良好狀態(tài),在異常情況下是否能迅速準(zhǔn)確動(dòng)作,防止機(jī)組嚴(yán)重超速的主要手段之一。有關(guān)定期試驗(yàn)要按規(guī)定進(jìn)和行。
2)新安裝機(jī)組或大修后、或危急保安器解體或調(diào)整后、或停機(jī)一個(gè)月后再交啟動(dòng)時(shí)、或機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)前,應(yīng)提升轉(zhuǎn)速進(jìn)行危急保安器動(dòng)作試驗(yàn)。提升轉(zhuǎn)速試驗(yàn)時(shí),應(yīng)滿足制造廠對轉(zhuǎn)子溫度的要求。
3)機(jī)組每運(yùn)行2000h后應(yīng)進(jìn)行危急保安器充油試驗(yàn)。部分200MW機(jī)組在高壓缸脹差超過+3mm時(shí)進(jìn)行危急保安器充油試驗(yàn),可能出現(xiàn)危急保安器杠桿脫不開,而造成機(jī)組跳閘。
4)每天進(jìn)行一次自動(dòng)主汽門活動(dòng)試驗(yàn)。帶固定負(fù)荷的機(jī)組,每天或至少每周進(jìn)行一次負(fù)荷較大范圍的變動(dòng),以活動(dòng)調(diào)速汽門。裝有中壓調(diào)整汽門定期活動(dòng)裝置的機(jī)組,每天或至少每周進(jìn)行一次中壓調(diào)速汽門活動(dòng)試驗(yàn)。
5)每月進(jìn)行一次抽汽止回閥關(guān)閉試驗(yàn),當(dāng)某一抽汽止回閥存在缺陷時(shí),禁止汽輪機(jī)使用該段抽汽運(yùn)行。
6)大修前后應(yīng)進(jìn)行汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)。
7)機(jī)組安裝后應(yīng)與制造廠聯(lián)系,取得同意后進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)。試驗(yàn)前應(yīng)先進(jìn)行節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)、危急保安器動(dòng)作試驗(yàn)、汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)、抽汽止回閥試驗(yàn),并在各項(xiàng)試驗(yàn)合格后才能進(jìn)行。
3、防止汽門卡澀的措施:1)汽輪機(jī)嚴(yán)重超速事故大多數(shù)是由于汽門卡澀等原因不能及時(shí)嚴(yán)密關(guān)閉而引起的。防止汽門卡澀,保證其能迅速嚴(yán)密關(guān)閉,是防止嚴(yán)重超速事故的關(guān)鍵。
2)高、中壓自動(dòng)主汽門錯(cuò)油門下部節(jié)流旋塞應(yīng)擰緊固定。
3)調(diào)節(jié)汽門凸輪間隙及調(diào)節(jié)汽門框架與球形墊之間間隙應(yīng)調(diào)整適當(dāng),以保證在熱態(tài)時(shí)調(diào)速汽門能關(guān)閉嚴(yán)密,關(guān)可在熱態(tài)停機(jī)后檢查凸輪是否有一定間隙來核對冷態(tài)凸輪間隙是否適當(dāng)。
4)大修中應(yīng)檢查門桿彎曲和測量閥桿與套簡間隙,不符合標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)進(jìn)行更換或處理。
5)檢修中檢查門桿與閥桿套是否存在氧化皮。對較厚的氧化皮應(yīng)設(shè)法清除,氧化皮厚的部位可用適當(dāng)放大間隙的辦法來防止卡澀。
6)檢修中應(yīng)測量主汽門及各調(diào)節(jié)汽門預(yù)啟閥行程,并檢查是否卡澀。如有卡澀,必順解體檢查處理。解體時(shí)應(yīng)徹底除去氧化皮,閥蝶與閥座接觸部分的垢跡及氧化皮也應(yīng)認(rèn)真清理,并且用紅丹油作接觸檢查。
7)蒸汽品質(zhì)應(yīng)符合要求,防止門桿結(jié)垢卡澀。
8)閥座松動(dòng)、抬起、導(dǎo)致門桿跳動(dòng),甚至運(yùn)行中門桿斷裂。
4、對油系統(tǒng)的要求:1)調(diào)速部油系統(tǒng)管道中的鑄造型砂等雜物應(yīng)徹底清理干凈。
