程貴兵，黃思源，張柏林，韓彥廣

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007；2.華能岳陽(yáng)電廠，湖南岳陽(yáng)414002)

熱備用下汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽事故處理探討

Fault treatment of turbine feed water or cold steam in hot standby

程貴兵1，黃思源2，張柏林1，韓彥廣1

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007；2.華能岳陽(yáng)電廠，湖南岳陽(yáng)414002)

對(duì)熱備用狀態(tài)下汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽后事故處理方法及存在的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了探討，并以某廠1號(hào)機(jī)組進(jìn)水后處理為案例，通過(guò)對(duì)進(jìn)水后的汽輪機(jī)進(jìn)行排水、悶缸、彎曲監(jiān)測(cè)以及手動(dòng)盤車與電動(dòng)盤車相結(jié)合等手段，避免了一起汽輪機(jī)進(jìn)水引起的大軸彎曲事故。所采用事故處理措施對(duì)于發(fā)生汽輪機(jī)進(jìn)水事故后的過(guò)程處理有較強(qiáng)指導(dǎo)意義。

進(jìn)水；悶缸；汽缸；大軸彎曲

作為汽輪機(jī)最危險(xiǎn)的事故之一，汽輪機(jī)進(jìn)水事故的預(yù)防和處理技術(shù)直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行?；痣姍C(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)一旦進(jìn)水，可能帶來(lái)嚴(yán)重的危害:如造成軸向推力增大而導(dǎo)致燒瓦事故；由于汽缸、轉(zhuǎn)子變形，會(huì)引起汽輪機(jī)動(dòng)靜部件碰磨，造成葉片斷裂、葉輪損壞、軸封磨損而引起蒸汽泄漏，振動(dòng)加劇甚至損壞轉(zhuǎn)子部件；產(chǎn)生大軸彎曲事故后需直軸處理，周期長(zhǎng)而且影響轉(zhuǎn)子壽命等。汽輪機(jī)進(jìn)水被視為機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中需要密切關(guān)注和避免的最重要的事故之一〔1－4〕。為了防止該事故的發(fā)生，按照國(guó)家能源局2014年發(fā)布的 《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》要求在機(jī)組基建階段，參建各方從設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試等各環(huán)節(jié)對(duì)防止汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽進(jìn)行了層層把關(guān)。盡管如此，近年來(lái)，仍然不時(shí)有汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲事故發(fā)生，相對(duì)于預(yù)防方面相對(duì)完備，在進(jìn)水或進(jìn)冷汽的后續(xù)處理方面存在不足，處理建議過(guò)于籠統(tǒng)、缺乏操作性，有些建議在實(shí)踐中還有待檢驗(yàn)，甚至發(fā)生了一些處理不當(dāng)導(dǎo)致的大軸彎曲事故，因此，有必要深入開(kāi)展汽輪機(jī)進(jìn)水后事故處理方面研究，將事故影響降至最低。

1 汽輪機(jī)發(fā)生進(jìn)水或冷汽后處理方法

1.1 排查水或冷汽源頭并設(shè)法消除

汽輪機(jī)汽缸發(fā)生進(jìn)水或進(jìn)冷汽后，首先應(yīng)查找進(jìn)水水源，對(duì)引起汽輪機(jī)進(jìn)水各個(gè)可能原因進(jìn)行排查。找到進(jìn)水點(diǎn)后，應(yīng)切斷水或冷汽，與此同時(shí)，要對(duì)汽缸進(jìn)行充分疏水，盡可能排盡汽缸內(nèi)的積水。

1.2 悶缸處理

汽輪機(jī)缸體內(nèi)積水排盡后，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行悶缸處理。切斷汽輪機(jī)外來(lái)汽源，關(guān)閉汽輪機(jī)本體缸體疏水，通過(guò)悶缸，使機(jī)組通過(guò)自身傳熱來(lái)消除汽缸的缸溫差，逐漸消除汽缸及轉(zhuǎn)子變形。

如果機(jī)組盤車未跳閘，可以根據(jù)轉(zhuǎn)子晃度表讀數(shù)來(lái)判斷轉(zhuǎn)子彎曲量及轉(zhuǎn)子彎曲高點(diǎn)位置，轉(zhuǎn)子在悶缸狀態(tài)下連續(xù)盤車，隨著上下缸溫差下降，轉(zhuǎn)子彎曲將會(huì)回到原始狀態(tài)。

如果機(jī)組盤車已跳閘，表明轉(zhuǎn)子與汽缸之間已經(jīng)出現(xiàn)碰磨甚至卡澀。汽缸進(jìn)水或冷汽后，上下缸溫差加大，汽缸及轉(zhuǎn)子產(chǎn)生變形量將同步增加，變形量超過(guò)機(jī)組汽封徑向間隙后，轉(zhuǎn)子與靜止部套出現(xiàn)摩擦，盤車電流出現(xiàn)頻繁擺動(dòng)，并呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)，當(dāng)動(dòng)靜之間完全卡死后，盤車過(guò)電流保護(hù)跳閘。機(jī)組盤車跳閘后，轉(zhuǎn)子的偏心表不起作用，建議:揭開(kāi)汽輪機(jī)前箱窺視窗口，在前箱轉(zhuǎn)子上架設(shè)臨時(shí)百分表，定期記錄百分表讀數(shù)，來(lái)判斷過(guò)程轉(zhuǎn)子彎曲狀況。

