汽輪發(fā)電機預防燒瓦實踐應用

胡勇剛，李鵬飛，黃 景

（江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 引言

汽輪發(fā)電機潤滑油系統(tǒng)是保證汽輪發(fā)電機安全運行的重要系統(tǒng)，其一旦發(fā)生故障或人為操作不當不能正常供油，將造成發(fā)電機組振動異常跳閘，嚴重甚至發(fā)生軸承斷油燒損事故。放眼全國，汽輪機運行或調試期間，燒瓦事故較多，造成斷油的原因各異。本文所講述的汽輪機燒瓦事故，其主因是DCS斷電油泵不能連鎖自動啟動，現象實為罕見，特殊性較強，本次事故的基本情況是：江銅鉛鋅CRN10-3.6/0.785/0.3機組運行中UPS電源發(fā)生燒板故障造成，DCS突然斷電，儀表柜房異響并伴有焦糊味，汽輪發(fā)電機跳機，在轉子惰走過程中，發(fā)生交、直流油泵同時不能自啟，有3min時間軸承斷油，使軸瓦燒壞，產生嚴重安全生產后果。事故發(fā)生后，工藝、設備等有關方面迅速采取有效應對措施，組織多方對事故原因進行分析，并成立檢修組織機構，編制檢修方案，改進控制措施，有效預防斷油事故發(fā)生。

2 CRN10-3.6/0.785/0.3型國產化透平發(fā)電機的簡單介紹

CRN10-3.6/0.785/0.3型透平發(fā)電機既為抽汽式、中間再熱冷凝型汽輪發(fā)電機［1］，3.6MPa飽和蒸汽進入抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，額定功率為10MW，最大連續(xù)輸出功率12MW。汽輪機能適應波動范圍大，機組能適應負荷從10%到100%負荷的變化。煙化爐余熱鍋爐由于其煙氣條件受生產工藝影響較大，余鍋產蒸汽隨煙化爐操作周期變化，每天有8～9次周期波動，負荷最大為40.8 t/h，最小為20.4t/h。煙化爐操作周期160～180min，其中加料 30～55min，吹煉 90～100min，放渣 15～25 min；加料前期及放渣后期余鍋產汽最少約為20.4t/h，吹煉時余鍋產汽穩(wěn)定約40.8 t/h。煙化爐產汽量最小時，汽輪機主蒸汽量為78t/h，為保證汽輪機運行正常，此時汽輪機最大抽汽量68t/h，凝結水量10t/h。抽汽采用噴嘴調節(jié)方式，根據抽汽壓力來調節(jié)，滿足工藝需求，抽汽調節(jié)閥采用505E控制。

抽汽采用噴嘴調節(jié)方式，根據抽汽壓力來調節(jié)，滿足工藝需求，抽汽調節(jié)閥采用505E控制。各蒸汽參數見表1。

汽輪機單缸結構，內部設有再熱除濕裝置，汽輪機轉子與發(fā)電機轉子采用剛性聯(lián)軸器連接，汽輪機轉子和發(fā)電機轉子前后端軸承安裝在軸承座上，為橢圓軸瓦［2］。汽輪機潤滑油系統(tǒng)包括油箱、冷油器（雙聯(lián)）、濾油器（雙聯(lián)）、主油泵、注油器、高壓電動油泵、交流輔助油泵、直流事故油泵（DC220V）、排油煙裝置、油站底盤及油系統(tǒng)內部管路（不銹鋼材質）和必需的各種閥門、附件。

3 事故調查

汽輪發(fā)電機燒瓦事故發(fā)生后，通過查閱潤滑油壓、軸瓦金屬溫度、油泵電流、轉子振動等參數的歷史記錄，同時詢問當班操作人員現場發(fā)生故障現象及所作的處理過程等，基本明確了事故起因及斷油燒瓦原因。各參數的后臺歷史數據見表2。

表1 余熱蒸氣參數表

表2 汽輪機轉速、潤滑油壓及汽輪機轉速后臺歷史數據表

3.1 故障過程

2016年6月19日20：00汽輪機DCS機柜室傳來一聲異響， 汽輪機DCS控制電腦黑屏停機，發(fā)電機并網監(jiān)視屏電腦顯示汽輪發(fā)電機解列，汽輪發(fā)電機ETS柜與IP1101柜失電，中、低壓排空閥全關、除氧器進汽進水閥等氣動閥全關。汽輪發(fā)電機解列跳機，操作員立即在IP1101柜上按直流油泵緊急啟動按鈕，之后與相關單位聯(lián)系并說明情況，并下現場巡視汽輪發(fā)電機系統(tǒng)的停機操作，當巡視至直流油泵時發(fā)現其為停止狀態(tài)，其馬上跑至高壓油泵控制柜手動開啟高壓油泵，聽到高壓油泵運行聲音后繼續(xù)巡檢其他設備運行情況。

20：32 DCS恢復正常，操作員發(fā)現汽輪機盤車裝置不能投入，發(fā)電機后軸X、Y方向振動故障，專業(yè)設備人員處理完故障后汽輪發(fā)電機開機。23:10汽輪發(fā)電機沖轉至900r/min時發(fā)電機后軸Y向振動超過報警值（并上漲很快），操作員按開機方案執(zhí)行汽輪發(fā)電機緊急停機，設備部及分廠人員通過DCS各相關數據分析及發(fā)電機后軸有下沉的情況，一致認為汽輪發(fā)電機的發(fā)電機前后軸瓦需拆開檢查。

