一起300 MW機組汽缸進冷汽事故的處理

王軍泓

(陜西渭河發電有限公司，陜西 咸陽 712085)

2009-07-07某廠5號機組啟動中，因汽輪機抽真空后冷汽進入汽缸，引起高、中壓缸溫度下降，上下缸溫差增大，汽輪機局部動靜間隙消失，產生動靜摩擦而造成盤車跳閘。但運行人員未能及時發現盤車跳閘，汽輪機大軸進而產生彈性彎曲，手動無法盤動轉子，后經采用悶缸、手盤轉子等一系列直軸措施，投入連續盤車。5號機組開機并網后，運行狀況良好，各主要參數正常。

5號汽輪機是哈爾濱汽輪機廠生產的亞臨界、一次中間再熱、兩缸、兩排汽反動式機組，型號為N300-16.7/537/537。機組高中壓轉子是一根聯合轉子，長度為6 983.6 mm，由耐熱合金鋼整鍛而成，調節級在中間，高中壓部分各置前后，汽流方向相反布置，盤車轉速為3.55 r/min。高中壓端部軸封間隙單側為0.50 mm，汽缸內隔板汽封、葉頂汽封、平衡環汽封單側間隙為0.80 mm。汽輪機高、中壓缸外缸金屬溫度的測點共布置3對，分別位于高壓缸排汽測、中壓缸排汽側以及中壓缸中部三段抽汽口處。根據運行規程規定，汽缸上下溫差應不大于42 ℃。

1 事故經過

2008-07-05T21:47，根據調度安排5號機調峰停運。22:10，鍋爐密閉，汽包壓力為6.6 MPa，進行自然降壓；汽機盤車投入，真空破壞后關閉機側主汽、再熱汽管道疏水手動門。

2008-07-07T08:00，按調度命令啟動5號機。此時，鍋爐汽包壓力為0.35 MPa，汽缸溫度為344 ℃ /366 ℃。

10:10，汽機送軸封，抽真空。當真空上升到53 kPa時缸溫開始下降，此時高壓下缸溫度280 ℃。

10:52，高壓下缸溫度降至105 ℃，上下缸溫差達212 ℃，盤車跳閘，上下缸溫差繼續增大。

12:00，運行人員發現盤車跳閘，電動投不上，手動也盤不動，此時高壓下缸溫度已開始回升。

12:29，鍋爐熄火，汽機破壞真空，關閉所有疏水悶缸。

15:52，高壓下缸溫度降至152 ℃，中壓下缸溫度(抽)降至285 ℃。因此，開啟高中壓缸本體疏水和高排逆止門前后疏水，手緊高旁以及本機二段、四段至備汽電動門，手緊高旁減溫水隔離門，高、中壓下缸溫度最低至99.8 ℃和167 ℃，隨后逐漸回升。

16:30，全關高中壓缸本體疏水以及高排逆止門前疏水，進行悶缸，每小時開啟疏水10 min。

17:20，解列備汽聯箱，汽包壓力為0.8 MPa，鍋爐全面放水。

2 處理過程

2.1 倒鏈盤轉子

2008-07-07T15:50，在多次手動盤轉子盤不動的情況下，打開3號軸承蓋，用行車掛上20 t倒鏈嘗試將轉子翻動180°。當轉子翻到45°時，前箱大軸彎曲表指示由1.0 mm逐漸變化到1.65 mm，盤動時缸內有明顯的摩擦聲。這時汽缸出現了二次進冷汽，下缸溫度再次下降，高壓缸上下溫差由130 ℃增大至180 ℃，中壓缸上下溫差由65 ℃增大至180 ℃，轉子無法繼續翻動，只能停止翻動轉子。

17:00，用倒鏈將轉子盤回原位置，繼續悶缸，等待汽缸溫差減小后再嘗試盤動轉子。此時前箱大軸彎曲表數值為1.56 mm。定期監視前箱大軸彎曲表，從2008-07-07T19:00～2008-07-08T01:51，表值從1.41 mm降為1.02 mm。

2.2 間斷盤轉子直軸

2.2.1 轉子盤至150°

2008-07-08T02:10，高壓缸上下溫差88 ℃，中壓缸上下溫差90 ℃。手動盤轉子，感覺較輕，前箱大軸彎曲表由1.02 mm變為1.00 mm。

02:13，電動點動盤車，轉動約150°后盤車電流過大(約62 A)，盤不動，停盤車。此時前箱大軸彎曲表由1.00 mm逐漸增大到2.18 mm，高中缸內有明顯的摩擦聲，繼續悶缸直軸。監視前箱大軸彎曲表，從02:50～05:30表值從1.95 mm降為1.10 mm。

2.2.2 轉子盤至210°

05:35，高壓缸上下溫差69 ℃，中壓缸上下溫差84 ℃，再次手動盤轉子感覺較輕。

05:39，點動盤車將轉子盤了60°，相當于在原始位置盤了轉子210°，前箱大軸彎曲表由1.07 mm變為1.23 mm，高中缸摩擦聲仍很明顯，繼續悶缸直軸。監視前箱大軸彎曲表，從06:06～08:08表值從1.18 mm降為1.10 mm。

2.2.3 2次盤轉子180°

09:35，高壓缸上下溫差56 ℃，中壓缸上下溫差76 ℃。點動盤車，翻轉子180°，前箱大軸彎曲表由1.09 mm變為1.89 mm。盤動過程中高中壓缸摩擦聲仍很明顯，繼續悶缸直軸。監視前箱大軸彎曲表，從9:40～10:47表值從1.89 mm降為1.17 mm。