1.3 盤車

設(shè)法先手動(dòng)盤車，后投入連續(xù)盤車。通過(guò)悶缸，汽缸上下缸溫差逐步減小，汽缸、轉(zhuǎn)子變形減小，通過(guò)手動(dòng)盤車180°，靜止一段時(shí)間后 (靜止時(shí)間以前箱百分表讀數(shù)變化來(lái)確定)，再投入連續(xù)盤車，連續(xù)盤車過(guò)程中注意傾聽(tīng)汽缸有無(wú)金屬摩擦聲。

確認(rèn)轉(zhuǎn)子是否發(fā)生永久性彎曲。如果轉(zhuǎn)子沒(méi)有發(fā)生塑性變形，經(jīng)過(guò)4 h以上連續(xù)盤車，轉(zhuǎn)子偏心、轉(zhuǎn)子高點(diǎn)的相位應(yīng)當(dāng)會(huì)恢復(fù)到原始值。如果經(jīng)過(guò)4～8 h連續(xù)盤車后，轉(zhuǎn)子偏心、轉(zhuǎn)子高點(diǎn)的相位沒(méi)有恢復(fù)到原始值，證明大軸已經(jīng)發(fā)生了永久性變形。

對(duì)于變形量不大的轉(zhuǎn)子，可以嘗試對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配重處理，如某電廠4號(hào)機(jī)組發(fā)生了汽缸進(jìn)水，經(jīng)過(guò)悶缸及長(zhǎng)久盤車后，轉(zhuǎn)子晃度值仍然維持在0.1 mm，通過(guò)在高中壓轉(zhuǎn)子中間配重1.4 kg，保證機(jī)組順利通過(guò)一階臨界振動(dòng)。對(duì)于變形量大的轉(zhuǎn)子，唯一手段是現(xiàn)場(chǎng)揭缸，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行直軸處理。

2 汽輪機(jī)發(fā)生進(jìn)水或冷汽后后續(xù)處理存在的難點(diǎn)及建議

2.1 轉(zhuǎn)子彎曲量和彎曲高點(diǎn)位置難以確定

轉(zhuǎn)子盤車無(wú)法啟動(dòng)時(shí)，此時(shí)轉(zhuǎn)子晃度表不起作用，轉(zhuǎn)子的彎曲量和彎曲高點(diǎn)位置也未知，一些參考文獻(xiàn)推薦根據(jù)軸瓦探頭間隙電壓值來(lái)對(duì)彎曲程度進(jìn)行判斷，在實(shí)際中此方法不可行，主要原因?yàn)?由于大軸與軸瓦之間僅相隔一層油膜厚度，當(dāng)大軸彎曲量不大時(shí)，間隙電壓值幾乎無(wú)變化。比較切實(shí)可行的是辦法是:揭開(kāi)汽輪機(jī)前箱窺視窗口，在前箱轉(zhuǎn)子上架設(shè)臨時(shí)百分表，由于百分表距離1號(hào)瓦有一定距離，轉(zhuǎn)子彎曲量雖然在1號(hào)瓦間隙電壓上無(wú)反應(yīng)，但在百分表上可以反應(yīng)出來(lái)。定期記錄百分表讀數(shù)，來(lái)判斷過(guò)程轉(zhuǎn)子彎曲狀況。

2.2 盤車跳閘后何時(shí)可以投入盤車問(wèn)題

對(duì)于因發(fā)生大軸彎曲引起盤車跳閘處理辦法，《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程 (火電廠動(dòng)力部分)》10.1.8.7條規(guī)定 “機(jī)組如在盤車狀態(tài)時(shí)發(fā)生故障，待故障解決后方可再次投用盤車；若機(jī)組發(fā)生大軸彎曲，盤車裝置投用不上時(shí)，應(yīng)按制造商規(guī)定或待到至少48 h后方可投盤車”。尚不清楚48 h方可投盤車依據(jù)何在，但根據(jù)缸溫差變化及轉(zhuǎn)子彎曲變化，適時(shí)嘗試手動(dòng)盤車是可行的，在可能情況下，先盤轉(zhuǎn)180°靜置，再嘗試投入電動(dòng)盤車，能有效消除轉(zhuǎn)子發(fā)生臨時(shí)性變形。

