大型机组安装中轴瓦磨损事故的分析与处理

大型机组安装中轴瓦磨损事故的分析与处理

该项目由上海汽车行政有限公司生产，配备了300mw亚离心式冷凝汽机械。发电机选用东方电机股份有限公司生产的QFSN-300-2型全封闭、自然通风、强迫润滑、水氢氢冷却隐极式同步发电机。本机组采用落地式轴承座结构,机组回热系统采用七级非调节抽汽系统。1空冷地面试验结果2004年10月17日10:20,4号机组第一次启动。汽机600r/min检查,按调试方案的升速曲线逐步升至2040r/min,进行暖机3h,然后冲转到3000r/min,进行电气试验。在试验进行到22:40时,因空冷岛上的安全门误动,真空从-72kPa在2～3min内突然到0,机组紧急停机,安全门回座。18日8:05,机组第二次启动,继续电气试验。18日8:50,机组又因为空冷岛上的安全门误动造成机组停机。9:50,机组第三次启动。第三次启动时发现4号轴承瓦块金属温度逐渐升高。10:10进行机组主汽门、调节汽门严密性试验。10:20机组做超速试验。17:30发现机组4号轴承1号瓦块金属温度超过99℃(厂家规定值为95℃),并且还有继续上升的趋势,机组打闸停机。18:03机组投入盘车。10月18日18:00,业主榆社电厂二期4号机组4号轴承在试运中瓦温达到99℃,在机组惰走时出现2次温度突变,最高温度达118.15℃。在真空保持为-72kPa时,机组惰走33min(正常在60min左右)。2轴瓦的磨痕情况a.业主组织制造厂、监理、调试所、电厂运行检修、施工等单位的领导和专业技术人员共同研究处理方案,确定停盘车条件(汽缸内温度为204℃左右),停机后不再进行盘车或将转子翻转180°。b.对3号、4号轴瓦进行揭瓦检查,找出事故原因。c.机组停盘车后,将所有的油泵停电,对4号轴承进行揭瓦检查。在打开轴承座上盖时发现轴承座底部散落大量的钨金碎末,打开轴承的上半部发现轴颈处有较大的磨痕,翻出下瓦发现4号轴承出现钨金挤压赶毡化瓦现象(见图1)。底部钨金磨损0.50mm左右,顶轴油囊被钨金末全部填满,已经达报废程度,必须进行换瓦处理。d.对3号轴瓦进行揭瓦检查。打开轴承座上盖时发现轴承座底部散落少量的钨金碎末,打开3号轴承的上半部发现部分轴颈处有磨痕,翻出下瓦发现3号轴承出现局部的磨损现象,决定现场进行处理。e.对5号、6号轴瓦进行揭瓦检查。打开轴承座上盖时发现轴承座底部没有钨金碎末,打开5号、6号轴承的上半部发现轴颈处有许多磨痕,特别是6号轴承的轴颈处磨损比较严重。检查5号轴瓦下瓦块时发现,5号轴瓦下瓦块基本没有承重,连加工的斜形刀花都十分清晰。翻出下瓦发现5号、6号轴承出现局部的划痕,决定现场进行处理。f.检查1号、2号、7号轴瓦、推力轴承和发电机密封瓦,全部正常,当即进行回装。在检查2号轴瓦下瓦块时发现,2号轴瓦下瓦块接触磨痕较轻,说明2号轴瓦承重较轻。3号轴瓦未充放电,导致喷油系统出现严重问题a.轴承的油膜形成不好。主要原因是下轴瓦块没有进油的油楔(油囊),造成轴瓦在正常运行中进油量少,轴瓦形成的油膜非常薄,使轴瓦钨金与轴之间摩擦产生的热量无法带走,造成轴承温度升高。b.