汽輪機油液在線監測公司談汽輪機的典型事故及預防

 

汽輪機真空下降

 

汽輪機運行中，凝汽器真空下降，將導致排汽壓力升高，可用焓減小，同時機組出力降低；排汽缸及軸承座受熱膨脹，軸承負荷分配發生變化，機組產生振動；凝汽器銅管受熱膨脹產生松弛、變形，甚至斷裂；若保持負荷不變，將使軸向推力增大以及葉片過負荷，排汽的容積流量減少，末級要產生脫流及旋流；同時還會在葉片的某一部位產生較大的激振力，有可能損傷葉片。

 

因此機組在運行中發現真空下降時必須采取如下措施：1)發現真空下降時首先要對照表計。如果真空表指示下降，排汽室溫度升高，即可確認為真空下降。在工況不變時，隨著真空降低，負荷相應地減小。2)確認真空下降后應迅速檢查原因，根據真空下降原因采取相應的處理措施。3)應啟動備用射水軸氣器或輔助空氣抽氣器。4)在處理過程中，若真空繼續下降，應按規程規定降負荷，防止排汽室溫度超限，防止低壓缸大氣安全門動作。

 

汽輪機真空下降分為急劇下降和緩慢下降兩種情況：

 

(一)真空急劇下降的原因和處理

 

1．循環水中斷

 

循環水中斷的故障可以從循環泵的工作情況判斷出。若循環泵電機電流和水泵出口壓力到零，即可確認為循環泵跳閘，此時應立即啟動備用循環泵。若強合跳閘泵，應檢查泵是否倒轉；若倒轉，嚴禁強合，以免電機過載和斷軸。如無備用泵，則應迅速將負荷降到零，打閘停機。循環水泵出口壓力、電機電流擺動，通常是循環水泵吸入口水位過低、網濾堵塞等所致，此時應盡快采取措施，提高水位或清降雜物。如果循環水泵出口壓力、電機電流大幅度降低，則可能是循環水泵本身故障引起。如果循環泵在運行中出口誤關，或備用泵出口門誤門，造成循環水倒流，也會造成真空急劇下降。

 

2．射水抽氣器工作失常

 

如果發現射水泵出口壓力，電機電流同時到零，說明射水泵跳閘；如射水泵壓力．電流下降，說明泵本身故障或水池水位過低。發生以上情況時，均應啟動備用射水磁和射水抽氣器，水位過低時應補水至正常水位。

 

3．凝汽器滿水

 

凝汽器在短時間內滿水，一般是凝汽器銅管泄漏嚴重，大量循環水進入汽側或凝結水泵故障所致。處理方法是立即開大水位調節閥并啟動備用凝結水泵。必要時可將凝結水排入地溝，直到水位恢復正常。銅管泄漏還表現為凝結水硬度增加。這時應停止泄漏的凝汽器，嚴重時則要停機。如果凝結水泵故障，可以從出口壓力和電流來判斷。

 

4．軸封供汽中斷

 

如果軸封供汽壓力到零或出現微負壓，說明軸封供汽中斷，其原因可能是軸封壓力調整節器失靈，調節閥閥芯脫落或汽封系統進水。此時應開啟軸封調節器的旁路閥門，檢查除氧器是否滿水(軸封供汽來自除氧器時)。如果滿水，迅速降低其水位，倒換軸封的備用汽源。

 

(二)真空緩慢下降的原因和處理

 

因為真空系統龐大，影響真空的因素較多，所以真空緩慢下降時，尋找原因比較困難，重點可以檢查以下各項，并進行處理。

 

1．循環水量不足

 

循環水量不足表現在同一負荷下，凝汽器循環水進出口溫差增大，其原因可能是凝汽器進入雜物而堵塞。對于裝有膠球清洗裝置的一機組，應進行反沖洗。對于凝汽器出口管有虹吸的機組，應檢查虹吸是否破壞，其現象是：凝汽器出口側真空到零，同時凝汽器入口壓力增加。出現上述情況時，應使用循環水系統的輔助抽氣器，恢復出口處的真空，必要時可增加進入凝汽器的循環水量。凝汽器出人口溫差增加，還可能是由于循環水出口管積存空氣或者是銅管結垢嚴重。此時應開啟出口管放空氣閥，排除空氣或投入膠球清洗裝置進行清洗，必要時在停機后用高壓水進行沖洗。

 

2．凝汽器水位升高

 

