郭海波

（山西晉煤華昱煤化工有限責(zé)任公司，山西晉城 048000）

0 引言

汽輪機(jī)正常運(yùn)行過程中振動(dòng)幅度基本不變。但在汽輪機(jī)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)過程中，由于加減負(fù)荷過快、軸封沒有暖好等原因，可能出現(xiàn)振動(dòng)異常。許多汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中，都出現(xiàn)過軸瓦振動(dòng)超標(biāo)故障，故障處理過程較為復(fù)雜，需要經(jīng)過較長時(shí)間才能恢復(fù)正常運(yùn)行。

1 故障現(xiàn)象

2015年6月21日16：25：36，陜焦公司汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)離心式氧壓機(jī)組突然聯(lián)鎖跳車。DCS 控制系統(tǒng)顯示汽輪機(jī)前徑向軸瓦振值（位號：VI733B）由20.09 μm 突然上漲到179.24 μm，觸發(fā)汽輪機(jī)聯(lián)鎖跳車保護(hù)，該測點(diǎn)報(bào)警值39.9 μm，聯(lián)鎖值為58.6 μm。該汽輪機(jī)前徑向軸瓦共有2 個(gè)振動(dòng)測點(diǎn)，跳車時(shí)另一測點(diǎn)振值基本無變化，因此技術(shù)人員認(rèn)為探頭故障引起跳車的可能性較大。為進(jìn)一步確定跳車原因，對機(jī)組進(jìn)行試車，升速到3500 r/min 時(shí)VI733B 測點(diǎn)聯(lián)鎖跳車，汽輪機(jī)其他振動(dòng)、位移、溫度測點(diǎn)均正常。跳車后儀表人員檢查該測點(diǎn)探頭、延長電纜及前置器，發(fā)現(xiàn)探頭和前置器損壞，并進(jìn)行更換。事故發(fā)生1.5 h后，操作人員啟動(dòng)機(jī)組，連續(xù)3 次沖轉(zhuǎn)過程中都出現(xiàn)軸瓦振動(dòng)超標(biāo)、觸發(fā)汽輪機(jī)聯(lián)鎖跳車保護(hù)現(xiàn)象，被迫進(jìn)入檢修狀態(tài)。該汽輪機(jī)額定功率2625 kW，主蒸汽壓力3.53 MPa、溫度435 ℃，排汽壓力0.012 MPa、溫度為50 ℃，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（9525～13 335）r/min。故障記錄顯示，機(jī)組沖轉(zhuǎn)過程中，于5500 r/min 左右前徑向軸瓦振值達(dá)到70 μm 以上，觸發(fā)汽輪機(jī)聯(lián)鎖跳車保護(hù)，導(dǎo)致離心式氧壓機(jī)無法運(yùn)行[1]。

2 原因分析

2.1 汽輪機(jī)組長時(shí)間未進(jìn)行全面檢查

汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)軸瓦振動(dòng)超標(biāo)故障是由多方面原因?qū)е碌?，如果汽輪機(jī)長時(shí)間未進(jìn)行全面檢查，容易因部件失效引發(fā)此類故障。上述案例經(jīng)事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)離心式氧壓機(jī)組自投入運(yùn)行以來未進(jìn)行過全面檢查。其中，因前徑向軸瓦振動(dòng)測點(diǎn)（位號：VI733B）探頭和前置器損壞，給出錯(cuò)誤振動(dòng)數(shù)值，觸發(fā)汽輪機(jī)聯(lián)鎖跳車保護(hù)，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)停產(chǎn)3 d，造成了不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要對汽輪機(jī)元器件進(jìn)行定期檢查，不能一味追求產(chǎn)量而忽略計(jì)劃檢修。汽輪機(jī)元器件維護(hù)不到位，是引發(fā)此次故障事故的直接原因。

