汽輪發(fā)電機(jī)瓦及軸頸損傷事故分析和處理

（中機(jī)國(guó)能電力工程有限公司，上海 200061）

0 引言

某100 MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠項(xiàng)目的機(jī)組容量為3×42 MW發(fā)電機(jī)組，2臺(tái)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組、2臺(tái)余熱鍋爐和1臺(tái)蒸汽輪發(fā)電機(jī)組組成一套“2+2+1”建制的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。2014年4月4日，按照計(jì)劃及項(xiàng)目部總體安排，汽機(jī)整組啟動(dòng)開始，于 10：40、12：01、13：56進(jìn)行3次沖轉(zhuǎn)，分別因不同原因打閘，最高轉(zhuǎn)速為804 r/min（第三次），詳見后續(xù)說明。在第三次沖轉(zhuǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)#4瓦有明顯異音，且軸瓦溫度異常，遂立即打閘。當(dāng)日晚間安裝單位將#4瓦打開，發(fā)現(xiàn)軸瓦已按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向脫離工作位，定位銷被切斷，偏離約50°，軸瓦被卡死在軸承座內(nèi)；4月5日凌晨1點(diǎn)拆除軸瓦，檢查發(fā)現(xiàn)軸頸有嚴(yán)重擦痕，軸瓦巴氏合金嚴(yán)重?fù)p傷。4月6日～4月8日又先后打開#3、#2、#1瓦進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)三個(gè)瓦均有輕微損傷，軸頸也有輕微損傷，3個(gè)軸承箱內(nèi)及下瓦頂軸油囊均發(fā)現(xiàn)有黑色堅(jiān)硬顆粒物。

1 事故經(jīng)過及檢查情況

1.1 啟機(jī)情況

4月4日10：40，汽機(jī)進(jìn)行首次沖轉(zhuǎn)，#1頂軸油泵運(yùn)行，主汽壓力 2.3 MPa，主汽溫度 353.62℃，真空-62 kPa，轉(zhuǎn)速166 r/min，發(fā)現(xiàn)調(diào)門異音，立即打閘停機(jī)。分析認(rèn)為：調(diào)閥的預(yù)啟閥開度小、忽開忽關(guān)，是造成聲音異常的主要原因。決定第二次開機(jī)降低主汽壓力。

12：01汽機(jī)第二次沖轉(zhuǎn)，主汽壓力1.9 MPa，主汽溫度358.73℃，真空-79 kPa，未發(fā)現(xiàn)調(diào)閥的異常聲音，轉(zhuǎn)速294 r/min，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁機(jī)汽端密封處異音，#4瓦頂軸油壓力表有擺動(dòng)現(xiàn)象，立即打閘停機(jī)，停機(jī)檢查4#軸承回油窗回油完全正常，但是發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁機(jī)汽端密封蓋與轉(zhuǎn)子有碰磨現(xiàn)象。因此，對(duì)密封蓋進(jìn)行打磨處理。

13：56汽機(jī)第三次沖轉(zhuǎn)，主汽壓力1.84 MPa，主汽溫度362℃，真空-60 kPa，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)。沖轉(zhuǎn)過程中，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員匯報(bào)：4#瓦處碰撞聲巨大、頂軸油壓力表劇烈擺動(dòng)、潤(rùn)滑油回油流量小。14：02立即打閘停機(jī)，最高轉(zhuǎn)速804 r/min，停機(jī)后檢查4#瓦金屬溫度最大為68℃，停機(jī)后立即投入盤車，發(fā)現(xiàn) 4#頂軸油壓在12 MPa～14 MPa之間波動(dòng)。

約16：00，#4瓦頂軸油管墊子沖破，更換墊子后啟動(dòng)#2頂軸油泵，母管壓力低至4.6 MPa，#4瓦處轉(zhuǎn)子有明顯跳動(dòng)情況，當(dāng)時(shí)高壓內(nèi)缸壁溫為 135℃，低于150℃的允許停機(jī)溫度，且#4瓦回油觀察孔已發(fā)現(xiàn)巴氏合金碎屑，決定停盤車。

1.2 軸瓦檢查情況

4月4日晚上打開#4瓦檢查，軸瓦已按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向脫離工作位，定位銷被切斷，偏離約50°，軸瓦被卡死在軸承座內(nèi)；4月5日上午拆除軸瓦，檢查發(fā)現(xiàn)軸頸有嚴(yán)重擦痕，軸瓦巴氏合金嚴(yán)重?fù)p傷，并可明顯看到軸瓦勵(lì)端磨損嚴(yán)重（約2 mm）、汽端磨損較少。對(duì)軸瓦進(jìn)行緊力復(fù)測(cè)，緊力為0.03 mm。

