張寶
（浙江電科院（yuàn））
1 設備簡介
某國產600MW汽輪發電機組（zǔ）在基建（jiàn）調（diào）試階段先後發生了兩次（cì）汽輪機大麵積軸頸（jǐng）與（yǔ）軸承損傷，造（zào）成了較大損失。該機（jī）組是由上海汽輪機有限公司與上海汽輪發電機有限公司製造的，汽（qì）輪機與發電機型號分別為N600-16.7/538/538和QFSN-600-2-22A。汽輪機（jī）汽缸由高壓缸（gāng）、中壓缸和兩隻低壓缸組（zǔ）成，前軸承座和（hé）中軸承座為落地式；汽輪機高、中、低壓轉子由剛性聯軸器聯接並（bìng）支（zhī）撐在（zài）8隻徑向軸承上，其（qí）中#1～#4軸承為可傾瓦（wǎ）結構，#5軸承為三瓦塊可傾瓦軸承（上半為圓筒（tǒng）形，下半為兩塊可傾瓦），#6～#8軸承為上下半圓筒軸承，發電機調端、電端軸承（chéng）(#9、#10)為三瓦塊可傾瓦軸承，勵磁機軸承（chéng）（#11）為四瓦（wǎ）塊軸承。汽輪機潤滑油係統主要設備包括：潤滑油主油箱、主（zhǔ）油泵、交流潤滑油泵、直流事故潤滑油泵（bèng）、冷（lěng）油器（qì）、頂軸（zhóu）油泵、排（pái）油煙風機和（hé）盤車裝置等設備。
2 故障過程
次事故過程與處理情況如下。
某日（rì）17時02分左右，該（gāi）汽輪發電機組進行第二次衝轉時的磨擦檢查，磨擦檢查轉速為600r/min，衝轉前檢查各項參（cān）數和設（shè）備均正常（cháng），主機潤滑油溫度為35℃；17時10分CRT顯示#7軸承#1金屬測點（調閥端）溫度達105℃，此時主機轉速為402r/min，然（rán）後此點溫度（dù）回落；17時17分（fèn）主機轉速176r/min，＃6軸承#2金屬測點（電機端）溫度也異常上（shàng）升到113℃；隨著轉速的下降（jiàng），＃6軸承#2金屬測點溫度有短暫的下降過程，在轉速為138r/min時，溫度為92℃，然（rán）後隨著（zhe）轉速的繼續下降，此溫度點又開始（shǐ）上升；17時21分#6軸承#2金屬測點溫度Z高達到139℃，此時轉速為38r/min，隨後，主機轉速很（hěn）快到零，投主機盤車後該點溫度慢慢回落；穩定後，以上兩個（gè）金屬測點溫度均比其它各軸承高4℃左右。圖1表示出（chū）了上述溫度的變化過程（chéng）。在整個過（guò）程中，除以上兩個溫度測點外，主機其它各監視（shì）參數均未（wèi）見（jiàn）明顯異常。事故過（guò）程中，人工上調了#6、#7軸處的頂軸油壓。在（zài）盤車剛投用的時候，各軸的頂軸油壓力均有下降，頂軸油（yóu）母管（guǎn）壓力由衝轉前的13MPa降至9MPa，立即調整頂軸油母管壓（yā）力至15MPa。
圖1 #6、#7軸承的溫度變化（huà）曲線
機組停運後，在軸承檢查工作開始之前，進行了大軸（zhóu）頂起高度的重新測量，測量時人為改變頂軸油母管壓力，各頂起高度（dù）的變化測量結果如表1所示。
表1 汽輪機組頂軸油壓（yā）力與軸頸頂起高度
由表（biǎo）1可知，頂軸油母管壓（yā）力為（wéi）9MPa時，#6、#8軸已經無法正常頂起，考慮到事故時頂軸油母管壓力已經跌至9MPa，因此，事故發生（shēng）時這兩處極為可能沒有被正常頂起（qǐ）。
