(來源:電力安全生產)
一、係統概述
廣東某2×400MW級燃氣熱電冷聯產項目(mù)汽機(jī)采用上海電氣生產雙缸、三壓再熱、可調(diào)整抽凝、軸向排汽式型號(hào)為D168-12.47/2.88/1.8/0.39汽輪機(jī),配套盤車裝置為液壓油(yóu)馬達式,正常運(yùn)行當機組轉速高於180rpm盤車自動脫開,轉速低於120rpm盤(pán)車自動投入,本汽輪機(jī)設計盤車轉速54rpm,調試期間分別(bié)發生兩次盤車狀態金屬(shǔ)摩(mó)擦事件,首次為(wéi)2018年1月4日停機後,第(dì)二(èr)次為(wéi)2018年1月6日停機後。但第二次發生大軸抱死(sǐ)情況。
二、問題過程(chéng)
2.1次中低合缸發生金屬摩擦事情經過
2018年1月4日17:30燃機負荷Z大負荷200MW與汽機負荷Z大80M。
2018年1月4日20:21經中調同意,對套燃機及汽(qì)機進行正常停機操作。手動按(àn)操作台上停(tíng)機(jī)按鈕,汽機惰走。
2018年(nián)1月4日20:57汽機轉(zhuǎn)速降至299rpm時,開始對凝汽器進行破(pò)壞真空、停軸封,此時中壓缸上下(xià)壁溫(wēn)差9℃。(考慮到#1機(jī)組凝汽器真空泵補水串(chuàn)水(shuǐ)問題,安裝單位需要對補水管(guǎn)道加裝逆止(zhǐ)閥。)
2018年1月4日22:45分開始上下缸溫差(chà)開始逐(zhú)步增大,2018年1月5日02:59分,運行人員現場發現#1汽(qì)機軸封(fēng)有金屬摩擦(cā)聲,盤車轉速出現波動下(xià)滑(huá)情況,此時中(zhōng)壓缸上下缸溫溫差51℃。
2018年1月5日03:50分調試人員(yuán)通過調整盤車進油量,盤車轉速降至0rpm。
2018年1月5日03:56由安(ān)裝加力情況下重新投入盤車(chē),並開啟中壓缸疏水(shuǐ)門後溫差逐步回落。
2018年1月(yuè)5日7:24後重新投軸封拉真空後,上(shàng)下壁溫差(chà)進一(yī)步降低(dī)。
2018年1月5日9:30分中壓缸上下(xià)缸(gāng)溫差降低至37℃。
表1 首次中(zhōng)低合缸發(fā)生金屬摩擦主要參(cān)數表

2.2第二次中低合缸發生金屬摩擦並大軸抱死事件概述
2018年01月06日16:59分汽機打閘停機開始惰(duò)走,惰(duò)走期間(jiān)機組Z大(dà)振(zhèn)動為932rpm時#2徑向軸承(chéng)X向軸振128.8μm,至17:57分盤車順利投入機組停機過程振動參數及惰走時(shí)間可以判斷機組軸係運行狀態良好,18:00分至18:17分盤車轉速逐漸降低至39rpm,18:25分盤車轉速自動升速至48rpm期間機組振動、軸封(fēng)、真空、高中低壓缸上下缸溫差等參數正常(cháng),就地檢查發現低壓缸處內部有(yǒu)明顯金屬摩擦聲,考(kǎo)慮到機(jī)組高轉速盤車狀態下會使摩擦部位損傷進一步嚴(yán)重隨即將機組(zǔ)盤車進(jìn)油(yóu)手(shǒu)動門(mén)慢(màn)慢關小將機組調整至低(dī)速(sù)盤車狀態,18:30分#1徑向軸承X向軸(zhóu)振及#2徑向軸承X向軸振(zhèn)突變至37μm和(hé)28μm轉速迅速降至0rpm,立即開大盤車進油手動門盤車無法投入,18:35分(fèn)就地手動盤車同樣無法盤動轉子隨即退軸封(fēng)及真空,此時盤車已(yǐ)無法正常(cháng)投入。
機組停(tíng)機至盤車抱死時間段主要參數如下圖表:
表2 機組停(tíng)機至盤車抱死時間段主要參數

圖1 機組停(tíng)機至盤車抱死時間段主(zhǔ)要參數圖
三、問題分(fèn)析
3.1中低壓缸遇冷導(dǎo)致膨脹不均汽缸變形(xíng)(上(shàng)下缸溫差大)中低壓缸動靜碰磨:
3.1.1中低壓缸動靜碰磨可能原因分析:
汽缸進冷氣冷(lěng)水。
由於保溫措施原因,及實際環境因素導熱(rè)不均。
