1000MW二次再熱機(jī)組汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子抱軸故障及措施

李澤亮

摘 要：國家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司二期機(jī)組在調(diào)試階段時(shí)期，發(fā)生過轉(zhuǎn)子抱軸故障，運(yùn)行人員會(huì)同調(diào)試單位認(rèn)真分析原因，并結(jié)合其他百萬機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，努力嘗試摸索解決問題的辦法。針對(duì)超高壓缸/高壓缸排汽溫度高、軸封溫度低、超高壓缸/高壓缸上下缸溫差大等原因進(jìn)行逐一排查并實(shí)行了相對(duì)應(yīng)的措施，最終解決了問題，圓滿的完成了機(jī)組168試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)行人員還提出了一系列改進(jìn)和優(yōu)化措施，并在之后的運(yùn)行中不斷摸索完善措施，避免了類似的事故再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子抱軸；軸封；動(dòng)靜間隙；分析問題；解決措施；優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.177

0 引言

國電泰州電廠二期工程2*1000機(jī)組主汽輪機(jī)是由上海汽輪機(jī)有限公司制造，型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)為N1000-31/600/610/610，其蒸汽參數(shù)為主汽壓31MPa，主汽溫600℃，一、二次再熱汽溫610℃；它是超超臨界二次再熱凝汽式、單軸、五缸四排汽汽輪機(jī)，工作轉(zhuǎn)速3000r/min，超高壓、高壓、中壓聯(lián)合啟動(dòng)，全周進(jìn)汽。

1 事故概述

泰州電廠#3機(jī)組調(diào)試期間，由于超高排、高排通風(fēng)閥排汽口位置較高（14至15米左右），且超高排、高排排汽參數(shù)較高，造成低壓缸外殼溫度較高，有烤焦現(xiàn)象，調(diào)試單位下令汽輪機(jī)打閘，盤車投運(yùn)，鍋爐未停運(yùn)（做安全門校驗(yàn)）。在盤車投運(yùn)期間轉(zhuǎn)速有波動(dòng)，之后盤車轉(zhuǎn)速到0，鍋爐MFT動(dòng)作滅火。

2 處理及事故分析

鍋爐滅火，隨即進(jìn)行悶缸直軸處理，十日之后盤動(dòng)正常，一個(gè)禮拜之后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子又停止轉(zhuǎn)動(dòng)一次，投盤車無效，轉(zhuǎn)速直接降到零。結(jié)合其他百萬機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，故障原因應(yīng)該是徑向動(dòng)靜部分間隙比較小[1]，經(jīng)分析有以下幾種可能性：

高壓缸排汽A/B側(cè)溫差大，高排逆止門不嚴(yán)，導(dǎo)致汽輪機(jī)停運(yùn)后高壓缸上下缸溫差大。

軸封蒸汽溫度與汽缸溫度不匹配。從汽輪機(jī)打閘到轉(zhuǎn)子抱死，在五個(gè)小時(shí)之內(nèi)由于軸封和真空系統(tǒng)未停運(yùn)，導(dǎo)致一直有與汽缸缸溫不匹配的軸封蒸汽進(jìn)入汽缸，從而使動(dòng)靜部分徑向間隙變小而發(fā)生摩擦。經(jīng)對(duì)比，泰州電廠一期汽輪機(jī)由于經(jīng)常出現(xiàn)油中進(jìn)水的情況，因此經(jīng)常停機(jī)后維持軸封、真空系統(tǒng)不停運(yùn)，直至爐內(nèi)蒸汽壓力泄去后再停運(yùn)軸封、真空系統(tǒng)，汽輪機(jī)本體也沒有出現(xiàn)過異常情況，但不同的是一期機(jī)組軸封處動(dòng)靜部分間隙比二期機(jī)組偏大。