发电机对轮与低压转子对轮找中心时,制造厂家要求低压转子比发电机转子中心高0.12mm,高中压转子对轮与低压转子对轮找中心要求低压转子比高中压转子中心高0.10mm。在现场检查轴承中发现,4号轴承出现大的磨损和钨金挤压赶毡化瓦现象,底部钨金磨损有0.50mm左右,但在检查5号轴瓦下瓦块时发现,5号轴瓦下瓦块基本没有承重,连加工的斜形刀花都十分清晰。说明4号轴承承受负荷过大,是造成机组4号轴瓦在运行中温度过高而使钨金挤压赶毡化瓦的主要原因。c.制造厂给出的低压转子与发电机转子的对轮中心的标准为5号轴瓦标高比4号轴瓦标高低0.10mm,低压转子与高中压转子的对轮中心的标准为2号轴瓦标高比3号轴瓦标高低0.10mm。对落地式轴承座结构,轴承的标高受机组的负荷和低压缸内的真空影响非常小,势必增加机组低压3号、4号轴瓦的负荷,这是4号轴瓦不堪过负荷造成钨金挤压赶毡化瓦事故的最根本原因。d.4号机组在进行动态试运试验过程中,出现了4次紧急停机,排汽装置的真空(空冷岛上的安全门误动作)在2～3min内从-70kPa突变到0,对机组低压转子的3号、4号轴承产生比较大的冲击,也是造成3号、4号轴承磨损钨金赶毡化瓦的一个重要原因。e.5号、6号轴承的钨金出现非常严重的磨损(特别是轴上出现非常严重的磨损),最严重的有1～1.5mm深,宽度为20～30mm,说明油系统存在一定问题。f.在油管道系统施工中,采用亚弧焊焊接工艺,用大流量冲洗装置进行油系统冲洗,并分阶段进行冲洗。但是在具体施工中没有严格按照油管道安装工艺和作业指导书的要求进行,油循环过程中存在死角和顶轴油管、轴承箱和轴承清扫不彻底的现象,是造成轴颈磨损的一个主要原因。g.在机组4号轴瓦温度缓慢升高时,检查4号轴瓦顶轴油管道,发现4号轴瓦顶轴油1号顶轴油逆止门不严(逆止门后油管发热)。停机后检查顶轴油逆止门和清扫滤网时确认1号顶轴油逆止门不严,无法保持下瓦油膜形成的压力,使油膜形成不好,是造成本次事故的一个主要原因。4润滑系统杂质破碎和磨损a.决定在高压喷嘴室温度为210℃和中压缸静叶持环温度为225℃时,在不采取任何措施的条件下停机、停盘车(此状态下不盘车比盘车好)。b.汽缸需要将高中压主汽门和调节汽门全部关闭,为适当降低汽缸温度,在280℃左右时将高中压主汽门和调节汽门全部打开。c.要求施工单位尽量加快施工进度。d.不要进行对轮解体处理,否则处理时间太长。e.制造厂提供的钨金最高温度为148.9℃,机组支持钨金报警温度为107℃,钨金停机温度为113℃。f.鉴于2号轴瓦比3号轴瓦高0.10mm,4号轴瓦比5号轴瓦高0.12mm,与制造厂交涉后建议将4号轴瓦降低0.05mm左右。由制造厂去加工4号轴瓦。4号轴瓦对应的轴颈处也发现磨痕,现场对轴颈进行抛光处理,直到验收合格为止。现场对所有的轴瓦(包括推力瓦和发电机密封瓦)进行解体检查,发现3号轴承座内也出现钨金碎末,打开5号、6号轴瓦,发现在润滑油进油口处堆积许多铁水凝成的铁杂质,造成发电机大轴磨损非常严重。顶轴油口周围基本正常,仅有少量的划痕。现场采用与4号轴颈相同的方法对5号、6号轴瓦进行修刮处理。甲方、监理确认后,进行5号、6号轴瓦的回装。现场对1号、2号轴瓦进行解体检查,1号、2号轴瓦正常,推力瓦和密封瓦进行解体检查也正常。从检查的结果来看,主要问题是润滑油系统内存在一些杂质。