導致凝汽器水位升高的原因可能是凝結水泵入口汽化或者凝汽器銅管破裂漏入循環水等。凝結水泵入口汽化可以通過凝結水泵電流的減小來判斷，當確認是由于此原因造成凝汽器水位升高時，應檢查水泵入口側蘭盤根是否不嚴，漏入空氣。凝汽器銅管破裂可通過檢驗凝結水硬度加以判斷。

 

3．射水抽氣器工作水溫升高

 

工作水溫升高，使抽氣室壓力升高，降低了抽氣器的效率。當發現水溫升高時，應開啟工業水補水，降低工作水溫度。

 

4．真空系統漏入空氣

 

真空系統是否漏入空氣，可通過嚴密性試驗來檢查。此外，空氣漏入真空系統，還表現為凝結水過冷度增加，并且凝汽器端差增大。

 

汽輪機超速

 

 

汽輪發電機組是在高速下工作的精密配合的機械設備。汽輪機作為原動機，具有強大的動力矩，在運行中調節系統一旦失靈，就可能使汽輪機轉速急劇升高；轉子零件的應力將達到不允許的數值，可能使葉片甩脫、軸承損壞、轉子斷裂，甚至整個機組報廢。因此，汽輪機超速是對人身安全和設備危害極大的惡性事故。為了防止汽輪機超速，在設計時考慮了多道保護措施，但汽輪機超速事故仍不能完全避免，其主要原因如下：

 

1、調節系統有缺陷：

 

1)調速汽門不能正常關閉或關閉不嚴；

2)調節系統遲緩率過大或調節部件卡澀；

3)調節系統動態特性不良；

4)調節系統整定不當，如同步器調整范圍、配汽機構膨脹間隙不符合要求等。

 

2、汽輪機超速保護系統故障：

 

1)危急遮斷器不動作或動作轉速過高；

2)危急遮斷器滑閥卡澀；

3)自動主汽門和調整汽門卡澀；

4)抽汽止回閥失靈，發電機跳閘后高加疏水汽化或鄰機抽汽進入汽輪機。

 

3、運行操作調整不當：

 

1)油質管理不善，油中有雜質，酸價過高，汽封漏汽過大，油中進水，引起調速和保護部套卡澀；

2)運行中同步器調整超過了調整范圍或調整范圍過大；

3)蒸汽品質不良，造成主汽門、調整汽門結垢；

4)超速試驗操作不當，轉速飛升過快；避免超速的發生，重在預防，為此應采取如下措施：

 

?對調節保安系統的一般要求：

 

1)各超速保護裝置均應完好并正常投入；

2)在正常參數下調節系統應能維持汽輪機在額定轉速下運行；

3)在額定參數下，機組甩去額定負荷后，調節系統應能將機組轉速維持在危急保安器動作轉速以下：

4)調節系統的速度變動率應不大于5％，遲緩率應小于O．2％(大機組)；

5)自動主汽門、再熱主汽門及調節汽門應能迅速關閉嚴密、無卡澀；

6)調節保安系統的定期試驗裝置應完好可靠。

 

?調節保安系統定期試驗：

 

1)調節保安系統定期試驗是檢查調節保安系統是否處于良好狀態，在異常情況下是否能迅速準確動作，防止機組嚴重超速的主要手段之一。有關定期試驗要按規定進和行。

2)新安裝機組或大修后、或危急保安器解體或調整后、或停機一個月后再交啟動時、或機組甩負荷試驗前，應提升轉速進行危急保安器動作試驗。提升轉速試驗時，應滿足制造廠對轉子溫度的要求。

3)機組每運行2000h后應進行危急保安器充油試驗。部分200MW機組在高壓缸脹差超過+3mm時進行危急保安器充油試驗，可能出現危急保安器杠桿脫不開，而造成機組跳閘。

4)每天進行一次自動主汽門活動試驗。帶固定負荷的機組，每天或至少每周進行一次負荷較大范圍的變動，以活動調速汽門。裝有中壓調整汽門定期活動裝置的機組，每天或至少每周進行一次中壓調速汽門活動試驗。

5)每月進行一次抽汽止回閥關閉試驗，當某一抽汽止回閥存在缺陷時，禁止汽輪機使用該段抽汽運行。

6)大修前后應進行汽門嚴密性試驗。

7)機組安裝后應與制造廠聯系，取得同意后進行甩負荷試驗。試驗前應先進行節系統靜態試驗、危急保安器動作試驗、汽門嚴密性試驗、抽汽止回閥試驗，并在各項試驗合格后才能進行。

 