設備部聯(lián)系九江電廠檢修人員于21日對汽輪發(fā)電機2#、3#、4#軸瓦拆開檢查，通過檢查發(fā)現發(fā)電機前、后軸瓦磨損嚴重，汽輪機后軸瓦也有輕微磨損，最后確定更換發(fā)電機前、后軸瓦，汽輪機后軸瓦修復處理，并于24日晚21:00汽輪發(fā)電機檢修全部結束。

3.2 原因分析

根據汽輪發(fā)電機軸瓦拆開情況和九江電廠檢修專家的分析，軸瓦燒毀的直接原因為汽輪機惰轉后缺潤滑油潤滑不良（UPS跳電油泵未啟動），主要分析如下：

（1）當班人員在“控制室按了直流油泵緊急啟動按鈕，沒有立即確認泵的運行狀態(tài)和現場潤滑油壓表情況，直至巡檢時看到直流油泵沒有運行才手動開啟高壓交流油泵，導致汽輪機惰轉情況下缺油運行”，根據電氣原理分析、試驗及現場勘查，可以確定軸瓦燒毀的直接原因是故障停機狀態(tài)下直流油泵、交流油泵或高壓油泵自動未啟動。

（2）原設計當意外故障導致DCS失電停機時，汽輪機高壓油泵、低壓交流油泵和直流油泵聯(lián)鎖啟動功能將失效，需切換至手動啟動，所以須制定應急操作規(guī)程，并嚴格按應急操作規(guī)程執(zhí)行。

3.3 防范措施

（1）修改低壓交流油泵、直流油泵聯(lián)鎖啟動方案，在潤滑油壓低的情況下直接由現場壓力開關啟動直流油泵；DCS控制低壓交流油泵和直流油泵由常開點改成常閉點，確保DCS失電時二臺油泵立即啟動。并增設直流油泵緊急啟動指示燈，油泵啟動或停止可在控制室控制柜明確判斷。汽輪機大小修后，均應進行直流油泵的帶負荷試驗［3］。

（2）冷油器、油過濾器等容器在進行切換時，要注意將空氣排放干凈。潤滑油系統(tǒng)的排油管要保證必要的坡度，以防積存空氣。潤滑油進油管的末端要保證軸瓦要求的進油壓力。

（3）冷油器進出口要掛警示牌。油系統(tǒng)正常切換操作要在運行負責人主持，按操作票進行，操作過程中要嚴密監(jiān)視潤滑油壓的變化。

（4） 在機組停后和正常運行中，潤滑油壓和油溫要保持在正常范圍以內。發(fā)現油壓下降、軸瓦溫度波動等異常情況時，要及時分析處理，檢修時可以對軸瓦進行微損傷檢測［4］。

（5）高低壓備用油泵和低油壓保護裝置要定期進行試驗，保持良好的備用狀態(tài)。

（6）保持油箱正常油位，濾網前后壓差超過規(guī)定時要及時清理濾網，防止軸瓦烏金融化、轉子軸頸磨損［5］。

（7）機組啟動前向油系統(tǒng)供油時，要先啟動低壓潤滑油泵，并通過低壓潤滑油泵向調節(jié)保安系統(tǒng)供油排除系統(tǒng)內空氣后再啟動高壓調速油泵，防止軸瓦斷油［6］。

（8）機組啟動定速后、停用高壓油泵時，要先緩慢關其出口門并注意監(jiān)視潤滑油壓的變化，出口門全關后停高壓油泵。然后再打開高壓油泵出口門恢復備用，開啟出口門時亦應注意監(jiān)視潤滑油壓的變化。

（9）為防止汽輪發(fā)電機故障跳機引起超速事故，確保抽汽逆止閥、抽汽快關閥的閥門能關到位，汽輪發(fā)電機各蒸汽閥門密封符合要求。

4 效果檢測

通過大修換瓦后，跟蹤運行一個月以上，汽輪發(fā)電機運行平穩(wěn)，軸承振動正常，各項控制參數都在最佳的范圍內，蒸汽管網壓力放空次數為零、余熱鍋爐安全閥動作次數為零；汽輪發(fā)電機運行狀態(tài)良好，發(fā)電量保持穩(wěn)定（見圖1）。

圖1 2016年度汽輪發(fā)電機發(fā)電量、作業(yè)率、汽耗率的對比圖

5 結束語

汽輪發(fā)電機［7］大面積運行在冶煉、化工、電力等行業(yè)，技術成熟。但是在日常使用和維護過程中也應加強防范，對于斷油燒瓦惡性事故更應嚴加杜絕。潤滑油系統(tǒng)要保證油泵和油量的正常，還應確保一定的潤滑油溫與壓力，同時要對油質進行月度或季度分析，時刻關注油質變化，防止?jié)櫥腿榛到?，到運行時間的潤滑油必須強制性更換。汽輪發(fā)電機此次發(fā)生燒瓦事故損失之大，教訓深刻，通過檢修換瓦后機組運行良好，各連鎖保護更加完善，為后期運行奠定扎實基礎。