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汽轮机八个重大事故深度讲解一、汽轮机水击事故
水击发生时,因蒸汽中携带大量水分,水的速度比蒸汽的速度低,将形成水赛汽道现象,使叶轮前后压差增大,导致轴向推力急剧增加,如果不及时紧急停机,推力轴承将过载而被烧毁,从而使汽轮机发生剧烈的动静碰摩而损坏。另外发生水击时,进入汽轮机的水将对高速旋转的动叶片起着制动作用,特别是低压级的长叶片,其叶顶线速度可高达300~400m/s以上,水滴对其打击力相当大,严重时将把叶片打弯或打断。总之,水击将导致汽轮机严重损坏。因此水击事故是汽轮机事故中的一种恶性事故,如处理不及时,极易损坏汽轮机本体。汽轮机运行中突然发生水击,将使高温下工作的蒸汽室、汽缸、转子等金属件骤然冷却,而产生很大的热应力和热变形,导致汽缸发生拱背变形,产生裂纹,并能使汽缸法栏结合面漏汽,胀差负值增大,汽轮机动静部分发生碰摩损伤;转子发生大轴弯曲,最终也使动静部分发生碰摩,这些都将引起机组发生强烈振动。
下面将详细探讨水击事故的原因、应急处理方案以及预防措施:
一、水击原因
1)锅炉的蒸发量过大或蒸发不均引起汽水共腾;
2)运行人员误操作或给水自动调节失灵造成锅炉满水;
3)汽轮机汽动过程中没有充分暖管或疏水排泄不畅,主蒸汽管道或锅炉过热器疏水系统不完善,可能把积水带入汽轮机内或者汽水混合物代入气封内;
4)机组停机时,降温降的过快,使汽温低于当时大气压下的饱和温度而成为带水的湿蒸汽;
6)停机后,未有效对凝汽器水位的监督,发生凝汽器满水,倒入汽缸;
二、水击事故的表象
1)主蒸汽温度急速下降,主汽阀和调节汽阀的阀杆、法兰、轴封处可能冒白汽;
2)机组振动逐渐增大,直到剧烈振动;
3)推力轴承乌金温度迅速上升,机组转动声音异常;
4)汽缸上下温差变大,下缸温度要降低很多;以上这些都可以作为监控手段,结合上面的原因,基本可以判断出水击事故的发生了。三、处理方法
汽轮机水击事故是汽轮机运行中最危险的事故之一,运行人员必须迅速、准确的判断是否发生水击,一般应以主蒸汽温度是否急剧下降作为依据,同时应检查汽缸上下温差变化,因为汽轮机进水时,下缸温度必然下降较大。待确认发生水击事故时,应立即破坏真空紧急故障停机。
1)破坏真空紧急故障停机;
2)开启汽缸缸体和主蒸汽管道上的所有疏水阀门,进行充分排水;
3)正确记录转子惰走时间及真空数值;
4)惰走中仔细倾听汽缸内声音;
5)检查记录推力瓦乌金温度和轴向位移数值;
6)注意惰走过程中机组转动声音和推力轴承工作情况,如惰走时间正常,经过充分排出疏水,主蒸汽温度恢复后,可以重新启动机组,但这时要特别小心仔细倾听汽缸内是否有异音,并观察机组振动是否增大,如果发生异常,应立即停止启动,揭缸检查。四、针对不同来源的应急措施和预防措施关于汽轮机进水事故,应以预防为主,若运行中一旦发生,必须采取迅速果断的措施进行处理。下面根据水或冷汽的来源分别进行讨论:1、来自锅炉及主蒸汽系统由于误操作或自动调整装置失灵,锅炉蒸汽温度或汽包水位失去控制,有可能使水或冷蒸汽从锅炉经主蒸汽管道进入汽轮机。严重时会使汽轮机发生水冲击。汽轮机进水时,必须迅速破坏真空,紧急停机,并开启汽轮机本体和主蒸汽管道上的疏水门,进行疏水。凡因水冲击引起停机时,应正确记录转子惰走时间及惰走时真空变化。在惰走过程中仔细倾听汽轮机内部声音,检查窜轴表指示及推力瓦块和同油温度。对于中间再热机组,因主蒸汽温度下降发生水击时,由高压缸进水,就使得负轴向推力增大,所以要重点监视非工作瓦块金属温度。在滑参数启动和停机过程中,由于某种原因调速汽门突然关小,造成汽压升高,则可能使蒸汽管积水。在滑参数停机时,如果降温速度太快而汽压没有相应降低,使蒸汽的过热度很低,就可能在管道内产生凝结水,到一定程度,积水就可能进入汽轮机。2、来自再热蒸汽系统在热蒸汽系统中通常设有减温水装置,用以调节再热蒸汽温度。水有可能从再热蒸汽冷段反流到高压缸或积存在冷段管内,其现象是:冷段止回阀法兰冒白汽,高压外缸下缸金属温度降低。发生上述现象时,应立即通知锅炉人员将减温水门关闭。给旁路减温水未关严,会造成同上述情况一样的后果。对再热蒸汽热段,如果疏水管径太小,启动时疏水不畅,也会造成汽轮机进水。3、来自抽汽系统水或冷蒸汽从抽汽管道进入汽轮机,多数是加热器管子泄漏或加热器系统故障引起。其现象是:某台加热器水位升高,加热器汽侧压力高于抽汽压力,壳体或管道有水冲击声,抽汽止回阀门杆冒白汽或溅水滴,胀差向正值发展。发现上述情况时,首先开大加热器疏水调节阀。如果确认加热器泄漏,立即将其停止。另外,若除氧器漏水,水可能从抽汽、门杆漏汽倒入汽缸。4、来自轴封系统汽轮机启动时,如果汽封系统暖管不充分,疏水将被带人汽封内。事故情况下,当切换备用汽源时,轴封也有进水的可能。在正常运行中,轴封供汽来自除氧器的机组,若除氧器满水时,轴封就要带水,轴封加热器满水也有可能使水倒入轴封。发现轴封进水时,应立即开启轴封供汽管道的疏水阀,适当控制进汽量,检查除氧器水位、轴封抽汽器水位、轴封抽风机运行情况,分别进行处理。5、来自凝汽器凝汽器灌水而进入汽轮机的事故曾多次发生。在汽轮机正常运行时,凝汽器水位是受到重视的,而且水位升高会严重影响真空,所以在汽轮机正常运行时,凝汽器水位一般不会灌人汽缸。但在停机以后,往往忽视以凝汽器水位的监视。如果进入凝汽器的补水阀关闭不严,就会使水灌入汽缸,造成水击。6、来自汽轮机本身疏水系统从疏水系统向汽缸返水,多数是设计方面的原因造成的。如果不同压力的疏水接到一个联箱上,而且泄压管的尺寸又偏小,这样压力大的漏水,就有可能从压力低的管道进入汽缸。这时的事故现象,首先表现为上、下缸温差增大,继而使汽缸变形,动静部分发生碰磨。汽轮机进水进冷蒸汽的可能性是多方面的,根据不同机组的热力系统,还会有其他水源进入汽轮机的可能性,所以运行人员要根据具体情况进行分析。
为了预防发生水冲击,在运行维护方面着重采取以下措施:
1)当主蒸汽温度和压力不稳时,要特别注意监视,一旦汽温急剧下降到规定值,通常为直线下降50℃时,应按紧急停机处理。
2)注意监视汽缸的金属温度变化和加热器、凝汽器水位,即使停机后也不能忽视。如果发觉有进水危险时,应立即查明原因,迅速切断可能进水的水源。
3)热态启动前,主蒸汽和再热蒸汽要充分暖管、保证疏水畅通。