?防止汽門卡澀的措施：

 

1)汽輪機嚴重超速事故大多數是由于汽門卡澀等原因不能及時嚴密關閉而引起的。防止汽門卡澀，保證其能迅速嚴密關閉，是防止嚴重超速事故的關鍵。

2)高、中壓自動主汽門錯油門下部節流旋塞應擰緊沖捻固定。

3)調節汽門凸輪間隙及調節汽門框架與球形墊之間間隙應調整適當，以保證在熱態時調速汽門能關閉嚴密，關可在熱態停機后檢查凸輪是否有一定間隙來核對冷態凸輪間隙是否適當。

4)大修中應檢查門桿彎曲和測量閥桿與套簡間隙，不符合標準的應進行更換或處理。

5)檢修中檢查門桿與閥桿套是否存在氧化皮。對較厚的氧化皮應設法清除，氧化皮厚的部位可用適當放大間隙的辦法來防止卡澀。

6)檢修中應測量主汽門及各調節汽門預啟閥行程，并檢查是否卡澀。如有卡澀，必順解體檢查處理。解體時應徹底除去氧化皮，閥蝶與閥座接觸部分的垢跡及氧化皮也應認真清理，并且用紅丹油作接觸檢查。

7)蒸汽品質應符合要求，防止門桿結垢卡澀。

8)閥座松動、抬起、導致門桿跳動，甚至運行中門桿斷裂。

 

?對油系統的要求：

 

1)調速部套油系統管道中的鑄造型砂等雜物應徹底清理干凈。

2)機組安裝時油系統的施II藝與油循環要求應符合(84)基火字第145號文《汽輪發電機油系統施II藝暫行規定》的要求。

3)潤滑油中可添加防銹劑，檢修時調節部套可在防銹母液中浸泡24h，以提高防銹效果。

4)為防止大量水進入油系統，應采用不易倒伏的汽封型式。汽封間隙應調整適當，汽封系統設計及管道配置合理，汽封壓力自動調節正常投入。

5)前箱、軸承箱負壓不宜過高，以防止灰塵及水、汽進入油系統。一般前箱、軸承箱負壓以12～20mm水柱為宜(或軸承室油檔無油及油煙噴出即可)。　

 

汽輪機水沖擊

 

 

水或冷蒸汽進入汽輪機，可能造成設備嚴重損壞。水沖擊將造成葉片的損傷、動靜部分碰磨、汽缸裂紋或產生永久變形，推力軸承損壞等。對此，設計和運行部門必須高度重視。關于汽輪機進水事故，應以預防為主，若運行中一旦發生，必須采取迅速果斷的措施進行處理。下面根據水或冷汽的來源分別進行討論：

 

1、來自鍋爐及主蒸汽系統

 

由于誤操作或自動調整裝置失靈，鍋爐蒸汽溫度或汽包水位失去控制，有可能使水或冷蒸汽從鍋爐經主蒸汽管道進入汽輪機。嚴重時會使汽輪機發生水沖擊。

 

汽輪機進水時，必須迅速破壞真空，緊急停機，并開啟汽輪機本體和主蒸汽管道上的疏水門，進行疏水。凡因水沖擊引起停機時，應正確記錄轉子惰走時間及惰走時真空變化。在惰走過程中仔細傾聽汽輪機內部聲音，檢查竄軸表指示及推力瓦塊和同油溫度。對于中間再熱機組，因主蒸汽溫度下降發生水擊時，由高壓缸進水，就使得負軸向推力增大，所以要重點監視非工作瓦塊金屬溫度。在滑參數啟動和停機過程中，由于某種原因調速汽門突然關小，造成汽壓升高，則可能使蒸汽管積水。在滑參數停機時，如果降溫速度太快而汽壓沒有相應降低，使蒸汽的過熱度很低，就可能在管道內產生凝結水，到一定程度，積水就可能進入汽輪機。

 

2、來自再熱蒸汽系統

 

在熱蒸汽系統中通常設有減溫水裝置，用以調節再熱蒸汽溫度。水有可能從再熱蒸汽冷段反流到高壓缸或積存在冷段管內，其現象是：冷段止回閥法蘭冒白汽，高壓外缸下缸金屬溫度降低。發生上述現象時，應立即通知鍋爐人員將減溫水門關閉。1給旁路減溫水未關嚴，會造成同上述情況一樣的后果。對再熱蒸汽熱段，如果疏水管徑太小，啟動時疏水不暢，也會造成汽輪機進水。

 