2.2 啟動(dòng)過程中違反相關(guān)操作規(guī)程

在檢查DCS 系統(tǒng)記錄過程中，為找到前徑向軸瓦振值（位號：VI733B）突然上漲引起機(jī)組跳車的原因，通過停運(yùn)油泵和液壓盤車機(jī)構(gòu)，配合檢查探頭、延長電纜及前置器。分析DCS 系統(tǒng)記錄信息發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降為0 時(shí)，操作人員沒有停止供軸封汽，導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下，軸封供汽壓力43 kPa，真空度為-88 kPa，在此工況下保持約1.5 h，使轉(zhuǎn)子局部出現(xiàn)受熱不均勻現(xiàn)象，產(chǎn)生熱彎曲。操作過程嚴(yán)重違反《汽輪機(jī)運(yùn)行導(dǎo)則》關(guān)于靜止轉(zhuǎn)子不能向軸封供汽的規(guī)定，在機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，軸封供汽未確認(rèn)盤車的運(yùn)行狀態(tài)，這也是導(dǎo)致汽輪機(jī)跳車后重啟過程中振動(dòng)超標(biāo)的一個(gè)主要原因。

2.3 對停運(yùn)潤滑油泵安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估不足

汽輪機(jī)在極熱工況下，如果未充分考慮停盤車機(jī)構(gòu)和潤滑油泵的安全風(fēng)險(xiǎn)，對振動(dòng)探頭進(jìn)行拆檢，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部轉(zhuǎn)子傳遞給軸瓦的熱量無法得到潤滑油冷卻，可能使軸瓦受熱變形，導(dǎo)致軸系中心產(chǎn)生變化，在沖轉(zhuǎn)過程中，也容易引發(fā)振動(dòng)超標(biāo)問題。而且汽輪機(jī)在極熱工況下停盤車，轉(zhuǎn)子也會(huì)受到上下缸溫差影響，產(chǎn)生不均勻收縮，出現(xiàn)彈性熱彎曲。再加上汽輪機(jī)本體溫度不符合工況要求，氣缸收縮不均勻，可能產(chǎn)生中心偏移的現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)振動(dòng)超標(biāo)故障。從故障檢修記錄來看，檢修振動(dòng)探頭用了1 h，原本只需使用30 min，反映出檢修準(zhǔn)備不充分，未做好現(xiàn)場協(xié)調(diào)，導(dǎo)致汽輪機(jī)極熱狀態(tài)下的盤車停運(yùn)時(shí)間較長[2]。

3 處理方法

3.1 組織開展故障原因排查工作

分析汽輪機(jī)故障處理過程，機(jī)組跳車后，操作人員迅速開始排查故障原因，并成立臨時(shí)指揮組。通過對DCS 控制系統(tǒng)中的報(bào)警信息進(jìn)行檢查，確定前徑向軸瓦振值超標(biāo)，觸發(fā)汽輪機(jī)聯(lián)鎖跳車保護(hù)。按照跳車事故處理流程，初步判斷跳車原因后，對汽輪機(jī)進(jìn)行熱啟動(dòng)，升速到3500 r/min 時(shí)VI733B 測點(diǎn)聯(lián)鎖跳車，汽輪機(jī)其他振動(dòng)、位移、溫度測點(diǎn)均正常。確定該儀表測點(diǎn)存在故障，屬于假信號，立即檢查該測點(diǎn)探頭、延長電纜及前置器，發(fā)現(xiàn)探頭和前置器損壞，并進(jìn)行更換。

3.2 跳車后啟動(dòng)故障處理

在故障處理過程中，為解決汽輪機(jī)前徑向軸瓦振動(dòng)測點(diǎn)故障問題，決定拆開前軸承箱，對探頭、延長電纜及前置器進(jìn)行檢查，要求在30 min 內(nèi)完成檢修工作。此時(shí)采取停液壓盤車機(jī)構(gòu)與潤滑油泵運(yùn)行的操作，是引發(fā)軸瓦振動(dòng)超標(biāo)的主要因素之一。在對振動(dòng)測點(diǎn)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)探頭和前置器損壞現(xiàn)象，但由于前置器沒有備件，緊急從其他分廠調(diào)用，耽誤了檢修時(shí)間。檢修完畢后，執(zhí)行汽輪機(jī)啟動(dòng)操作，機(jī)組在沖轉(zhuǎn)過程中于5500 r/min 左右前徑向軸瓦振值達(dá)到70 μm 以上，振動(dòng)聲音明顯增大，觸發(fā)汽輪機(jī)聯(lián)鎖跳車保護(hù)。在第二、第三次啟動(dòng)過程中，機(jī)組以相同原因觸發(fā)跳車保護(hù)，導(dǎo)致離心式氧壓機(jī)無法運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速下降為0 后投入液壓盤車機(jī)構(gòu)，盤車軸晃動(dòng)值37.5 μm。由于軸瓦振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，機(jī)組被迫轉(zhuǎn)入檢修狀態(tài)[3]。