4)当高压加热器保护装置发生故障时,加热器不以投入运行。运行中定期检查加热器水位调节装置及高水位报警装置,应保证经常处于良好状态。加热器管束破裂时,应迅速关闭抽汽管上相应的进汽门及止回阀。
5)在锅炉熄火后蒸汽参数得不到保证的情况下,不应向汽轮机供汽。
6)对除氧器水位加强监督,杜绝事故发生。7)滑参数停机时,汽温、汽压按着规定的变化率逐渐降低,保持必要的过热度。
8)定期检查再热蒸汽和I、Ⅱ级旁路的减温水阀的严密性,如发现泄漏应及时检修处理。
9)只要汽轮机在运转状态,各种保护就必须投入,不准退出。
10)运行人员应该明确,汽轮机在低转速下进水,对设备的威胁更大,此时尤其要注意监督汽轮机进水的可以能性。二、汽轮机叶片损坏与脱落事故汽轮机发生的事故中,由于叶片的损坏而导致的事故占有不小的比例。所谓叶片事故,通常指叶片的断裂,拉金、围带断裂、铆头断裂以及叶轮损坏等。叶片在运行中的损坏是各式各样的,引起叶片损坏的原因也是多方面的,本节介绍常见叶片事故发生时的征象、原因及预防措施。一、叶片损坏的原因叶片损坏的原因很多,造成叶片断裂或脱落的原因也很多,它与设计、制造、材质、安装、检修工艺和运行维护等因素均有关系,归纳起来有以下几个方面:但不外乎下列几个方面:1、叶片本身的原因:1)振动特性不合格。由于叶片频率不合格,运行时产生共振而损坏者,在汽轮机叶片事故中为数不少。如果扰动力很大,甚至运行几个小时后即能发生事故。这个时间的长短,还和振动特性、材料性能以及叶片结构、制造加工质量等有关。因此不能想当然认为运行有段时间了就不会出现振动特性不合格的问题了。2)设计不当。叶片设计应力过高或栅结构不合理,以及振动强调特性不合格等,均会导致叶片损坏。个别机组叶片甚薄,若铆钉应力较大,则铆装围带时容易产生裂纹。叶片铆头和围带断裂事故发生的情况也不在少数。设计应力过高或结构不合理,如叶片顶不太薄,围带铆钉头应力大,常在运行中发生应力集中、铆钉头断裂、围带裂纹折断等故障,使叶片出现损坏现象。3)材质不良或错用材料。材料机械性能差,金属组织有缺陷或有夹渣、裂纹等,叶片经过长期运行后材料疲劳性能及衰减性能变差,或因腐蚀冲刷机械性能降低,这些都导致叶片损坏。4)加工工艺不良。加工工艺不严格,例如表面粗糙度不好,留有加工刀痕,扭转叶片的接刀处不当,围带铆钉孔或拉金孔处无倒角或倒角不够或尺寸不准确等,能引起应力集中,从而导致叶片损坏。有时低压级叶片为了防止水蚀而采用防护措施,当此措施的工艺不良时能使叶片损坏。国内由于焊接拉金或围带安装工艺不良引起的叶片事故较多,应引起重视。2.运行方面的原因:1)偏离额定频率运行。汽轮机叶片的振动特性都是按运行频率为50HZ设计的,因此电网频率降低时,可能使机组叶片的共振安全率变化而落入共振动状态下运行,使叶片加速故障和断裂。2)过负荷运行。一般机组过负荷运行时各级叶片应力增大,特别是最后几级叶片,叶片应力随蒸汽流量的增大而成正比增大外,还随该几级焓隆的增加而增大。因此机组过荷运行时,应进行详细的热应力和强度核算。3)汽温过低。新蒸汽温度降低时,带来两种危害:一是最后几级叶片处湿度过大,叶片受冲蚀,截面减小,应力集中,从而引起叶片的损坏;二是当汽温降低而出力不降低时,流量热必增加,从而引起叶片的过负荷,这同样能引起叶片损坏。4)蒸汽品质不良。蒸汽品质不良会使叶片结垢,造成叶片损坏。叶片结垢使通道减小,造成级间焓降增加,叶片应力增大。另外结垢也容易引起叶片腐蚀,使强度降低。5)真空过高或过低。真空过高时,可能使末级叶片过负荷和湿度增大,加速叶片的水蚀,容易引起叶片的损坏。另外,真空过低仍维持最大出力不变时,也可能使最后几级过负荷而引起叶片损坏。6)水冲击。运行时汽轮机进水的可能性很多,特别是近代大容量再热机组,由于汽水系统相应复杂,汽轮机进水的可能性更有所增加,蒸汽与水一起进入汽轮机,产生水击和汽缸等部件不规则冷却和变形,造成动静部件碰磨,也能使叶片受到严重损坏。7)机组振动过大。振动过大导致动静部分摩擦,引起叶片损坏的不在少数。8)起动、停机与增减负荷时操作不当,如改变速度太快,胀差过大等,使动静部分发生摩擦,导致叶片损坏。9)停机后主汽阀关闭不严而未开启疏水阀,有可能使蒸汽漏入机内,引起叶片腐蚀等。(实际上属于水击故障的一种)。3.检修方面的原因属于检修不当的主要原因有:1)动静间隙不合标准;2)隔板安装不当;
3)起吊搬运过程中碰伤损坏叶片;4)机内和管道内留有杂物;5)新安装机组管道冲洗不干净;6)通流部分零件安装不牢固等以上均会造成运行时有型砂异物或零件松脱等,有可能打坏叶片。检修中对叶片拉金、围带等的修理要特别注意,过去曾因拉金和叶片银焊时发生过热而叶片断裂的事故为数不少,而且对这种事故的原因一般较难分析。机械损伤机械损伤一般都是在运行中逐渐发生和体现出来的,造成机械损伤的原因多种多样,多数还是设计和后期维护不当造成。
1)外来的机械杂质随蒸汽进入汽轮机内打伤叶片。
2)汽缸内部固定零部件脱落,如阻汽片、导流环等,造成叶片严重损伤。
3)因轴承或推力瓦损坏、大轴弯曲、胀差超限以及机组强烈振动,造成通流部分动静摩擦,使叶片损坏。
5、腐蚀或锈蚀损伤
叶片的腐蚀常发生在开始进入湿蒸汽的各级,这些级段在运行中,蒸汽干、湿交替变化,使腐蚀介质易浓缩,引起叶片腐蚀。叶片受到侵蚀削弱后,不但强度减弱,而且叶片被侵蚀的缺口、孔洞还会产生应力集中现象,侵蚀严重的叶片,还会改变叶片的振动频率,从而使叶片因应力过大或共振疲劳而断裂。腐蚀和锈蚀损伤最终还是因为后期运行时控制不当和日常检修维护保养缺乏造成的。
6、水蚀损伤和水击损伤
水蚀一般多发生在末几级湿蒸汽区的低压段长叶片上,尤其是末级叶片。水蚀是湿蒸汽中分离出来的水滴对叶片冲击造成的一种机械损伤,而末级叶片旋转线速度高,并且蒸汽湿度大,水滴多,故水冲蚀程度更严重。受水蚀严重,叶片将出现缺口、孔洞等,叶片强度降低,导致断裂损坏。
汽轮机发生水击时,前几级叶片的应力会突然增加,并骤然受到冷却,使叶片过载,末几级叶片则冲击负荷更大。叶片遭到严重水击后会发生变形,其进汽侧扭向内弧,出汽侧扭向背弧,并在进、出汽侧产生细微裂纹,成为叶片振断裂的根源。水击有时会使叶片拉筋断裂,改变了叶片连接形式,甚至原来成组的叶片变为单个叶片,改变了叶片振动频率,降低叶片的工作强度,致使叶片发生共振,造成断裂。
