印度某電廠汽輪機轉子抱軸事故案例分析

包立炯

（上海發電設備成套設計研究院，上海200240）

0 引言

近年來印度經濟快速增長，電力需求也隨之不斷增加，尤其是印度北部，電力短缺現象嚴重，經常性的停電嚴重制約了當地的工業經濟發展。本文所述電廠項目由當地的一家鋼鐵廠出資籌建，用作自備電廠，以滿足鋼鐵廠穩定、可持續發展的需求。

本文就國產60MW汽輪發電機組在印度項目施工現場調試過程中出現的汽輪機抱軸事故及解決處理方法進行分析和總結，以期可為今后在印度執行類似電廠項目提供借鑒和參考。

1 工程建設規模及機組配置

本工程位于印度北部Uttar Pradesh邦，工程規模為1×60MW燃煤發電機組，中方負責工程設計、設備供貨及安裝調試指導工作，采用國產240t／h高溫、高壓循環流化床鍋爐和N60高溫高壓純冷凝汽輪機組，煙氣通過靜電除塵器處理后經引風機和煙囪排入大氣。循環水采用機力通風塔閉式循環冷卻方式，化補水采用RO反滲透系統。中方工作范圍包括設備成套、工程設計、設備采購、運輸及儲存、施工安裝指導、單機調試及分部調試以及全廠試運行及性能試驗等。

本工程自合同簽訂后，嚴格按照工程進度計劃順利完成施工圖設計、土建施工、設備采購及發貨、設備安裝及單機調試等所有施工作業，按期順利完成機組整體啟動調試工作。本次事故發生于全廠整體移交的關鍵時刻，由于業主的操作員經驗不足，在處理跳機故障時采取了不當措施，導致汽輪機發生抱軸事故。事故發生后，我方啟動緊急應急預案，加派國內技術人員到場協助業主制定事故處理方案，將事故的損失降到最低，全力配合業主搶工期完成主機修復工作，最終順利完成機組的二次啟動調試并將項目移交給業主。

2 汽輪機抱軸事故處理及原因分析

2.1 抱軸事故概述

事故發生時，機組在試運行過程中汽機ETS保護動作，查跳機原因首出為推力瓦回油溫度高／汽包水位高HHH，汽輪發電機組跳閘，汽機轉速惰走下降。在汽機跳機后約12min，鍋爐過熱器出口電動主汽門被操作員關閉。隨后盤車電機電流異常增加，且波動加大，最大電流至34.7A，此時前汽缸上缸溫度402℃，下缸溫度364℃。操作員在盤車電機電流不正常的情況下連續多次投運盤車裝置。在真空為0、軸封壓力為6.3kPa情況下，操作員投入啟動抽氣器開始抽真空。在軸封蒸汽未正常工作、汽機轉子轉速為0時開始抽真空屬于不當操作，會導致大量冷空氣被抽吸入汽缸，上下缸溫差驟然加大，收縮不勻，導致汽輪機轉子徹底抱死。

2.2 處理措施

（1）事故現場執行緊急措施，打開凝汽器真空破壞閥，停啟動抽氣器，真空回零。

（2）在盤車裝置無法正常工作、前汽缸上下缸溫差持續加大并且無法人工盤車的情況下，使用行車對轉子進行強制盤車180°。

（3）為避免汽輪機轉子大軸因汽缸上下缸溫差大而彎曲變形，定時利用行車對汽機進行間斷性連續盤車，直到汽缸完全冷卻。

（4）檢查汽輪機1#、2#軸瓦，檢測轉子徑向跳動、軸向推力位移，均符合汽輪機廠家要求。啟動頂軸油系統，手動盤車正常自如。隨后啟動電動盤車，電流平穩，但在汽機后缸發現有不均勻異響；在前軸承位置處，有間或的清脆金屬擦碰聲音；打開低壓缸空氣門進入汽缸，確認有嚓音，對汽機進行開缸全面檢查。

（5）對開缸后轉子、上下隔板汽封、動葉頂汽封及缸內情況進行徹底檢查，結果如下：1）轉子葉輪：21級葉頂摩擦較重，0～17級葉頂均有摩擦；2）轉子隔板汽封城墻：9～14級摩擦過熱發藍；3）1#前汽封有輕微摩擦和發藍現象；4）上隔板部分：第1、4、6級動葉頂汽封摩擦較重；5）下隔板部分：1～17級動葉頂汽封均有摩擦痕跡，發現大量金屬屑。

