??????? (4)機組沖轉前應進行充分盤車(一般連續(xù)盤車2~4h,熱態(tài)啟動取大值),若盤車短時間中斷時,則應按中斷時間的10倍再加4h進行連續(xù)盤車方可沖轉。
??????? (5)啟動中在中速以前,軸承振動(特別是1號軸瓦、2號軸瓦)超過0.03mm時應打閘停機,過臨界時振動超過0.10mm應打閘停機,嚴禁硬闖臨界線速開機。停機后仍應連續(xù)盤車4h(中間停盤車時按上述要求增加盤車時間),方可再次啟動。
??????? (6)啟動前供汽封的蒸汽溫度應高于汽缸金屬溫度,并應在送汽前充分進行疏水,防止積水帶入汽封引起驟冷。
??????? (7)啟動中若軸承振動、蒸汽參數(shù)變化超過規(guī)程規(guī)定或機內(nèi)有異常摩擦聲、軸封處冒火花,應按規(guī)程規(guī)定立即停機。
??????? (8)停機后應及時投入盤車,若盤車電流增大、擺動或有異常時,應分析原因并采取措施予以消除。若汽封磨擦嚴重時,可先手動方式定時盤車180°,待摩擦基本消除后再投入連續(xù)盤車。因故暫時停止盤車時,應監(jiān)視大軸彎曲度的變化,當轉子熱彎曲較大時,應先手動定時盤車180°,待大軸熱彎曲基本消失后再連續(xù)盤車。
??????? (9)對上下缸溫差大(有的機組正常運行中上下缸溫差已超過啟動條件的標準)的機組,可結合檢修改進汽缸保溫,采用優(yōu)質(zhì)的保溫材料(如硅酸鋁纖維氈、微孔硅酸鈣等)和嚴格的保溫工藝。實踐證明效果是顯著的。
??????? 大軸彎曲事故絕大多數(shù)發(fā)生在機組啟動中,特別是熱態(tài)啟動中,因此對大中型機組的啟動,領導(指負責啟動的廠、車間領導)一定要持慎重態(tài)度,堅持嚴格按規(guī)程規(guī)定和技術措施要求啟動機組。當啟動不順利時,一定要認真分析查找原因,消除異常后按規(guī)定啟動,決不可為了趕工期,為了不影響安全考核等等而僥幸闖關,多次強行啟動,在這一點上,決策是否再次啟動的各級領導人員都應正確對待,不符合啟動條件的,決不強行啟動。熱態(tài)啟動不順利的,可待機組溫度降低,具備啟動條件后再啟動,切實防止因決策失誤而造成大軸彎曲。
??????? 第四節(jié)? 汽輪機掉葉片
??????? 汽輪機的動葉片是承受蒸汽推動力帶動轉子轉動的部件。這不僅承受蒸汽推動力,還承受轉子高速轉動產(chǎn)生的離心力。同時葉片本身按其幾何形狀和安裝方式而存在著固有的振動頻率,在轉動中受各噴嘴或靜葉片汽流推動的頻率如與葉片固有振動頻率相同而共振,將導致葉片疲勞裂斷。因此,葉片在運行中如果動應力、離心力超標或產(chǎn)生共振疲勞,將導致葉片裂斷;如果葉片設計、制造上不能滿足正常的動應力、離心力的需要以及葉片自身頻率躲不開共振,在正常運行中也將造成葉片裂斷。
??????? 在正常運行中,如發(fā)生葉片斷裂,斷落的葉片將夾在間隙很小的動靜部分中造成碰磨,或斷落的葉片在本級碰磨后,其殘骸沿汽流進入后幾級造成動靜部分碰磨,造成設備嚴重損壞。其破壞力很大,并具有突發(fā)性。
??????? 低壓轉子后幾級葉片,特別是末級,次末級葉片、衛(wèi)帶、拉筋等如斷落甩出后,將打壞凝汽器上部銅管或鈦管,造成凝汽器突發(fā)性泄漏,導致汽水品質(zhì)急劇惡化。
??????? 多年來,掉葉片事故時有發(fā)生,不少事故造成設備嚴重損壞。下面列舉幾次比較典型的掉葉片事故案例。
??????? (1)1982年,某廠一臺國產(chǎn)100MW機組運行中發(fā)生低壓轉子次末級葉片(432)斷落,打壞本級幾片動葉片。由于無備用葉片,為了盡快開機,采取截斷園周對側等長度葉片維持平衡的辦法,臨時恢復機組運行,但由于損壞的不止一片,在損壞的每片葉片對側截短葉片,結果導致一處相鄰的3片葉片都被截斷。機組恢復運行后十幾個小時,又發(fā)生了次末級掉葉片,斷落的葉殘骸卡在末級隔板靜葉中,其伸出部分將末級655葉片根部整級車了一道深槽而全部全部報廢,當時機組強烈振動并引起低壓轉子大軸彎曲。解體檢查系連續(xù)截斷3片處后面的第一片葉片斷裂。其斷口疲勞紋十分粗糙,分析認為該葉片在其前面連續(xù)截斷3片葉片后,運行工況惡化,經(jīng)受的動應力嚴重超標,導致短期疲勞裂斷。