4月6日打開#3瓦檢查，軸頸輕微損傷，軸瓦有一道輕微劃痕，頂軸油孔有細(xì)小的堅(jiān)硬雜物，對(duì)軸瓦進(jìn)行緊力復(fù)測(cè)，緊力為0.05 mm。

4月7日打開#2瓦檢查，軸頸輕微損傷，軸瓦有一道約1 mm劃痕，軸承箱及頂軸油孔內(nèi)有部分雜物，對(duì)軸瓦進(jìn)行緊力復(fù)測(cè)，緊力為0.04 mm。

4月8日打開#1瓦檢查，#1瓦上瓦也有輕微擦痕，#1瓦枕內(nèi)部有較多硬質(zhì)異物，推力瓦接觸面有擦痕，軸承箱內(nèi)也有很多異物，對(duì)軸瓦進(jìn)行緊力復(fù)測(cè)，緊力為0.05 mm。

1.3 油系統(tǒng)安裝、調(diào)試及檢查情況

潤(rùn)滑油系統(tǒng)安裝于1月份結(jié)束，2014年1月24日開始油循環(huán)，2月16日取樣化驗(yàn)合格，3月1日油循環(huán)結(jié)束，翻瓦檢查清理并安裝TSI探頭。

頂軸油系統(tǒng)由某汽機(jī)廠配套設(shè)計(jì)供貨，油泵經(jīng)口取自潤(rùn)滑油進(jìn)油母管，進(jìn)出口未設(shè)計(jì)過濾器、出口未設(shè)止回閥。頂軸油泵于2月初進(jìn)行試運(yùn)，#2頂軸油泵試運(yùn)正常，#1頂軸油泵試運(yùn)時(shí)振動(dòng)明顯、噪音大、出口壓力低。后經(jīng)廠家協(xié)調(diào)重新發(fā)了一臺(tái)新泵，新泵于4月3日到場(chǎng)并在當(dāng)日安裝完畢。當(dāng)日對(duì)該泵進(jìn)行試運(yùn)，第一次啟動(dòng)時(shí)，噪音、振動(dòng)異常，立即停泵；第二次啟動(dòng)后 2 min內(nèi)仍有異響，隨后振動(dòng)、聲音、壓力均正常。

4月11日將主油箱內(nèi)潤(rùn)滑油倒至臨時(shí)油桶。4月12日施工單位對(duì)主油箱內(nèi)部進(jìn)行檢查，監(jiān)理見證，未發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)。4月13日，施工單位自行拆除潤(rùn)滑油過濾器濾芯進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯顆粒狀雜質(zhì)。

4月9日對(duì)已拆卸的#1頂軸油泵進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子鍍銅層局部脫落，脫落部分在泵體內(nèi)找到；4月16日，對(duì)#2頂軸油泵進(jìn)行解體檢查，油泵各部件完好無損傷，但調(diào)解活塞行程的斜板基本處于水平狀態(tài)，即泵出力已在最小狀態(tài)。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解，#1、#2瓦潤(rùn)滑油節(jié)流孔板安裝于瓦枕處（孔徑不明）；#3、#4瓦潤(rùn)滑油節(jié)流孔板安裝于軸承箱進(jìn)油口（孔徑18 mm）。

2 事故原因分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)表征分析

造成事故的直接原因是堅(jiān)硬顆粒狀雜物通過頂軸油、潤(rùn)滑油進(jìn)入軸瓦，引起軸瓦和軸頸摩擦，損傷軸瓦及軸頸，產(chǎn)生摩擦力而剪斷定位銷，進(jìn)而帶動(dòng)軸瓦移位，導(dǎo)致潤(rùn)滑油孔堵塞，造成潤(rùn)滑油斷油，加劇軸瓦、軸頸磨損[1-2]。具體情況見圖1～圖6。

圖1 #4瓦軸頸損傷情況

圖3 #4瓦剪斷的定位銷

圖4 #4頂軸油泵損壞情況

圖5 #1頂軸油泵脫落的銅部件

圖6 #1、#2為粘在#4軸頸上的金屬顆粒，#3為事故后#4瓦上取下的巴氏合金

各軸瓦解體檢查均發(fā)現(xiàn)頂軸油囊有顆粒物，瓦軸頸在軸瓦軸向全位置范圍內(nèi)損傷。

2.2 微機(jī)事件報(bào)文分析

以4月4日事故過程和圖7所示后臺(tái)沖轉(zhuǎn)趨勢(shì)曲線可以看出：事故汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、軸承金屬及回油溫度、軸承瓦振、主汽壓力、高壓主汽母管溫度沖轉(zhuǎn)的趨勢(shì)為升速曲線。結(jié)合圖8所示沖轉(zhuǎn)趨勢(shì)曲線也可以看出：事故汽輪機(jī)頂軸油泵出口壓力、排氣壓力、低壓缸排氣壓力溫度和油壓都出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