汽轮发电机组润滑油系统的供油管道在12m采用母管布置,先从1号轴瓦进油,依次是2号、3号、4号、5号、6号、7号轴瓦,这样布置,润滑油系统中存在的杂质,最可能进入到6号轴瓦。7号轴瓦是一个非常小的轴瓦,且从6号轴瓦的进油管道上部取油,7号轴瓦有节流孔,流量非常小,流速比较低,所以7号轴瓦基本正常。我们在润滑油系统的安装过程中,特别是在第二次油循环拆除临时管道恢复正式管道过程中,没有严格按质量标准和作业指导书规定的要求进行恢复,是造成润滑油系统内存在杂质的主要原因。另外,在机组大流量冲洗时,因为前轴承箱进油量最多,前轴承箱进油管道冲洗比较干净,后面几根油管道冲洗油量相对不足(在前轴承箱进油管道上增加阀门节流控制),说明油冲洗方案存在问题。轴承处理过程如下。a.对于揭瓦检查没有问题的轴瓦(1号、2号、7号轴瓦),发电机的密封瓦和推力轴瓦立即回装。b.对于5号、6号轴瓦检查,发现轴颈磨损比较严重,下瓦出现几道划痕的情况,在现场对轴颈进行处理。先用细油石进行处理,将划出痕迹的高点全部磨掉。然后,用白布裹上200号细砂纸,浇上透平油进行打磨抛光处理。对5号、6号轴瓦的下瓦进行研刮处理,处理好经监理确认后进行回装。c.对于3号、4号轴瓦进行检查,发现4号轴颈磨损比较严重,3号轴颈有轻微的磨损,对轴颈的处理与5号、6号轴颈方法相同。4号轴瓦因磨损严重,已经不能继续使用,进行换瓦处理。将备用的轴瓦重新运到制造厂家进行加工(备用轴瓦留有加工余量,顶轴油槽未加工),同时因为检查轴瓦时发现5号轴瓦的下瓦与轴颈接触的痕迹非常轻,说明5号轴瓦在运行中承受的负荷比较小,大部分负荷是由4号轴瓦来承担,对3号轴瓦进行研刮处理,保证其符合制造厂要求的标准。5顶轴试验结果在本次停机停盘车后,因汽缸内温度高达200℃,使前轴承箱内的1号轴承温度最高达78℃,停盘车后再没有进行盘动转子,从停机处理到再次机组盘车达7d,盘车后转子偏心没有较大的变化。实际3号轴瓦标高没有按制造厂进行下降处理,直接用刮研轴瓦钨金,增大轴瓦的进油量,原来转子中心找正中心高差0.06mm,没有必要按制造厂再进行处理,4号轴瓦实际下降0.29mm,在盘车前对3号、4号、5号、6号进行顶轴试验。按制造厂要求,每个轴承抬高0.10mm。由于轴颈受到损伤,轴颈上有一些磨痕,造成顶轴油压外泄严重,3台顶轴油泵全部开启(正常为2台工作,1台备用),将3号、4号轴颈抬高0.04mm,5号、6号轴颈抬高0.05mm,进行盘车和机组启动。机组在冲转到3000r/min,机组的振动(瓦振)均在0.01mm以下,负荷达到300MW时,机组的振动(瓦振)也均在0.01mm以下,各瓦温度见表1,均符合制造厂技术要求。通过本次事故处理,机组顺利通过168h试运,达到机组移交生产条件,168h试运后进行揭瓦检查,各轴瓦运行正常,机组运行正常后停机惰走61min。6做好机组安装质量的检查验收由于油管道安装没有按检查工程处的油系统安装和油系统冲洗作业指导书的要求施工,使其施工质量受到影响,一些轴承、轴承箱和顶轴油管在安装中没有清扫干净。为此,应从加强管理入手,层层落实,加强技术管理,提高职工技术水平和职业素质。在300MW以上机组安装中,要安排好施工工期,严