汽轮机事故与预防之汽轮机烧轴瓦

汽轮机事故与预防之汽轮机烧轴瓦

影响轴承故障的因素很多，如设计结构、安装检修工艺等等。这里主要讲轴瓦烧损事故。

多年来，轴瓦烧损事故比较频繁，主要是异常情况下，轴向位移突然超过允许值而烧损工作面或非工作面推力瓦片，和断油烧损承力轴瓦。下面列举几起典型事故案例：

（1）1997年某厂一台100MW机组，启动前未投轴向位移保护，启动中在蒸汽减温水量大，且管道积水致使蒸汽带水，汽温急剧下降，主汽管道、主汽门、调节汽门冒白汽，司机跑到集控室向值长请示汇报，控制盘上轴向位移、胀差满表，值长却怀疑热工电源有问题延误停机，结果推力瓦磨损6mm多，机组严重损坏。

（2）1985年某厂一台200MW机组大修后进行主汽门、调节汽门严密性试验，由于中压自动主汽门关闭超前于高压自动主汽门，刹时负面推力增大，轴向位移保护动作不能继续实验，后现场决策人员决定退出轴向位移保护继续实验，结果造成推力瓦非工作面最大磨损，已磨损部份瓦胎。再如1993年某厂一台300MW机组，投产时低旁不能联动，一次锅炉事故引发停机后，高旁动作低旁未联动，中压转子推力增大，轴向位移保护动作不能挂闸，值长令热工检查轴向位移保护，热工人员将保护电源断开，失去轴向位移保护，致使推力瓦片磨损约4mm。

（3）1994年，某厂一台300MW机组设计时未考虑润滑油泵联动装置，安装中电厂提出后设计代表增加了联动装置，但二次回路设计不合理，调试中未进行实际联动实验，移交生产后也未按期进行实际联动实验，以致在故障停机时，交、直流润滑油泵均未能联动，值班人员也未监视润滑油压并手动开启润滑油泵，致使停机中断油烧瓦。

（4）1986年某厂一台200MW机组，在一次事故中因汽封漏汽量大而使主油箱积水结垢严重，主油泵排气阀被堵塞未能排出空气，致主油泵入口存有空气。停机中热工人员未办理工作票即将热工保护总电源开关断开，工作后又忘记合上，启动前运行人员未按规程规定进行低油压交、直流油泵联动实验。机组启动定速后，操作人员未与司机维持联系而并监视润滑油压，就关闭启动油泵出口门，由于主油泵入口存有空气不上油，致使断油烧瓦，汽封被磨平倒伏，部份叶片铆钉头磨损。

（5）某厂生产的300MW、125MW机组、200MW机组在用启动油泵开机定速后停启动油泵时，主油泵出口油压突然晃动甚至多次造成润滑油压突然降低、断油烧瓦，其主要原因是主油泵出口逆止门前后管道内积存空气，若积存空气不能排净，就会导致油系统工作不正常。经在逆止门上增设排气孔，并在定速后缓慢关小启动油泵出口门，使启动油泵出口油压低于主油压后再停启动油泵。使这种事故取得控制。

（6）某厂生产的200MW带有涡轮泵的组合油箱机组，主油泵与启动油泵特性不匹配，在定速后缓慢关小启动泵出口门至接近关完时，润滑油压突然下降，交、直流油泵虽相继联动起来，甚至把启动油泵再开起来，润滑油压也不能恢复，仅1988年这类机组就发生4台烧轴瓦事故。经分析主要原因有以下几点：

1）主油泵的压力和流量均比启动油泵的低，特性不匹配，当并列运行时主要是启动油泵工作，而主油泵处于半工作或不工作状态，当停用启动油泵时，造成主油泵瞬间流量增加，入口压力下降，润滑油向主油泵的补油量突增，加之溢油阀关闭不及时，造成润滑油压突降，甚至导致断油烧瓦。

2）涡轮泵出力不足，设计流量小于实际流量，且三油楔轴瓦改椭圆瓦后增大了润滑油耗油量，更加剧了这一矛盾，使油泵在变工况时容易产生气蚀而造成油压突降（矿物油在常温下所含空气6％～12％，而水仅2％，说明油泵比水灰更易产生气蚀）。且涡轮泵在流量减少时，转速将增大，进一步加剧了气蚀。

3）交、直流润滑油泵在涡轮泵已产生气蚀的情况下虽联动起来，但因也具备了气蚀条件，启动瞬间流量很大，也产生气蚀而不上油。这些泵都布置在主油箱一侧，相距很近，入口互相干扰也是不上油的因素之一。

