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防止汽轮机转子大轴弯曲的措施


防止汽轮机转子大轴弯曲的措施 摘要:针对汽轮机转子大轴弯曲事故频发的现状,提出了防止转子大轴 弯曲的优化措施,在切实掌握必要技 术资料的基础上,确保运行设备状态良好,防止误操作,可有效地防止 汽轮机组转子大轴弯曲事故的发生。 关键词:汽轮机;转子大轴;防止措施 引 言 汽轮机转子大轴永久性弯曲是重大恶性事 故,近年来相继发生了金竹山公司“8.23”转子弯 曲事故、淮北电厂“1.9

”转子弯曲事故及高井热 电厂“1·8”转子弯曲等多起事故。汽轮机转子大轴 弯曲后的校正耗费大量人力、物力,且停机修复 时间长,对于汽轮机转子的使用寿命产生严重的 后果,会影响转子寿命,甚至可能导致报废,造 成巨大的经济损失。因此,防止汽轮机转子弯曲 一直以来都备受重视,但是汽轮机转子弯曲事故 还时有发生。 大唐洛阳热电厂5 号机组为CN300 - 16.7/537/537 型亚临界、一次中间再热、单轴双缸 双排汽、单抽供热式汽轮机。汽轮机本体为高中 压缸及低压缸两部分。高中压缸由合金钢铸造, 采用双层缸结构,通流部分反向布置。主蒸汽及 再热蒸汽进汽部分集中在高中压缸中部,是整个 机组工作温度最高的部位。5 号机组于2006 年12 月进行168 试运时,由于诸多原因,造成汽温、 汽压大幅度波动,且超过紧急停机值没有果断停 机,引起转子大轴弯曲的事故。在这次滑参数停 机过程中,特别是在锅炉燃烧不稳,主再热蒸汽 汽温出现失控时,主蒸汽温度几分钟内由328 ℃ 下降至272 ℃,下降了56 ℃,已符合汽轮机事 故处理中紧急停机的条件,而运行人员没有及时 果断紧急停机。当主汽压力将至4.2 Mpa 时,对应 的饱和温度为253 ℃,这时主蒸汽温度只有272 ℃,过热度仅有19 ℃,按规程规定过热度应大于 50 ℃,低温蒸汽进入汽轮机后,汽缸本体收缩变

形,发生动静碰磨,导致汽轮机大轴轻微弯曲, 对机组及时投运造成了一定的影响。针对此类事 故,结合生产实际总结了防止汽轮机转子大轴弯 曲的相关措施。 1 全面地掌握基础资料 只有对汽轮机转子正常状态下的基础资料有 全面地掌握,才能够及早地发现发生转子弯曲事 故,及时地采取措施防止事故扩大。以下基础资 料是必须详细掌握的。 (1)掌握汽轮机组基础技术资料。①转子原始弯 曲的最大晃动值(双振幅值),最大弯曲点的轴向位 置及圆周方向的相位。大轴弯曲表测点安装处转 子的原始晃动值(双振幅值)及最高点在圆周方向 上的相位。②正常情况下,机组轴系通过各临界 转速时,各轴承的过临界振动值及低于临界转速 和定速后的振动值。③正常情况下,盘车电流及 其摆动值和对应的润滑油油温、顶轴油压。④正 常停机的惰走曲线及对应的真空值、顶轴油泵开 启时间、顶轴油压;破坏真空停机的惰走曲线。 ⑤停机后正常情况下,汽缸各主要金属温度的下 降曲线。⑥通流部分轴向间隙,径向间隙数值。 以上资料数据应根据机组情况,特别是大修后, 进行核对与修订。 (2) 制定典型启动和停机曲线。应根据汽轮机 设备制造厂的规定和同类型机组的运行经验,制 定出机组各状态下的典型启动曲线和停机曲线, 经实践后纳入运行规程。 (3) 建立完善的机组启停记录。停机后应定时 记录汽缸各金属温度、大轴弯曲、盘车电流、绝 对膨胀、差胀等数值,直到机组下次热态启动或 汽缸金属温度低于150℃为止。 (4)系统进行改造、运行规程中尚未作具体规定 的重要运行操作或试验,必须预先制定安全技术 措施,经上级主管部门批准后再执行。 2 确保设备处于良好状态