二、叶片事故原因的分析引起叶片事故的原因,常常是很复杂的,而且是多方面的,但是其中必有一种因素起主要作用。分析叶片事故时应当抓住主要因素,并从以下几个方面进行考虑:1)检查叶片损坏情况。事故发生后,应首先检查事故的范围和情况,并作好记录,然后检查断落位置及断面特征,初步分析事故的原因。2)分析运行及检修资料。检查叶片事故发生前的运行工况有无异常,如运行参数是否正常,有无超载超速及低频率运行,有无叶片结垢、腐蚀、水刷等情况。查看检修资料,检查动静间隙是否符合标准,有无重大改进和改造等,对运行和检修资料进行全面细致的分析。3)测定叶片的振动特性。根据历次振动特性试验记录进行分析,必要时进行振动特性试验,对照运行频率进行分析。叶片的振动特性数据主要为A0、B0、A1型振动频率、轮系振动频率以及Zn附近±20%的高频数据,并将历次数据进行分析比较。4)分析损坏叶片的断面性质。对叶片损坏的断面进行仔细的分析,往往能帮助我们找出叶片损坏的原因,因此此工作很重要。5)金属材料检验分析。对叶片材料进行金相检查和材质分析,如有可能,应进行疲劳性能和衰减性能试验。6)强度核算。复核叶片几何尺寸,进行热力和强度核算,检查应力是否过大,设计制造上是否有问题。
7)与同类机组进行比较。三、防止叶片断裂事故的措施汽轮机运行事故中,因叶片损坏而造成事故的比重很大。随着单机容量的增大,运行系统的操作更加复杂,因此叶片损坏事故并未减少。特别是大容量机组,发生水击而损坏叶片的事故更是常见。此外,调节系统不能维持空负荷运行,危急保安器失灵,以及抽汽系统止回阀失灵,汽轮机甩负荷时发生超速,或超速试验时发生异常情况等,均能使机组严重超速而引起叶片损坏。因此防止叶片损坏事故极为重要,除制造厂在设计和制造方面应更合理,更完善以外,运行部门还应从运行和检修等方面着手,共同采取措施,防止叶片断裂和损坏事故的发生。1、在运行管理,特别是电网频率的管理方面:1)电网应保持在定额频率和正常允许变动范围内稳定运行。根据叶片损坏事故的分析统计,电网频率偏离正常值是造成叶片断裂的主要原因,因此对频率的管理极为重要。2)避免机组过负荷运行,特别是防止既是低频率运行又是过负荷运行。对于机组的提高出力运行,必须事先对机组进行热力计算和对主要部件进行强度核算,并确认强度允许后才可,否则是不允许的。3)加强运行中的监视。机组起停和正常运行时,必须加强对各运行参数(例如汽压、汽温、出力、真空等)的监视,运行中不允许这些参数剧烈波动。严格执行规章制度,起停必须合理,防止动静部件在运行中发生摩擦。近年来,大容量机组不断增加,由于运行和起停操作复杂,这些机组发生水击而损坏叶片的情况为数不少。另外,因大机组末几级使用长叶片,水蚀也是威胁。4)加强汽水品质监督,防上叶片结垢、腐蚀。5)经常倾听机内声音,检查振动情况的变化,分析各级汽压数值和凝结水水质情况若出现断叶征象,如通流部分发生可疑响声,机组出现异常振动,在负荷不变或相对减小情况下中间级汽压升高或凝结水硬度升高,导电度突然增大等,应及时处理,避免事故扩大。6)停机后加强对主汽阀严密性的检查,防止汽水漏入汽缸。停机时间较长的机组,包括为消除缺陷安排的工期较长的停机,应认真做好保养工作,防止通流部分锈蚀损坏。2、在检修管理方面应采取如下措施:1)每台汽轮机的主要级叶片,应建立完整的技术档案。2)新装机组,投运前必须对叶片的振动特性进行全面测定。对不调频叶片,要检验频率分散率;对调频叶片,除分散率外,尚需鉴定其共振安全率。对调频叶片,若发现叶片落入共振状态,应尽快采取措施,按实际情况进行必要的调整。3)检修中认真仔细地对各级叶片及其拉金、围带等进行检查。发现有缺陷或怀疑缺陷有时,应进行处理并设法加以消除。对具有阻尼拉金的叶片,要特别细心检查,必须保持阻尼拉金的完好。在检查过程中,如果怀疑叶片或叶根有裂纹,则要进行必要的探伤。目前,采用超声波探伤,不仅能检查叶片和叶轮等部件的表面有无裂纹存在,而且能对叶根在轮槽内部的部位进行探伤,检查叶根有无裂纹。4)严格保证叶片检修工艺质量。检修中除换新叶片的工艺质量必须良好以外,其他一般拉金银焊工艺、型线变化处的圆角或倒角等均应保证工艺质量良好。调换或重装叶片,应严格执行检修工艺质量标准。注意叶片铆钉头处及拉金孔处的倒角及加工粗糙度。叶根应修刮,使接触紧密,封口片应有足够的紧力。新装叶片的单片和成组频率,分散率应合格(即<8%),围带铆接应保证质量良好。5)喷嘴叶片如发现有弯曲变形,应设法校正,通流部分应清理干净,防止遗留杂物,紧固件应加松保险,以防振动脱落。6)起吊搬运时防止将叶片碰损。喷砂清洗时砂粒要细。叶片和叶轮上不准用尖硬工具修刮,更严格禁止电焊。叶片酸洗时不应将叶片冲刷过度,清洗后应将酸液清洗干净,防止腐蚀。避免用单个叶片或叶片组来盘动转子,以免将叶片弄弯。7)当发现叶片有时明显的热处理工艺不当而遗留下过大的残余应力时,应进行高温回火处理。8)发现叶片断落、裂纹和各种损伤变形,要认真分析研究,找出原因,采取措施。对损坏的叶片,行用肉眼检查有无加工不良、冲刷、腐蚀、机械损伤、扭曲变形、松动位移等异常迹象。对断落、裂纹叶片要保留实物,保护断面。仔细检查分析断口位置、形状、断面特征、受力状态等,并对照原始频率数据,作必要的测试鉴定。在叶片换装、拆卸过程中,要对叶片的制造、安装质量作出鉴定。3、采取科学的监测手段是必要的。为进一步分析损伤原因,应对断面和裂纹作出金相、硬度检验,必要时进行材料分析和机械性能试验,以确定裂纹和材质状况。对同级无外观损伤的叶片进行探伤检验,并根据损伤叶片的原因分析总结,采取相应的处理措施,防止重复发生。对受机械损作或摩擦损伤的叶片、除认真排除原因外,对可能造成应力集中的裂纹和缺口应进行整修,以防止缺陷扩大。对弯扭变形叶片的加热整形要慎重,须按材质严格控制加热温度,防止超温淬硬,必要时进行回火处理,消除残余应力和淬硬组织。对异常水刷或腐蚀造成的叶片损伤应查明原因,采取措施,消除不利因素。叶片的焊补和焊热闹必须持慎重态度,应按不同材质制定专门焊接工艺方案,通过小型试验成功后再采用。采取以上措施将能帮助我们把叶片的断事故控制在最小程度,从而提高汽轮机运行的安全性和经济性。四、事故现象事故发生后,一般均会造成叶片断落,叶片断落的征象主要体现在以下几个方面,这些都需要我们在运行过程中严密进行监视的各个参量:1)汽轮机内部或凝汽器内有突然的响声,此时在汽轮机平台底层常可清楚地听到。2)机组发生强烈振动或振动明显增大,这是由于叶片断落而引起转子平衡破坏或转与落叶片发生碰撞摩擦所致。但有时叶片的断落发生在转子的中间级,发生动静部分摩擦时,机组就不一定会发生强烈振动或振动明显增大,这在容量较大机组的高、中压转子上有时会遇到。3)当叶片损坏较多而且较严重时,由于通流部分尺寸改变,蒸汽流量、调速汽阀开度监视级压力等与功率的部分将发生变化。4)若叶片落入凝汽器,则会交凝汽器的铜管打坏,使循环水漏入凝结水中,从而表现为凝结水硬度和导电度突增。5)若机组抽汽部位叶片断落,则叶片可能进入抽汽管道,使抽汽止回阀卡涩,或进加入热器使管子损坏,导致水位升高。6)停机过程中,听到机内有金属摩擦声,惰走时间减少。7)在升速过程中越过临界转速时,振动有明显的增大或变化。
