芻議汽輪機脹差大事故的處理

李志剛

摘要：汽輪機作為發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換的主要動力設(shè)備之一，在長期的使用中極易發(fā)生脹差增大引發(fā)安全隱患的現(xiàn)象。本文將針對汽輪機脹差增大事故的處理進行簡要的分析論述。

關(guān)鍵詞：汽輪機；膨脹差；事故處理

汽輪機膨脹差事故的發(fā)生原因較為復雜、多變，所以在針對汽輪機脹差大事故的分析中，本文將以上海某場汽輪機膨脹差大事故為案例，進行故障處理的研究。

一、汽輪機脹差大事故案例分析

我國上海某廠在2014年12月份左右，廠內(nèi)汽輪機在運行使用的過程中高壓缸脹差在不同時期出現(xiàn)了4次的升高現(xiàn)象，其中一次較為嚴重的狀況是高壓缸脹差從2.2mm直接跳升到了4.0mm；不僅如此，在此后的一段時間內(nèi)，高壓缸脹差運行值不斷發(fā)生變化，并在次年的2月再次出現(xiàn)較大波動，高壓缸差脹值一度達到4.85mm，直接逼近5.5mm報警峰值，并在機組負荷正常運轉(zhuǎn)的狀況下持續(xù)攀升，遲遲沒有回落的趨勢，對于此種狀況的發(fā)生，廠內(nèi)領(lǐng)導為了避免高壓缸差脹到達5.5mm峰值發(fā)生碰摩造成了嚴重安全重大隱患事故，故下令立刻停機進行汽輪機機組檢查維修處理。

二、汽輪機脹差的含義

汽輪機在正常條件下進行工作運轉(zhuǎn)的時候，汽輪機內(nèi)部的汽缸與轉(zhuǎn)子都存在一個以死點為基礎(chǔ)標準而出現(xiàn)的膨脹或者收縮現(xiàn)象；但是，汽缸與轉(zhuǎn)子在汽輪機工作及停車狀態(tài)下所處的基礎(chǔ)條件存在一定的差異（即：重量、結(jié)構(gòu)、表面積等），所以在機組加熱的過程中，轉(zhuǎn)子的膨脹數(shù)值往往會比汽缸的要高出許多；而在冷卻的時候，轉(zhuǎn)子的收縮數(shù)值同樣也要高于汽缸；正是由于這種膨脹差數(shù)值差異的存在，二者之間膨脹差值便被稱作脹差。通常噴嘴出口至動葉入口的軸向間隙要比動葉出口至噴嘴入口的軸向間隙小，更容易發(fā)生超限現(xiàn)象，因此脹差負值比正值更加危險。當工況狀況穩(wěn)定時，轉(zhuǎn)子與汽缸的溫度基本保持穩(wěn)定，彼此間存在的脹差波動也不會出現(xiàn)較大的變化。但是，當脹差數(shù)值超過預警數(shù)值的時候，一旦不對汽輪機脹差進行及時的處理及控制，就會導致動靜部件發(fā)生劇烈的摩擦，使汽輪機出現(xiàn)過勞磨損損壞，嚴重的狀況下可能使機組報廢并傷及工作人員，所以此時只能打閘停機。

三、汽輪機脹差大事故故障分析

汽輪機出現(xiàn)脹差增大并發(fā)生故障的原因多種多樣，本文將逐一的對脹差增大的事故原因進行詳細的分析論述。①汽輪機組中測量儀表出現(xiàn)損壞或者誤差，測量的支架長期使用后出現(xiàn)變形記松動等現(xiàn)象，最終導致在脹差測量中出現(xiàn)數(shù)據(jù)差異。②汽輪機組在啟動的時候暖機時間不足，升速及升負荷的速度過快。③汽輪機組內(nèi)部汽缸的法蘭加熱裝置及汽缸的夾層之間的加熱溫度過低導致加熱作用喪失或不足。④軸封供汽量大幅度增加或溫度太高致使軸頸增長。⑤汽輪機組啟動的時候各項參數(shù)太高；⑥推力軸承長時間工作后磨損嚴重，導致軸向位移加大。⑦汽輪機組汽缸保溫層年久失修、缺乏更換，致使保溫層脫落、保溫效果降低，使冬季冷氣大量進入機組汽缸內(nèi)部。⑧沒能夠有效的避免冷氣從外界進去雙層缸的夾層之中。⑨汽輪機組內(nèi)部相鄰轉(zhuǎn)子發(fā)生膨脹變化后，彼此產(chǎn)生影響，造成脹差增加。⑩汽缸內(nèi)部真空度發(fā)生變化。B11汽輪機組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速出現(xiàn)不穩(wěn)定變化。B12汽輪機組內(nèi)部各級抽汽量出現(xiàn)不穩(wěn)定波動，影響脹差變化。B13汽輪機組內(nèi)部軸承油溫溫度無法降低、持續(xù)走高。B14汽輪機組停機之后，受到“泊桑效應”的影響。B15汽輪機組的前部軸承箱長期使用后出現(xiàn)縱銷卡澀的狀況，導致前軸承箱內(nèi)部受力出現(xiàn)差異，在汽缸熱脹冷縮的影響下無法正常滑動，從而讓軸承箱的局部出現(xiàn)變形現(xiàn)象，引發(fā)軸承箱底部固定的膨脹測量之間松動，影響數(shù)據(jù)的準確定。在進行故障的排查過程中，要側(cè)重于對軸承箱前箱壓板角銷間隙、縱向鍵間隙、抽氣管道支吊架形變狀況等的研究分析。