10:48，高壓缸上下溫差53 ℃，中壓缸上下溫差74 ℃。再次盤轉子180°，前箱大軸彎曲表由1.17 mm變為1.27 mm，這次轉子有惰走現象，惰走約15°。從10:58～11:15表值從1.24 mm降為1.20 mm。

2.2.4 轉子再盤540°

11:16，高壓缸上下溫差47 ℃，中壓缸上下溫差73 ℃。電動盤轉子540°，電流35 A，前箱大軸彎曲表由1.20 mm變為1.24 mm。

2.3 轉子投連續盤車

11:30，高壓缸上下溫差47 ℃，中壓缸上下溫差73 ℃，前箱大軸彎曲表1.22 mm。

11:35，投電動連續盤車，監視彎曲表在1.18～1.22 mm擺動，大軸晃動約0.04 mm，汽封處有明顯摩擦聲音，盤車電流33 A。隨著連續盤車，大軸彎曲和晃動幅度以及盤車電流都逐漸減小。

15:30，前箱大軸彎曲表擺動在1.13～1.15 mm，盤車電流已降至正常值31 A。

16:32，高壓缸上下溫差43 ℃，中壓缸上下溫差63 ℃。停盤車后扣3號軸承蓋，在此期間每小時點動盤轉子180°。

18:10，封完3號軸承蓋投入連續盤車，前箱大軸彎曲表為1.12～1.13 mm，盤車電流31 A。傾聽高中壓缸端部及軸封有清脆的間斷性摩擦聲。

22:00，摩擦聲音明顯減小。

2008-07-09T08:00，高壓后軸封有輕微短暫的摩擦聲。

14:00，所有異音全部消失，機組恢復正常備用狀態。

3 原因分析

5號機在本次停機后處于熱備用狀態，鍋爐持壓，機側主、再熱汽管道疏水門全部關閉。再熱管道內的余汽經過30多小時已凝結成水，大量疏水積聚在再熱管道的最低點，即高排逆止門前后水平管段。

當汽輪機抽真空后，高壓缸呈負壓狀態，由于高排逆止門不嚴，再熱冷段的疏水汽化后變為濕蒸汽進入高壓下缸，引起下缸溫度快速下降，由7月7日10:28時的321 ℃下降到11:42時的57.8 ℃。由于該機組的高壓外缸疏水與中壓外缸疏水合并為一根管道通過氣控疏水門排至本體擴容器，所以冷汽也串入中壓外缸，引起中壓外缸溫度從10:52時的317 ℃降到11:03時的207 ℃。冷汽進入汽缸使上下缸溫差增大，汽缸變形導致局部動靜間隙消失，動靜摩擦時盤車電機電流上升，直至熱偶動作使電機跳閘。因上下缸存在較大溫差，使轉子在停轉后產生了彎曲變形。

汽缸第1次進冷汽后，機組破壞真空，關閉所有疏水悶缸。由于此時再熱器管道內仍存有一定量的疏水，加之本機二段至備汽電動門無法關嚴，再熱器壓力達0.06 MPa，冷汽沿高排管道就再次進入高壓下缸，引起汽缸溫度第2次下降，高壓下缸由15:52時的152 ℃下降至16:24時的99.8 ℃，中壓下缸由15:57時的285 ℃下降到16:10時的167 ℃。

4 預防措施

為了防止汽輪機組在啟動中發生汽缸進冷汽的情況，結合5號機此次事故分析處理，在對有關系統進行改進的基礎上，做好以下預防措施。

(1) 強化運行人員的工作責任心。要求運行人員注意盤車狀態，認真監視缸溫等本體參數，定期巡回檢查，發現異常變化及時采取措施。

(2) 恢復并完善機組的熱工參數報警，如汽機轉速到0、高中壓缸上下溫差大、抽汽管道上下溫差大、高排逆止門前后疏水罐水位高等。

(3) 將盤車啟停狀態及電流信號送至DCS系統，以便運行人員監視。

(4) 在高排逆止門后增加一路疏水排至地溝。機組停運后開啟該路疏水，避免再熱管道積水；機組啟動抽真空后將其關閉。

(5) 機組停運后，汽輪機本體和主、再熱汽管道以及抽汽管道疏水門不允許隨意關閉。在熱態啟動前要充分疏水，尤其在汽輪機抽真空時要密切監視缸溫，發現異常變化時果斷處理。

(6) 在二段至備汽逆止門后加裝1個手動隔離門。停機前手緊二段、四段至備汽隔離門，確保汽輪機與公用系統相隔離。

(7) 機組停運后對高排逆止門進行檢修處理，保證嚴密關閉。

(8) 正常運行中高旁減溫水隔離門應保持全關，事故情況下需要打開時應嚴密監視高旁后溫度以及高排溫度。停機后破壞真空時手緊高旁減溫水隔離門并切電。

5 結束語

5號機在熱態啟動中發生汽缸進冷汽的事故后，經過采用悶缸和間斷盤車的方法進行直軸，消除了轉子產生的彎曲，在啟動中機組恢復運行正常。

1 沈士一．汽輪機原理[M]．北京：中國電力出版社，1998．

2 四川省電力工業局，四川省電力教育協會．汽輪機事故分析及事故預防[M]．北京：中國電力出版社，2000.