超高排、高排通風(fēng)閥排汽口位置比較高，對(duì)低壓缸進(jìn)行烘烤，導(dǎo)致低壓缸膨脹變形、動(dòng)靜摩擦。

超高排逆止門未關(guān)閉，蒸汽從逆止門回倒至超高壓缸，對(duì)汽輪機(jī)葉片起反向制動(dòng)力，導(dǎo)致汽輪機(jī)惰走時(shí)間比較短，并最終盤車失敗。但后來經(jīng)過查閱資料，證實(shí)由于汽輪機(jī)的葉片型式特征，汽輪機(jī)的逆止門和抽汽口的回汽對(duì)汽輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)子起到的是正向的推力，會(huì)使汽輪機(jī)發(fā)生正轉(zhuǎn)[2-3]，所以后來排除了此原因。

3 解決措施

在投用盤車時(shí)，通過軸封電加熱器及軸封系統(tǒng)疏水控制軸封溫度在DEH允許范圍之內(nèi)。輔汽母管溫度維持在270℃以上（通過輔汽至鍋爐灰斗加熱連續(xù)投入運(yùn)行、空預(yù)器吹灰由輔汽提供汽源、輔汽至一臺(tái)小機(jī)進(jìn)汽保持一定開度等手段）。在機(jī)組正常運(yùn)行及停機(jī)時(shí)，超高壓缸、高壓、中壓缸軸封進(jìn)汽溫度控制在320℃-350℃，維持低壓缸軸封進(jìn)汽溫度300℃。機(jī)正常運(yùn)行且軸封汽在自密封運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，加強(qiáng)各軸封段軸封蒸汽溫度的監(jiān)視，保證備用汽源在正常備用狀態(tài)。

機(jī)組在跳機(jī)或停機(jī)后的盤車運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高壓段軸封供汽溫度的監(jiān)視，防止封進(jìn)汽溫度與軸封腔室溫度溫差偏大。液動(dòng)盤車投入連續(xù)運(yùn)行后，要記錄好主機(jī)惰走時(shí)間，判斷是否正常；連續(xù)盤車期間要特別關(guān)注盤車轉(zhuǎn)速的變化，若出現(xiàn)不規(guī)則的上下波動(dòng)且無法判斷具體原因時(shí)，則盡快破壞真空停軸封，防止軸封變形引起大軸抱死。機(jī)組停運(yùn)后，嚴(yán)密監(jiān)視汽缸溫度，如果上下缸溫差變大，盡快關(guān)閉缸本體疏水門悶缸，可間斷性開疏水門進(jìn)行疏水。

確保超高排逆止門/高排逆止門能動(dòng)作正常。機(jī)組跳閘或正常停機(jī)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)超高缸/高壓缸排汽溫度的監(jiān)視，及時(shí)調(diào)整軸封供汽溫度，防止軸封進(jìn)汽溫度與軸封腔室溫度溫差偏大。機(jī)組惰走過程中應(yīng)盡快調(diào)整高壓段軸封進(jìn)汽溫度達(dá)到350℃左右，觀察超高壓缸1、2瓦軸振變化情況，若振動(dòng)明顯異常且軸封溫度無法滿足上述條件時(shí)，應(yīng)立即破壞真空，真空至零后停供軸封汽，防止軸封變形引起大軸抱死。

機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，事故原因不明或主要輔機(jī)設(shè)備故障，短時(shí)無法啟動(dòng)，則盡快破壞真空停軸封，防止軸封變形引起大軸抱死。

冷態(tài)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)時(shí)，看情況適當(dāng)降低參數(shù)，以增加進(jìn)汽量，防止排汽溫度過高。每次在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子惰走至盤車轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)盤車運(yùn)行情況加強(qiáng)關(guān)注，若盤車未投上，立即采取措施進(jìn)行處理。