對主油箱及（jí）冷油器進行（háng）檢查（chá）。檢（jiǎn）查對安放在主油箱內的潤滑油回油濾網(300目（mù）)的檢查（chá）結果表明，該濾網內部金屬濾布的迎流方向下部被嚴重扯裂（liè），總麵積約占濾（lǜ）布總麵積的1/7左右，扯破的（de）濾布大量積聚在（zài）完好濾布與濾網外部（bù）支架（孔徑約0.5cm×0.5cm）的夾層中，並產生大量的纖細金（jīn）屬絲（sī），在濾網的底部，存在有不明髒物。對廠家提供的濾網Ocr18Ni9材質進行化學成份分析，結果表明所使用的濾網成分（fèn）中C、Cr、Ni、Mn元素不符合規定要求。
主油箱清理時，發現了不少纖細（xì）金屬絲，並有（yǒu）黑泥狀與顆粒狀物質，放（fàng）置在潤滑油係統中的（de）磁力棒上麵吸附了大量的金屬異物。對冷油器進行檢查時發現不少破損濾（lǜ）網碎（suì）片、電（diàn）焊渣和一些氧化（huà）皮。
對各軸承進行檢查。考慮到#6軸承溫度上升Z高，檢查首先從#6軸承開始，該軸承的檢查結果（guǒ）是：上軸承有輕微擦傷；#6軸頸嚴重刮傷，較大傷痕達17條之多，Z大傷痕寬約為2mm，深（shēn）約為（wéi）1mm，傷痕（hén）呈圓周狀、從中間到兩側依次漸密（mì）的分布在#6軸頸處，局部情況如圖（tú）2所示；下軸承電機端頂軸（zhóu）油囊基本被（bèi）磨平，電機軸承表麵烏金磨損嚴（yán）重，而汽端軸承烏金表麵有嚴重拉毛現象，在拉毛處附著大量纖細金屬（shǔ）絲，如圖3所示。
圖2 #6軸頸刮傷情況
圖3 #6軸承磨損的（de）情況
經檢查發現，該汽（qì）輪發電機組#7軸、#8軸檢查的結果與#6軸基本一致，隻是軸（zhóu）頸與軸承的刮傷情況不及#6瓦嚴重，其它幾（jǐ）處軸頸與軸承均（jun1）有不（bú）同程度的損傷。
從以（yǐ）上檢查的結果來看（kàn），該起事故應該是潤滑油油（yóu）質惡化所引起的。大的（de）硬質顆粒（lì）進入了潤滑油係統，造成軸頸的（de）刮傷；潤滑油回（huí）油（yóu）濾布（bù）被衝破而形成的纖細金屬絲，使（shǐ）下軸承失去（qù）原有的自位能力造成，並加劇了軸頸與軸（zhóu）承之間磨擦（cā），這些磨擦造成頂軸油口失去其（qí）應有的功能。
事（shì）故後的處理工作主要從以下幾個（gè）方麵進行：（1）將破損的潤滑油回油濾網（wǎng）中的濾布更換為質量合格濾布，並在濾桶側麵與底麵的（de）接合部（bù）位安裝相應壓條，以確保該濾網（wǎng）不會再次衝破；（2）對所有的軸承進行徹底檢查，對刮（guā）傷情況比較嚴重的（de）#6、#7、#8軸頸進行電（diàn）刷渡處（chù）理，而對於其它幾（jǐ）個刮傷情況較輕的軸頸進行一般打磨處理。將拉傷比較嚴重的#6、#7、#8軸的下（xià）軸承返（fǎn）廠重新澆濤烏金，並進行修刮；對（duì）其它拉傷程度較（jiào）輕的軸承（chéng）進行打磨處理；（3）確認各軸承下球麵光潔度良好；用紅丹進行檢查，確認軸承（chéng）球麵與其窪窩的接觸麵滿足相關規定的要求；確認各（gè）軸（zhóu）承球麵的窪窩球麵弧度良好，以確保軸承的自位能力不受影響；（4）重新進行潤滑油係統油衝洗（5）更換新的頂軸油係統溢流閥，並對拆下的溢流閥進行返廠校核（hé），校核結果表明，三個溢流（liú）閥均不能正確動作。在頂軸油係統監控界麵（miàn）中增設頂軸油母管（guǎn）壓（yā）力的遠傳測點，加強對該係統的監視。