8)叶片损坏较多时会使蒸汽通流面积改变,从而同一个负荷的蒸汽流量、监视段压力、调速汽阀开度都会改变。
五、处理方法
事故发生在汽缸内,只能根据叶片断裂事故可能出现的现象进行综合判断,当清楚的听到缸内发生金属响声或机组出现强烈振动时,应判断为通流部分损坏或叶片断落,则应紧急故障停机,准确记下惰走时间,在惰走和盘车过程中仔细倾听缸内声音,经综合检查、分析研究,决定是否需要揭缸检查。三、汽轮机动静部分摩擦及大轴弯曲
一、事故原因
1、汽轮机动静部分发生摩擦的原因
1)动静间隙安装、检修调整不当
2)动静部分加热或冷却时,膨胀或冷却不均匀
3)受力部分机械变形超过允许值
4)推力轴承或主轴瓦损坏
5)机组强烈振动
6)转子装套部件松动有位移
7)通流部分的部件损坏或硬质杂物进入通流部分
8)在转子弯曲或汽缸严重变形的情况下强行盘车
2、大轴弯曲的主要原因大轴弯曲通常分为热弹性弯曲和永久性弯曲。热弹性弯曲即热弯曲,是指转子内部温度不均匀,转子受后膨胀而造成转子的弯曲。这时转子所受应力未超过材料在该温度下的屈服极限,所以,通过延长盘车时间,当转子内部温度均匀后,这种弯曲会自行消失。
2)永久弯曲则不同,转子局部地区受到急剧加热(或冷却),该区域与临近部位产生很大的温度差而受热部位热膨胀受到约束,产生很大的热应力,其应力值超过转子材料在该温度下的屈服极限,在剧烈摩擦时,些温度高达650~1300℃,使转子局部产生压缩塑性变形。当转子温度均匀后,该部位将有残余拉应力,塑性变形并不消失,造成转子的永久弯曲。
大轴永久弯曲后往往可以发现肇事过程中转子热弯曲的高位恰好是永久弯曲后的低位,其间有180°的位差,这也说明了因热弯曲摩擦而发热的部位,恰好是受周围温度低的金属挤压产生塑性形的部位。由此可见,大轴的永久弯曲是由过大的热应力引起的,往往是由暂时弯曲和摩擦振动引起的。1、一是转子动静部分严重摩擦。大轴旋转时动挠度子的偏心值成正比,原始的热挠曲越大,动挠度越大。当转速小于临界转速时,振动的位与转子质量偏心方向相一致。对于200MW机组,中压转子临界转速在1680r/min左右,所以在中速以前振动过大时轴的瞬间振动方向与摩擦高位点之间的相位角是小于90°的锐角说明热变形与转子原来的偏心方向趋于一致,互为叠加。偏心引起摩擦,摩擦热变形进一加大偏心,此种情况可以在短时间内使动挠度大大加剧,振动恶化,此处是引起大轴弯曲危险区域。2、二是汽缸进冷汽、冷水,使转子局部受到急剧冷却。下面分别加以讨论。(1)摩擦振动引起的大轴永久性弯曲机组在启运过程中,由于下述原因可能引起摩擦:1)转子热弯曲,即转子受热不均匀。2)转子动弯曲,即转子自身不平衡,引起同步振动。3)汽缸热挠曲,即汽缸受热不均匀,上缸温度大于下缸温度,引起缸体向上拱背弯曲或者法兰加热不足时,汽缸前部呈立椭圆,中部呈扁椭圆,容易引起动、静部分间隙消失,产行摩擦。(2)汽缸进冷汽、冷水机组在启动过程中,如有冷汽、冷水进入汽轮机,机组将产生激烈振动。这时,下汽缸受到突然冷却,使得汽缸产生拱背变形,造成通流部份经向间隙消失,使转子汽封体产生摩擦,转子无法,盘车被迫停止。转子在高温条件下突然受到冷水侵袭,转子下冲半部受到冷却,转子表面急剧收缩,使转子弯曲,浸入冷水的下半部为凹面,受到没有冷却部分的约束,承受拉应力。根据计算,热态停机后如汽水系统隔离不当而使下部进水,当转子上下出现200℃的温差时,冷却部分的拉热应力将超过屈服极限。
1)动静部分摩擦使转子局部过热;
2)停机后在汽缸温度较高时,由于某种原因使冷水进入汽缸,引起高温状态下的转子下侧接触到冷水,局部骤然冷却,出现很大的上下温差而产生热变形,造成大轴弯曲。据计算结果,当转子上下温差达到105~200℃时,就会造成大轴弯曲。转子金属温度越高,越容易造成大轴弯曲。
3)转子的原材料存在过大的内应力,在较高的温度下经过一段时间运转后,内应力逐渐得到释放,从而产生弯曲变形。因此大轴弯曲事故主要是如何避免大轴的永久弯曲。
二、事故现象
因类似种事故发生在汽缸内,无法直接观察,因而只能根据事故的原因、现象进行推断和判断。一般具有下列特征:
1)机组振动增大,甚至强烈振动。
2)前后汽封处可能产生火花。
3)汽缸内部有金属摩擦声音。
4)有大轴挠度指示表计的机组,指示值将增大或超限。
5)若是推力轴承损坏,则推力瓦温度将升高,轴向位移指示值可能超标并发出信号。
6)上下汽缸温差可能急速增加。
三、处理办法
通过各种特征,如机组振动增大、汽缸内有金属摩擦声或汽封处产生火花等,结合有关表计指示值变化判断是这种事故,应果断的故障停机,不要采取降负荷或降转速继续暖机,以致延误了停机时间而扩大事故,加剧设备的损坏。停机时要记录转子惰走时间,静止后进行手动盘车。如果盘车不动,不要强行盘动,必须全面分析研究,采取适当措施,直至揭缸检查。四、预防措施1.管理方面主要值班人员应熟悉掌握以下数据、资料:1)大轴晃度表测点安装位置,转子原始弯曲的最大晃动度值和最大弯曲点的轴向位置及圆周方向的相位。2)汽轮发电机轴系各阶监界转速点及正常启动运行情况的各轴承振动值。3)正常情况下的盘车电流及电流摆动值。4)正常停机时的惰走曲线和紧急破坏真空时的隋走曲线。5)停机后高压内外缸及中压缸上下壁温度的下降曲线。6)通流部分轴向、径向间隙。2.在运行操作方面:1)汽轮机冲转前必须符合以下条件,否则禁止启动:①大轴晃动度下超过原始值的O.02mm。②高压内缸上下温差不超过35℃,高压外缸及中压缸上下温差不超过50℃。③主蒸汽、再热蒸汽温度至少高于汽缸最高金属温度60~100℃,但不应超过额定汽温,蒸汽过热度不低于50℃。2)冲转前进行充分盘车,一般不少于2~4h,并尽可能避免中间停止盘车。3)热态启动时应严格遵守运行规程中的操作规定,当汽封需要使用高温汽源时,应注意与金属温度相匹配,轴封和管路经充分疏水后方可投汽。4)启动升速中应有专人监视轴承振动,如果有异常,应查明原因并进行处理。