汽輪機(jī)軸瓦損壞原因分析及預(yù)防措施

李小健,曹曉東,蔡高峰

(華能巢湖發(fā)電有限責(zé)任公司,安徽 巢湖 238015)

近年來(lái),火力發(fā)電廠汽輪機(jī)軸瓦損壞事故頻繁發(fā)生,嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,屬于惡性事故。除加強(qiáng)運(yùn)行管理外,還應(yīng)深入分析軸瓦損壞的原因,制訂出切實(shí)可行的防范措施,以避免此類惡性事故的發(fā)生。

1 汽輪機(jī)軸瓦損壞的主要原因

汽輪機(jī)軸瓦損壞的根本原因是由于油膜被破壞,使得高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與軸瓦發(fā)生了動(dòng)、靜摩擦。主要有以下 10個(gè)方面的原因:

(1)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的交、直流油泵在開、停機(jī)及事故跳機(jī)時(shí)不能正常工作,造成斷油,引起軸瓦損壞。

(2)潤(rùn)滑油壓降低、油量減少或斷油,具體包括以下 6個(gè)方面:

1)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的切換操作(如切換冷油器、過(guò)濾器等)未認(rèn)真執(zhí)行操作票制度,切換過(guò)程中由于操作不當(dāng)或監(jiān)護(hù)不嚴(yán),造成斷油,引起軸瓦損壞。

2)主油泵故障或射油器出口逆止門不嚴(yán)或未關(guān),造成潤(rùn)滑油壓低于規(guī)定值,導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生斷油燒瓦。

3)油系統(tǒng)閥門的安裝不符合標(biāo)準(zhǔn),若閥門水平安裝,門桿斷裂或閥芯脫落時(shí)會(huì)造成斷油,引起軸瓦損壞。

4)潤(rùn)滑油系統(tǒng)大量噴油等故障造成斷油燒瓦。

5)廠用電全失時(shí)直流油泵故障造成斷油燒瓦。

6)個(gè)別軸承由于進(jìn)回油管路堵塞,造成該軸承損壞。(3)汽輪機(jī)振動(dòng)超限,油膜破壞引起軸瓦損壞。(4)轉(zhuǎn)子在盤車、沖轉(zhuǎn)以及惰走期間由于頂軸油系統(tǒng)故障造成軸瓦損壞。

(5)油溫過(guò)高或過(guò)低,造成軸承油膜無(wú)法建立或被破壞,引起軸瓦損壞。

(6)汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊、汽輪機(jī)平衡活塞失去平衡功能或蒸汽溫度下降處理不當(dāng),造成蒸汽帶水進(jìn)入汽輪機(jī);因蒸汽品質(zhì)不良、葉片結(jié)垢等原因造成軸向位移突然超過(guò)允許值,而軸向位移保護(hù)失靈或未投,引起推力瓦工作面或非工作面損壞。

(7)汽輪機(jī)大軸彎曲或汽缸變形,造成軸承動(dòng)、靜摩擦而引起軸瓦損壞。

(8)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地不良,軸電流擊穿油膜。

(9)油系統(tǒng)進(jìn)入雜質(zhì)或油中混入水使油發(fā)生水解,潤(rùn)滑油油質(zhì)不合格,致使軸承油膜破壞。

(10)新安裝或大修后的汽輪機(jī)組在進(jìn)行油系統(tǒng)沖洗時(shí),由于沖洗不徹底,使制造、安裝或大修過(guò)程中遺留的鐵屑或雜物在運(yùn)行中被帶入軸承,造成軸承摩擦,引起軸瓦損壞。

2 防止軸瓦損壞的措施

(1)汽輪機(jī)啟動(dòng)前,必須做低油壓試驗(yàn)和就地啟動(dòng)交、直流潤(rùn)滑油泵按鈕的試驗(yàn),保證其處于完好狀態(tài)。汽輪機(jī)停止前,必須試轉(zhuǎn)交/直流潤(rùn)滑油泵、頂軸油泵、盤車裝置,裝置正常方可進(jìn)行停機(jī)操作。機(jī)組正常運(yùn)行中,應(yīng)定期進(jìn)行交/直流油泵、頂軸油泵、盤車裝置試驗(yàn);定期試驗(yàn)低油壓聯(lián)動(dòng)裝置,潤(rùn)滑油壓的數(shù)值以汽輪機(jī)中心線標(biāo)高距冷油器最遠(yuǎn)的軸瓦為準(zhǔn);運(yùn)行中低油壓保護(hù)退出時(shí),必須由總工程師批準(zhǔn)。

(2)涉及潤(rùn)滑油系統(tǒng)的切換操作(如切換冷油器、過(guò)濾器等),均應(yīng)填寫操作票,在班長(zhǎng)(單元長(zhǎng))監(jiān)護(hù)下按操作票順序緩慢進(jìn)行,操作中應(yīng)同主控員保持密切聯(lián)系,嚴(yán)密監(jiān)視潤(rùn)滑油壓變化。同時(shí),操作中必須事先對(duì)可能存有空氣的設(shè)備部件進(jìn)行充分注油、排氣,嚴(yán)防切換操作過(guò)程中斷油。