2)機(jī)組安裝時(shí)油系統(tǒng)的施II藝與油循環(huán)要求應(yīng)符合(84)基火字第145號文《汽輪發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)施II藝暫行規(guī)定》的要求。
3)潤滑油中可添加防銹劑,檢修時(shí)調(diào)節(jié)部套可在防銹母液中浸泡24h,以提高防銹效果。
4)為防止大量水進(jìn)入油系統(tǒng),應(yīng)采用不易倒伏的汽封型式。汽封間隙應(yīng)調(diào)整適當(dāng),汽封系統(tǒng)設(shè)計(jì)及管道配置合理,汽封壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)正常投入。
5)前箱、軸承箱負(fù)壓不宜過高,以防止灰塵及水、汽進(jìn)入油系統(tǒng)。一般前箱、軸承箱負(fù)壓以12~20mm水柱為宜(或軸承室油檔無油及油煙噴出即可)。
五、汽輪機(jī)真空下降汽輪機(jī)運(yùn)行中,凝汽器真空下降,將導(dǎo)致排汽壓力升高,可用焓減小,同時(shí)機(jī)組出力降低;排汽缸及軸承座受熱膨脹,軸承負(fù)荷分配發(fā)生變化,機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng);凝汽器銅管受熱膨脹產(chǎn)生松弛、變形,甚至斷裂;若保持負(fù)荷不變,將使軸向推力增大以及葉片過負(fù)荷,排汽的容積流量減少,末級要產(chǎn)生脫流及旋流;同時(shí)還會在葉片的某一部位產(chǎn)生較大的激振力,有可能損傷葉片。
汽輪機(jī)真空下降有急劇下降和緩慢下降兩種情況。以下根據(jù)這兩種情況分別論述其中原因和處理措施。一、事故原因1、真空急劇下降原因
1)冷卻循環(huán)水中斷冷卻循環(huán)水中斷的故障可從循環(huán)水泵的電流和水泵出口壓力來分析判斷,如發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵電機(jī)電流和水泵出口壓力到零時(shí),即可確認(rèn)循環(huán)水中斷。這時(shí)如不屬于廠用電中斷就應(yīng)立即起動(dòng)備用泵(正常情況下備用泵會自動(dòng)起動(dòng)),注意在操作過程中要根據(jù)真空變化情況適當(dāng)降低汽輪機(jī)負(fù)荷并嚴(yán)密監(jiān)視汽輪機(jī)真空。當(dāng)真空下降到最低允許值仍不能恢復(fù)正常運(yùn)行且有繼續(xù)下降趨勢時(shí),要采取緊急停機(jī)措施。
2)后軸封(低壓缸軸封)供汽中斷后軸封供汽中斷時(shí)將會有大量的空氣漏入排汽缸,不但會使汽輪機(jī)真空迅速降低,同時(shí)還會因冷空氣冷卻軸頸使轉(zhuǎn)子收縮造成負(fù)的脹差。后汽封中斷通常是由于負(fù)荷大幅度變化、汽封壓力調(diào)整器失靈、供汽汽源中斷、汽封系統(tǒng)進(jìn)入等情況造成的。
3)真空泵故障因真空泵噴嘴堵塞、隔離箱水位控制失靈等情況時(shí),都會使真空泵工作失常。這時(shí)可切換至備用機(jī)運(yùn)行,對故障機(jī)進(jìn)行處理。4)射水抽氣器工作失常
如果發(fā)現(xiàn)射水泵出口壓力,電機(jī)電流同時(shí)到零,說明射水泵跳閘;如射水泵壓力.電流下降,說明泵本身故障或水池水位過低。發(fā)生以上情況時(shí),均應(yīng)啟動(dòng)備用射水磁和射水抽氣器,水位過低時(shí)應(yīng)補(bǔ)水至正常水位。5)凝汽器滿水凝汽器滿水通常由于水位控制失靈、凝汽器銅管泄漏以及運(yùn)行人員維護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐傻?。可通過凝結(jié)水泵出口壓力、電機(jī)電流心臟凝汽器外殼溫度頒情況作出判斷,嚴(yán)重時(shí)會從真空泵排汽管噴出水來。此時(shí)可起動(dòng)備用凝結(jié)水泵開大凝結(jié)水泵出口控制閥迅速排水,必要時(shí)可將部分凝結(jié)水直接排放入地溝,直到水位恢復(fù)正常。
6)真空系統(tǒng)大量漏氣真空系統(tǒng)大量漏汽的情況通常是由于膨脹不均勻或機(jī)械碰撞造成真空系統(tǒng)管路或管件破裂引起的。2、真空緩慢下降的原因及處理:
真空緩慢下降所涉及的因素較多,一般對機(jī)組的安全威脅不太大,但檢查原因卻往往比真空急劇降低的情況更加困難。真空緩慢下降的原因一般可歸納為以下幾個(gè)方面:
1)真空系統(tǒng)不嚴(yán)密真空系統(tǒng)不嚴(yán)密的典型特征是真空降到某一定值即保持穩(wěn)定,這說明漏氣量和抽氣量達(dá)到了平衡。而且隨著負(fù)荷的升高,汽輪機(jī)真空也隨著提高。真空系統(tǒng)容易泄漏的地方通常是抽汽管道、汽缸法蘭、人孔門、中低壓缸排氣連接管與汽缸連接法蘭部位。真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性,一般規(guī)定在滿負(fù)荷的情況下或額定負(fù)荷的40%以上的穩(wěn)定工況下進(jìn)行檢查試驗(yàn)。
2)凝汽器水位升高
引起凝汽器水位升高的原因一般可分為兩類。
①凝結(jié)水泵工作不正常。這時(shí)通常表現(xiàn)為凝結(jié)水泵電機(jī)電流減小、水泵出口壓力降低。這時(shí)應(yīng)注意檢查凝結(jié)水泵吸入口切斷閥水封、水泵軸封盤根、密封水源是否正常,水泵與凝汽器汽側(cè)聯(lián)絡(luò)管上的閥門是否開啟,水泵是否有摩擦等異音。必要時(shí)可起動(dòng)備用泵,將故障設(shè)備停下進(jìn)行檢查維修。
②凝汽器銅管破裂。這時(shí)可通過凝結(jié)水硬度來檢查判斷。另外還應(yīng)檢查凝結(jié)水泵備用泵出口逆止閥是否嚴(yán)密,即是否存在凝結(jié)水短路循環(huán)的情況。
3)循環(huán)水量不足循環(huán)水量不足表現(xiàn)為在同一負(fù)荷下,凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口水溫差增大。這時(shí)應(yīng)注意檢查循環(huán)水泵工作是否正常。
4)真空泵工作不正?;蛐式档驼婵毡霉ぷ鞑徽;蛐式档捅憩F(xiàn)為真空降低、端差增大。這時(shí)應(yīng)注意檢查其進(jìn)出口壓力是否正常,冷卻水量是否足夠,噴嘴是否堵塞。
5)汽輪機(jī)凝汽器銅管結(jié)垢,循環(huán)水冷卻設(shè)備工作效率低等情況都會造成汽輪機(jī)真空降低。這時(shí)可以通過凝汽器端差、進(jìn)水溫度的變化進(jìn)行分析判斷。二、事故現(xiàn)象
1)凝汽器真空下降,排汽溫度升高。2)機(jī)組負(fù)荷降低或同樣負(fù)荷下主蒸汽量增大。3)凝汽器水位升高。4)循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水冷卻設(shè)備等工作出現(xiàn)異常。三、事故處理方法
視凝汽器真空使急劇下降還是緩慢下降,根據(jù)造成的原因不同而采取不同的處理方法,要根據(jù)凝汽器真空值的下降數(shù),依照運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定降低機(jī)組負(fù)荷(運(yùn)行規(guī)程中都有真空值和機(jī)組負(fù)荷的對應(yīng)表)。減負(fù)荷過程中,若故障一時(shí)處理不了,凝汽器真空值降到允許最低值時(shí)仍繼續(xù)下降,則需停機(jī)處理。
1)發(fā)現(xiàn)真空下降時(shí)首先要對照表計(jì)。如果真空表指示下降,排汽室溫度升高,即可確認(rèn)為真空下降。在工況不變時(shí),隨著真空降低,負(fù)荷相應(yīng)地減小。2)確認(rèn)真空下降后應(yīng)迅速檢查原因,根據(jù)真空下降原因采取相應(yīng)的處理措施。3)應(yīng)啟動(dòng)備用射水軸氣器或輔助空氣抽氣器。4)在處理過程中,若真空繼續(xù)下降,應(yīng)按規(guī)程規(guī)定降負(fù)荷,防止排汽室溫度超限,防止低壓缸大氣安全門動(dòng)作。
六、汽輪發(fā)電機(jī)軸瓦烏金熔化或損壞實(shí)際上軸瓦的烏金融化或者損壞只能是最終故障表象,造成烏金融化或者損壞的原因多種多樣,但是最終的體現(xiàn)不外乎溫度急劇升高和振動(dòng)急劇增大導(dǎo)致。一、事故原因1)由于發(fā)生水擊或機(jī)組過負(fù)荷,引起推力軸瓦損壞。2)軸承斷油。