圖7 沖轉(zhuǎn)趨勢(shì)曲線1

圖8 沖轉(zhuǎn)趨勢(shì)曲線2

3 事故處理方案

1）拆除勵(lì)磁機(jī)、#4軸承箱、發(fā)電機(jī)勵(lì)端小端蓋，在靠近發(fā)電機(jī)定子勵(lì)端處將轉(zhuǎn)子可靠支撐，用膠合板將發(fā)電機(jī)勵(lì)端小端蓋臨時(shí)封閉，防止軸頸加工時(shí)損傷葉片、線圈或異物進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部。

2）聯(lián)系廠家車削及拋光，車削量需保證軸頸直徑大于強(qiáng)度極限φ295 mm，車削過程中每車削0.5 mm左右復(fù)測(cè)一次工裝與轉(zhuǎn)子的同心度，每次進(jìn)刀量控制在0.2 mm左右，最后一刀進(jìn)刀量不得大于0.05 mm。

3）某汽機(jī)廠負(fù)責(zé)立即聯(lián)系按瓦坯內(nèi)徑302 mm、巴氏合金內(nèi)徑295 mm預(yù)加工2副軸瓦，在廠家現(xiàn)場(chǎng)加工結(jié)束取得最終軸頸測(cè)量數(shù)據(jù)后，按最終軸頸尺寸完成軸瓦加工，及時(shí)發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。

4）軸瓦到場(chǎng)后進(jìn)行復(fù)裝，裝子重新找正，測(cè)量軸承各間隙、緊力是否符合制造廠及規(guī)范要求，嚴(yán)格按DL 5190.3-2012《電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范 第3部分：汽輪發(fā)電機(jī)組》及DLT 5210.3-2009《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程 第3部分：汽輪發(fā)電機(jī)組》的相關(guān)要求復(fù)測(cè)轉(zhuǎn)子中心、轉(zhuǎn)子瓢偏、轉(zhuǎn)子揚(yáng)度、勵(lì)磁中心、推力間隙和各軸承安裝數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，形成技術(shù)記錄并經(jīng)總包單位、監(jiān)理簽字確認(rèn)。

5）發(fā)電機(jī)定子端蓋密封前應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行聯(lián)合檢查，辦理隱蔽工程簽證，對(duì)轉(zhuǎn)子、定子絕緣進(jìn)行測(cè)量。

6）將所有碳鋼閥門更換為不銹鋼閥門，檢查所有油系統(tǒng)閥門閥桿是否按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水平或向下安裝，不符合的應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。重新對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)行油循環(huán)，沖洗過程中應(yīng)使用木榔頭或橡膠榔頭對(duì)管道進(jìn)行敲打，清除死角雜質(zhì)，沖洗時(shí)潤(rùn)滑油溫應(yīng)控制在45℃～55℃，油樣取點(diǎn)應(yīng)位于油箱底部。

7）沖洗結(jié)束后翻瓦檢查時(shí)檢查確認(rèn)各軸承節(jié)流孔板孔徑，軸承復(fù)裝后，對(duì)各軸承潤(rùn)滑油流量分配進(jìn)行檢查，如流量不均勻應(yīng)對(duì)節(jié)流孔板進(jìn)行調(diào)整。

8）對(duì)頂軸油系統(tǒng)進(jìn)行改造，每臺(tái)油泵出口增加止回閥，出口母管增加過壓閥，改造結(jié)束后拆除各軸承頂軸油軟管，對(duì)頂軸油系統(tǒng)進(jìn)行沖洗。

9）對(duì)其它系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保下次開機(jī)順利進(jìn)行[3-5]。

4 結(jié)論

根據(jù)本文提出的系列損傷事故處理方案和整改方案，某100 MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠項(xiàng)目的汽機(jī)故障得到了最優(yōu)化解決。電廠運(yùn)行至今，汽輪發(fā)電機(jī)瓦及軸頸沒有出現(xiàn)異常情況，汽輪發(fā)電機(jī)可靠性與安全性沒有改變，由此說明本文的事故處理方案可行。

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