經過以上處理後，該機組順利進行衝轉、磨擦檢查、並網和升負荷，Z高負荷到450MW，在（zài）此期間，主機軸承溫度和各軸振動均（jun1）在正常範圍以內，直到第二次事故的（de）發生。
第二次事故過程情況如下。
某日，該汽輪機（jī）組在各主要監測（cè）數據均正（zhèng）常的情況下打閘，進行破壞真（zhēn）空惰走試驗，破壞真空前主（zhǔ）機真（zhēn）空為-93.32kPa/-92.32kPa，在汽輪機轉速（sù）220r/min時，主機真空到零，在此期間（jiān），振動和軸承溫度無異常變化（huà）。在（zài）汽（qì）輪機轉速下降到200r/min時（shí），#7軸承（chéng）#2溫度測點（電機端）顯示（shì）該處溫度上升趨勢加快，此時頂（dǐng）軸油母管壓力13.5MPa，#7軸承處頂軸油壓力為（wéi）5MPa，隨後啟動第五台頂軸油泵，就地調高#7軸承（chéng）頂軸油（yóu）壓力，在此過程中#7軸承#2測點溫度繼續爬升（shēng），轉（zhuǎn）速降到35r/min時該處溫（wēn）度到達Z高值（zhí）121℃，隨後逐漸下（xià）降至正常值，盤車（chē）狀態下，該處溫度無異常，汽輪機機（jī）偏心與盤車電流正（zhèng）常。
汽輪（lún）機（jī）盤車停運（yùn）後（hòu），對#7軸承進行檢查。檢查結果大致（zhì）如下（xià）：#7軸頸被重新刮傷，該處下軸承單側（電機側）磨損嚴重，但頂軸（zhóu）油口沒有被破壞，在烏金表麵存在（zài）一個（gè）特別明顯的硬物（wù）壓痕，軸承下球麵有許（xǔ）多劃痕，並且附著（zhe）有碾平（píng）了金屬薄（báo）皮（pí）。隨即對#6軸（zhóu）與#8軸進行檢查：#6軸頸上增加了新的刮痕，#6軸承基本完好；#8軸頸與軸（zhóu）承基（jī）本完好。
3 故障分析
第二故障（zhàng）發生後，再次檢查發現主機潤滑油（yóu）回油濾網完好，油樣化驗結果為合（hé）格。從#7軸承檢查情況來看，基本判定#7軸承出現單側磨損。在事故過程中（zhōng），除（chú）#7軸承（chéng）頂軸油壓力下降約3MPa外，其它各軸承頂軸油壓（yā）力與頂軸油係統母管壓力與衝轉前相比（bǐ）並沒有明顯變化。除了油質原因外，導致這次事（shì）故的（de）另一主要（yào）原因應該是軸承的自位能力不足（zú）。正是因為#7軸承的（de）自（zì）位能力不足，該軸承在汽輪機轉速下降的過（guò）程中向發電機側單邊傾斜後無（wú）法複位，從而造成該（gāi）處汽輪機軸頸與軸承中間出現楔（xiē）形空間，導致#7軸承處頂軸油壓力下降。至於軸頸（jǐng）的刮傷，很明顯（xiǎn）還是由潤滑油中存在硬質異物所引起，單純的（de）主機潤滑油化驗結果合格，並不足以（yǐ）說明係（xì）統設備的清（qīng）潔和無異物存在，這些異物的存在會引起（qǐ）眾多不可（kě）預知的結果。總的來說，造成這兩次汽輪（lún）機軸頸與（yǔ）軸承（chéng）損（sǔn）傷事故的主要原因有以下幾個（gè）方麵。
