山西分公司B25—90/10汽輪機轉(zhuǎn)子軸向位移的運行監(jiān)督及事故處理

【摘要】對汽輪機轉(zhuǎn)子在運行中所受的軸向推力的原因、運行監(jiān)督的分析，并結(jié)合該廠B25/90-10汽輪機組在運行實踐中的事故案例，以供同型機組在生產(chǎn)運行中參考。

【關(guān)鍵詞】軸向推力；葉片結(jié)垢；水沖擊；推力瓦塊磨損

汽輪機的軸向位移是指汽輪機轉(zhuǎn)子在運行中受到軸向推力的作用，會發(fā)生軸向位移，通常稱為“竄軸”。汽輪機每一級動葉片都有大小不等的壓降，在動葉片前后也產(chǎn)生壓差，因形成軸向推力。還有隔板汽封間隙中的漏汽也是葉輪前后產(chǎn)生壓差，形成于蒸汽流向相同的軸向推力。另外蒸汽進入汽輪機膨脹做功，除了產(chǎn)生圓周力推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)外，還將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生與蒸汽流向相反的軸向推力。汽輪機的軸向位移反映的是汽輪機轉(zhuǎn)動部分和靜止部分的相對位置，軸向位移變化，也就是轉(zhuǎn)子和靜子軸向相對位置發(fā)生了變化。汽輪機轉(zhuǎn)子與靜子之間的軸向間隙很小，當(dāng)轉(zhuǎn)子的軸向推力過大，致使推力軸承烏金融化時，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生不允許的軸向位移，造成動靜部分摩擦，導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重損壞事故。

因此在汽輪機的運行中，必須嚴(yán)格監(jiān)督軸向位移和推力瓦塊溫度的變化。

沖動式汽輪機采用在高壓軸封兩端建立反向壓差的措施平衡軸向推力。

1、機組在運行中，軸向推力增大的原因有：

1.1負荷增加，則主汽流量增大，各級蒸汽壓差隨之增大，使機組軸向推力增加。背壓或抽汽供熱式機組的最大軸向推力可能發(fā)生自某一中間負荷，因為機組除了電負荷增加外，還有供熱負荷增加的影響因素。

1.2主汽參數(shù)不合格，各級的反動度都將增加，軸向推力隨著增大。

1.3隔板汽封磨損，漏汽量增加，使級間壓差增大。

1.4機組通流部分因蒸汽品質(zhì)不佳而結(jié)垢，相應(yīng)級的葉片和葉輪前后壓差將增大，使機組的軸向推力增加。

1.5汽輪機進汽帶水發(fā)生水沖擊事故時，汽輪機組的軸向推力明顯增大。

1.6潤滑油系統(tǒng)由于壓力過低，油溫過高，油膜破壞而導(dǎo)致推力瓦塊燒溶，轉(zhuǎn)子竄動。

2、軸向推力增大的危害及表現(xiàn)特征：

2.1危害：推力瓦塊燒毀，動靜部分碰摩，葉片折斷，大軸彎曲，隔板和葉輪碎裂等惡性事故。

2.2表現(xiàn)特征：

2.2.1機組振動增大，甚至強烈震動。

2.2.2前后汽封處可能產(chǎn)生火花。

2.2.3（軸向位移表盤指示增大或信號裝置報警。

2.2.4差脹指示相應(yīng)變化。

3、中鋁山西分公司B25/90-10型汽輪機組概況

山西分公司熱電分廠二期汽輪發(fā)電機組為三臺北京重型電機廠的B25/90-10型，單缸沖擊式背壓式汽輪機組，其主要規(guī)范如下：

名稱數(shù)值范圍單位

負荷25000KW

主汽壓力8.9±0.5MPa

主汽溫度535+5-15℃

設(shè)計工況抽氣時主汽量216.3-15t/h

設(shè)計工況抽汽時排汽量182.85t/h

監(jiān)視段壓力?6.627MPa

一級抽汽壓力2.63MPa

二級抽汽壓力1.59MPa

排汽壓力0.88+3-2MPa

排汽溫度274（設(shè)計）；298（高背壓）；257（低背壓）℃

汽耗8.736；9.65（高背壓）；8.26（低背壓）kg/kwh

推力瓦塊溫度85（最高90）℃

軸向位移?1.4mm

相對膨脹-1—2.5mm

3.1事故經(jīng)過：98年3月4#汽輪機組曾發(fā)生嚴(yán)重的推力軸承燒毀、機內(nèi)通流部分動靜部件發(fā)生碰磨，造成轉(zhuǎn)子報廢的重大設(shè)備事故。當(dāng)時，機組帶負荷25MW，主汽壓力9.2Mpa，主汽溫度534℃，背壓0.8Mpa.，軸向位移達到報警值1.0，調(diào)節(jié)級壓力5.8Mpa。在機組運行中，軸向位移保護應(yīng)當(dāng)投入，發(fā)現(xiàn)機組軸向位移增大時，一定要對汽輪機進行全面的檢查：監(jiān)視推力瓦塊溫度和回油溫度，仔細傾聽機組聲音。當(dāng)時，汽機的軸向位移保護沒有投入。當(dāng)司機發(fā)現(xiàn)汽輪機的前后軸封冒煙時，緊急打閘，然而最后還是發(fā)生了推力軸承燒毀、動靜部件碰磨、轉(zhuǎn)子報廢的嚴(yán)重事故。

