印度某电厂汽轮机转子抱轴事故案例分析

包立炯

（上海发电设备成套设计研究院，上海200240）

0 引言

近年来印度经济快速增长，电力需求也随之不断增加，尤其是印度北部，电力短缺现象严重，经常性的停电严重制约了当地的工业经济发展。本文所述电厂项目由当地的一家钢铁厂出资筹建，用作自备电厂，以满足钢铁厂稳定、可持续发展的需求。

本文就国产60MW汽轮发电机组在印度项目施工现场调试过程中出现的汽轮机抱轴事故及解决处理方法进行分析和总结，以期可为今后在印度执行类似电厂项目提供借鉴和参考。

1 工程建设规模及机组配置

本工程位于印度北部Uttar Pradesh邦，工程规模为1×60MW燃煤发电机组，中方负责工程设计、设备供货及安装调试指导工作，采用国产240t／h高温、高压循环流化床锅炉和N60高温高压纯冷凝汽轮机组，烟气通过静电除尘器处理后经引风机和烟囱排入大气。循环水采用机力通风塔闭式循环冷却方式，化补水采用RO反渗透系统。中方工作范围包括设备成套、工程设计、设备采购、运输及储存、施工安装指导、单机调试及分部调试以及全厂试运行及性能试验等。

本工程自合同签订后，严格按照工程进度计划顺利完成施工图设计、土建施工、设备采购及发货、设备安装及单机调试等所有施工作业，按期顺利完成机组整体启动调试工作。本次事故发生于全厂整体移交的关键时刻，由于业主的操作员经验不足，在处理跳机故障时采取了不当措施，导致汽轮机发生抱轴事故。事故发生后，我方启动紧急应急预案，加派国内技术人员到场协助业主制定事故处理方案，将事故的损失降到最低，全力配合业主抢工期完成主机修复工作，最终顺利完成机组的二次启动调试并将项目移交给业主。

2 汽轮机抱轴事故处理及原因分析

2.1 抱轴事故概述

事故发生时，机组在试运行过程中汽机ETS保护动作，查跳机原因首出为推力瓦回油温度高／汽包水位高HHH，汽轮发电机组跳闸，汽机转速惰走下降。在汽机跳机后约12min，锅炉过热器出口电动主汽门被操作员关闭。随后盘车电机电流异常增加，且波动加大，最大电流至34.7A，此时前汽缸上缸温度402℃，下缸温度364℃。操作员在盘车电机电流不正常的情况下连续多次投运盘车装置。在真空为0、轴封压力为6.3kPa情况下，操作员投入启动抽气器开始抽真空。在轴封蒸汽未正常工作、汽机转子转速为0时开始抽真空属于不当操作，会导致大量冷空气被抽吸入汽缸，上下缸温差骤然加大，收缩不匀，导致汽轮机转子彻底抱死。

2.2 处理措施

（1）事故现场执行紧急措施，打开凝汽器真空破坏阀，停启动抽气器，真空回零。

（2）在盘车装置无法正常工作、前汽缸上下缸温差持续加大并且无法人工盘车的情况下，使用行车对转子进行强制盘车180°。

（3）为避免汽轮机转子大轴因汽缸上下缸温差大而弯曲变形，定时利用行车对汽机进行间断性连续盘车，直到汽缸完全冷却。

（4）检查汽轮机1#、2#轴瓦，检测转子径向跳动、轴向推力位移，均符合汽轮机厂家要求。启动顶轴油系统，手动盘车正常自如。随后启动电动盘车，电流平稳，但在汽机后缸发现有不均匀异响；在前轴承位置处，有间或的清脆金属擦碰声音；打开低压缸空气门进入汽缸，确认有嚓音，对汽机进行开缸全面检查。

（5）对开缸后转子、上下隔板汽封、动叶顶汽封及缸内情况进行彻底检查，结果如下：1）转子叶轮：21级叶顶摩擦较重，0～17级叶顶均有摩擦；2）转子隔板汽封城墙：9～14级摩擦过热发蓝；3）1#前汽封有轻微摩擦和发蓝现象；4）上隔板部分：第1、4、6级动叶顶汽封摩擦较重；5）下隔板部分：1～17级动叶顶汽封均有摩擦痕迹，发现大量金属屑。

