一起300 MW机组汽缸进冷汽事故的处理
2012-03-29王军泓
王军泓
(陕西渭河发电有限公司，陕西 咸阳 712085)
2009-07-07某厂5号机组启动中，因汽轮机抽真空后冷汽进入汽缸，引起高、中压缸温度下降，上下缸温差增大，汽轮机局部动静间隙消失，产生动静摩擦而造成盘车跳闸。但运行人员未能及时发现盘车跳闸，汽轮机大轴进而产生弹性弯曲，手动无法盘动转子，后经采用闷缸、手盘转子等一系列直轴措施，投入连续盘车。5号机组开机并网后，运行状况良好，各主要参数正常。
5号汽轮机是哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、两缸、两排汽反动式机组，型号为N300-16.7/537/537。机组高中压转子是一根联合转子，长度为6 983.6 mm，由耐热合金钢整锻而成，调节级在中间，高中压部分各置前后，汽流方向相反布置，盘车转速为3.55 r/min。高中压端部轴封间隙单侧为0.50 mm，汽缸内隔板汽封、叶顶汽封、平衡环汽封单侧间隙为0.80 mm。汽轮机高、中压缸外缸金属温度的测点共布置3对，分别位于高压缸排汽测、中压缸排汽侧以及中压缸中部三段抽汽口处。根据运行规程规定，汽缸上下温差应不大于42 ℃。
1 事故经过
2008-07-05T21:47，根据调度安排5号机调峰停运。22:10，锅炉密闭，汽包压力为6.6 MPa，进行自然降压；汽机盘车投入，真空破坏后关闭机侧主汽、再热汽管道疏水手动门。
2008-07-07T08:00，按调度命令启动5号机。此时，锅炉汽包压力为0.35 MPa，汽缸温度为344 ℃ /366 ℃。
10:10，汽机送轴封，抽真空。当真空上升到53 kPa时缸温开始下降，此时高压下缸温度280 ℃。
10:52，高压下缸温度降至105 ℃，上下缸温差达212 ℃，盘车跳闸，上下缸温差继续增大。
12:00，运行人员发现盘车跳闸，电动投不上，手动也盘不动，此时高压下缸温度已开始回升。
12:29，锅炉熄火，汽机破坏真空，关闭所有疏水闷缸。
15:52，高压下缸温度降至152 ℃，中压下缸温度(抽)降至285 ℃。因此，开启高中压缸本体疏水和高排逆止门前后疏水，手紧高旁以及本机二段、四段至备汽电动门，手紧高旁减温水隔离门，高、中压下缸温度最低至99.8 ℃和167 ℃，随后逐渐回升。
16:30，全关高中压缸本体疏水以及高排逆止门前疏水，进行闷缸，每小时开启疏水10 min。
17:20，解列备汽联箱，汽包压力为0.8 MPa，锅炉全面放水。
2 处理过程
2.1 倒链盘转子
2008-07-07T15:50，在多次手动盘转子盘不动的情况下，打开3号轴承盖，用行车挂上20 t倒链尝试将转子翻动180°。当转子翻到45°时，前箱大轴弯曲表指示由1.0 mm逐渐变化到1.65 mm，盘动时缸内有明显的摩擦声。这时汽缸出现了二次进冷汽，下缸温度再次下降，高压缸上下温差由130 ℃增大至180 ℃，中压缸上下温差由65 ℃增大至180 ℃，转子无法继续翻动，只能停止翻动转子。
17:00，用倒链将转子盘回原位置，继续闷缸，等待汽缸温差减小后再尝试盘动转子。此时前箱大轴弯曲表数值为1.56 mm。定期监视前箱大轴弯曲表，从2008-07-07T19:00～2008-07-08T01:51，表值从1.41 mm降为1.02 mm。
2.2 间断盘转子直轴
2.2.1 转子盘至150°
2008-07-08T02:10，高压缸上下温差88 ℃，中压缸上下温差90 ℃。手动盘转子，感觉较轻，前箱大轴弯曲表由1.02 mm变为1.00 mm。
02:13，电动点动盘车，转动约150°后盘车电流过大(约62 A)，盘不动，停盘车。此时前箱大轴弯曲表由1.00 mm逐渐增大到2.18 mm，高中缸内有明显的摩擦声，继续闷缸直轴。监视前箱大轴弯曲表，从02:50～05:30表值从1.95 mm降为1.10 mm。
2.2.2 转子盘至210°
05:35，高压缸上下温差69 ℃，中压缸上下温差84 ℃，再次手动盘转子感觉较轻。
05:39，点动盘车将转子盘了60°，相当于在原始位置盘了转子210°，前箱大轴弯曲表由1.07 mm变为1.23 mm，高中缸摩擦声仍很明显，继续闷缸直轴。监视前箱大轴弯曲表，从06:06～08:08表值从1.18 mm降为1.10 mm。
2.2.3 2次盘转子180°