3、來自抽汽系統

 

水或冷蒸汽從抽汽管道進入汽輪機，多數是加熱器管子泄漏或加熱器系統故障引起。其現象是：某臺加熱器水位升高，加熱器汽側壓力高于抽汽壓力，殼體或管道有水沖擊聲，抽汽止回閥門桿冒白汽或濺水滴，脹差向正值發展。發現上述情況時，首先開大加熱器疏水調節閥。如果確認加熱器泄漏，立即將其停止。另外，若除氧器漏水，水可能從抽汽、門桿漏汽倒入汽缸。

 

4、來自軸封系統

 

汽輪機啟動時，如果汽封系統暖管不充分，疏水將被帶人汽封內。事故情況下，當切換備用汽源時，軸封也有進水的可能。在正常運行中，軸封供汽來自除氧器的機組，若除氧器滿水時，軸封就要帶水，軸封加熱器滿水也有可能使水倒入軸封。發現軸封進水時，應立即開啟軸封供汽管道的疏水閥，適當控制進汽量，檢查除氧器水位、軸封抽汽器水位、軸封抽風機運行情況，分別進行處理。

 

5、來自凝汽器

 

凝汽器灌水而進入汽輪機的事故曾多次發生。在汽輪機正常運行時，凝汽器水位是受到重視的，而且水位升高會嚴重影響真空，所以在汽輪機正常運行時，凝汽器水位一般不會灌人汽缸。但在停機以后，往往忽視以凝汽器水位的監視。如果進入凝汽器的補水閥關閉不嚴，就會使水灌入汽缸，造成水擊。

 

6、來自汽輪機本身疏水系統

 

從疏水系統向汽缸返水，多數是設計方面的原因造成的。如果不同壓力的疏水接到一個聯箱上，而且泄壓管的尺寸又偏小，這樣壓力大的漏水，就有可能從壓力低的管道進入汽缸。這時的事故現象，首先表現為上、下缸溫差增大，繼而使汽缸變形，動靜部分發生碰磨。

 

汽輪機進水進冷蒸汽的可能性是多方面的，根據不同機組的熱力系統，還會有其他水源進入汽輪機的可能性，所以運行人員要根據具體情況進行分析。為了預防發生水沖擊，在運行維護方面著重采取以下措施：

1)當主蒸汽溫度和壓力不穩定時，要特別注意監視，一旦汽溫急劇下降到規定值，通常為直線下降50℃時，應按緊急停機處理。

2)注意監視汽缸的金屬溫度變化和加熱器、凝汽器水位，即使停機后也不能忽視。如果發覺有進水危險時，應立即查明原因，迅速切斷可能進水的水源。

3)熱態啟動前，主蒸汽和再熱蒸汽要充分暖管、保證疏水暢通。

4)當高壓加熱器保護裝置發生故障時，加熱器不以投入運行。運行中定期檢查加熱器水位調節裝置及高水位報警裝置，應保證經常處于良好狀態。加熱器管束破裂時，應迅速關閉抽汽管上相應的進汽門及止回閥。

5)在鍋爐熄火后蒸汽參數得不到保證的情況下，不應向汽輪機供汽。

6)對除氧器水位加強監督，杜絕事故發生。

7)滑參數停機時，汽溫、汽壓按著規定的變化率逐漸降低，保持必要的過熱度。

8)定期檢查再熱蒸汽和I、Ⅱ級旁路的減溫水閥的嚴密性，如發現泄漏應及時檢修處理。

9)只要汽輪機在運轉狀態，各種保護就必須投入，不準退出。

10)運行人員應該明確，汽輪機在低轉速下進水，對設備的威脅更大，此時尤其要注意監督汽輪機進水的可以能性。

 

軸承損壞

 

軸承損壞事故，主要針對汽輪發電機組的推力軸承和支持軸承而言。現分述如下:

 

(一)推力軸承燒損的原因及處理原則

 

如果僅僅是推力軸承燒損，則常常是和軸向位移事故聯系在一起的。當正向或負向推力超過推力瓦承載能力時，或推力瓦油膜破壞時，都將發生推力瓦燒損事故。造成推力瓦燒損的原因一般有以幾個方面：1)汽輪機發生水擊或蒸汽溫度下降處理不當。2)由于蒸汽品質不良，葉片結垢。3)機組突然甩負荷或中壓缸汽門瞬間誤關。4)油系統進入雜質，使推力瓦油膜破壞。推力瓦燒損的事故主要表現為軸向位移增大，推力瓦烏金溫度及回油溫度升高，外部象征是推力瓦冒煙。當發現軸向位移逐漸增加時，應迅速減負荷使之恢復正常，特別注意檢查推力瓦塊金屬溫度和回油溫度，并經常檢查汽輪機運行情況和傾聽機組有無異音，測量振動。