一般由以下原因引起:①運(yùn)行中油系統(tǒng)切換時(shí)發(fā)生誤操作;②啟動(dòng)或停機(jī)過程中潤滑油泵工作失常;③汽輪機(jī)啟動(dòng)、升速過程中,在停止高壓電動(dòng)油泵時(shí)沒注意監(jiān)視油壓,此時(shí)若主油泵失壓,且電動(dòng)潤滑油泵又沒有聯(lián)動(dòng)起來便引起斷油;④油箱油位過低,空氣進(jìn)入輸油管道使?jié)櫥蛪合陆祷蛴拖到y(tǒng)中進(jìn)入空氣;⑤油系統(tǒng)積存空氣未能及時(shí)排除,往往會造成軸瓦瞬間斷油;⑥廠用電中斷事故停機(jī)中,直流油泵因故沒能及時(shí)投入造成軸瓦斷油;⑦油管道斷裂或發(fā)生泄漏造成油壓下降而使軸瓦供油中斷;⑧軸瓦在運(yùn)動(dòng)中移位,如軸瓦轉(zhuǎn)動(dòng),造成進(jìn)油孔堵塞而斷油;⑨安裝或檢修時(shí)油系統(tǒng)內(nèi)留有棉紗、抹布等雜物造成油系統(tǒng)堵塞而斷油。3)機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)。由于機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng),會使軸瓦油膜破壞而引起軸頸與烏金研磨損壞,也可能使軸瓦在振動(dòng)中發(fā)生位移,造成軸瓦失?;驌p壞。4)軸瓦本身缺陷。在軸瓦加工制造過程中,烏金澆鑄質(zhì)量不良,如澆鑄烏金前瓦胎沒有清洗干凈,沒有掛錫或掛錫質(zhì)量不符合要求,在運(yùn)行中發(fā)生軸瓦烏金脫落或?yàn)踅瘕斄训葐栴}。5)潤滑油中夾帶有機(jī)械雜質(zhì),損傷烏金面,引起軸承損壞。6)油溫控制不當(dāng),引起軸承油膜的形成與穩(wěn)定,都會導(dǎo)致軸瓦烏金損壞。而以上原因背后深層次挖掘其中的管理原因有幾下方面:1、檢修方面的原因
由于檢修方面的原因造成徑向支撐軸承或推力軸承工作失常,大多發(fā)生在大、小修后,機(jī)組啟動(dòng)或試運(yùn)過程中,或者啟動(dòng)前的試驗(yàn)中。主要原因有:軸承烏金面接觸不良;調(diào)整各軸承潤滑油分配量時(shí),軸承潤滑油入口油孔調(diào)整失當(dāng);油管中殘留異物(棉紗、破布、漆片、沙土);調(diào)整軸瓦墊片時(shí)忘記開油孔;軸承間隙、過盈量的過大或過小;潤滑油系統(tǒng)充油時(shí),放進(jìn)了臟油或油中含水等都會造成運(yùn)行中軸承工作失常、斷油、燒瓦。
2、運(yùn)行方面的原因
軸封漏汽過大造成油中有水而沒有及時(shí)過濾,油中有水破壞了軸承的潤滑條件?,F(xiàn)在更有一種理論認(rèn)為,油中的水珠在油膜的高壓下會變成固體冰,直接破壞軸承的烏金表面。
潤滑油溫調(diào)不當(dāng),太高或太低,使軸承油膜形成不好,引起軸承處于半液體摩擦狀態(tài),并伴隨有機(jī)組的振動(dòng),構(gòu)成軸承潤滑不良的惡性循環(huán),使軸承發(fā)生故障。
運(yùn)行中清洗油冷卻器或潤滑油過濾網(wǎng)后,投入前沒有排凈油系統(tǒng)內(nèi)的空氣,使汽輪機(jī)在運(yùn)行中瞬間斷油。
油冷卻器中潤滑油壓力應(yīng)大于冷卻水壓力,但在夏季運(yùn)行中,為降低潤滑油溫開大冷卻水補(bǔ)水門,如控制不好,有時(shí)會使水壓大于油壓,一旦油冷卻器銅管泄漏,會造成油中大量存水。
潤滑油過濾網(wǎng)或主油箱上的過濾網(wǎng)應(yīng)根據(jù)網(wǎng)前網(wǎng)后壓差的增大情況及時(shí)清洗,否則壓差過大時(shí)會損壞過濾網(wǎng)。若碎網(wǎng)片進(jìn)入油系統(tǒng)中,則會造成嚴(yán)重后果。
運(yùn)行中主蒸汽溫度驟然降低,造成汽輪機(jī)水擊,使軸向推力增大?;蚱|(zhì)量不合格,汽輪機(jī)葉片嚴(yán)重積垢,通流面積減小,使轉(zhuǎn)子的推力增大,造成推力軸承損壞。
上述原因是造成徑向支撐軸承和推力軸承工作情況變壞,引起軸瓦鎢金損壞的一些主要原因。二、事故現(xiàn)象
1)軸承回油溫度超過75℃或突然連續(xù)升高至70℃。2)主軸瓦烏金溫度超過85℃,推力瓦烏金溫度超過95℃。3)回油溫度升高且軸承內(nèi)冒煙。
4)潤滑油壓下降至運(yùn)行規(guī)程允許值以下,油系統(tǒng)漏油或潤滑油泵無法投入運(yùn)行。5)機(jī)組振動(dòng)增加。三、事故處理辦法
在機(jī)組運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)象而證明軸瓦已發(fā)生異?;驌p壞,應(yīng)立即打閘故障停機(jī),檢查損壞情況采取檢修措施進(jìn)行修復(fù)。四、支撐軸承和推力軸承故障