3.3 機(jī)組檢修期間故障處理

在機(jī)組檢修期間，維修人員拆開汽輪機(jī)前后軸承箱，拆出前后徑向軸瓦后發(fā)現(xiàn)前軸瓦燒傷、變形明顯，后軸瓦有輕微燒傷痕跡。前軸瓦更換新瓦一副，后軸瓦用水砂紙進(jìn)行處理，并對振動(dòng)、位移、測溫元器件逐一檢查。檢修完畢后，建立油系統(tǒng)，啟動(dòng)液壓盤車機(jī)構(gòu)，盤車軸晃動(dòng)值15 μm。按照冷態(tài)啟動(dòng)方式啟動(dòng)機(jī)組，機(jī)組達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)條件后開始沖轉(zhuǎn)。主蒸汽壓力3.53 MPa、溫度435 ℃，排汽壓力0.012 MPa，溫度50 ℃。機(jī)組轉(zhuǎn)速上升到1500 r/min 后，遠(yuǎn)方聽聲正常。繼續(xù)將機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至3500 r/min，然后進(jìn)行中速暖機(jī)，對機(jī)組各軸承振動(dòng)情況進(jìn)行檢查，結(jié)果正常，軸瓦最大振幅為12 μm。中速暖機(jī)結(jié)束后，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升到6000 r/min，檢查機(jī)組各參數(shù)情況，一切正常。升速至工作區(qū)間最低轉(zhuǎn)速9000 r/min，軸瓦振動(dòng)最大值15 μm，與冷態(tài)沖轉(zhuǎn)的振動(dòng)水平相當(dāng)，故障得以排除。

3.4 軸瓦振動(dòng)超標(biāo)故障防范措施

從故障處理過程分析，在汽輪機(jī)故障排查和檢修過程中，嚴(yán)格遵守相關(guān)操作規(guī)范十分重要，否則容易引發(fā)軸瓦振動(dòng)超標(biāo)問題，導(dǎo)致機(jī)組無法正常啟動(dòng)。針對振動(dòng)測點(diǎn)故障問題，應(yīng)對汽輪機(jī)元器件進(jìn)行定期檢查，并將其列入機(jī)組檢修計(jì)劃，確保相關(guān)維護(hù)工作的及時(shí)開展。在機(jī)組運(yùn)行過程中，必須遵守靜止轉(zhuǎn)子不能向軸封供汽等規(guī)定，避免因汽輪機(jī)軸瓦燒傷、變形引發(fā)重大設(shè)備故障。在汽輪機(jī)熱態(tài)工況下，不能盲目停運(yùn)盤車和油泵，否則也容易引發(fā)軸瓦燒傷、變形事故。為防止同類事故發(fā)生，操作人員應(yīng)明確檢修時(shí)工藝處理關(guān)操作規(guī)定，降低人為因素的影響。在故障檢修前，應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，避免因備件等問題延誤檢修時(shí)間。通過做好故障防范措施，降低軸瓦振動(dòng)超標(biāo)故障發(fā)生的概率。

4 結(jié)束語

汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的軸瓦振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象，可能是由于多種原因?qū)е碌?。分析故障原因，可以避免因人為操作等方面的因素引發(fā)故障問題。同時(shí)在故障檢修過程中，也需要規(guī)范操作，嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)操作規(guī)程，避免因違規(guī)操作對機(jī)組構(gòu)件產(chǎn)生負(fù)面影響。通過實(shí)施故障處理及防范措施，恢復(fù)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。