 

(二)支持軸承燒損的原因及處理

 

支持軸承燒損的原因主要是潤滑油壓降低，軸承斷油，個別是情況也有電流擊穿油膜，油質不良或油溫過高，使油膜破壞。軸承斷油的原因如下：1)運行中進行油系統切換時發生誤操作，而對潤滑油壓未加強監視，使軸承斷油，造成燒瓦。2)機組定速后，停調整速油泵時未注意監視油壓，射油器因進空氣而工作失常，使主油泵失壓，潤滑油壓降低而又未聯動，幾個因素合在一起，使軸承斷油，造成群瓦燒損。3)油系統積存在大量空氣未及時排除，使軸瓦瞬間斷油。4)汽輪發電機組在啟動和停止過程中、高、低壓油泵同時故障。5)主油箱油位降到零以下時，空氣進入射油器，使油泵工作失常。6)廠用電中斷，直流油泵不能及時投入，如保險熔斷，直流電源或油泵故障等。7)安裝或檢修時，油系統存留棉球等雜物，使油管堵塞。8)軸瓦在檢修中裝反，運行中移位。9)機組強烈振動，軸瓦烏金研磨損壞。軸瓦燒損的事故現象是：軸瓦烏金溫度及回油溫度急劇升高，一旦油膜破壞，機組振動增大，軸瓦冒煙。此時應立即手打危急保安器，解列發電機。

 

為減輕軸瓦損壞程度，遇到下列是情況之一時，也應立即打閘停機：1)任一軸承回油溫度超過75℃或突然連續升高超過70℃。2)軸瓦烏金溫度超過90℃。3)潤滑油壓下降到O．04Mpa，啟動交、直流油泵無效。

 

為防止軸瓦燒損，應采取如下技術措施：1)為保證油泵和聯動裝置的可靠性，潤滑油泵的電源必須可靠，調速油泵和交流潤油泵的電源由兩段廠用電分供，以防兩臺油泵同時失去電源。機組運行中，高壓油泵、交流油泵、直流油泵和低油壓保護裝置應定期進行試驗，保證可靠好用。在每次機組啟動前，要進行油壓聯動試驗。在正常停機前要先試驗交、直流油泵，確認其良了后，再進和停機。直流潤滑油泵和直流密封油泵故障應及時修復。直流潤滑油泵電源保險絲，在許可的情況盡量選用較高等級。機組大、小修后，均應進行直流油泵的帶負荷啟動試驗。調速油泵和潤滑油泵工作失常時，按下述原則處理：在汽輪機啟動過程中，調速油泵發生故障時，應迅速啟動交流潤滑油泵，停止故障油泵，并停止汽輪機的啟動。打閘停機過程中，交流潤滑油泵發生故障時，應迅速啟動直流油泵，繼續停機。停機時發現交、直流潤滑油泵都故障時，應保持主機在正常下繼續空負荷運行，直到一臺油泵修復為止，此時故障泵應設法迅速立即修復。2)為防止油系統切換時發生誤操作，冷油器油側進、出油門應有明顯的禁止操作的警告牌。在進行油系統操作時，如串聯與并聯運行方式的切換，投入備用冷油器或濾油器等必須按事先填好的操作票逐項進行，并注意將容器內的空氣排凈。操作時由汽輪機運行負責人監護，操作人與司機密切配合，注意監視油壓、油溫、油流。機組啟動前向系統供油時，應首先啟動交流潤滑油泵，緩慢開出口門，通過充油門排除調速系統積存的空氣，然后再啟動調速油泵。在啟動盤車前，要確認油壓、油溫、油流正常。3)機組啟動定速后，停用調速油泵時，要緩慢地關閉出口門，設專人監視主油泵出口油壓和潤滑油壓的變化。發現油壓降低時，立即通知操作人員開啟油泵出口門，查明原因，采取相應措施。4)安裝或檢修時，對有可能發生位移的瓦胎，應加止動裝置。切實防止軸瓦位置裝錯油孔不對，加堵板不拆或有棉紗布等雜物留在油系統內。5)汽輪機軸承應裝有防止軸電流的裝置，保證軸瓦烏金溫度及潤滑油系統內各油溫測點指示準確。