吳 昊

（山西西山熱電責任有限公司，山西 太原 030000）

引言

熱電廠汽輪機在無較大調(diào)整及操作的正常情況下運行穩(wěn)定，且軸瓦振動不會超標，但因操作不規(guī)范、潤滑油過壓閥彈簧失效、缺乏定期檢修等，而使汽輪機在遭受過快的加減負荷、啟動沖轉(zhuǎn)、水沖擊、軸封溫度過低、低壓缸排氣溫度過高、軸向異常位移等因素影響后，其沖轉(zhuǎn)時軸瓦會表現(xiàn)出異常振動及振動超標，甚至打閘停機等嚴重機械安全事故的發(fā)生。

1 汽輪機沖轉(zhuǎn)故障

1.1 故障概述

某熱電廠1 號汽輪機為1 次中間再熱、單軸3支點、雙缸雙排氣、1 級可調(diào)整抽氣式超高壓汽輪機組，其中的發(fā)電機為WX20Z-085LLT 型自并勵靜止勵磁系統(tǒng)三項同步發(fā)電機，低壓轉(zhuǎn)子和高中壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子分別通過剛性聯(lián)軸器和半撓性聯(lián)軸器連接。1 號汽輪機1～5 號機組構(gòu)成如圖1 所示。其中，3 號機組在進行直流潤滑油泵正常試驗過程中，母管過壓閥動作后無法正常復位，引發(fā)潤滑油壓低Ⅲ值保護，進而引發(fā)3 號汽輪機跳閘及3 號發(fā)電機和3 號鍋爐主燃料跳閘保護動作；跳閘后，3 號機組熱態(tài)啟動兩次，并在汽輪機沖轉(zhuǎn)過程中表現(xiàn)出軸瓦振動超標故障，最終引發(fā)機組停機。

圖1 1 號汽輪機1～5 號機組軸承編號

1.2 跳機后啟動

3 號汽輪機跳閘及3 號發(fā)電機和3 號鍋爐主燃料跳閘保護動作后，運行部臨時決定將該機組啟動操作暫停，并進行機組潤滑油母管過壓閥解體檢修，以消除機組潤滑油母管過壓閥無法正常復位的安全隱患，檢修時間控制在15 min 以內(nèi)。過壓閥解體檢修過程中未發(fā)現(xiàn)彈簧斷裂或卡澀，但彈簧表現(xiàn)出明顯的疲勞失效，因未準備備用彈簧，故只能通過更換長螺釘并調(diào)整螺釘行程增大彈簧緊力[1]，暫時緩解彈簧疲勞失效，并將潤滑油母管壓力重新調(diào)整至0.2MPa的正常壓力范圍；同時因缺乏科學合理的組織管理，檢修過程實際耗時35 min。檢修結(jié)束后，維修人員裝復機組潤滑油過壓閥，并投入3 號機組電動盤車運行。運行過程中本體聽音正常，但3 號機組恢復啟動后軸承箱振動和噪聲明顯增大，立即打閘后測振儀所顯示的最大振幅為100 μm。約35 min 后機組轉(zhuǎn)速降至0，轉(zhuǎn)子正常惰走，盤車運行后大軸晃動及汽輪機本體聽音均正常，經(jīng)檢修組討論后決定將該機組停機，并待盤車4 h 后再視情況決定是否重啟。

約4 h 后重新啟動3 號機組，并待各參數(shù)符合沖轉(zhuǎn)條件后按操作要求沖轉(zhuǎn)，汽輪機本體聽音正常；3號機組轉(zhuǎn)速繼續(xù)以300 r/min 的升速率上升，待轉(zhuǎn)速達1 649 r/min 時，進行機組軸承箱振速檢測，根據(jù)檢測結(jié)果立即就地打閘停機。機組轉(zhuǎn)速降至0 后運行電動盤車，大軸晃動及運行電流等指標均符合要求，本體聽音正常。經(jīng)申請后將該機組轉(zhuǎn)入臨時檢修狀態(tài)。

2 軸瓦振動超標原因

通過深入分析該熱電廠3 號機組沖轉(zhuǎn)過程及軸瓦振動超標不難發(fā)現(xiàn)，其3 號機組在投產(chǎn)運行過程中始終未解體檢修過，潤滑油過壓閥彈簧也在長期頻繁運作下失效，造成直流潤滑油泵試驗過程中過壓閥無法正常復位及母管驟降至低Ⅲ保護。自油壓下降到保護跳機共用了8 s 時間，且跳機保護在交流潤滑油泵未聯(lián)動時已經(jīng)動作。以上故障過程的發(fā)生充分暴露出主設備輔助系統(tǒng)缺乏有效維護及潤滑油壓力低、連鎖定值設定不合理[2]等機組運行問題。