09:35，高压缸上下温差56 ℃，中压缸上下温差76 ℃。点动盘车，翻转子180°，前箱大轴弯曲表由1.09 mm变为1.89 mm。盘动过程中高中压缸摩擦声仍很明显，继续闷缸直轴。监视前箱大轴弯曲表，从9:40～10:47表值从1.89 mm降为1.17 mm。
10:48，高压缸上下温差53 ℃，中压缸上下温差74 ℃。再次盘转子180°，前箱大轴弯曲表由1.17 mm变为1.27 mm，这次转子有惰走现象，惰走约15°。从10:58～11:15表值从1.24 mm降为1.20 mm。
2.2.4 转子再盘540°
11:16，高压缸上下温差47 ℃，中压缸上下温差73 ℃。电动盘转子540°，电流35 A，前箱大轴弯曲表由1.20 mm变为1.24 mm。
2.3 转子投连续盘车
11:30，高压缸上下温差47 ℃，中压缸上下温差73 ℃，前箱大轴弯曲表1.22 mm。
11:35，投电动连续盘车，监视弯曲表在1.18～1.22 mm摆动，大轴晃动约0.04 mm，汽封处有明显摩擦声音，盘车电流33 A。随着连续盘车，大轴弯曲和晃动幅度以及盘车电流都逐渐减小。
15:30，前箱大轴弯曲表摆动在1.13～1.15 mm，盘车电流已降至正常值31 A。
16:32，高压缸上下温差43 ℃，中压缸上下温差63 ℃。停盘车后扣3号轴承盖，在此期间每小时点动盘转子180°。
18:10，封完3号轴承盖投入连续盘车，前箱大轴弯曲表为1.12～1.13 mm，盘车电流31 A。倾听高中压缸端部及轴封有清脆的间断性摩擦声。
22:00，摩擦声音明显减小。
2008-07-09T08:00，高压后轴封有轻微短暂的摩擦声。
14:00，所有异音全部消失，机组恢复正常备用状态。
3 原因分析
5号机在本次停机后处于热备用状态，锅炉持压，机侧主、再热汽管道疏水门全部关闭。再热管道内的余汽经过30多小时已凝结成水，大量疏水积聚在再热管道的最低点，即高排逆止门前后水平管段。
当汽轮机抽真空后，高压缸呈负压状态，由于高排逆止门不严，再热冷段的疏水汽化后变为湿蒸汽进入高压下缸，引起下缸温度快速下降，由7月7日10:28时的321 ℃下降到11:42时的57.8 ℃。由于该机组的高压外缸疏水与中压外缸疏水合并为一根管道通过气控疏水门排至本体扩容器，所以冷汽也串入中压外缸，引起中压外缸温度从10:52时的317 ℃降到11:03时的207 ℃。冷汽进入汽缸使上下缸温差增大，汽缸变形导致局部动静间隙消失，动静摩擦时盘车电机电流上升，直至热偶动作使电机跳闸。因上下缸存在较大温差，使转子在停转后产生了弯曲变形。
汽缸第1次进冷汽后，机组破坏真空，关闭所有疏水闷缸。由于此时再热器管道内仍存有一定量的疏水，加之本机二段至备汽电动门无法关严，再热器压力达0.06 MPa，冷汽沿高排管道就再次进入高压下缸，引起汽缸温度第2次下降，高压下缸由15:52时的152 ℃下降至16:24时的99.8 ℃，中压下缸由15:57时的285 ℃下降到16:10时的167 ℃。
4 预防措施
为了防止汽轮机组在启动中发生汽缸进冷汽的情况，结合5号机此次事故分析处理，在对有关系统进行改进的基础上，做好以下预防措施。
(1) 强化运行人员的工作责任心。要求运行人员注意盘车状态，认真监视缸温等本体参数，定期巡回检查，发现异常变化及时采取措施。
(2) 恢复并完善机组的热工参数报警，如汽机转速到0、高中压缸上下温差大、抽汽管道上下温差大、高排逆止门前后疏水罐水位高等。
(3) 将盘车启停状态及电流信号送至DCS系统，以便运行人员监视。
(4) 在高排逆止门后增加一路疏水排至地沟。机组停运后开启该路疏水，避免再热管道积水；机组启动抽真空后将其关闭。
(5) 机组停运后，汽轮机本体和主、再热汽管道以及抽汽管道疏水门不允许随意关闭。在热态启动前要充分疏水，尤其在汽轮机抽真空时要密切监视缸温，发现异常变化时果断处理。
(6) 在二段至备汽逆止门后加装1个手动隔离门。停机前手紧二段、四段至备汽隔离门，确保汽轮机与公用系统相隔离。
(7) 机组停运后对高排逆止门进行检修处理，保证严密关闭。
(8) 正常运行中高旁减温水隔离门应保持全关，事故情况下需要打开时应严密监视高旁后温度以及高排温度。停机后破坏真空时手紧高旁减温水隔离门并切电。
5 结束语
5号机在热态启动中发生汽缸进冷汽的事故后，经过采用闷缸和间断盘车的方法进行直轴，消除了转子产生的弯曲，在启动中机组恢复运行正常。
1 沈士一．汽轮机原理[M]．北京：中国电力出版社，1998．
2 四川省电力工业局，四川省电力教育协会．汽轮机事故分析及事故预防[M]．北京：中国电力出版社，2000.
