热备用下汽轮机进水或冷汽事故处理探讨

2016-03-30程贵兵黄思源张柏林韩彦广

湖南电力 2016年6期

关键词：大轴盘车百分表

程贵兵，黄思源，张柏林，韩彦广

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.华能岳阳电厂，湖南岳阳414002)

热备用下汽轮机进水或冷汽事故处理探讨

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

程贵兵1，黄思源2，张柏林1，韩彦广1

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.华能岳阳电厂，湖南岳阳414002)

对热备用状态下汽轮机进水或冷汽后事故处理方法及存在的技术难点进行了探讨，并以某厂1号机组进水后处理为案例，通过对进水后的汽轮机进行排水、闷缸、弯曲监测以及手动盘车与电动盘车相结合等手段，避免了一起汽轮机进水引起的大轴弯曲事故。所采用事故处理措施对于发生汽轮机进水事故后的过程处理有较强指导意义。

进水；闷缸；汽缸；大轴弯曲

作为汽轮机最危险的事故之一，汽轮机进水事故的预防和处理技术直接关系到整个机组的安全运行。火电机组运行过程中，汽轮机一旦进水，可能带来严重的危害:如造成轴向推力增大而导致烧瓦事故；由于汽缸、转子变形，会引起汽轮机动静部件碰磨，造成叶片断裂、叶轮损坏、轴封磨损而引起蒸汽泄漏，振动加剧甚至损坏转子部件；产生大轴弯曲事故后需直轴处理，周期长而且影响转子寿命等。汽轮机进水被视为机组运行过程中需要密切关注和避免的最重要的事故之一〔1－4〕。为了防止该事故的发生，按照国家能源局2014年发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》要求在机组基建阶段，参建各方从设计、制造、安装、调试等各环节对防止汽轮机进水或冷汽进行了层层把关。尽管如此，近年来，仍然不时有汽轮机进水或冷汽导致转子弯曲事故发生，相对于预防方面相对完备，在进水或进冷汽的后续处理方面存在不足，处理建议过于笼统、缺乏操作性，有些建议在实践中还有待检验，甚至发生了一些处理不当导致的大轴弯曲事故，因此，有必要深入开展汽轮机进水后事故处理方面研究，将事故影响降至最低。

1 汽轮机发生进水或冷汽后处理方法

1.1 排查水或冷汽源头并设法消除

汽轮机汽缸发生进水或进冷汽后，首先应查找进水水源，对引起汽轮机进水各个可能原因进行排查。找到进水点后，应切断水或冷汽，与此同时，要对汽缸进行充分疏水，尽可能排尽汽缸内的积水。

1.2 闷缸处理

汽轮机缸体内积水排尽后，对汽轮机进行闷缸处理。切断汽轮机外来汽源，关闭汽轮机本体缸体疏水，通过闷缸，使机组通过自身传热来消除汽缸的缸温差，逐渐消除汽缸及转子变形。

如果机组盘车未跳闸，可以根据转子晃度表读数来判断转子弯曲量及转子弯曲高点位置，转子在闷缸状态下连续盘车，随着上下缸温差下降，转子弯曲将会回到原始状态。

如果机组盘车已跳闸，表明转子与汽缸之间已经出现碰磨甚至卡涩。汽缸进水或冷汽后，上下缸温差加大，汽缸及转子产生变形量将同步增加，变形量超过机组汽封径向间隙后，转子与静止部套出现摩擦，盘车电流出现频繁摆动，并呈现逐渐增加趋势，当动静之间完全卡死后，盘车过电流保护跳闸。机组盘车跳闸后，转子的偏心表不起作用，建议:揭开汽轮机前箱窥视窗口，在前箱转子上架设临时百分表，定期记录百分表读数，来判断过程转子弯曲状况。

1.3 盘车

设法先手动盘车，后投入连续盘车。通过闷缸，汽缸上下缸温差逐步减小，汽缸、转子变形减小，通过手动盘车180°，静止一段时间后 (静止时间以前箱百分表读数变化来确定)，再投入连续盘车，连续盘车过程中注意倾听汽缸有无金属摩擦声。

确认转子是否发生永久性弯曲。如果转子没有发生塑性变形，经过4 h以上连续盘车，转子偏心、转子高点的相位应当会恢复到原始值。如果经过4～8 h连续盘车后，转子偏心、转子高点的相位没有恢复到原始值，证明大轴已经发生了永久性变形。

对于变形量不大的转子，可以尝试对转子进行现场配重处理，如某电厂4号机组发生了汽缸进水，经过闷缸及长久盘车后，转子晃度值仍然维持在0.1 mm，通过在高中压转子中间配重1.4 kg，保证机组顺利通过一阶临界振动。对于变形量大的转子，唯一手段是现场揭缸，对转子进行直轴处理。