停機過程中氣溫變化過大。
3.1.2發生(shēng)動靜碰磨的可(kě)能性部位分析:
圍(wéi)帶和葉頂的損(sǔn)傷。
葉片與導氣環碰磨(mó)。
機組處於極熱態停機(jī)惰走至盤車(chē)轉速,18:30分(fèn)中壓缸(gāng)上壁溫度300.5℃,下壁溫度(dù)291.2℃,低(dī)壓後缸上壁溫度38.5℃,低壓後(hòu)缸下壁溫(wēn)度38.5℃,從中低壓缸上下壁溫(wēn)差可以看出中壓缸體及低壓缸後缸(不包括低壓缸進氣(qì)段)膨脹狀態正常(cháng)。
懷(huái)疑點:低壓補氣管路進口管道未保溫導致停(tíng)機後低壓進氣溫度驟降造成低壓補氣段缸(gāng)體變形(xíng)低壓轉子動靜摩擦抱死;此次機組極熱態停機墮(duò)走至投入盤車狀態時低壓補氣調閥後至低(dī)壓缸缸體內管路一(yī)直未包入保溫,懷疑當機組(zǔ)停機後低壓進氣溫度驟降造成低壓補氣段缸體(tǐ)變形低壓轉子動靜摩擦抱(bào)死。

3.2中低壓轉子熱彎曲導致中低壓(yā)缸動靜碰磨;
機組處於極熱(rè)態停機惰走至(zhì)盤車轉速,18:00分至18:25分#1徑向軸(zhóu)承振動及#2徑向軸承振動均在12μm至(zhì)15μm波動振動參數正常,中低壓轉子未出現熱彎曲現(xiàn)象。
3.3潤滑油頂軸油係統運行不正常;
18:20分潤滑油母管溫(wēn)度38℃,潤滑油母管油壓0.41MPa,潤滑油(yóu)泵(bèng)頂軸油泵(bèng)及盤車運行正常。
3.4中低壓軸封碰磨及軸封遇冷導致齒間隙(xì)變小導致大(dà)軸抱死
大軸發生了熱彎曲導致,熱彎曲判(pàn)斷相關參數(目前數據(jù)分析比(bǐ)較小)。
軸封發生進冷氣冷水導致軸封的畸變。
軸封安裝間隙過小,導(dǎo)致軸封動靜碰(pèng)磨(mó)。
軸封溫度不(bú)匹配(pèi)引起熱應(yīng)力,導致軸封碰磨。
軸封有可能從軸加風機倒吸冷空(kōng)氣進入(rù)氣缸。
18:30分高壓(yā)軸封壓力(lì)5.4kPa溫(wēn)度236℃,低壓軸封壓力4.41kPa溫度145℃並且停機惰走過程中軸封係統運行(háng)正常未出現軸封溫(wēn)度劇烈下降及軸封壓(yā)力負(fù)壓等(děng)現象。
但是低壓軸封廠家(jiā)說(shuō)明並未提供(gòng)供汽壓力參數並且本汽輪機為軸向布置汽輪機低壓(yā)軸封(fēng)處於低壓缸排汽段內,正常運行無法監控(kòng)到軸封狀態。
四、處理措施及過程
機組(zǔ)盤車無法投入後立馬采取措施如下(xià):
①破壞真空(kōng)、退軸封供汽;
②關閉高中低壓缸本(běn)體及主再熱蒸汽管道上所有疏水手(shǒu)動門及氣動門,檢查切斷所有缸體冷源,采取悶(mèn)缸措施;
③每次間隔2小(xiǎo)時打開高(gāo)中低壓(yā)缸疏水氣動門5分鍾,密(mì)切監視高中低壓缸上下缸溫差,當出現(xiàn)溫差大於40℃或者溫差急劇上升時開啟疏水門觀察;
④投(tóu)入潤滑油加熱器關閉潤滑油冷卻器進回水手動門(mén)及調門(mén)提(tí)升潤滑油溫度減小潤滑油粘度;
⑤18:35分開(kāi)始每隔半小時安裝配合試試手動盤車(chē);
⑥監視低壓(yā)缸排汽溫度及低壓缸(gāng)壓力,排汽溫度超過45℃手動投入水幕噴水;
18:40分在各轉軸表麵架千分表(biǎo)觀察轉軸(zhóu)頂起高度(由於溫度原因#1、#2瓦未(wèi)架)初步觀察其他各(gè)瓦(wǎ)頂起高度正常,暫(zàn)時手動將#2軸承頂軸(zhóu)油進油手(shǒu)動門開大(dà)一圈(quān)後再次手動盤車還是無法(fǎ)盤動。
19:15分微調#1軸承(chéng)頂軸高度將頂軸油進油手(shǒu)動門開大半圈並(bìng)且將頂軸油泵停止後啟動重新建立油膜後再次手動盤車還是無法盤動。
20:00分手動盤車無法盤動。
21:46分停(tíng)止頂軸油(yóu)泵並在(zài)各軸瓦表麵再次架千分(fèn)表(#2瓦表麵溫度太高無法架表),10分鍾後啟動頂軸油泵重新做各軸(zhóu)瓦抬軸試驗參數如下表:

抬軸試驗做完後再次啟動手動盤車,無法盤動。
22:30分會同安裝(zhuāng)進入凝汽器低壓缸處(chù)手動在末級葉片加(jiā)力,盤車無法盤動,並且檢查低壓缸末級葉片無動靜碰磨。
23:15分潤滑油溫度上升至43℃,就地手動盤車無法盤動。
23:31分中壓(yā)缸上下缸溫差已升高至40℃,就地再次檢查所有關於(yú)中壓(yā)缸本體疏水、進汽等(děng)無(wú)異常現場,手動打開中壓缸疏水(shuǐ)門1、2觀察一段時間(jiān)後下缸溫度溫降無明顯變化,關閉中壓缸疏水門1、2。
2018年01月07日(rì)00:10分再次試手動盤車,無法盤動。
01:30分潤滑油母管溫度已提升至48℃,停止頂軸油泵運行後再次開啟頂(dǐng)軸油泵(bèng)重新建立頂軸油膜後就地手動盤車,無法盤(pán)動。
02:46分中壓缸上下缸溫差(chà)已達56℃,手動打開中壓缸疏水門1、2及高壓缸(gāng)疏(shū)水(shuǐ)1、2、3觀察一段時間後下缸溫度溫降無明顯變化,關(guān)閉中壓缸疏(shū)水門1、2及高壓缸疏水1、2、3。
晚上前期每半小時手動試盤車一次,後期每一小時盤(pán)車一次直至現在,盤車依然無法手(shǒu)動盤(pán)動(液壓油馬達同時進油)。
五、結論及分析
5.1依照盤(pán)車無法投(tóu)入前機組運行狀態和參數分析,可以將中低(dī)壓(yā)轉子熱彎曲導(dǎo)致中(zhōng)低壓缸動靜碰磨、潤滑油頂軸油(yóu)係統運行不正(zhèng)常等問題導致盤車當時無法投入排除。
5.2盤(pán)車轉速波動前高(gāo)壓軸封壓力(lì)5.4kPa溫度236℃,低壓軸封壓力4.41kPa溫度145℃,停機惰走過程中軸封係統(tǒng)運行(háng)正常未出(chū)現軸封溫度劇烈下降及軸封壓力負壓等現(xiàn)象,考慮(lǜ)到前幾次機組啟動後振動大問題,不排(pái)除軸封齒被磨大軸封壓力無法完全密封中低壓(yā)缸導致機組從軸封處吸入冷(lěng)氣軸封齒間隙變小大軸抱死,所以下次投入軸(zhóu)封真空時應再次整定軸封係統運行壓力。
5.3機組停機後中壓(yā)缸上下缸溫差在再次檢查中壓缸本體疏水及現場保(bǎo)溫(wēn)管道等狀(zhuàng)態正常後溫(wēn)度逐漸拉大,Z大中壓缸上下缸溫差達80℃,可能逐漸成為機組盤車無法投入的另一個主要因素。
5.4運行人員密切(qiē)監視機組潤滑油係統運行正常,謹防潤滑油斷油導致因缸溫熱傳(chuán)導至軸瓦造成軸瓦巴氏(shì)合金溫度過(guò)高損壞。
5.5#2軸瓦外部溫度(dù)下降後(hòu)對頂(dǐng)軸油(yóu)係統細調,再做一次軸瓦抬軸試驗,以確定各(gè)軸瓦頂起高度。
5.6保溫原因上下缸溫差大(dà)原因分析
保溫設計厚度(傳熱)問題,下缸設(shè)計要(yào)求厚度160mm,上缸130mm,實際下缸抽查兩次200mm、210mm,下(xià)缸抽查(chá)兩(liǎng)次100mm、150mm。
環境溫(wēn)度(dù)原因(yīn),目前室外溫(wēn)度比較低,而汽機保護罩殼(ké)裏麵溫(wēn)度(dù)比較高,這其(qí)中會導致穿堂風壓力較高,風速較大,導致汽機底部溫度較低,頂(dǐng)部(bù)溫度較高。上下缸的散熱邊界條件不一樣。導致較大的上下溫差(chà)較大。
保溫不完(wán)全,低壓補氣、支撐(chēng)架及低壓缸肋條不完全保溫。
針對以上三點現場已做出以下措施:
增(zēng)加中壓缸底部保溫厚度;
關閉廠房零米內所有大小門(mén)、視情況停止房頂排氣(qì)風扇運行、缸體(tǐ)底部增加(jiā)小太陽等外部熱源增加缸體底部環境溫度;
再次檢(jiǎn)查缸體及管(guǎn)道(dào)所有保溫,增加低壓補氣(qì)、支撐架及低壓缸肋條保溫。
至2018年01月07日13:00中壓缸上(shàng)下缸溫差已基本穩(wěn)定並有逐步縮(suō)小趨勢。