（7）直流润滑油泵联动装置回路装有交流中间继电器，在厂用电中断情况下，直流润滑油泵不能联动，造成停机中断油烧瓦。

对于上述问题，各电厂与制造厂研究从设计上采取改进办法，同时电厂也采取一些临时办法避免这种事故的发生。

推力轴承是控制汽轮发电机轴系在允许的轴向范围内转动，一旦轴系推力突然增大，使轴系超过允许范围，若轴向位移保护未动作，则将造成推力瓦片钨金烧损，乃至铜质瓦胎磨损，而致使一系列轴向间隙转变、磨损，造成机组严重损坏。

承力轴承是承受轴系的重量在给定的中心线上转动。在轴瓦钨金和轴颈之间靠形成的油膜承受轴系的重量（推力瓦片与推力盘之间也靠油膜承受推力），当一旦断油或缺油时，将形不成油膜，轴系重量压在轴瓦上，轴颈同钨金直接接触，就会产生高温将钨金熔化，轴颈将与瓦胎摩擦。同时机组径向间隙变小，造成径向动静部分严重摩擦，导致机组严重损坏。

因此，烧轴瓦事故（不论推力瓦或承力轴瓦）不仅是轴瓦损坏问题，而且可能导致汽轮发电机组动静部份磨损的设备损坏事故。

在防止烧轴瓦事故方面应结合设备实际情况和制造厂有关说明，继续贯彻水电部[1963]水电生字287号文版发的《关于防止汽轮机轴瓦损坏的技术办法》。这里强调以下几点：

（1）运行中轴瓦钨金温度或回油温度（含推力瓦、密封瓦）达到现场规程规定时，应按规程规定果断停机。

（2）涉及润滑油系统的切换操作如切换冷油器、过滤器以及启动定速后停用启动油泵等，均应填用操作票，在班长监护下按操作票顺序缓慢进行操作，操作中应同司机保持密切联系，严密监视润滑油压变化，若润滑油压变化应即停止操作，查明原因后再继续操作。同时操作中必须事先对可能存有空气的设备、部件进行充分排放空气，排净后方可投入润滑油系统。

（3）机组启动前应检查试验交、直流润滑油泵工作正常，并投入低油压保护和联动。停机时应有专人监视润滑油压，必要时应手动投入润滑油泵。

（4）当发生水冲击、瞬间断油或其他可能引起轴瓦损坏的异常情况后，应查明轴瓦确未损坏以后，才能重新启动机组。

（5）直流润滑油泵、直流密封油泵的电源应可靠，其联动装置回路装有交流中间继电器的应改成直流中间继电器，其电源电缆应采取靠得住防火办法或采用耐火电缆，以保证失去交流电源或电缆火灾时确保停机时对轴瓦靠得住供油。

（6）润滑油系统的截门一般应平装，以防门杆断裂时断油，润滑油系统和冷油器冷却水系统的截门宜采用明杆截门（即门杆随截门开启向外伸出），以便于一目了然地知道截门的开、关程度。

（7）对于主油泵与启动油泵特性不匹配或运行中润滑油压突变的机组，可与制造厂和同型机组电厂联系采取改进措施，防止断油烧瓦事故的发生。

（8）1982年华北局制订的防止烧轴瓦措施中规定，当轴瓦钨金温度和回油温度达到下列数值时应打闸停机：

1）任一轴承回油温度超过75℃或突然升到70℃；

2）主轴瓦钨金温度超过80℃；

3）回油温度升高，轴承内冒烟时；

4）润滑油泵启动后，油压低于运行规程允许值时；

5）盘式密封瓦回油温度超过80℃，或钨金温度超过95℃时。

以上措施规定可供参考。

汽轮机超温及温度变化失控

进入汽轮机的蒸汽温度超限或变化速度失控，将严重影响汽轮机的安全和寿命，具体分析如下。

（1）机组额定汽温及允许最高汽温范围是根据金属材质强度特性确定的，超出允许温度，将明显降低材料的屈服强度，在超温（高于额定温度）下长时间运行能增加发生裂纹的危险。因此，规程对超过额定温度分档次规定了允许时间，并规定达到允许最高温度时应打闸停机，以保证设备的使用寿命。同时还规定建立超温记录簿，对每次超温的最高温度和持续的时间都要记入超温记录簿，作为分析超温情况的依据，并进行必要的考核。但是，一些电厂对超温还没有引起足够的重视，例如某厂装有4台100MW高压机组，80年代初期该厂严重超温，超温记录簿上有一台机5个月内超温50多次，其中一次超温到580℃长达24h（额定汽温535℃），经整顿后，该厂将主汽温度记录表改为圆盘式，每天一张记录纸，使用前先在表纸上划好允许汽温变化范围的上下限，运行精心调整做到温度不超限。据了解，目前有一些电厂对规程关于超温的规定还没有认真执行。