汽轮机系统处于良好的工作状态,特别是对 于老机组,是防止大轴弯曲的必要保障。 (1)保持汽缸保温性能良好。采用保温性能良好 的保温材料,切实可靠的施工工艺(如粘贴法等), 保证保温材料与下汽缸不发生脱空现象,保温应 保证机组停机后,上下缸温差不超过35℃,最大 不许超过50℃。 (2) 疏水系统保证疏水畅通。疏水系统应能保 证疏水畅通不会向汽缸返水、返汽。特别应注意 以下几点:①疏水联箱或疏水扩容器的标高应高于 凝汽器热井最高点的标高。②疏水管应按压力顺 序接人联箱或扩容器,并向低压侧倾斜45℃;③ 疏水联箱和疏水扩容器的联接方式和尺寸应保证 疏水门全开时,联箱或扩容器内压力仍低于各疏 水管路上的最低压力;④防腐排汽管的管径应足 够大;⑤汽缸本体疏水应直接接人凝汽器或疏水 扩容器上部。 (3) 防止其他系统结构原因造成汽机进水、进 冷汽。轴封系统和门杆漏气系统都存在向汽机进 水、进冷气的隐患。应注意以下几点:①调节汽阀 漏汽至除氧器的管路上应装逆止阀和截止门;② 轴封系统应有可靠的备用汽源轴封管路疏水系 统,应有可靠的防止水和冷汽进人轴封管路的措 施;③梳齿型汽封虽然解决了汽封片倒伏的问题, 但依然会发生径向碰摩,增加弯曲的危险,为安 全起见,应将汽封下部间隙适当放大。 (4) 汽轮机监测仪表准确可靠。汽机监测仪表 是预防和判断大轴弯曲的重要手段,应注意以下 \几点:①汽轮机组监测仪表必须完好、准确,并应 定期进行校验;②电气大轴弯曲表不够准确可靠, 必须加装机械式大轴弯曲表,大轴弯曲值应以机 械式大轴弯曲表为准,未加装机械式大轴弯曲表 不得启动;③在汽缸容易进水的断面(如调节级), 应加装进水检测温度热电偶,以便及时发现汽缸 进水、进冷气。

3 防止运行中的误操作 运行过程中准确无误地操作,不仅是防止大 轴弯曲最为关键的环节,而且可及时发现由于其 他原因造成的大轴弹性弯曲,避免事故的扩大。 在已发生的大轴弯曲事故中,运行操作失误往往 是主要原因。以下为运行操作中需要注意问题: (1)汽机冲转前必须符合以下条件,否则不允许 启动:①大轴晃动值不得超过原始值±0.02mm。② 汽缸上、下缸温差不超过50℃。③主蒸汽温度至 少高于汽缸最高金属温度50℃,但不超过额定气 温。蒸汽过热度不低于50℃。④转子应进行充分 连续盘车,一般不少于2 一4 小时,短时间停止 也是不允许的。 (2)在机组启动升速过程中,在第一阶临界转速 前,轴承振动超过0.03mm 时,应立即打闸停机。 过临界转速时,轴承振动超过0.lmm 时,应立即 打闸停机。严禁硬闯临界转速和降速暖机。正常 运行时,轴承振动一般不应超过0.03mm,超过 0.05mm 时,应设法消除。当轴承振动突然增加到 0.05mm 时,应立即打闸停机。因振动异常而停机 后,必须经全面检查确认机组已恢复正常状态, 并盘车不少于4 小时后,才能再次启动,严禁盲 目再次启动。 (3)启动前应检查停机记录,并与正常曲线比较。 在热态启动中,应先向轴封供汽,后拉真空,轴 封供汽管路在供汽前必须充分暖管与疏水,防止 水或冷气从汽封进人汽轮机。 (4)机组启动过程和停止及变工况运右过程中, 应按照规定的曲线控制蒸汽参数的变化。主蒸汽 温度的变化率和汽缸金属温度的变化率不得大于 规程规定。主蒸汽要保持一定的过热度,要避免 汽温大幅度直线变化。当10 分钟内汽温上升或下 降达50℃时,应立即打闸停机。当主蒸汽汽温过 热度过低时,调速汽门的大幅度摆动,有可能引 起汽轮机一定程度的水击,此时应严密监视机组

振动、胀差、轴向位移的参数,如有异常应立即 打闸停机。疏水系统投人时,应注意保持凝汽器 热井水位,使之始终低于疏水联箱或疏水扩容器 的标高。 (5)停机后,应投人连续盘车,注意比较盘车电 流值、摆动值与典型正常值。如有动静摩擦,则 不能投人连续盘车,应根据实际情况作间断盘车。 待摩擦基本消除后,方可投人连续盘车。因故暂 时停止盘车时,持续时间不应超过半个小时,每 半小时应盘车180°。不超过半小时,也应视情况 先盘车180°,待转子热弯曲消失后,再投人连续 盘车。机组停机后应注意监视凝汽器水位,防止 凝汽器满水而造成冷水进人汽轮机。 (6)热态情况下,一般不允许锅炉打水压,如遇 特殊情况需要打水压时,应采取有效措施防止水 漏人汽轮机。 (7)运行规程中,未作具体规定的重要特殊运行 操作或试验(例如汽机甩负荷试验,RB 试验),必 须事先制定出技术措施,经审核批准后执行。 4 结束语 针对转子大轴弯曲事故,在热电厂生产运行 过程中,严格要求生产运行人员切实掌握必要的 基础技术资料,做好基础技术工作;同时保持设 备的运转良好,系统结构合理;防止运行过程中 误操作,有效地防止汽轮机组转子大轴弯曲事故 的发生。


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