5)机组启动中,因振动异常而停机后,必须经过全面检查并确认机组已符合启动条件,仍要连续盘车4h,才能再次启动。6)启动过程中疏水系统投入时,应注意保持凝汽器水位低于疏水扩容器标高。7)当主蒸汽温度较低时,调节汽阀的大幅度摆动,有可能引起汽轮机一定程度的水冲击。8)机组在启、停和变工况运行时,应按规定的曲线控制参数变化。当lOmin内汽温直线下降50℃以上时,在立即打闸停机。9)机组在运行中,轴承振动一般不应超过0.03mm,超过0.05mm时应设法消除。10)停机后应立即投入盘车。当盘车电流较正常值大、摆动或有异音时,应及时汇报、分析、处理。当汽封摩擦严重时,应先改为手动的方式盘车180°,待摩擦基本消失后投入连续盘车。当盘车盘不动时,禁止用天车强行盘车。11)停机后应认真监视凝汽器、除氧器、加热器的水位,防止冷汽、冷水进入汽轮机,造成转子弯曲。12)停机后应检查再热器减温水阀和I级旁路减温水阀是否关闭严密。13)汽轮机在热状态下,如主蒸汽系统截止阀不严,则锅炉不宜进行水压试验如确需进行,应采取措施,防止水漏入汽轮机。14)热态启动前应检查停机记录,并与正常停机曲线比较,发现异常情况应及时汇报处理。15)热态启动时应先送汽封,后抽真空,高压汽封使用的高温汽源应与金属温度相匹配,轴封汽管道应充分暖管、疏水。防止水或冷汽从汽封进入汽轮机。四、汽轮机超速事故汽轮发电机组是在高速下工作的精密配合的机械设备。汽轮机作为原动机,具有强大的动力矩,在运行中调节系统一旦失灵,就可能使汽轮机转速急剧升高;转子零件的应力将达到不允许的数值,可能使叶片甩脱、轴承损坏、转子断裂,甚至整个机组报废。因此,汽轮机超速是对人身安全和设备危害极大的恶性事故。一、事故原因1、调节系统有缺陷
不合格的调节系统,汽轮机一旦甩掉全负荷后,机组不能维持转速在危急保安器动作转速以下,转速飞升过高,其原因为:
1)调速汽阀不能正常关闭或漏汽量过大。
2)调节系统迟缓率过大,调节部件或传递机构卡涩。
3)调节系统的速度变动率过大。
4)调节系统动态特性不良。
5)调节系统调整不当。如同步器调整范围、配汽机构膨胀间隙不符合要求等。2、汽轮机超速保护系统本身故障汽轮机超速保护系统一般分为机械超速保护和电超速保护,其中电超速保护又分为DEH保护和OPC保护。目前最新的超速保护系统已经将机械超速保护取消了,因此电超速保护的作用也越来越关键了。1)危急遮断器不动作或动作转速过高;2)自动主汽门和调整汽门卡涩;
3)抽汽止回阀失灵,发电机跳闸后高加疏水汽化或邻机抽汽进入汽轮机4)重锤或飞环导杆卡涩。
5)弹簧受力后产生过大的径向变形,以至于孔壁产生摩擦。
6)脱扣间隙大,撞击子飞出后不能使危机保安器滑阀动作。另外危机保安器滑阀卡涩、自动主汽阀或调速汽阀卡涩、蒸汽返入缸内,都能引起汽轮机超速。危机保安器动作过迟或不动作,也将会引起超速。总之汽轮机超速保护系统是汽轮机超速的最后一道屏障,需要认真做好保障。3、运行操作、调整不当
1)由于油质管理不善,例如汽封漏汽大而蒸汽漏入油内,引起超速和保安部套生锈卡涩。2)运行中同步器调整超过了范围,这不但会造成甩负荷后机组蜚声转速提高,还会使调节部套失去脉动作用,从而造成卡涩。3)主蒸汽品质不合格,含有盐分,机组又长期带某一负荷运行,将会造成自动主汽阀和调速汽阀阀杆结盐垢而卡涩。4)超速实验时操作不当,造成转速飞升猛增。二、事故现象1)功率表指示到零。2)转速或频率表指示值连续上升。3)机组声音异常,振动逐渐增大。三、事故处理方法
汽轮机机组严重超速是汽轮机恶性事故之一,如果处理不当,会因转子转速过高使汽轮机与发电机转子上的零件由于离心力过大而损坏,甚至甩出机内致使事故扩大。1)如果危急保安汽未动作,转速超过额定值的112%,应立即手打危急保安器,破坏真空故障停机。2)如果危急保安器动作而自动主汽阀、调速汽阀卡住或关闭不严时,应设法关闭上述各汽阀或立即关闭电动主汽阀。3)如果采取上述办法后机组转速仍然不降低,则应迅速关闭一切与汽轮机相连的汽阀,以截断汽源。4)必要时可以要求运行人员将发电机励磁投入。5)机组投停下后,必须全面检修好调速与保安系统的缺陷,重新启动后,在并列前,必须做危急保安器超速试验,确认动作转速正常后方可投入正常运行。四、预防措施避免超速的发生,重在预防,为此应采取如下措施:
1、对调节保安系统的一般要求:各超速保护装置均应完好并正常投入;
2)在正常参数下调节系统应能维持汽轮机额定转速下运行;
3)在额定参数下,机组甩去额定负荷后,调节系统应能将机组转速维持在危急保安器动作转速以下:
4)调节系统的速度变动率应不大于5%,迟缓率应小于O.2%(大机组);
5)自动主汽门、再热主汽门及调节汽门应能迅速关闭严密、无卡涩;
6)调节保安系统的定期试验装置应完好可靠。
2、调节保安系统定期试验:1)调节保安系统定期试验是检查调节保安系统是否处良好状态,在异常情况下是否能迅速准确动作,防止机组严重超速的主要手段之一。有关定期试验要按规定进和行。
2)新安装机组或大修后、或危急保安器解体或调整后、或停机一个月后再交启动时、或机组甩负荷试验前,应提升转速进行危急保安器动作试验。提升转速试验时,应满足制造厂对转子温度的要求。
3)机组每运行2000h后应进行危急保安器充油试验。部分200MW机组在高压缸胀差超过+3mm时进行危急保安器充油试验,可能出现危急保安器杠杆脱不开,而造成机组跳闸。
4)每天进行一次自动主汽门活动试验。带固定负荷的机组,每天或至少每周进行一次负荷较大范围的变动,以活动调速汽门。装有中压调整汽门定期活动装置的机组,每天或至少每周进行一次中压调速汽门活动试验。
5)每月进行一次抽汽止回阀关闭试验,当某一抽汽止回阀存在缺陷时,禁止汽轮机使用该段抽汽运行。
6)大修前后应进行汽门严密性试验。
7)机组安装后应与制造厂联系,取得同意后进行甩负荷试验。试验前应先进行节系统静态试验、危急保安器动作试验、汽门严密性试验、抽汽止回阀试验,并在各项试验合格后才能进行。
3、防止汽门卡涩的措施:1)汽轮机严重超速事故大多数是由于汽门卡涩等原因不能及时严密关闭而引起的。防止汽门卡涩,保证其能迅速严密关闭,是防止严重超速事故的关键。
2)高、中压自动主汽门错油门下部节流旋塞应拧紧固定。
3)调节汽门凸轮间隙及调节汽门框架与球形垫之间间隙应调整适当,以保证在热态时调速汽门能关闭严密,关可在热态停机后检查凸轮是否有一定间隙来核对冷态凸轮间隙是否适当。