在電動車盤停運后檢查了分散控制系統(tǒng)內(nèi)趨勢記錄，以便進一步查明3 號機組潤滑油壓較低的原因。通過檢查發(fā)現(xiàn)，當汽輪機轉(zhuǎn)速降至0 后車盤停止，但操作人員并未停止軸封供汽，導致3 號機組轉(zhuǎn)子靜止后仍維持71 kPa 的軸封供汽壓力及-86 kPa的真空度，轉(zhuǎn)子局部受熱不均后發(fā)生熱彎曲。這種操作既違反了相關導則中靜止轉(zhuǎn)子不得向軸封供汽的規(guī)定，也違反了相關文件中機組熱態(tài)啟動投軸封供汽時，必須確保盤車正常運行等相關規(guī)定，造成3 號機組跳閘并重啟后振動超標。

此外，對該機組極熱狀態(tài)下潤滑油泵過壓閥及停運電動盤車解體檢修過程的安全風險評估嚴重不到位，直接造成汽輪機轉(zhuǎn)子傳遞至軸瓦及軸徑的熱量無法正常冷卻，使軸瓦溫度升高后因受壓而變形，軸系中心改變后軸瓦便在汽輪機沖轉(zhuǎn)過程中表現(xiàn)出振動超標；盤車在極熱工況下停運后因上下缸溫差較大，轉(zhuǎn)子也會發(fā)生熱彎曲，導致汽輪機本體中心偏移，進而引發(fā)3 號機組跳閘并重啟后軸瓦振動超標。

按照相關操作規(guī)程，從3 號機組跳閘電動盤車及潤滑油泵全停到過壓閥檢修及重新裝復僅需15min，但實際修復過程卻花費了35 min，究其原因主要在于搶修過程缺乏充分準備及現(xiàn)場協(xié)調(diào)，導致3 號機組處于極熱狀態(tài)后潤滑油泵及電動盤車全停時間過長，引發(fā)軸瓦振動超標。

3 防范措施

為有效解決并進一步防范熱電廠汽輪機沖轉(zhuǎn)過程中軸瓦振動超標問題，由維修人員充分利用停機間隙更換3 號機組潤滑油過壓閥的失效彈簧，并在機組常規(guī)性檢修計劃和日程中列出潤滑油系統(tǒng)過壓閥檢修項目，以進行定期檢查維護。嚴格按照相關規(guī)程，在汽輪機運行時應禁止靜止的轉(zhuǎn)子向軸封供汽，防止轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲，并定期檢查機組投軸封熱態(tài)啟動及供汽時盤車裝置的運行狀態(tài)，禁止在汽輪機熱態(tài)下停運潤滑油泵和電動盤車，以杜絕汽輪機大軸彎曲等設備事故的發(fā)生。

在檢修過程中，維修人員將3 號機組直流和交流潤滑油泵油壓低聯(lián)動定值分別調(diào)整為0.08 MPa和0.1 MPa，使?jié)櫥蛪旱吐?lián)動備用潤滑油泵定值顯著提高，有效避免了潤滑油壓下降后備用油泵仍未聯(lián)動但低油壓保護已經(jīng)跳機動作問題的發(fā)生。針對3 號機組軸瓦振動超標問題，還采用了在軸瓦軸承箱上加壓千斤頂、調(diào)整盤車箱體壓銷間隙，并在盤車箱體下填塞墊片、在盤車箱體左右加裝頂絲等措施，以上操作對3 號機組軸瓦振動起到了一定抑制作用，但并未根除。在此基礎上，對3 號機組振動超標軸瓦端勵磁側(cè)芯環(huán)處2 次配重，并通過Φ219 mm×18 mm 及Φ133 mm ×18 mm 兩種鋼管加固低壓缸軸承座；將平衡塊加裝在低壓轉(zhuǎn)子末級平衡槽反對稱位置，激振力降低的同時，振動超標軸瓦剛度顯著增大，汽輪機沖轉(zhuǎn)中軸瓦振動超標得到有效解決。

為預防該類運行安全事故的再次發(fā)生，運行部重新修改和編制了機組直流、交流潤滑油泵定期切換試驗操作規(guī)定，維修部門也重新調(diào)整了設備搶修組織管理工作程序，增強了搶修前的準備及搶修過程工作的嚴密性和協(xié)調(diào)性，以便充分利用搶修時間。

4 結(jié)語

熱電廠汽輪機在正常運行過程中因潤滑油壓較低而引發(fā)跳機、沖轉(zhuǎn)過程中軸瓦振動增大超標，并最終造成打閘的設備運行安全事故的概率較低，引發(fā)此類機械事故的原因主要在于未定期進行機組解體檢修、潤滑油壓力低、連鎖定值設定不合理、操作不規(guī)范、解體檢修的安全風險評估不到位等方面。為保證熱電廠汽輪機機組正常運行，必須從以上方面出發(fā)，不斷吸取和總結(jié)各類故障經(jīng)驗，并嚴格按照相關規(guī)程檢修和操作，避免因人為因素所導致的設備安全運行事故的再次發(fā)生。