4 優(yōu)化措施

4.1 汽封蒸汽溫度匹配優(yōu)化

針對(duì)二次再熱機(jī)組的特殊性，軸封供汽溫度需與轉(zhuǎn)子溫度相匹配。具體見以下曲線：

當(dāng)超高壓轉(zhuǎn)子溫度小于200℃時(shí)，超高壓、高壓及中壓汽封汽源溫度范圍：240～300℃；

當(dāng)超高壓轉(zhuǎn)子溫度大于400℃時(shí)，超高壓、高壓及中壓供汽汽源溫度范圍：320～350℃；

當(dāng)超高壓轉(zhuǎn)子溫度在200～400℃之間時(shí)，超高壓、高壓及中壓供汽汽源溫度范圍在上述區(qū)間內(nèi)變化。

對(duì)低壓汽封蒸汽溫度的要求是：當(dāng)超高壓轉(zhuǎn)子溫度小于200℃時(shí)，低壓軸封供汽汽源溫度范圍：240～270℃；當(dāng)超高壓轉(zhuǎn)子溫度大于300℃時(shí)，低壓軸封供汽汽源溫度范圍：280～290℃；當(dāng)超高壓轉(zhuǎn)子溫度在280～290℃之間時(shí)，低壓軸封供汽汽源溫度范圍在上述區(qū)間內(nèi)變化。

4.2 軸封系統(tǒng)控制說明

通過汽封供汽調(diào)節(jié)閥和汽封溢流調(diào)節(jié)閥維持汽封母管的壓力在3.5kpa，通過輔汽、電加熱器及減溫器控制相應(yīng)軸封供汽溫度。汽封閥門站前電加熱器納入DEH系統(tǒng)并以電加熱器出口溫度[4]（汽封供汽調(diào)節(jié)閥前）控制汽封電加熱器，汽封電加熱器出口溫度按下圖綠色實(shí)線整定，溫度低于綠色。

汽封減溫器投入自動(dòng)控制系統(tǒng)，并以1#低壓缸調(diào)閥端端部軸封腔室溫度控制汽封減溫器，滿足溫度在低壓缸軸封溫度允許范圍內(nèi)。

當(dāng)軸封供汽閥門站前溫度不能滿足軸封供汽參數(shù)要求時(shí)（低于最低溫度下限5度）軸封供汽閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)以防止不符合參數(shù)的蒸汽供入軸封供汽腔室。機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)應(yīng)聯(lián)鎖電加熱器全部投入，確保軸封供汽溫度盡快滿足要求。

對(duì)各軸封供汽支管測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)超高壓、高壓及中壓供汽支管溫度低于軸封供汽汽源溫度曲線以下5℃時(shí)，發(fā)出溫度低報(bào)警，此時(shí)需要檢查輔助蒸汽是否滿足要求、電加熱器投入是否正常及軸封疏水閥是否打開。增加聯(lián)鎖邏輯：當(dāng)軸封電加熱器后溫度<320℃，氣動(dòng)疏水閥打開；當(dāng)軸封電加熱器后溫度>350℃，氣動(dòng)疏水閥關(guān)閉。

當(dāng)超高排或高排溫度高于350℃后，汽輪機(jī)跳閘，軸封壓力由3.5kpa自動(dòng)降至2kpa，三組電加熱器自動(dòng)聯(lián)啟，主機(jī)軸封電加熱器后溫度高于350℃時(shí)停一組加熱器，高于360℃時(shí)停第二組，高于370℃時(shí)停第三組。

5 總結(jié)

隨著火電裝機(jī)容量的不斷增大，為了追求更高的經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)本體以及軸封動(dòng)靜部分間隙設(shè)計(jì)余量比較小，給運(yùn)行維護(hù)水平提出了更高的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]柯文石，張峰.華能玉環(huán)電廠4×1000 MW機(jī)組3年運(yùn)行的實(shí)踐探索[J].電源技術(shù)，2010，31（04）：64-68.

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[3]張鵬.西門子技術(shù)1000MW超超臨界汽輪機(jī)防止汽封抱軸的分析與處理[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2010（10）：9-11.

[4]戎朝陽，胡珊君.1000 MW超超臨界汽輪機(jī)軸封汽溫控制[J].發(fā)電設(shè)備，2010，24（04）：261-264.