（1）潤滑油中存在異物。從機組的軸（zhóu）頸兩次刮傷的情況看（kàn），油質惡化（huà）是導致軸頸刮傷的根本原因。盡（jìn）管機組兩次（cì）啟動前均進行油質化驗，結果合（hé）格，但潤滑油合格並不能說明潤滑油（yóu）係統相關（guān）設備的（de）清潔。另外，該機組次衝轉（zhuǎn）後，在真空為（wéi）-82kPa/-82kPa的狀態下，惰走時間為45分鍾。從該機組的惰走時間看，與同類型機組相比明顯偏短（duǎn），當時認（rèn）為是真空偏低（dī）所致，沒有引起足夠的重視，事後分析可知，在次衝轉時，該機組軸頸就（jiù）已經被刮傷。
該機組潤滑油係統沒有使用專用大流量衝洗機進行衝洗，這使得部（bù）分金屬氧化物（wù）和焊渣等大顆粒沒有（yǒu）及時排出潤滑油係統，這些顆粒狀（zhuàng）物（wù）質可能（néng）藏匿在某個普通油（yóu）衝洗無法（fǎ）衝洗到的（de）角落（luò）或附（fù）著在管壁上，在次衝轉後，由於主油泵出口壓力比潤滑（huá）油（yóu）泵出口壓力高出5倍多，這些物質被（bèi）攪起或剝離，由於冷油器出口濾網（wǎng）與其旁路同時處於投運狀態，因此，這（zhè）些顆粒狀物（wù）質得以隨著潤滑油（yóu）進入汽輪機軸與瓦之間（jiān），造成軸（zhóu）頸刮傷。在第二次衝轉後（hòu），這些異物造成（chéng）軸承的自位能力喪（sàng）失，導致軸承的單側磨損。
（2）潤滑油係統設備製造缺陷。安放在主油箱內的潤滑油回油濾網材質不（bú）符合設計要求，結構不合理，造成濾（lǜ）網（wǎng）布的扯破，直接導致與加（jiā）劇了軸承的損傷（shāng）。破碎濾網形成的大（dà）量的纖細金屬絲隨著潤滑油湧進軸與軸承之間，破壞了軸與軸承（chéng）之間油膜，加劇了（le）兩者之間的磨擦。設（shè）備在出廠前或者（zhě）在保管過程中受到汙染，設備封裝前沒有進行徹底檢查，使得本應該早發現的隱患而沒有（yǒu）發現，誘使了事故的發生。
軸承的自位能力喪失是導致軸（zhóu）承損壞的直接原因。軸承良好的自位能力能確保（bǎo）汽輪機（jī）軸承與（yǔ）軸的隨動，Z大限度的避免軸承與軸頸的單側磨損。軸承（chéng）與軸對中與否（fǒu）、軸承球麵與軸承座的加工與安裝工藝、異（yì）物的存在（zài）和缸體的變形等（děng）都會影響到軸承的自位能力。從檢查（chá）情況來看，軸承座窪（wā）窩處有凸點（diǎn），而軸承球麵與軸承座分屬於兩個廠（chǎng）商加工完成，在投用前兩者（zhě）之前並沒有進行配對研磨（mó）處理，軸承的自位能力無法得到保（bǎo）證（zhèng），幾個軸（zhóu）承的檢查（chá）情（qíng）況也證實（shí）了嚴重的單側磨（mó）損的發生（shēng）。
（3）頂軸油係統工作不（bú）穩定。頂軸油係統工（gōng）作不穩定，加（jiā）劇的事故的嚴重程度。事故發生時，頂（dǐng）軸油母管（guǎn）壓力已降至（zhì）9MPa，在該壓力下#5軸頸和（hé）#8軸（zhóu）頸已經完全不能頂起（qǐ），導致這種現象（xiàng）的原因是（shì）頂軸油母管上（shàng）三隻溢流閥工作不正常，從而造成頂（dǐng）軸油係統無法（fǎ）補償因軸承自（zì）位的能力減弱而帶來的影響（xiǎng），惡化了事故的結果。事後分析看（kàn）來，該機組（zǔ）次衝（chōng）轉時的惰走時間明顯偏短，但這個現象在當時很難（nán）引（yǐn）起（qǐ）足夠重視（shì）。