4)大修中应检查门杆弯曲和测量阀杆与套简间隙,不符合标准的应进行更换或处理。
5)检修中检查门杆与阀杆套是否存在氧化皮。对较厚的氧化皮应设法清除,氧化皮厚的部位可用适当放大间隙的办法来防止卡涩。
6)检修中应测量主汽门及各调节汽门预启阀行程,并检查是否卡涩。如有卡涩,必顺解体检查处理。解体时应彻底除去氧化皮,阀蝶与阀座接触部分的垢迹及氧化皮也应认真清理,并且用红丹油作接触检查。
7)蒸汽品质应符合要求,防止门杆结垢卡涩。
8)阀座松动、抬起、导致门杆跳动,甚至运行中门杆断裂。
4、对油系统的要求:1)调速部油系统管道中的铸造型砂等杂物应彻底清理干净。
2)机组安装时油系统的施II艺与油循环要求应符合(84)基火字第145号文《汽轮发电机油系统施II艺暂行规定》的要求。
3)润滑油中可添加防锈剂,检修时调节部套可在防锈母液中浸泡24h,以提高防锈效果。
4)为防止大量水进入油系统,应采用不易倒伏的汽封型式。汽封间隙应调整适当,汽封系统设计及管道配置合理,汽封压力自动调节正常投入。
5)前箱、轴承箱负压不宜过高,以防止灰尘及水、汽进入油系统。一般前箱、轴承箱负压以12~20mm水柱为宜(或轴承室油档无油及油烟喷出即可)。
五、汽轮机真空下降汽轮机运行中,凝汽器真空下降,将导致排汽压力升高,可用焓减小,同时机组出力降低;排汽缸及轴承座受热膨胀,轴承负荷分配发生变化,机组产生振动;凝汽器铜管受热膨胀产生松弛、变形,甚至断裂;若保持负荷不变,将使轴向推力增大以及叶片过负荷,排汽的容积流量减少,末级要产生脱流及旋流;同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力,有可能损伤叶片。
汽轮机真空下降有急剧下降和缓慢下降两种情况。以下根据这两种情况分别论述其中原因和处理措施。一、事故原因1、真空急剧下降原因
1)冷却循环水中断冷却循环水中断的故障可从循环水泵的电流和水泵出口压力来分析判断,如发现循环水泵电机电流和水泵出口压力到零时,即可确认循环水中断。这时如不属于厂用电中断就应立即起动备用泵(正常情况下备用泵会自动起动),注意在操作过程中要根据真空变化情况适当降低汽轮机负荷并严密监视汽轮机真空。当真空下降到最低允许值仍不能恢复正常运行且有继续下降趋势时,要采取紧急停机措施。
2)后轴封(低压缸轴封)供汽中断后轴封供汽中断时将会有大量的空气漏入排汽缸,不但会使汽轮机真空迅速降低,同时还会因冷空气冷却轴颈使转子收缩造成负的胀差。后汽封中断通常是由于负荷大幅度变化、汽封压力调整器失灵、供汽汽源中断、汽封系统进入等情况造成的。
3)真空泵故障因真空泵喷嘴堵塞、隔离箱水位控制失灵等情况时,都会使真空泵工作失常。这时可切换至备用机运行,对故障机进行处理。4)射水抽气器工作失常
如果发现射水泵出口压力,电机电流同时到零,说明射水泵跳闸;如射水泵压力.电流下降,说明泵本身故障或水池水位过低。发生以上情况时,均应启动备用射水磁和射水抽气器,水位过低时应补水至正常水位。5)凝汽器满水凝汽器满水通常由于水位控制失灵、凝汽器铜管泄漏以及运行人员维护不当等因素造成的。可通过凝结水泵出口压力、电机电流心脏凝汽器外壳温度颁情况作出判断,严重时会从真空泵排汽管喷出水来。此时可起动备用凝结水泵开大凝结水泵出口控制阀迅速排水,必要时可将部分凝结水直接排放入地沟,直到水位恢复正常。
6)真空系统大量漏气真空系统大量漏汽的情况通常是由于膨胀不均匀或机械碰撞造成真空系统管路或管件破裂引起的。2、真空缓慢下降的原因及处理:
真空缓慢下降所涉及的因素较多,一般对机组的安全威胁不太大,但检查原因却往往比真空急剧降低的情况更加困难。真空缓慢下降的原因一般可归纳为以下几个方面:
1)真空系统不严密真空系统不严密的典型特征是真空降到某一定值即保持稳定,这说明漏气量和抽气量达到了平衡。而且随着负荷的升高,汽轮机真空也随着提高。真空系统容易泄漏的地方通常是抽汽管道、汽缸法兰、人孔门、中低压缸排气连接管与汽缸连接法兰部位。真空系统的严密性,一般规定在满负荷的情况下或额定负荷的40%以上的稳定工况下进行检查试验。
2)凝汽器水位升高
引起凝汽器水位升高的原因一般可分为两类。
①凝结水泵工作不正常。这时通常表现为凝结水泵电机电流减小、水泵出口压力降低。这时应注意检查凝结水泵吸入口切断阀水封、水泵轴封盘根、密封水源是否正常,水泵与凝汽器汽侧联络管上的阀门是否开启,水泵是否有摩擦等异音。必要时可起动备用泵,将故障设备停下进行检查维修。
②凝汽器铜管破裂。这时可通过凝结水硬度来检查判断。另外还应检查凝结水泵备用泵出口逆止阀是否严密,即是否存在凝结水短路循环的情况。
3)循环水量不足循环水量不足表现为在同一负荷下,凝汽器循环水进出口水温差增大。这时应注意检查循环水泵工作是否正常。
4)真空泵工作不正常或效率降低真空泵工作不正常或效率降低表现为真空降低、端差增大。这时应注意检查其进出口压力是否正常,冷却水量是否足够,喷嘴是否堵塞。
5)汽轮机凝汽器铜管结垢,循环水冷却设备工作效率低等情况都会造成汽轮机真空降低。这时可以通过凝汽器端差、进水温度的变化进行分析判断。二、事故现象
1)凝汽器真空下降,排汽温度升高。2)机组负荷降低或同样负荷下主蒸汽量增大。3)凝汽器水位升高。4)循环水泵、凝结水泵、循环水冷却设备等工作出现异常。三、事故处理方法
视凝汽器真空使急剧下降还是缓慢下降,根据造成的原因不同而采取不同的处理方法,要根据凝汽器真空值的下降数,依照运行规程的规定降低机组负荷(运行规程中都有真空值和机组负荷的对应表)。减负荷过程中,若故障一时处理不了,凝汽器真空值降到允许最低值时仍继续下降,则需停机处理。
1)发现真空下降时首先要对照表计。如果真空表指示下降,排汽室温度升高,即可确认为真空下降。在工况不变时,随着真空降低,负荷相应地减小。2)确认真空下降后应迅速检查原因,根据真空下降原因采取相应的处理措施。3)应启动备用射水轴气器或辅助空气抽气器。4)在处理过程中,若真空继续下降,应按规程规定降负荷,防止排汽室温度超限,防止低压缸大气安全门动作。