（6）對轉子、上下隔板汽封、動葉頂汽封進行修復處理后，對汽機轉子的彎曲度進行確認檢測，測量數據如表1所示。

表1 轉子彎曲度測量第一次數據

轉子彎曲度測量結果表明，汽機轉子經過這次抱軸事故后，彎曲度未發生明顯變化，經廠家技術人員確認符合要求后對汽輪機進行回裝。

（1）汽機本體全部回裝完成后，對轉子與汽缸中心進行復測檢驗。測量檢查汽機軸向間隙、徑向間隙、汽缸嚴密性等，全部安裝數據符合廠家要求后，完成汽機本體安裝工作。

（2）在完成汽機本體與附屬設備的復裝及檢查工作后［1－2］，制定汽機重啟沖轉方案，順利完成汽機的盤車、沖轉、帶負荷運行等一系列工作，所有在線檢測數據正常，機組開始正常運轉。

2.3 事故原因分析

汽輪機抱軸事故發生后，項目部組織設計、安裝、調試以及廠家技術服務相關人員就抱軸事故的起因及處理方案進行分析和研究。

圖1為本次汽機主軸卡死事故發生前后DCS系統記錄的機組運行參數曲線。

圖1 DCS運行參數記錄曲線

由圖中所示機組盤車電機的電流值曲線可知，機組在首次跳機后，廠方運行人員對機組進行了多次盤車啟動操作，在5：30左右啟動后盤車連續運行，至7：00電流值劇增至70A，進而導致電機電流過載保護動作而跳閘。7：15左右，廠方運行人員在軸封蒸汽未投運正常、汽輪機盤車電機未投運的情況下，啟動機組抽真空操作，機組真空度從－1.2kPa迅速上升至－56.6kPa（此時上下缸溫差為50℃左右），大量冷空氣因軸封系統未投運而被吸入汽缸，機組脹差值超過設定保護值，上下缸溫差在30min內快速擴大至280℃，汽機主軸徹底抱死。運行人員隨即破壞機組真空，以免冷空氣進一步被吸入缸體。隨后嘗試啟動盤車電機對汽機轉子進行盤車，但均因轉子卡死而未能啟運。直到下午1：30，在我方技術人員的指導下，借用主廠房行車對轉子進行人工盤車180°，并在此后每0.5h盤車180°以避免轉子主軸因上下缸溫差冷卻收縮不均而發生彎曲事故。根據事后對主軸彎曲度的測量結果，及時的人工盤車是避免主軸彎曲擴大事故影響的關鍵舉措之一。

根據事故發生前后DCS系統記錄的相關運行狀態參數及運行人員的操作過程，分析認為導致此次汽輪機主軸卡死事故的主要原因有以下幾個方面：

（1）機組跳機后，運行人員違規關閉鍋爐主蒸汽出口電動門，導致機組軸封系統失效。

（2）運行人員在軸封系統未正常投運的情況下，啟動抽真空系統，大量冷空氣被吸入缸體，導致汽機轉子與汽缸的快速、不均衡冷卻，汽機軸封與轉子發生卡澀。

（3）在盤車電機發生故障、無法實現電動盤車時，未及時對汽輪機采取人工盤車措施，導致上下汽缸、轉子、軸封間的卡澀現象加重。

通過對此次汽機主軸抱死事故原因的全面分析和研究，得到以下幾點經驗教訓：

（1）汽機跳閘后，正常情況下嚴禁直接關閉鍋爐過熱器出口電動主汽門，需確保軸封蒸汽及真空系統用汽的正常連續供應。

（2）在盤車電機無法正常工作時宜采取悶缸措施，以防止汽缸上下溫差繼續擴大，同時排放下缸的沉積疏水。

（3）在盤車電機無法正常工作時，應對汽輪機轉子進行人工連續盤車，以確保汽機轉子不受彎曲損傷。

（4）應加強對運行人員的技術培訓，提高運行人員的安全意識，杜絕誤操作的發生。

3 結語

本文對印度某燃煤發電廠機組在首次啟動調試期間出現的汽輪機轉子抱死事故的過程及原因進行了較為全面的分析與總結，根據工程現場的調試處理過程及數據，分析汽機轉子出現抱死事故的主要原因是調試期間操作人員在機組軸封系統未投運工況下對機組進行抽真空操作，大量冷空氣進入缸體導致汽缸與轉子發生卡澀抱軸事故，并就調試處理過程中的應對措施進行分析和總結，以期為同類型電廠的安裝調試工作提供參考和借鑒。

［1］趙常興.汽輪機組技術手冊［M］.北京：中國電力出版社，2007

［2］胡蔭平.電站鍋爐手冊［M］.北京：中國電力出版社，2005