軸承損壞事故,主要針對汽輪發(fā)電機(jī)組的推力軸承和支持軸承而言?,F(xiàn)分述如下:1、推力軸承燒損的原因及處理原則如果僅僅是推力軸承燒損,則常常是和軸向位移事故聯(lián)系在一起的。當(dāng)正向或負(fù)向推力超過推力瓦承載能力時(shí),或推力瓦油膜破壞時(shí),都將發(fā)生推力瓦燒損事故。造成推力瓦燒損的原因一般有以幾個(gè)方面:1)汽輪機(jī)發(fā)生水擊或蒸汽溫度下降處理不當(dāng)。2)由于蒸汽品質(zhì)不良,葉片結(jié)垢。3)機(jī)組突然甩負(fù)荷或中壓缸汽門瞬間誤關(guān)。4)油系統(tǒng)進(jìn)入雜質(zhì),使推力瓦油膜破壞。推力瓦燒損的事故主要表現(xiàn)為軸向位移增大,推力瓦烏金溫度及回油溫度升高,外部象征是推力瓦冒煙。當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸向位移逐漸增加時(shí),應(yīng)迅速減負(fù)荷使之恢復(fù)正常,特別注意檢查推力瓦塊金屬溫度和回油溫度,并經(jīng)常檢查汽輪機(jī)運(yùn)行情況和傾聽機(jī)組有無異音,測量振動(dòng)。2、支撐軸承燒損的原因及處理支持軸承燒損的原因主要是潤滑油壓降低,軸承斷油,個(gè)別是情況也有電流擊穿油膜,油質(zhì)不良或油溫過高,使油膜破壞。
①軸承斷油的原因如下:1)運(yùn)行中進(jìn)行油系統(tǒng)切換時(shí)發(fā)生誤操作,而對潤滑油壓未加強(qiáng)監(jiān)視,使軸承斷油,造成燒瓦。2)機(jī)組定速后,停調(diào)整速油泵時(shí)未注意監(jiān)視油壓,射油器因進(jìn)空氣而工作失常,使主油泵失壓,潤滑油壓降低而又未聯(lián)動(dòng),幾個(gè)因素合在一起,使軸承斷油,造成群瓦燒損。3)油系統(tǒng)積存在大量空氣未及時(shí)排除,使軸瓦瞬間斷油。4)汽輪發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)和停止過程中、高、低壓油泵同時(shí)故障。5)主油箱油位降到零以下時(shí),空氣進(jìn)入射油器,使油泵工作失常。6)廠用電中斷,直流油泵不能及時(shí)投入,如保險(xiǎn)熔斷,直流電源或油泵故障等。
7)安裝或檢修時(shí),油系統(tǒng)存留棉球等雜物,使油管堵塞。8)軸瓦在檢修中裝反,運(yùn)行中移位。9)機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng),軸瓦烏金研磨損壞。五、預(yù)防措施
軸瓦烏金溫度及回油溫度急劇升高,一旦油膜破壞,機(jī)組振動(dòng)增大,軸瓦冒煙。此時(shí)應(yīng)立即手打危急保安器,解列發(fā)電機(jī)。
為減輕軸瓦損壞程度,遇到下列是情況之一時(shí),也應(yīng)立即打閘停機(jī):1)任一軸承回油溫度超過75℃或突然連續(xù)升高超過70℃。2)軸瓦烏金溫度超過90℃。3)潤滑油壓下降到0.04MPa,啟動(dòng)交、直流油泵無效。
為防止軸瓦燒損,應(yīng)采取如下技術(shù)措施:1)為保證油泵和聯(lián)動(dòng)裝置的可靠性,潤滑油泵的電源必須可靠,調(diào)速油泵和交流潤油泵的電源由兩段廠用電分供,以防兩臺油泵同時(shí)失去電源。機(jī)組運(yùn)行中,高壓油泵、交流油泵、直流油泵和低油壓保護(hù)裝置應(yīng)定期進(jìn)行試驗(yàn),保證可靠好用。在每次機(jī)組啟動(dòng)前,要進(jìn)行油壓聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)。在正常停機(jī)前要先試驗(yàn)交、直流油泵,確認(rèn)其良了后,再進(jìn)和停機(jī)。直流潤滑油泵和直流密封油泵故障應(yīng)及時(shí)修復(fù)。直流潤滑油泵電源保險(xiǎn)絲,在許可的情況盡量選用較高等級。機(jī)組大、小修后,均應(yīng)進(jìn)行直流油泵的帶負(fù)荷啟動(dòng)試驗(yàn)。調(diào)速油泵和潤滑油泵工作失常時(shí),按下述原則處理:在汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中,調(diào)速油泵發(fā)生故障時(shí),應(yīng)迅速啟動(dòng)交流潤滑油泵,停止故障油泵,并停止汽輪機(jī)的啟動(dòng)。