2.3 汽輪機(jī)汽缸進(jìn)水后，轉(zhuǎn)子和汽缸等部件變形

狀況難以定量分析

汽輪機(jī)汽缸進(jìn)水后，轉(zhuǎn)子和汽缸等部件變形狀況難以定量分析。對(duì)進(jìn)水后汽輪機(jī)本體變形量進(jìn)行定量分析前，必須需要對(duì)汽輪機(jī)本體進(jìn)行三維建模，求解轉(zhuǎn)子及汽缸溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，顯然該項(xiàng)工作是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過(guò)程。

3 汽缸進(jìn)水現(xiàn)場(chǎng)處理案例分析

3.1 事故過(guò)程

2014年2月11日20:11，某廠1號(hào)機(jī)組因鍋爐水冷壁泄漏故障停機(jī)，停機(jī)后盤車正常，電流32.7 A，1號(hào)汽輪機(jī)本體各疏水關(guān)閉，處于悶缸狀態(tài)。2月12日14:00左右，因天氣寒冷，出現(xiàn)降雪，為防止管道凍結(jié)延誤1號(hào)機(jī)開(kāi)機(jī)，安排執(zhí)行減溫水系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)的防凍措施，在執(zhí)行防凍措施過(guò)程中，于14:04開(kāi)啟了再熱器減溫水電動(dòng)調(diào)節(jié)門、電動(dòng)門、手動(dòng)截止門及疏水門進(jìn)行1號(hào)爐減溫水系統(tǒng)放水。2月12日20:45監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn) 1號(hào)機(jī)盤車跳閘，查盤車電流頂表跳閘，高壓缸上下缸溫差急劇增大，懷疑汽輪機(jī)進(jìn)了冷水冷汽。

3.2 事故調(diào)查分析與處理

通過(guò)查閱數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)20:02高排溫度開(kāi)始快速下降，20:10高壓外缸排汽處下半內(nèi)壁溫度開(kāi)始快速下降；20:16中壓外缸進(jìn)汽處下半內(nèi)壁溫度開(kāi)始快速下降；20:20高壓內(nèi)缸一段抽汽下半內(nèi)壁溫度開(kāi)始下降，后依次為高壓缸第一級(jí)外缸下半外壁溫度快速下降和高壓缸第一級(jí)內(nèi)缸下半外壁溫度快速下降，上下缸溫差高達(dá)300℃ (缸溫變化趨勢(shì)如圖1所示)。20:26盤車電流開(kāi)始逐步增大，20:45盤車電流達(dá)225 A后跳閘，從上述現(xiàn)象分析，由于再熱器減溫水閥門開(kāi)啟狀況下，而給水泵處于盤車狀態(tài)，冷水類似水車作用從冷再管倒入高壓缸。

圖1 汽缸溫度趨勢(shì)曲線

21:07開(kāi)啟汽缸底部疏水門、冷再疏水罐疏水門、冷再疏水罐液位計(jì)放水門、一抽管道上各疏水門等措施，22:10高壓缸內(nèi)水基本放干凈，關(guān)閉疏水門進(jìn)行悶缸。

在前箱短軸上架設(shè)臨時(shí)百分表用于監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子彎曲狀況，監(jiān)測(cè)從2月13日02:30開(kāi)始 (前箱短軸百分表讀數(shù)如圖2所示)，07:30開(kāi)始嘗試對(duì)1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行手動(dòng)盤車，20:30轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)180°，繼續(xù)悶缸至于2月14日00:24投入連續(xù)盤車，盤車電流由50 A左右逐步降至32.9 A，經(jīng)過(guò)3.5 h后轉(zhuǎn)子偏心由500 μm逐步降至24.9 μm(汽機(jī)偏心及盤車電流趨勢(shì)如圖3所示)。2月17日1號(hào)機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)程中各軸振、瓦振值均正常，機(jī)組于06:28并網(wǎng)，運(yùn)行至今，機(jī)組穩(wěn)定。

4 結(jié)論

汽輪機(jī)發(fā)生進(jìn)水或冷汽后，首先是查找水或冷汽源頭，并迅速切斷，排除缸體內(nèi)積水后采取悶缸措施來(lái)消除上下缸溫差，并根據(jù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子彎曲狀態(tài)及時(shí)采用手動(dòng)盤車與自動(dòng)盤車相結(jié)合的方法，來(lái)消除轉(zhuǎn)子臨時(shí)性熱彎曲，轉(zhuǎn)子永久性彎曲量不大時(shí)，可嘗試對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡處理，在轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲消除前，切忌不要盲目開(kāi)機(jī)。一般情況下，采用以上措施后，能有效消除汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽引起的轉(zhuǎn)子彎曲。對(duì)于變形量大的轉(zhuǎn)子，唯一手段是現(xiàn)場(chǎng)揭缸，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行直軸處理。

圖2 悶缸過(guò)程中就地轉(zhuǎn)子－短軸彎曲曲線

圖3 轉(zhuǎn)子偏心及盤車電流曲線

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TK264.11

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1008－0198(2016)06－0069－03

10.3969/j.issn.1008－0198.2016.06.019

2016－03－14