(3)汽輪機(jī)升速和惰走過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視交流潤(rùn)滑油泵的工作情況和潤(rùn)滑油壓的變化情況,潤(rùn)滑油壓下降到保護(hù)動(dòng)作值時(shí),立即啟動(dòng)直流潤(rùn)滑油泵,若仍不能保持油壓,立即破壞真空,緊急停機(jī)。汽輪機(jī)定速后,檢查射油器出入口壓力在額定值、交流油泵的電流明顯下降,方可停止?jié)櫥捅?同時(shí),注意潤(rùn)滑油壓的變化,若發(fā)現(xiàn)油壓下降立即重新啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵。

(4)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的截止門不得水平安裝,以防門桿斷裂時(shí)斷油。潤(rùn)滑油系統(tǒng)及冷油器冷卻水系統(tǒng)的截止門宜采用明桿截止門。

(5)主油箱油位保持正常(-150～+150mm),油位低時(shí)應(yīng)聯(lián)系檢修補(bǔ)油。系統(tǒng)泄漏造成主油箱油位急劇下降到 -400mm以下并經(jīng)補(bǔ)油無(wú)效時(shí),應(yīng)破壞真空緊急停機(jī)。

(6)交流潤(rùn)滑油泵電源的接觸器,應(yīng)采取低電壓延時(shí)釋放措施,同時(shí),要保證自投裝置動(dòng)作可靠。直流潤(rùn)滑油泵的直流電源系統(tǒng)應(yīng)有足夠的容量(至少滿足該泵維持 60min以上的額定負(fù)荷),其各級(jí)熔斷器應(yīng)合理配置,防止故障時(shí)熔斷器熔斷使直流潤(rùn)滑油泵失去電源。

(7)在機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)、正常運(yùn)行中,應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視推力瓦、軸瓦鎢金溫度和回油溫度。當(dāng)推力軸承溫度達(dá) 107℃、支持軸承溫度達(dá) 113℃時(shí),應(yīng)按規(guī)定緊急停機(jī)。

(8)汽輪機(jī)啟動(dòng)前,測(cè)轉(zhuǎn)子偏心不大于 50μm,沖轉(zhuǎn)后,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到 2000 r/min時(shí),方可停用頂軸油泵并將頂軸油泵處于聯(lián)動(dòng)備用狀態(tài)。汽輪機(jī)停機(jī),轉(zhuǎn)速達(dá)到2000r/min時(shí),應(yīng)啟動(dòng)頂軸油泵,監(jiān)視汽輪機(jī)低壓缸兩端以及發(fā)電機(jī)兩端軸瓦的頂軸油壓良好,頂軸油母管壓力在規(guī)定值。

(9)汽輪機(jī)不同運(yùn)行階段對(duì)油溫有著不同的要求:投入連續(xù)盤車運(yùn)行的最低油溫為 21℃、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)的最低油溫為 29℃、機(jī)組正常運(yùn)行的油溫為38～42℃、汽輪機(jī)脫扣后盤車時(shí)為 35～38℃,油溫應(yīng)維持 24 h(發(fā)電機(jī)密封環(huán)膨脹特性要求)。

(10)在機(jī)組正常運(yùn)行及啟、停過(guò)程中,要加強(qiáng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)、軸向位移、脹差等參數(shù)的監(jiān)視,發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)正確處理。當(dāng)運(yùn)行中發(fā)生了水沖擊或其他可能引起軸瓦損壞的異常情況而停機(jī)后,應(yīng)確認(rèn)軸瓦未損壞,才能重新啟動(dòng)機(jī)組。

(11)汽輪機(jī)軸承應(yīng)裝有防止軸電流的裝置,確保機(jī)組轉(zhuǎn)子接地良好。

(12)加強(qiáng)油質(zhì)監(jiān)視,若潤(rùn)滑油顆粒度超標(biāo)或發(fā)生乳化現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)投入油凈化裝置。合理調(diào)整軸封間隙,以轉(zhuǎn)子熱膨脹的脹幅與轉(zhuǎn)子最大振幅之和為基準(zhǔn)。加強(qiáng)對(duì)軸封供汽壓力的監(jiān)視、調(diào)整,在保證機(jī)組真空不受影響的情況下,盡可能降低軸封供汽壓力。加強(qiáng)對(duì)軸封母管壓力、軸封抽汽管道及軸封抽汽設(shè)備的監(jiān)視。

(13)機(jī)組安裝、大修后,要嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行油循環(huán),直到油質(zhì)化驗(yàn)合格,油循環(huán)才算完成。

3 結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)軸瓦損壞,嚴(yán)重影響著機(jī)組的安全運(yùn)行,各火電廠應(yīng)根據(jù)機(jī)組的實(shí)際情況認(rèn)真分析可能造成汽輪機(jī)軸瓦損壞的原因,制訂出切實(shí)可行的防范措施,減少停機(jī)時(shí)間、降低維修成本,保障機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。