打閘停機(jī)過程中,交流潤滑油泵發(fā)生故障時(shí),應(yīng)迅速啟動(dòng)直流油泵,繼續(xù)停機(jī)。停機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)交、直流潤滑油泵都故障時(shí),應(yīng)保持主機(jī)在正常下繼續(xù)空負(fù)荷運(yùn)行,直到一臺油泵修復(fù)為止,此時(shí)故障泵應(yīng)設(shè)法迅速立即修復(fù)。2)為防止油系統(tǒng)切換時(shí)發(fā)生誤操作,冷油器油側(cè)進(jìn)、出油門應(yīng)有明顯的禁止操作的警告牌。在進(jìn)行油系統(tǒng)操作時(shí),如串聯(lián)與并聯(lián)運(yùn)行方式的切換,投入備用冷油器或?yàn)V油器等必須按事先填好的操作票逐項(xiàng)進(jìn)行,并注意將容器內(nèi)的空氣排凈。操作時(shí)由汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)責(zé)人監(jiān)護(hù),操作人與司機(jī)密切配合,注意監(jiān)視油壓、油溫、油流。機(jī)組啟動(dòng)前向系統(tǒng)供油時(shí),應(yīng)首先啟動(dòng)交流潤滑油泵,緩慢開出口門,通過充油門排除調(diào)速系統(tǒng)積存的空氣,然后再啟動(dòng)調(diào)速油泵。在啟動(dòng)盤車前,要確認(rèn)油壓、油溫、油流正常。3)機(jī)組啟動(dòng)定速后,停用調(diào)速油泵時(shí),要緩慢地關(guān)閉出口門,設(shè)專人監(jiān)視主油泵出口油壓和潤滑油壓的變化。發(fā)現(xiàn)油壓降低時(shí),立即通知操作人員開啟油泵出口門,查明原因,采取相應(yīng)措施。4)安裝或檢修時(shí),對有可能發(fā)生位移的瓦胎,應(yīng)加止動(dòng)裝置。切實(shí)防止軸瓦位置裝錯(cuò)油孔不對,加堵板不拆或有棉紗布等雜物留在油系統(tǒng)內(nèi)。5)汽輪機(jī)軸承應(yīng)裝有防止軸電流的裝置,保證軸瓦烏金溫度及潤滑油系統(tǒng)內(nèi)各油溫測點(diǎn)指示準(zhǔn)確。
七、汽輪機(jī)振動(dòng)故障當(dāng)機(jī)組振動(dòng)過大時(shí),會使葉片、圍帶、葉輪等各部件的應(yīng)力增加,從而產(chǎn)生很大的交變應(yīng)力,導(dǎo)致疲勞而損壞;使機(jī)組動(dòng)、靜部分發(fā)生磨損;使各鏈接部件松動(dòng);直接造成運(yùn)行事故。當(dāng)機(jī)組振動(dòng)過大,同時(shí)又發(fā)生在高壓缸端側(cè)時(shí),有可能危及保安器誤動(dòng)作而發(fā)生停機(jī)事故。一、汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障及應(yīng)對措施汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是機(jī)日常運(yùn)行中最常見的故障之一,其主要原因是由于氣流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦等因素的影響而產(chǎn)生的。因此在此類故障的處理中,對汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因判定格外重要,只有查明根源才能對癥下藥。1、氣流激振導(dǎo)致的異常振動(dòng)氣流激振導(dǎo)致的汽輪機(jī)異常振動(dòng)主要具備下述兩點(diǎn)特征:a)產(chǎn)生量值較大的低頻分量;b)振動(dòng)的增幅會明顯受到汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)的影響,存在顯著的突發(fā)特點(diǎn)。此類振動(dòng)產(chǎn)生的緣由主要是因?yàn)槠啓C(jī)轉(zhuǎn)子葉片末端在紊亂氣流的影響下產(chǎn)生不均衡氣流而導(dǎo)致。