汽輪機(jī)發(fā)生進(jìn)水或冷汽事故的處理

林光亮

摘 要：汽輪機(jī)是一種應(yīng)用較為廣泛的機(jī)械，對(duì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，常常會(huì)發(fā)生進(jìn)水或冷汽事故。對(duì)汽輪機(jī)發(fā)生進(jìn)水或冷汽事故的處理進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了分析，以期能為類似事故的處理提供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；冷汽故障；汽缸；盤車

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.116

汽輪機(jī)具有熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，常用于發(fā)電的原動(dòng)機(jī)中，在泵、風(fēng)機(jī)、船螺旋槳等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方面也得到廣泛應(yīng)用。在汽輪機(jī)應(yīng)用的過程中，由于受到各種因素的影響，常會(huì)發(fā)生進(jìn)水、冷汽故障，進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何有效處理汽輪機(jī)進(jìn)水、冷汽事故，減少事故損失是當(dāng)前的一個(gè)重要課題。

1 進(jìn)水或冷汽故障的處理方法

1.1 排查水或冷汽源頭并設(shè)法消除

汽輪機(jī)汽缸發(fā)生進(jìn)水或進(jìn)冷汽故障后，首先應(yīng)查找進(jìn)水水源，對(duì)引起汽輪機(jī)進(jìn)水各個(gè)可能的原因進(jìn)行排查；找到進(jìn)水點(diǎn)后，應(yīng)切斷水或冷汽，并對(duì)汽缸進(jìn)行充分疏水，盡可能地排盡汽缸內(nèi)的積水。

1.2 悶缸處理

汽輪機(jī)缸體內(nèi)積水排盡后，應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行悶缸處理。切斷汽輪機(jī)外來汽源，關(guān)閉汽輪機(jī)本體缸體疏水，通過悶缸，使機(jī)組通過自身傳熱來消除汽缸的缸溫差，逐漸消除汽缸及轉(zhuǎn)子變形。

如果機(jī)組盤車未跳閘，則可根據(jù)轉(zhuǎn)子晃度表讀數(shù)來判斷轉(zhuǎn)子彎曲量及轉(zhuǎn)子彎曲高點(diǎn)位置，轉(zhuǎn)子在悶缸狀態(tài)下連續(xù)盤車，隨著上下缸溫差下降，轉(zhuǎn)子彎曲將會(huì)回到原始狀態(tài)；如果機(jī)組盤車已跳閘，則表明轉(zhuǎn)子與汽缸之間已經(jīng)出現(xiàn)碰磨甚至卡澀，汽缸進(jìn)水或冷汽后，上下缸溫差加大，汽缸及轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的變形量將同步增加，變形量超過機(jī)組汽封徑向間隙后，轉(zhuǎn)子與靜止部套出現(xiàn)摩擦，盤車電流出現(xiàn)頻繁擺動(dòng)，當(dāng)動(dòng)靜之間完全卡死后，盤車過電流保護(hù)跳閘。機(jī)組盤車跳閘后，轉(zhuǎn)子的偏心表不起作用。筆者建議，揭開汽輪機(jī)前箱窺視窗口，在前箱轉(zhuǎn)子上架設(shè)臨時(shí)百分表，定期記錄百分表讀數(shù)，從而判斷過程轉(zhuǎn)子的彎曲狀況。

1.3 盤車

設(shè)法手動(dòng)操作盤車，后投入連續(xù)盤車。通過悶缸，汽缸上下缸溫差逐步減小，汽缸、轉(zhuǎn)子變形減小，通過手動(dòng)操作盤車180°靜止一段時(shí)間后（靜止時(shí)間以前箱百分表讀數(shù)變化來確定），再投入連續(xù)盤車，連續(xù)盤車過程中注意傾聽汽缸有無金屬摩擦聲。

確認(rèn)轉(zhuǎn)子是否發(fā)生永久性彎曲。如果轉(zhuǎn)子沒有發(fā)生塑性變形，經(jīng)過4 h以上連續(xù)盤車，轉(zhuǎn)子偏心、轉(zhuǎn)子高點(diǎn)的相位應(yīng)會(huì)恢復(fù)到原始值。如果經(jīng)過4～8 h連續(xù)盤車后，轉(zhuǎn)子偏心、轉(zhuǎn)子高點(diǎn)的相位沒有恢復(fù)到原始值，則證明大軸已經(jīng)發(fā)生了永久性變形。

對(duì)于變形量不大的轉(zhuǎn)子，可以嘗試對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配重處理，比如某電廠4號(hào)機(jī)組發(fā)生了汽缸進(jìn)水，經(jīng)過悶缸及長久盤車后，轉(zhuǎn)子晃度值仍然維持在0.1 mm，通過在高中壓轉(zhuǎn)子中間配重1.4 kg，保證了機(jī)組順利通過一階臨界振動(dòng)。對(duì)于變形量大的轉(zhuǎn)子，唯一手段是現(xiàn)場(chǎng)揭缸，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行直軸處理。

2 處理難點(diǎn)及建議

2.1 轉(zhuǎn)子彎曲量和彎曲高點(diǎn)位置難以確定

轉(zhuǎn)子盤車無法啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子晃度表不起作用，轉(zhuǎn)子的彎曲量和彎曲高點(diǎn)位置未知，一些參考文獻(xiàn)推薦根據(jù)軸瓦探頭間隙電壓值來對(duì)彎曲程度進(jìn)行判斷。但在實(shí)際中此方法不可行，主要原因是由于大軸與軸瓦之間僅相隔一層油膜厚度，當(dāng)大軸彎曲量不大時(shí)，間隙電壓值幾乎無變化。比較切實(shí)可行的方法為：揭開汽輪機(jī)前箱窺視窗口，在前箱轉(zhuǎn)子上架設(shè)臨時(shí)百分表，由于百分表距離1號(hào)瓦有一定的距離，轉(zhuǎn)子彎曲量雖然在1號(hào)瓦間隙電壓上無反應(yīng)，但在百分表上可以反應(yīng)出來；定期記錄百分表讀數(shù)，從而判斷過程轉(zhuǎn)子的彎曲狀況。