四、汽輪機脹差大事故的檢查方法

在進行汽輪機膨脹差大事故檢查的過程中，應遵循先易后難的原則進行事故的檢查分析。首先應該對測量儀表、支架的剛度以及是否發(fā)生變形等進行自己的檢測以及觀察。在檢查的過程中為了提高安全性與準確性，可以增加一副測量探頭，并將支架進行二次固定加固處理。其次，應對汽輪機組中心梁進行檢查，在本案例故障的研究中并未發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)變形。然后應對汽輪機軸承箱的角銷間隙進行檢查，在檢查的時候應先固定好軸承箱，然后將角銷拆下，對角銷整體是否存在毛刺、劃痕、斷裂、破損等現(xiàn)象進行檢查；本故障檢查中并未發(fā)現(xiàn)相關(guān)破損現(xiàn)象。之后應做好前箱套裝油管的檢查工作，在本次案例故障的檢查中，發(fā)現(xiàn)前箱套裝油管的四邊均存在間隙，間隙數(shù)值經(jīng)測量在50mm左右，該數(shù)值以超出前箱的正常移動量。需要說明的一點是，套裝油管不會對前箱膨脹產(chǎn)生阻礙作用。最后是對前箱底部縱銷及墊鐵進行開箱內(nèi)部檢查，本故障案例檢查中并未發(fā)現(xiàn)問題。在本次事故的檢查中，發(fā)現(xiàn)引發(fā)膨脹差增加的主要原因是拉前箱問題。

五、汽輪機組膨脹差拉前箱的處理

首先應將拉前箱的兩則貓爪焊接固定支點，并將中心梁螺栓及銷釘拆除；使用千斤頂將氣缸頂起0.20mm，并將貓爪下部的貓爪橫銷拔出、拆除與前箱連接的進回油管等管道。做好后，將熱工線與前箱的前部電纜橋架逐一的按照順序進行拆除，如果在拆除的過程中出現(xiàn)了卡澀現(xiàn)象，則可以使用行車將前箱上吊40mm進行拆除工作。其次，拉出前箱檢查后發(fā)現(xiàn)前軸承箱底部后半個縱向鍵卡死在前軸承箱鍵槽內(nèi)，鍵槽和鍵銹蝕嚴重，固定縱向鍵的3條M20螺栓全部被切斷，螺栓斷頭將鍵槽頂部間隙頂死并在底部水平面上滑出溝痕。檢查軸承箱底部墊鐵接觸在50%以上，沒有劃痕。將縱向鍵拆下打磨掉鐵銹，測量縱向鍵與鍵槽劃痕配合間隙為0.06～0.08mm，符合標準。然后對前箱內(nèi)部的縱向鍵固定螺栓進行匹配更換，選擇適宜的尺碼重新裝回軸承箱的內(nèi)部。最后經(jīng)開機校驗后，發(fā)現(xiàn)脹差符合規(guī)定，處于正?，F(xiàn)象。機器得以穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，故障得以排除。

綜上所述，本文以上海某廠汽輪機組運行過程中出現(xiàn)的膨脹差持續(xù)增大故障為案例進行了分析研究。在未來的汽輪機推廣使用的過程中，應根據(jù)脹差變化及汽輪機運行的實際狀況進行脹差故障的分析以及對策的研究，只有這樣才能夠提高汽輪機組運行的安全可靠性。

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