針對此類振動(dòng)常見的應(yīng)對措施為不間斷地調(diào)整汽輪機(jī)機(jī)組給水量并調(diào)節(jié)高壓調(diào)速氣閥,確定造成氣流激振的機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),通過降低負(fù)荷變化速率和規(guī)避導(dǎo)致氣流激振負(fù)荷范圍的方法避免氣流激振再次出現(xiàn)。2、轉(zhuǎn)子熱變形及摩擦導(dǎo)致的異常振動(dòng)轉(zhuǎn)子熱變形亦是導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動(dòng)的誘因之一。若一倍頻振幅的增長同轉(zhuǎn)子溫度及蒸汽參數(shù)間有著緊密關(guān)聯(lián),且汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)定速符合相關(guān)條件后,機(jī)組轉(zhuǎn)子葉片易因熱變形而彎曲,從而導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng),或?qū)е聶C(jī)組內(nèi)部出現(xiàn)較嚴(yán)重的摩擦現(xiàn)象,從而引起渦動(dòng)或抖動(dòng)。這是因?yàn)殡S著轉(zhuǎn)子的熱彎曲變形,其在轉(zhuǎn)動(dòng)中會產(chǎn)生不平衡力,此時(shí)雖然振動(dòng)信號主頻仍以工頻為主,但在非線性因數(shù)及沖擊的影響下,會產(chǎn)生一定的分頻、高頻或倍頻分量,進(jìn)而引發(fā)振動(dòng)。而當(dāng)摩擦產(chǎn)生時(shí),機(jī)組相位及幅值將不再產(chǎn)生波動(dòng),這會使得振幅迅速增加,引起更強(qiáng)烈的振動(dòng)。針對此類故障,通常采用的處理措施為更換機(jī)組轉(zhuǎn)子。3、汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障及應(yīng)對措施汽輪機(jī)日常運(yùn)行中時(shí)常會出現(xiàn)調(diào)速氣門擺動(dòng)現(xiàn)象,這種擺動(dòng)極易引起汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)的大幅增加,威脅汽輪機(jī)穩(wěn)定有效運(yùn)行。具體表現(xiàn)可歸納為以下幾點(diǎn):1)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子不易定速,轉(zhuǎn)速擺動(dòng)可達(dá)±20r/min;2)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)主泵口油壓會經(jīng)常出現(xiàn)瞬間的大幅起落;3)機(jī)組運(yùn)行時(shí),高壓調(diào)速氣門會發(fā)生左右的大幅擺動(dòng),尤其是閥門位置,振動(dòng)極為明顯,甚至?xí)?dǎo)致軸瓦的損毀。對于此類故障常用的處理措施有:a)對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的管路進(jìn)行改良;b)增強(qiáng)油質(zhì)管理,定期對汽輪機(jī)中的過濾裝置進(jìn)行全面檢測,及時(shí)更換失效或損壞的過濾器;c)加強(qiáng)對汽輪機(jī)電液伺服閥的維護(hù)管理,定期清洗和更換閥內(nèi)濾網(wǎng)。4、汽輪機(jī)凝汽器真空故障及應(yīng)對措施對汽輪機(jī)而言,其熱效率的達(dá)成是借助凝汽器在排氣口構(gòu)建并維持一定真空度而實(shí)現(xiàn)的。若凝汽器維持的真空度出現(xiàn)下降,則會對汽輪機(jī)正常運(yùn)行造成直接的負(fù)面影響,特別是在高溫環(huán)境下,影響效果會進(jìn)一步擴(kuò)大。這種故障出現(xiàn)的原因主要有凝汽器真空密封性不足、凝汽器結(jié)垢等諸多因素。針對其的解決措施主要有下述幾種:1)加強(qiáng)日常預(yù)防管理。減少凝汽器真空度可通過檢測真空系統(tǒng)或喉部下凝汽器氣側(cè)實(shí)施灌水實(shí)驗(yàn),一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)及時(shí)予以處理。