2.2 盤車跳閘后投入盤車的時(shí)間問題

對(duì)于因發(fā)生大軸彎曲引起盤車跳閘的處理辦法，《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（火電廠動(dòng)力部分）》中的10.1.8.7條規(guī)定，“機(jī)組如果在盤車狀態(tài)時(shí)發(fā)生故障，則應(yīng)待故障解決后方可再次投用盤車；如果機(jī)組發(fā)生大軸彎曲，盤車裝置投用不上時(shí)，則應(yīng)按制造商的規(guī)定或至少48 h后方可投盤車。”目前，并不清楚48 h后方可投盤車的依據(jù)何在，但根據(jù)缸溫差變化及轉(zhuǎn)子彎曲變化，可適時(shí)嘗試手動(dòng)盤車，比如，在可能的情況下先盤轉(zhuǎn)180°靜置，再嘗試投入電動(dòng)盤車，從而有效避免轉(zhuǎn)子發(fā)生臨時(shí)性變形。

2.3 變形狀況難以定量分析

汽輪機(jī)汽缸進(jìn)水后，轉(zhuǎn)子和汽缸等部件變形狀況難以定量分析。對(duì)進(jìn)水后汽輪機(jī)本體變形量進(jìn)行定量分析前，必須對(duì)汽輪機(jī)本體進(jìn)行三維建模，求解轉(zhuǎn)子及汽缸溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，但這是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。

3 汽缸進(jìn)水現(xiàn)場(chǎng)處理案例分析

3.1 事故過程

2014-02-11T20：11，某廠1號(hào)機(jī)組因鍋爐水冷壁泄漏故障停機(jī)，停機(jī)后盤車正常，電流為32.7 A，1號(hào)汽輪機(jī)本體各疏水關(guān)閉，處于悶缸狀態(tài)；2014-02-12T14：00左右，因天氣寒冷，出現(xiàn)降雪，為了防止管道凍結(jié)延誤1號(hào)機(jī)開機(jī)，安排執(zhí)行減溫水系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)的防凍措施，在執(zhí)行防凍措施的過程中，于14：04開啟了再熱器減溫水電動(dòng)調(diào)節(jié)門、電動(dòng)門、手動(dòng)截止門及疏水門進(jìn)行1號(hào)爐減溫水系統(tǒng)放水；2014-02-12T20：45監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)，1號(hào)機(jī)盤車跳閘，查盤車電流頂表跳閘，高壓缸上下缸溫差急劇增大，懷疑汽輪機(jī)進(jìn)了冷水冷汽。

3.2 事故調(diào)查分析與處理

通過查閱數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2014-02-12T20：02高排溫度開始快速下降，2014-02-12T20：10高壓外缸排汽處下半內(nèi)壁溫度開始快速下降，2014-02-12T20：16中壓外缸進(jìn)汽處下半內(nèi)壁溫度開始快速下降，2014-02-12T20：20高壓內(nèi)缸一段抽汽下半內(nèi)壁溫度開始下降，后依次為高壓缸第一級(jí)外缸下半外壁溫度快速下降和高壓缸第一級(jí)內(nèi)缸下半外壁溫度快速下降，上下缸溫差高達(dá)300 ℃。2014-02-12T20：26盤車電流開始逐步增大，2014-02-12T20：45盤車電流達(dá)225 A后跳閘，從上述現(xiàn)象分析，由于再熱器減溫水閥門開啟狀況下，而給水泵處于盤車狀態(tài)，冷水類似水車作用從冷再管倒入高壓缸。

2014-02-12T21：07開啟汽缸底部疏水門、冷再疏水罐疏水門、冷再疏水罐液位計(jì)放水門、一抽管道上各疏水門等措施，2014-02-12T22：10高壓缸內(nèi)水已經(jīng)基本放干凈，關(guān)閉疏水門進(jìn)行悶缸。

在前箱短軸上架設(shè)臨時(shí)百分表用于監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子彎曲狀況，監(jiān)測(cè)從2014-02-13T02：30開始（前箱短軸百分表讀數(shù)如圖1所示），2014-02-13T07：30開始嘗試對(duì)1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行手動(dòng)盤車，2014-02-13T20：30轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)180°，繼續(xù)悶缸至于2014-02-14T00：24投入連續(xù)盤車，盤車電流由50 A左右逐步降至32.9 A，經(jīng)過3.5 h后，轉(zhuǎn)子偏心由500 μm逐步降至24.9 μm。2014-02-17，1號(hào)機(jī)組開機(jī)過程中各軸振、瓦振值均正常，機(jī)組于2014-02-17T06：28并網(wǎng)，運(yùn)行至今，機(jī)組穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

綜上所述，汽輪機(jī)進(jìn)水或冷汽事故是汽輪機(jī)應(yīng)用中最常見也是造成損失最大的事故，對(duì)其進(jìn)行有效處理十分重要。在汽輪機(jī)發(fā)生故障時(shí)，技術(shù)人員要對(duì)事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，查找出事故發(fā)生的源頭，并及時(shí)采取有效措施處理，從而減少事故造成的損失。此外，還要定期檢查，防止事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