六、汽轮发电机轴瓦乌金熔化或损坏实际上轴瓦的乌金融化或者损坏只能是最终故障表象,造成乌金融化或者损坏的原因多种多样,但是最终的体现不外乎温度急剧升高和振动急剧增大导致。一、事故原因1)由于发生水击或机组过负荷,引起推力轴瓦损坏。2)轴承断油。一般由以下原因引起:①运行中油系统切换时发生误操作;②启动或停机过程中润滑油泵工作失常;③汽轮机启动、升速过程中,在停止高压电动油泵时没注意监视油压,此时若主油泵失压,且电动润滑油泵又没有联动起来便引起断油;④油箱油位过低,空气进入输油管道使润滑油压下降或油系统中进入空气;⑤油系统积存空气未能及时排除,往往会造成轴瓦瞬间断油;⑥厂用电中断事故停机中,直流油泵因故没能及时投入造成轴瓦断油;⑦油管道断裂或发生泄漏造成油压下降而使轴瓦供油中断;⑧轴瓦在运动中移位,如轴瓦转动,造成进油孔堵塞而断油;⑨安装或检修时油系统内留有棉纱、抹布等杂物造成油系统堵塞而断油。3)机组强烈振动。由于机组强烈振动,会使轴瓦油膜破坏而引起轴颈与乌金研磨损坏,也可能使轴瓦在振动中发生位移,造成轴瓦失常或损坏。4)轴瓦本身缺陷。在轴瓦加工制造过程中,乌金浇铸质量不良,如浇铸乌金前瓦胎没有清洗干净,没有挂锡或挂锡质量不符合要求,在运行中发生轴瓦乌金脱落或乌金龟裂等问题。5)润滑油中夹带有机械杂质,损伤乌金面,引起轴承损坏。6)油温控制不当,引起轴承油膜的形成与稳定,都会导致轴瓦乌金损坏。而以上原因背后深层次挖掘其中的管理原因有几下方面:1、检修方面的原因
由于检修方面的原因造成径向支撑轴承或推力轴承工作失常,大多发生在大、小修后,机组启动或试运过程中,或者启动前的试验中。主要原因有:轴承乌金面接触不良;调整各轴承润滑油分配量时,轴承润滑油入口油孔调整失当;油管中残留异物(棉纱、破布、漆片、沙土);调整轴瓦垫片时忘记开油孔;轴承间隙、过盈量的过大或过小;润滑油系统充油时,放进了脏油或油中含水等都会造成运行中轴承工作失常、断油、烧瓦。
2、运行方面的原因
轴封漏汽过大造成油中有水而没有及时过滤,油中有水破坏了轴承的润滑条件。现在更有一种理论认为,油中的水珠在油膜的高压下会变成固体冰,直接破坏轴承的乌金表面。
润滑油温调不当,太高或太低,使轴承油膜形成不好,引起轴承处于半液体摩擦状态,并伴随有机组的振动,构成轴承润滑不良的恶性循环,使轴承发生故障。
运行中清洗油冷却器或润滑油过滤网后,投入前没有排净油系统内的空气,使汽轮机在运行中瞬间断油。
油冷却器中润滑油压力应大于冷却水压力,但在夏季运行中,为降低润滑油温开大冷却水补水门,如控制不好,有时会使水压大于油压,一旦油冷却器铜管泄漏,会造成油中大量存水。
润滑油过滤网或主油箱上的过滤网应根据网前网后压差的增大情况及时清洗,否则压差过大时会损坏过滤网。若碎网片进入油系统中,则会造成严重后果。
运行中主蒸汽温度骤然降低,造成汽轮机水击,使轴向推力增大。或汽水质量不合格,汽轮机叶片严重积垢,通流面积减小,使转子的推力增大,造成推力轴承损坏。
上述原因是造成径向支撑轴承和推力轴承工作情况变坏,引起轴瓦钨金损坏的一些主要原因。二、事故现象
1)轴承回油温度超过75℃或突然连续升高至70℃。2)主轴瓦乌金温度超过85℃,推力瓦乌金温度超过95℃。3)回油温度升高且轴承内冒烟。
4)润滑油压下降至运行规程允许值以下,油系统漏油或润滑油泵无法投入运行。5)机组振动增加。三、事故处理办法
在机组运行中发现以上现象而证明轴瓦已发生异常或损坏,应立即打闸故障停机,检查损坏情况采取检修措施进行修复。四、支撑轴承和推力轴承故障
轴承损坏事故,主要针对汽轮发电机组的推力轴承和支持轴承而言。现分述如下:1、推力轴承烧损的原因及处理原则如果仅仅是推力轴承烧损,则常常是和轴向位移事故联系在一起的。当正向或负向推力超过推力瓦承载能力时,或推力瓦油膜破坏时,都将发生推力瓦烧损事故。造成推力瓦烧损的原因一般有以几个方面:1)汽轮机发生水击或蒸汽温度下降处理不当。2)由于蒸汽品质不良,叶片结垢。3)机组突然甩负荷或中压缸汽门瞬间误关。4)油系统进入杂质,使推力瓦油膜破坏。推力瓦烧损的事故主要表现为轴向位移增大,推力瓦乌金温度及回油温度升高,外部象征是推力瓦冒烟。当发现轴向位移逐渐增加时,应迅速减负荷使之恢复正常,特别注意检查推力瓦块金属温度和回油温度,并经常检查汽轮机运行情况和倾听机组有无异音,测量振动。2、支撑轴承烧损的原因及处理支持轴承烧损的原因主要是润滑油压降低,轴承断油,个别是情况也有电流击穿油膜,油质不良或油温过高,使油膜破坏。
①轴承断油的原因如下:1)运行中进行油系统切换时发生误操作,而对润滑油压未加强监视,使轴承断油,造成烧瓦。2)机组定速后,停调整速油泵时未注意监视油压,射油器因进空气而工作失常,使主油泵失压,润滑油压降低而又未联动,几个因素合在一起,使轴承断油,造成群瓦烧损。3)油系统积存在大量空气未及时排除,使轴瓦瞬间断油。4)汽轮发电机组在启动和停止过程中、高、低压油泵同时故障。5)主油箱油位降到零以下时,空气进入射油器,使油泵工作失常。6)厂用电中断,直流油泵不能及时投入,如保险熔断,直流电源或油泵故障等。
7)安装或检修时,油系统存留棉球等杂物,使油管堵塞。8)轴瓦在检修中装反,运行中移位。9)机组强烈振动,轴瓦乌金研磨损坏。五、预防措施
轴瓦乌金温度及回油温度急剧升高,一旦油膜破坏,机组振动增大,轴瓦冒烟。此时应立即手打危急保安器,解列发电机。
为减轻轴瓦损坏程度,遇到下列是情况之一时,也应立即打闸停机:1)任一轴承回油温度超过75℃或突然连续升高超过70℃。2)轴瓦乌金温度超过90℃。3)润滑油压下降到0.04MPa,启动交、直流油泵无效。
为防止轴瓦烧损,应采取如下技术措施:1)为保证油泵和联动装置的可靠性,润滑油泵的电源必须可靠,调速油泵和交流润油泵的电源由两段厂用电分供,以防两台油泵同时失去电源。机组运行中,高压油泵、交流油泵、直流油泵和低油压保护装置应定期进行试验,保证可靠好用。在每次机组启动前,要进行油压联动试验。在正常停机前要先试验交、直流油泵,确认其良了后,再进和停机。直流润滑油泵和直流密封油泵故障应及时修复。直流润滑油泵电源保险丝,在许可的情况尽量选用较高等级。机组大、小修后,均应进行直流油泵的带负荷启动试验。调速油泵和润滑油泵工作失常时,按下述原则处理:在汽轮机启动过程中,调速油泵发生故障时,应迅速启动交流润滑油泵,停止故障油泵,并停止汽轮机的启动。打闸停机过程中,交流润滑油泵发生故障时,应迅速启动直流油泵,继续停机。停机时发现交、直流润滑油泵都故障时,应保持主机在正常下继续空负荷运行,直到一台油泵修复为止,此时故障泵应设法迅速立即修复。2)为防止油系统切换时发生误操作,冷油器油侧进、出油门应有明显的禁止操作的警告牌。在进行油系统操作时,如串联与并联运行方式的切换,投入备用冷油器或滤油器等必须按事先填好的操作票逐项进行,并注意将容器内的空气排净。操作时由汽轮机运行负责人监护,操作人与司机密切配合,注意监视油压、油温、油流。机组启动前向系统供油时,应首先启动交流润滑油泵,缓慢开出口门,通过充油门排除调速系统积存的空气,然后再启动调速油泵。在启动盘车前,要确认油压、油温、油流正常。3)机组启动定速后,停用调速油泵时,要缓慢地关闭出口门,设专人监视主油泵出口油压和润滑油压的变化。发现油压降低时,立即通知操作人员开启油泵出口门,查明原因,采取相应措施。4)安装或检修时,对有可能发生位移的瓦胎,应加止动装置。切实防止轴瓦位置装错油孔不对,加堵板不拆或有棉纱布等杂物留在油系统内。5)汽轮机轴承应装有防止轴电流的装置,保证轴瓦乌金温度及润滑油系统内各油温测点指示准确。