2 汽轮机发生进水或冷汽后后续处理存在的难点及建议

2.1 转子弯曲量和弯曲高点位置难以确定

转子盘车无法启动时，此时转子晃度表不起作用，转子的弯曲量和弯曲高点位置也未知，一些参考文献推荐根据轴瓦探头间隙电压值来对弯曲程度进行判断，在实际中此方法不可行，主要原因为:由于大轴与轴瓦之间仅相隔一层油膜厚度，当大轴弯曲量不大时，间隙电压值几乎无变化。比较切实可行的是办法是:揭开汽轮机前箱窥视窗口，在前箱转子上架设临时百分表，由于百分表距离1号瓦有一定距离，转子弯曲量虽然在1号瓦间隙电压上无反应，但在百分表上可以反应出来。定期记录百分表读数，来判断过程转子弯曲状况。

2.2 盘车跳闸后何时可以投入盘车问题

对于因发生大轴弯曲引起盘车跳闸处理办法，《国家电网公司电力安全工作规程 (火电厂动力部分)》10.1.8.7条规定 “机组如在盘车状态时发生故障，待故障解决后方可再次投用盘车；若机组发生大轴弯曲，盘车装置投用不上时，应按制造商规定或待到至少48 h后方可投盘车”。尚不清楚48 h方可投盘车依据何在，但根据缸温差变化及转子弯曲变化，适时尝试手动盘车是可行的，在可能情况下，先盘转180°静置，再尝试投入电动盘车，能有效消除转子发生临时性变形。

2.3 汽轮机汽缸进水后，转子和汽缸等部件变形

状况难以定量分析

汽轮机汽缸进水后，转子和汽缸等部件变形状况难以定量分析。对进水后汽轮机本体变形量进行定量分析前，必须需要对汽轮机本体进行三维建模，求解转子及汽缸温度场和应力场，显然该项工作是一项非常复杂的过程。

3 汽缸进水现场处理案例分析

3.1 事故过程

2014年2月11日20:11，某厂1号机组因锅炉水冷壁泄漏故障停机，停机后盘车正常，电流32.7 A，1号汽轮机本体各疏水关闭，处于闷缸状态。2月12日14:00左右，因天气寒冷，出现降雪，为防止管道冻结延误1号机开机，安排执行减温水系统和燃油系统的防冻措施，在执行防冻措施过程中，于14:04开启了再热器减温水电动调节门、电动门、手动截止门及疏水门进行1号炉减温水系统放水。2月12日20:45监盘人员发现 1号机盘车跳闸，查盘车电流顶表跳闸，高压缸上下缸温差急剧增大，怀疑汽轮机进了冷水冷汽。

3.2 事故调查分析与处理

通过查阅数据发现20:02高排温度开始快速下降，20:10高压外缸排汽处下半内壁温度开始快速下降；20:16中压外缸进汽处下半内壁温度开始快速下降；20:20高压内缸一段抽汽下半内壁温度开始下降，后依次为高压缸第一级外缸下半外壁温度快速下降和高压缸第一级内缸下半外壁温度快速下降，上下缸温差高达300℃ (缸温变化趋势如图1所示)。20:26盘车电流开始逐步增大，20:45盘车电流达225 A后跳闸，从上述现象分析，由于再热器减温水阀门开启状况下，而给水泵处于盘车状态，冷水类似水车作用从冷再管倒入高压缸。

图1 汽缸温度趋势曲线

21:07开启汽缸底部疏水门、冷再疏水罐疏水门、冷再疏水罐液位计放水门、一抽管道上各疏水门等措施，22:10高压缸内水基本放干净，关闭疏水门进行闷缸。

在前箱短轴上架设临时百分表用于监测转子弯曲状况，监测从2月13日02:30开始 (前箱短轴百分表读数如图2所示)，07:30开始尝试对1号机转子进行手动盘车，20:30转子翻转180°，继续闷缸至于2月14日00:24投入连续盘车，盘车电流由50 A左右逐步降至32.9 A，经过3.5 h后转子偏心由500 μm逐步降至24.9 μm(汽机偏心及盘车电流趋势如图3所示)。2月17日1号机组开机过程中各轴振、瓦振值均正常，机组于06:28并网，运行至今，机组稳定。

4 结论

汽轮机发生进水或冷汽后，首先是查找水或冷汽源头，并迅速切断，排除缸体内积水后采取闷缸措施来消除上下缸温差，并根据监测转子弯曲状态及时采用手动盘车与自动盘车相结合的方法，来消除转子临时性热弯曲，转子永久性弯曲量不大时，可尝试对转子进行动平衡处理，在转子临时性弯曲消除前，切忌不要盲目开机。一般情况下，采用以上措施后，能有效消除汽轮机进水或冷汽引起的转子弯曲。对于变形量大的转子，唯一手段是现场揭缸，对转子进行直轴处理。