（6）对转子、上下隔板汽封、动叶顶汽封进行修复处理后，对汽机转子的弯曲度进行确认检测，测量数据如表1所示。

表1 转子弯曲度测量第一次数据

转子弯曲度测量结果表明，汽机转子经过这次抱轴事故后，弯曲度未发生明显变化，经厂家技术人员确认符合要求后对汽轮机进行回装。

（1）汽机本体全部回装完成后，对转子与汽缸中心进行复测检验。测量检查汽机轴向间隙、径向间隙、汽缸严密性等，全部安装数据符合厂家要求后，完成汽机本体安装工作。

（2）在完成汽机本体与附属设备的复装及检查工作后［1－2］，制定汽机重启冲转方案，顺利完成汽机的盘车、冲转、带负荷运行等一系列工作，所有在线检测数据正常，机组开始正常运转。

2.3 事故原因分析

汽轮机抱轴事故发生后，项目部组织设计、安装、调试以及厂家技术服务相关人员就抱轴事故的起因及处理方案进行分析和研究。

图1为本次汽机主轴卡死事故发生前后DCS系统记录的机组运行参数曲线。

图1 DCS运行参数记录曲线

由图中所示机组盘车电机的电流值曲线可知，机组在首次跳机后，厂方运行人员对机组进行了多次盘车启动操作，在5：30左右启动后盘车连续运行，至7：00电流值剧增至70A，进而导致电机电流过载保护动作而跳闸。7：15左右，厂方运行人员在轴封蒸汽未投运正常、汽轮机盘车电机未投运的情况下，启动机组抽真空操作，机组真空度从－1.2kPa迅速上升至－56.6kPa（此时上下缸温差为50℃左右），大量冷空气因轴封系统未投运而被吸入汽缸，机组胀差值超过设定保护值，上下缸温差在30min内快速扩大至280℃，汽机主轴彻底抱死。运行人员随即破坏机组真空，以免冷空气进一步被吸入缸体。随后尝试启动盘车电机对汽机转子进行盘车，但均因转子卡死而未能启运。直到下午1：30，在我方技术人员的指导下，借用主厂房行车对转子进行人工盘车180°，并在此后每0.5h盘车180°以避免转子主轴因上下缸温差冷却收缩不均而发生弯曲事故。根据事后对主轴弯曲度的测量结果，及时的人工盘车是避免主轴弯曲扩大事故影响的关键举措之一。

根据事故发生前后DCS系统记录的相关运行状态参数及运行人员的操作过程，分析认为导致此次汽轮机主轴卡死事故的主要原因有以下几个方面：

（1）机组跳机后，运行人员违规关闭锅炉主蒸汽出口电动门，导致机组轴封系统失效。

（2）运行人员在轴封系统未正常投运的情况下，启动抽真空系统，大量冷空气被吸入缸体，导致汽机转子与汽缸的快速、不均衡冷却，汽机轴封与转子发生卡涩。

（3）在盘车电机发生故障、无法实现电动盘车时，未及时对汽轮机采取人工盘车措施，导致上下汽缸、转子、轴封间的卡涩现象加重。

通过对此次汽机主轴抱死事故原因的全面分析和研究，得到以下几点经验教训：

（1）汽机跳闸后，正常情况下严禁直接关闭锅炉过热器出口电动主汽门，需确保轴封蒸汽及真空系统用汽的正常连续供应。

（2）在盘车电机无法正常工作时宜采取闷缸措施，以防止汽缸上下温差继续扩大，同时排放下缸的沉积疏水。

（3）在盘车电机无法正常工作时，应对汽轮机转子进行人工连续盘车，以确保汽机转子不受弯曲损伤。

（4）应加强对运行人员的技术培训，提高运行人员的安全意识，杜绝误操作的发生。

3 结语

本文对印度某燃煤发电厂机组在首次启动调试期间出现的汽轮机转子抱死事故的过程及原因进行了较为全面的分析与总结，根据工程现场的调试处理过程及数据，分析汽机转子出现抱死事故的主要原因是调试期间操作人员在机组轴封系统未投运工况下对机组进行抽真空操作，大量冷空气进入缸体导致汽缸与转子发生卡涩抱轴事故，并就调试处理过程中的应对措施进行分析和总结，以期为同类型电厂的安装调试工作提供参考和借鉴。

［1］赵常兴.汽轮机组技术手册［M］.北京：中国电力出版社，2007

［2］胡荫平.电站锅炉手册［M］.北京：中国电力出版社，2005