七、汽轮机振动故障当机组振动过大时,会使叶片、围带、叶轮等各部件的应力增加,从而产生很大的交变应力,导致疲劳而损坏;使机组动、静部分发生磨损;使各链接部件松动;直接造成运行事故。当机组振动过大,同时又发生在高压缸端侧时,有可能危及保安器误动作而发生停机事故。一、汽轮机异常振动故障及应对措施汽轮机组异常振动是机日常运行中最常见的故障之一,其主要原因是由于气流激振、转子热变形、摩擦等因素的影响而产生的。因此在此类故障的处理中,对汽轮机异常振动原因判定格外重要,只有查明根源才能对症下药。1、气流激振导致的异常振动气流激振导致的汽轮机异常振动主要具备下述两点特征:a)产生量值较大的低频分量;b)振动的增幅会明显受到汽轮机运行参数的影响,存在显著的突发特点。此类振动产生的缘由主要是因为汽轮机转子叶片末端在紊乱气流的影响下产生不均衡气流而导致。针对此类振动常见的应对措施为不间断地调整汽轮机机组给水量并调节高压调速气阀,确定造成气流激振的机组运行状态,通过降低负荷变化速率和规避导致气流激振负荷范围的方法避免气流激振再次出现。2、转子热变形及摩擦导致的异常振动转子热变形亦是导致汽轮机异常振动的诱因之一。若一倍频振幅的增长同转子温度及蒸汽参数间有着紧密关联,且汽轮机冷态启动定速符合相关条件后,机组转子叶片易因热变形而弯曲,从而导致机组出现异常振动,或导致机组内部出现较严重的摩擦现象,从而引起涡动或抖动。这是因为随着转子的热弯曲变形,其在转动中会产生不平衡力,此时虽然振动信号主频仍以工频为主,但在非线性因数及冲击的影响下,会产生一定的分频、高频或倍频分量,进而引发振动。而当摩擦产生时,机组相位及幅值将不再产生波动,这会使得振幅迅速增加,引起更强烈的振动。针对此类故障,通常采用的处理措施为更换机组转子。3、汽轮机调速系统故障及应对措施汽轮机日常运行中时常会出现调速气门摆动现象,这种摆动极易引起汽轮机轴瓦振动的大幅增加,威胁汽轮机稳定有效运行。具体表现可归纳为以下几点:1)汽轮机启动时转子不易定速,转速摆动可达±20r/min;2)汽轮机运行时主泵口油压会经常出现瞬间的大幅起落;3)机组运行时,高压调速气门会发生左右的大幅摆动,尤其是阀门位置,振动极为明显,甚至会导致轴瓦的损毁。对于此类故障常用的处理措施有:a)对调节系统的管路进行改良;b)增强油质管理,定期对汽轮机中的过滤装置进行全面检测,及时更换失效或损坏的过滤器;c)加强对汽轮机电液伺服阀的维护管理,定期清洗和更换阀内滤网。4、汽轮机凝汽器真空故障及应对措施对汽轮机而言,其热效率的达成是借助凝汽器在排气口构建并维持一定真空度而实现的。若凝汽器维持的真空度出现下降,则会对汽轮机正常运行造成直接的负面影响,特别是在高温环境下,影响效果会进一步扩大。这种故障出现的原因主要有凝汽器真空密封性不足、凝汽器结垢等诸多因素。针对其的解决措施主要有下述几种:1)加强日常预防管理。减少凝汽器真空度可通过检测真空系统或喉部下凝汽器气侧实施灌水实验,一旦发现应当及时予以处理。此外还应定期对喷嘴进行清垢,定期检测汽轮机轴封情况,消除机组潜在漏气点;2)及时对凝汽器结垢进行化学清垢。一般而言应当选择浓度不超过5%的氨基磺酸充当主洗剂对凝汽器铜管进行清洗,清洗时洗剂中还应加入浓度0.2%的氢氟酸、浓度0.5%的酸性缓蚀剂与铜缓蚀剂和适当的渗透剂,在冲洗时洗剂流速应控制在0.1m/s左右。此外清洗时应当循环清洗,直至相邻两次清洗的酸度测定完全一致时方可结束清洗。5、汽轮机积盐的原因及应对措施在汽轮机运行中受到所用水质的影响或设备运行的问题,汽轮机中时常会生产大量盐垢,盐垢一旦生产便会严重影响汽轮机运行效率。因此,为避免积盐现象的出现,不仅要严格监管汽轮机用水的水质,而且还应实时测定汽轮机饱和蒸汽机过热蒸汽中的盐分含量。一般而言,当汽轮机运行正常时,其饱和蒸汽的含盐量会等同或略高于过热蒸汽。当过热蒸汽盐含量高于过饱和蒸汽时,则表明汽轮机中存在严重的积盐现象,此时应当及时停机,对汽轮机进行全面清洗。常用的清理手段有手工除垢和喷砂除垢,若上述方法无法完全除垢,则可使用柠檬酸溶液或软水对汽轮机进行进一步清洗。具体清洗方法如下所述:1)软水冲洗。先通过蒸汽对软水进行加热,待温度达到85℃以上时,使用水泵将软水自汽轮机排气管的临时管注入汽缸中,注入的软水自排汽缸和抽汽管道排出。清洗时间隔0.5h对气门排出软水含钠量检测,直至进出口钠含量基本一致时方可停止清洗;2)柠檬酸溶液清洗。首先调配浓度介于1.5%~2.0%的柠檬酸溶液,并向其中添加浓度为0.35%的二零甲苯硫脲充当缓蚀剂,然后用蒸汽将其加热至90℃以上,随后通入氯气将其酸碱度调整至3.5~4之间,最后将调配好的溶液通过水泵注入汽缸内,在缸内进行1h的循环清洗,清洗时溶液温度应保持稳定。循环清洗亦应重复多次,直至进出口溶液成分基本一致时方可停止二、轴承的轴向振动引起轴承轴向振动过大的原因有如下几点:1、轴瓦受力中心跟轴承座几何中心不重合;轴承座不稳固。挠曲的转子在旋转时,将力图使轴瓦及轴承座作相应的偏转,但轴承无法追随轴颈的偏转只能形成轴向振动。轴向振动的幅值同转子的挠曲程度成正比,而各轴承振动的相位则取决于转子挠曲弹性线的形状。在一阶临界转速附近转子2个轴承的轴向振动相位相反。而在二阶临界转速附近转子2个轴承的轴向振动相位则相同。2.汽流激振一般情况下,汽轮机组中的高中压转子是发生汽流激振的主要部件。其原因是汽轮机内流中的蒸汽会发生一定程度的膨脹,这样一来,一方面会使高中压转子产生切向力转矩,另一方面还会产生一个从高压端到低压端的轴向力,在这2种外力作用下,高中压转子的叶片会在不
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