（4）事故分（fèn）析不徹底。在新建機（jī）組的安裝與試運階段，事故分析不徹底是（shì）致使（shǐ）事故重複發生的重（chóng）要因（yīn）素。這（zhè）種參建單位多、合作性強的工（gōng）作很容易造成各參建單位之間工作的（de）重複與空缺，造成共享信息傳達不暢；由於基建與生產任務繁重，客觀上容易產生急於求成（chéng）的僥（yáo）幸心理，放鬆了對某些環節的質量要求；事故發生後，各單位由於（yú）利益的不同（tóng），客觀上會造成有效事故信息的分（fèn）割與隱藏，對事故原因的分析與認識也會產生分岐，從而難以形（xíng）成客觀、正確（què）與統一的觀點，造成（chéng）事故處理工作無中心或中心發生偏移，以至於事故的（de）重複發生（shēng）。
4 故障處理
事故再次發生（shēng）後，主要處理措施如下：（1）繼續進行潤滑油係統油衝洗，並對#7軸承烏金進行重新澆鑄和刮磨，對刮傷的#6、#7軸頸進行打磨處（chù）理；（3）重新對#7軸承自位球麵進行光潔處理，並重（chóng）點檢查該球麵窪窩，結果（guǒ）發（fā）現，該窪窩處沿軸向存在著兩道手（shǒu）感明顯的凸起，由（yóu）於此窪窩現場處（chù）理不便，現場采用降低頂軸油母管壓力、增（zēng）加單個頂軸油支管油量的方麵來補償因設備缺（quē）陷而造成（chéng）的軸承（chéng）自位能力不足；（4）增加#6、#7、#8軸承（chéng）頂軸油壓力遠傳測點，以便加強監視與數（shù）據對比。
進行以上處理後，機組又重新順利啟動，磨擦檢查與額定轉（zhuǎn）速（sù）打閘停機時，各參數（shù）表現正常，多次的低轉速試驗並沒有出現軸承溫度升高（gāo）的現象。
5 結論與建議
汽輪機軸頸與軸承損（sǔn）傷嚴重時會造（zào）成汽輪發（fā）電機組大軸彎曲、轉子動靜碰磨、甚至整（zhěng）機損壞，直（zhí）接和間接損失都是巨大的。如果汽輪機（jī）潤（rùn）滑油中（zhōng）含有（yǒu）硬（yìng）質顆粒，它們對汽輪機軸頸的損傷是非常隱蔽的，可能在很長一段時間內都不能被發覺（jiào），因此，要（yào）加強對主機潤滑油係統的管理和（hé）對其油質的監控（kòng）；安裝過程中對圓筒軸承與軸承座的（de）接（jiē）觸性檢查應有針對性，除了徑向的檢查處，還應（yīng）加強對軸向檢查；對於設置頂軸油係統的汽輪機組來說，汽輪機在低轉速運行時應加強各頂軸油壓（yā）力的監視。
此事故的發生在（zài）一定（dìng）程度上也暴露了機組在管理、製造、基建、調試與運行方麵的一些不足。在機組基建階段，相關部門應強化組織協調工作，充分發揮相關人員的（de）能動性，加強設備運行數據的對比與分析，對已發生的事故的分析做到（dào）及（jí）時而透徹，以發現與解決問題為整個分析工作的中心；做好設備交（jiāo）接關鍵點的控製工作，嚴格把（bǎ）關，在工期安排上避免（miǎn）急於求成。
（來源：汽機監督）