3.2事故原因及教訓(xùn)：通過各種特征，如機組振動大、汽缸內(nèi)有金屬摩擦聲、推力瓦塊溫度升高等，結(jié)合軸向位移和相對膨脹表計指示變化判斷，未采取相應(yīng)的措施，如將降低機組負荷，軸向位移超過1.4mm時果斷地緊急停機。這一情況未得到應(yīng)有的重視，汽機的軸向位移保護沒有投入，以致延誤了停機時間而擴大事故，加劇設(shè)備的損壞。

4、B25/90-10汽輪機軸向位移的監(jiān)督

汽輪機組正常工況下運行時，作用在汽輪機轉(zhuǎn)子上的軸向推力就很大，為了防止軸向位移增大時發(fā)生事故，汽輪機組一般都裝有軸向位移保護裝置，若軸向位移增加到極限值時，汽輪機保護裝置會自動動作，切斷汽輪機進汽，汽輪機自動停止，比確保不發(fā)生嚴(yán)重的損壞事故，機組正常運行時軸向位移的范圍是-0.6——+1.4mm，當(dāng)軸向位移增大到1.0mm時報警，增大到1.4mm時停機。

名稱數(shù)值范圍單位

推力瓦塊溫度85（最高90）℃

軸向位移1.4mm

監(jiān)視段壓力6.627MPa

5、汽輪機軸向位移增大的預(yù)防及處理

5.1預(yù)防

5.1.1為了保證軸向位移保護裝置的安全可靠，在汽輪機啟動前應(yīng)對其進行試驗，機組在運行中應(yīng)投入其工作，不得隨意解除其保護作用。在機組運行中，在發(fā)現(xiàn)機組軸向位移增大時，應(yīng)對汽輪機進行全面檢查：監(jiān)視推力瓦塊的溫度，仔細傾聽機內(nèi)聲音，注意機組振動情況。

5.1.2如果軸向位移增大時通流部分結(jié)垢主要引起的，預(yù)防汽機通流部分結(jié)垢最本質(zhì)的措施是加強蒸汽品質(zhì)監(jiān)督，將鍋爐過來的蒸汽品質(zhì)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。為保證蒸汽的質(zhì)量，必須保證給水的質(zhì)量，高壓鍋爐給水溶解氧應(yīng)小于或等于7μg/L，而我廠給水溶解氧在15-20μg/L間，遠不能達到國家標(biāo)準(zhǔn)。對于可溶性鹽類可以采用濕蒸汽吹掃的辦法來清除通流部分的積結(jié)的鹽垢，對于非溶于水的鹽類可采用蒸汽中加堿的辦法來清除，對于非溶于水的鹽類可采用蒸汽中加堿的辦法來清除。

5.1.3負荷增加引起軸向位移增大，應(yīng)減小負荷，從而減小軸向位移。

5.1.4隔板汽封磨損，漏汽增加使軸向位移增大的，也要減小負荷，必要時開蓋檢修。

5.2處理

在運行中，如果軸向位移顯著增大，說明推力瓦塊烏金已經(jīng)發(fā)生磨損或熔化，會很快發(fā)展到機組不能繼續(xù)運行的程度，所以正常運行中要監(jiān)視推力瓦塊的溫度和回油溫度的變化，這與直接監(jiān)視軸向位移變化相比，可以提早許多時間發(fā)現(xiàn)問題。推力瓦塊烏金溫度不允許超過95℃，回油溫度不允許超過75℃。軸向位移超過極限值而引起軸向位移保護動作，機組跳閘時，應(yīng)立即解列停機，防止推力盤損壞或通流部分動靜部件碰磨，使事故擴大；在停機過程中記錄轉(zhuǎn)子得獎惰走時間。靜止后進行手動盤車。如果盤不動，不要強行盤動，必須全面分析研究，采取適當(dāng)措施，直至揭缸檢查。

6、結(jié)語

軸向位移是汽輪機組運行中需要認真監(jiān)督的重要指標(biāo)之一，它的大小反映了正常運行時推力盤出的軸向位移量，對保護機組安全運行至關(guān)重要，機組正常運行時必須投入軸向位移保護裝置，當(dāng)軸向位移數(shù)值出現(xiàn)異常時，一定要正確處理，防止事故擴大。