??????? (2)1986年某廠一臺進口220MW機組運行中突然發(fā)生強烈振動,機組運行聲音類似拖拉機響聲,立即打閘停機。停機后制造廠家代表到現(xiàn)場出具書面手續(xù),建議再啟動機組試一試,電廠未采納建議。解體后發(fā)現(xiàn)低壓轉子進汽第一級葉片(169)大量疲勞斷落。經(jīng)整級更換葉片并采取增加松拉筋措施降低葉片動應力后,恢復了正常運行。
??????? (3)80年代后期到90年代初期,某廠4臺進口200MW機組,相繼發(fā)生低壓轉子倒數(shù)第3級和次末級葉片由于汽缸疏水不暢及處于過渡區(qū)、濕汽區(qū)等因素,而動應力增大,致使疲勞斷落。斷落后造成本級和末級葉片嚴重損壞,幸好4臺機有一個備用低壓轉子,有條件逐個進行徹底修復。該廠革新了一套不拆卸葉輪進行拆裝葉片、打孔穿拉筋的工具,更換了裂斷的葉片,增大了拉筋直徑,對末級葉片拉筋也作了改進。經(jīng)逐臺修復更換后,恢復了正常運行。
??????? (4)前面提到的超速事故中,葉片承受超標離心力斷落是很典型的。1985年某廠200MW機組超速事故后檢查,中壓轉子低壓段的次末級倒T型葉根,在轉子超速4500r/min左右。葉根兩側肩部全部剪斷,葉片飛出;低壓轉子超速約3800r/min,其末級葉片根部銷釘受離心力拉彎約0.6mm。再加1990年某廠25MW機組超速事故后,發(fā)現(xiàn)所有葉片全部從葉輪上甩脫飛出,對這次事故的超速有兩種分析,一種是4500r/min以上,另一種則低一些。
??????? 防止葉片裂斷和擴大損壞的主要措施有以下幾方面:
??????? (1)新機組驗收時應檢查確定葉片經(jīng)探傷、測頻合格。投產(chǎn)后大修中應對葉片進行損傷檢查,對葉片或葉片組進行測頻檢驗,發(fā)現(xiàn)問題及時解決,不使葉片帶缺陷、隱患、將機組投入運行。
??????? (2)采取措施防止加熱器滿水,并保持疏水系統(tǒng)暢通(如合理布置疏水管路、開大汽缸疏水孔等),保證汽缸不積水或從疏水系統(tǒng)、抽汽系統(tǒng)向汽缸返水。
??????? (3)經(jīng)常保持系統(tǒng)頻率在合格范圍運行,并盡可能減少機組在偏離正常頻率下的運行時間(如事故情況下與系統(tǒng)解列后單機或部分機組偏離正常頻率的運行時間)。
??????? (4)對同型機組發(fā)生掉葉片的故障信息,可與制造廠和發(fā)生故障的電廠聯(lián)系,結合實際情況采取預防措施。
??????? (5)機組運行中振動突然增加,聽到甩脫葉片的撞擊聲,機組內(nèi)部有摩擦聲以及凝汽器管子突然泄漏等情況,是掉葉片的故障象征,應按規(guī)程規(guī)定果斷停運機組進行檢查,切不可拖延時機,否則高速轉動下將造成設備嚴重損壞。
??????? (6)發(fā)生個別葉片斷落故障后,除對斷裂葉片采取技術措施外,還應對未斷落的葉片全面進行探傷、測頻檢驗,確無問題方可恢復機組運行。
??????? 若斷裂或損壞葉片較多時,不能簡單地采取對稱割短葉片的措施將機組恢復運行。應由汽機專業(yè)人員,必要時請試研機構葉片專業(yè)人員、制造廠家等提出修復措施,經(jīng)審查批準后,實施修復工作。
??????? 第五節(jié)? 汽輪機汽缸進水
??????? 進入汽輪機的蒸汽必須保持足夠的過熱度,正常運行中蒸汽應保持在額定參數(shù)允許范圍內(nèi)。如果蒸汽帶水進入汽輪機,將使推力急劇增大,將轉子向后推移,導致推力瓦燒損和動靜碰磨。同時汽輪機運行中汽缸、轉子、閥門等都處于高溫狀態(tài),低溫蒸汽或水突然進入汽輪機的某一部位,將造成部件急劇收縮,除本身金屬產(chǎn)生大的熱應力影響壽命外,局部收縮變形可能導致動靜碰磨、大軸彎曲、部件裂紋、接合面變形泄漏等等。近年來汽輪機進水事故時有發(fā)生,有的甚至造成設備損壞。例如:
??????? (1)1977年某廠一臺蘇制100MW高壓機組,用電動主汽門旁路門啟動,機組達到3000r/min時,由于鍋爐減溫水量過大,加之電動主汽門前積水未疏凈,開啟電動主汽門后,蒸汽帶水進入汽輪機,主汽門、調(diào)節(jié)汽門冒白汽,現(xiàn)場值班人員層層請示匯報延誤了打閘停機,加之啟動前未投軸向位移保護,致使推力瓦片磨損6mm多,動靜部分嚴重磨損,葉輪同隔板磨擦產(chǎn)生的溶渣約4mm厚,雖然兩個月?lián)屝藁謴土诉\行,但遺留隱患造成低壓轉子葉輪輪緣甩脫、隔板裂紋等多次事故。
??????? (2)1988年某廠一臺國產(chǎn)100MW高壓機組停機后,除氧器滿水經(jīng)機組軸封溢汽管(逆止門不嚴)返到高壓汽封處,造成高壓缸前端劇冷收縮變形,接合面間隙增大漏汽,被迫轉大修對按合面刷鍍找平后,才恢復正常。
??????? (3)1987年某廠一臺進口200MW超高壓機組,運行中低壓缸疏水不暢或疏水系統(tǒng)向汽缸返水,使汽缸下部積水,增大了葉片動應力,造成葉片斷裂事故。
??????? (4)1993年某廠一臺300MW機組運行中主汽溫度降低,由于現(xiàn)場運行規(guī)程規(guī)定1min下降50℃才打閘停機,致使低到400℃左右才打閘停機,導致推力瓦片磨損。
??????? (5)70年代某廠一臺50MW機組,停機中進行凝汽器汽側灌水找漏中對水位缺乏監(jiān)視,以致凝汽器滿水進入汽缸,直到從汽封洼窩處往外溢水才被發(fā)現(xiàn)。
??????? 上述事故案例表明,造成汽輪機進水的主要原因是:
??????? 1)鍋爐滿水或蒸汽管道積水,使蒸汽帶水進入汽輪機;
??????? 2)回熱設備熱交換器管子爆漏或汽側滿水,若抽汽逆止門不嚴,水將進入汽輪機;
??????? 3)I級旁路減溫水及再熱器減溫水門不能嚴密關閉,在停機后啟動給水泵時給水進入汽輪機;主蒸汽系統(tǒng)裁門不嚴密,機組高溫狀態(tài)下鍋爐打水壓時,水進入汽輪機;
??????? 4)疏水管路連接不合理或疏水聯(lián)箱容積小,幾路同時疏水時,疏水壓力升高,致疏水壓力低的管路向機內(nèi)返水;
??????? 5)汽封溢汽管、門桿漏汽管接入除氧器的系統(tǒng),當除氧器滿水,逆止門不嚴時,返入汽輪機;
??????? 6)凝汽器汽側灌水找漏或停機后對凝汽器汽側水位缺乏監(jiān)視,凝汽器滿水進入汽輪機。
??????? 在防止汽輪機進水方面,1985年美國頒布了《防止水對發(fā)電用汽輪機造成損壞的導則》(簡稱《導則》)國家標準,從設備、系統(tǒng)的設計、運行、檢測、試驗及維護等方面提出了全面的防止進水措施。部已將上述《導則》納入設計規(guī)程,可組織專業(yè)人員對照設備系統(tǒng)檢查落實,這里再強調(diào)一下應采取的主要措施:
??????? (1)機組啟動前必須對來汽管道充分進行疏水,啟動中蒸汽必須保持較高的過熱度。當啟動中或運行中蒸汽溫度突然直線下降50℃或10min內(nèi)下降50℃應立即打閘停機,或者發(fā)現(xiàn)汽溫突然下降,并且來汽管道、主汽門、調(diào)節(jié)汽門冒白汽時,也應立即打閘停機,不需向上請示匯報。
??????? (2)機組啟動前應將軸向位移保護投入,運行中不得將軸向位移保護退出,特別是啟動中,進行主汽門、調(diào)節(jié)汽門嚴密性試驗中軸向位移保護動作后,不得以懷疑保護誤動為理由,退出保護強行掛閘。在軸向位移指示達到規(guī)定值,如保護不動作時,應立即打閘停機。
??????? (3)再熱器減溫水及I級旁路減溫水管路閥門應可靠嚴密,并應有串聯(lián)截止門,以保證在停機狀態(tài)或啟動給水泵后不致將水漏入汽缸。機組主汽門不嚴,鍋爐熱態(tài)打壓時,應采取阻止水進入汽輪的措施。