此外還應(yīng)定期對噴嘴進(jìn)行清垢,定期檢測汽輪機(jī)軸封情況,消除機(jī)組潛在漏氣點(diǎn);2)及時(shí)對凝汽器結(jié)垢進(jìn)行化學(xué)清垢。一般而言應(yīng)當(dāng)選擇濃度不超過5%的氨基磺酸充當(dāng)主洗劑對凝汽器銅管進(jìn)行清洗,清洗時(shí)洗劑中還應(yīng)加入濃度0.2%的氫氟酸、濃度0.5%的酸性緩蝕劑與銅緩蝕劑和適當(dāng)?shù)臐B透劑,在沖洗時(shí)洗劑流速應(yīng)控制在0.1m/s左右。此外清洗時(shí)應(yīng)當(dāng)循環(huán)清洗,直至相鄰兩次清洗的酸度測定完全一致時(shí)方可結(jié)束清洗。5、汽輪機(jī)積鹽的原因及應(yīng)對措施在汽輪機(jī)運(yùn)行中受到所用水質(zhì)的影響或設(shè)備運(yùn)行的問題,汽輪機(jī)中時(shí)常會生產(chǎn)大量鹽垢,鹽垢一旦生產(chǎn)便會嚴(yán)重影響汽輪機(jī)運(yùn)行效率。因此,為避免積鹽現(xiàn)象的出現(xiàn),不僅要嚴(yán)格監(jiān)管汽輪機(jī)用水的水質(zhì),而且還應(yīng)實(shí)時(shí)測定汽輪機(jī)飽和蒸汽機(jī)過熱蒸汽中的鹽分含量。一般而言,當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行正常時(shí),其飽和蒸汽的含鹽量會等同或略高于過熱蒸汽。當(dāng)過熱蒸汽鹽含量高于過飽和蒸汽時(shí),則表明汽輪機(jī)中存在嚴(yán)重的積鹽現(xiàn)象,此時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)停機(jī),對汽輪機(jī)進(jìn)行全面清洗。常用的清理手段有手工除垢和噴砂除垢,若上述方法無法完全除垢,則可使用檸檬酸溶液或軟水對汽輪機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步清洗。具體清洗方法如下所述:1)軟水沖洗。先通過蒸汽對軟水進(jìn)行加熱,待溫度達(dá)到85℃以上時(shí),使用水泵將軟水自汽輪機(jī)排氣管的臨時(shí)管注入汽缸中,注入的軟水自排汽缸和抽汽管道排出。清洗時(shí)間隔0.5h對氣門排出軟水含鈉量檢測,直至進(jìn)出口鈉含量基本一致時(shí)方可停止清洗;2)檸檬酸溶液清洗。首先調(diào)配濃度介于1.5%~2.0%的檸檬酸溶液,并向其中添加濃度為0.35%的二零甲苯硫脲充當(dāng)緩蝕劑,然后用蒸汽將其加熱至90℃以上,隨后通入氯氣將其酸堿度調(diào)整至3.5~4之間,最后將調(diào)配好的溶液通過水泵注入汽缸內(nèi),在缸內(nèi)進(jìn)行1h的循環(huán)清洗,清洗時(shí)溶液溫度應(yīng)保持穩(wěn)定。循環(huán)清洗亦應(yīng)重復(fù)多次,直至進(jìn)出口溶液成分基本一致時(shí)方可停止二、軸承的軸向振動(dòng)引起軸承軸向振動(dòng)過大的原因有如下幾點(diǎn):1、軸瓦受力中心跟軸承座幾何中心不重合;軸承座不穩(wěn)固。撓曲的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí),將力圖使軸瓦及軸承座作相應(yīng)的偏轉(zhuǎn),但軸承無法追隨軸頸的偏轉(zhuǎn)只能形成軸向振動(dòng)。軸向振動(dòng)的幅值同轉(zhuǎn)子的撓曲程度成正比,而各軸承振動(dòng)的相位則取決于轉(zhuǎn)子撓曲彈性線的形狀。在一階臨界轉(zhuǎn)速附近轉(zhuǎn)子2個(gè)軸承的軸向振動(dòng)相位相反。而在二階臨界轉(zhuǎn)速附近轉(zhuǎn)子2個(gè)軸承的軸向振動(dòng)相位則相同。2.汽流激振一般情況下,汽輪機(jī)組中的高中壓轉(zhuǎn)子是發(fā)生汽流激振的主要部件。其原因是汽輪機(jī)內(nèi)流中的蒸汽會發(fā)生一定程度的膨脹,這樣一來,一方面會使高中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生切向力轉(zhuǎn)矩,另一方面還會產(chǎn)生一個(gè)從高壓端到低壓端的軸向力,在這2種外力作用下,高中壓轉(zhuǎn)子的葉片會在不
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