??????? (4)采取措施防止加熱器滿水返入汽缸。當鍋爐滅火或機組跳閘時應及時切斷再熱器減溫水。
??????? (5)完善調(diào)節(jié)級、高壓排汽、再熱蒸汽進口、各抽汽口等可能有水進入汽缸處的溫度測點,以便于及時監(jiān)視汽缸進水或進冷汽,并堅持定期試驗,確保抽汽逆止門動作可靠,嚴密不漏。
??????? (6)改進疏水系統(tǒng)使其管道、聯(lián)箱、容器的斷面或容積適應疏水量的需要,并按壓力合理布置進入聯(lián)箱、容器的位置順序,確保各級疏水暢通,不發(fā)生疏水壓力升高返入低壓缸。
??????? (7)確保門桿漏汽管道和汽封溢汽管道上的逆止門動作可靠、截止門嚴密不漏,防止除氧器滿水返入汽缸。同時在機組停運后,仍應監(jiān)視除氧器水位和凝汽器水位,防止除氧器、凝汽器滿水返入汽缸。
??????? 第六節(jié)? 汽輪機振動
??????? 對轉動機械來說,微小的振動是不可避免的,振動幅度不超過規(guī)定標準的屬正常振動。這里所說的振動,系指機組轉動中振幅比原有水平增大,特別是增大到超過允許標準的振動,也就是異常振動。任何一種異常振動都潛伏著設備損壞的危險。比如軸系質(zhì)量失去平衡(掉葉片、大軸彎曲、軸系中心變化、發(fā)電機轉子內(nèi)冷水路局部堵塞等)、動靜磨擦、膨脹受阻、軸承磨損或軸承座松動,以及電磁力不平衡等等都會表面在振動增大,甚至強烈振動。而強烈振又會導致機組其他零部件松動甚至損壞,加劇動靜部分摩擦,形成惡性循環(huán),加劇設備損壞程度。異常振動是汽輪發(fā)電機運轉中缺陷,隱患的綜合反映,是發(fā)生故障的信號。因此,新安裝或檢修后的機組,必須經(jīng)過試運行,測試各軸承振動及各軸承處軸振在合格標準以下,方可將機組投入運行。振動超標的則必須查找原因,采取措施將振動降到合格范圍內(nèi),才能移交生產(chǎn)或投入正常運行。多年來,不少機組因振動大而拖延了投產(chǎn)期和檢修期。對生產(chǎn)運行來說,接收了振動符合標準的機組以后,還必須加強振動監(jiān)督,對振動監(jiān)測做到制度化、經(jīng)?;仨氃跈C組振動突然增大達到規(guī)程規(guī)定值時,及時果斷地將機組停運,防止擴大損壞,或對振動雖然增大,但尚未達到規(guī)程規(guī)定緊急停機數(shù)值的異常及時對比分析,查找原因,并采取措施防止設備損壞事故的發(fā)生。
??????? 多年來,由于振動監(jiān)督工作薄弱,或機組振動異常達到規(guī)定停機標準而未停機,導致設備擴大損壞的事故時有發(fā)生,現(xiàn)列舉幾個典型案例:
??????? (1)1990年某廠一臺100MW雙水內(nèi)冷機組,在上級安監(jiān)部門負責人到現(xiàn)場檢查時,發(fā)現(xiàn)該機振動很大,該機沒有監(jiān)督振動的盤表,值班人員說這臺機移交生產(chǎn)時振動就大。查找振動記錄薄時,現(xiàn)場和車間都沒有記錄(最后找到一次前兩個月的振動記錄),后用攜帶型振動表進行實測,發(fā)電機汽側軸瓦振動0.22mm,勵側軸瓦振動0.25mm,當即要求該廠技術負責人停機。停機后經(jīng)全面檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機水內(nèi)冷轉子局部水路阻塞,造成發(fā)電機轉子質(zhì)量不平衡引起強烈振動。據(jù)現(xiàn)場人員反映,前兩天這臺機振動就有所增大,但因振動監(jiān)督薄弱,而未能發(fā)現(xiàn)振動嚴重超標。
??????? (2)1994年某廠200MW機組大軸彎曲事故中,當啟動到轉速500r/min時振動增大,按防止大軸彎曲技術措施規(guī)定,轉速在1300r/min以下振動超過0.03mm時,應打閘停機。而這次事故中,振動高達0.10mm,最大0.13mm,才打閘停機,導致機組大軸彎曲。