1#汽轮机事故分析报告

揭缸后发现去湿环断裂，充塞于次末级与末级隔板之间，有一段卡在 末级静叶上，其余散落在次末级后的汽缸底部。去湿环全部取出拼接后发 现断为 9 节，其中上半环为 2 节，下半环为 7 节。上半环有明显的摩擦痕 迹，上半环中部被磨掉一半。去湿环的断裂多为从螺栓孔处断裂。去湿环 上的螺栓孔应为光孔，但从大部分孔处可以看到有螺纹形成。大部分断口 生锈严重。有一段去湿环的断口附近有一横向裂纹，裂纹程树枝状横向延 伸，长约 15cm，裂纹深度没有穿透去湿环。
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去湿环断裂脱落原因很复杂，与会专家意见尚不能统一，根据各方意 见，认为至少包含有下列因素中的一种或几种：
（1）水的冲击作用 （2）去湿环的材质强度不够 （3）去湿环有制造缺陷 （4）固定螺栓短，栽丝深度不够 （5）没有使用止退垫片，螺母在振动情况下松脱 2.2 去湿环紧固件情况描述
去湿环由两个半环组成上下缸各一，每半环靠 8 颗双头螺栓固定在 汽缸体上。揭缸后发现，上缸完整留在缸体上的螺栓有一颗，但没带螺母 和垫片，有一颗断掉，其余 6 颗脱落。下缸留有一颗完整螺栓并带有螺母 和弹簧垫圈,有 3 颗螺栓断掉，其余 4 颗从缸体上脱落。缸体上螺栓孔的 内螺纹和双头螺栓上的螺纹相咬合部分有磨损现象的较多。掉落的螺栓带 有螺母，散落在次末级后汽缸底部。有一颗螺栓的螺纹上带有从缸体上拔 出的螺线。螺栓没有找全，可能有个别进入凝汽器。汽缸底部和隔板上有 许多铁粉，是由于停机后盘车在连续运行去湿环与次末级磨擦产生。
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固定在汽缸上的去湿环断掉，或把固定螺栓剪切掉。 到底是什么原因会只有一片次末级叶片断掉，存不存在金属过热和材
料问题，需要尽一步的材料检验才能得到确认。
2.4 末级叶片的受损情况和原因分析 末级叶片有少数几只保存基本完好（见图-27），主要受损表现为扭曲
变形和与硬物撞击造成的残缺（见图-28），。发生扭曲是因为末级自由叶 片受到了一个外力，不论是从 6 抽返上来的水或是叶片、去湿环残片或是 螺栓，他们轴向初速度都为零，受汽流携带逐渐加速向后运动，但末级叶 片以 3000RPM 固定转速运动，和上述异物在旋转方向上有约 1500km/h 的速度差，所以异物经过末级叶片时会被叶片撞击打在叶片的背面。末级 自由叶片背部受力后,从电机侧观察会顺时针弯曲，如果打击部位在进汽 侧叶边上，叶片会向后（机尾侧）扭曲（见图-29），如果受撞击部位靠近 出汽侧叶边，一般会向前（机头侧）扭曲（见图-30）。有些缺口和变形在 叶片上的高度相同，为同一硬撞击所至（见图-31）。有的几只相邻叶片受 同一硬物撞击，缺口离轴的半径逐渐增大，说明飞出的硬物也具有一定的 离心速度（见图-32）。多只叶片进汽侧叶尖和异物撞击后发生残缺，最初 多数人认为是叶片向前扭曲后和末级隔板相摩擦所至（见图-33），但经过 仔细堪查确认为进汽侧叶尖的受损仍为和硬物撞击，不是和隔板摩擦造成 的，一是这些缺口的形态不象是摩擦痕迹，另外，如果叶片受摩擦造成如 此严重的缺损，那么隔板对应的摩擦部位也应该有摩擦痕迹，但从隔板相 对应部位没有找到有明显的摩擦痕迹，而且隔板对部位有明显的水流过后 产生的锈迹，不象是曾和叶片产生过摩擦（见图-47—图-48）。
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为一是钢丸是圆形，外形规则，和铜管相撞后同于铜管的形变使它们的接 触面积增大阻力增加，如果形变量很小在弹性形变内，可能连撞击坑也不 会留下。另外铜丸是从第一级喷嘴里带来的，它进入汽机时的初速度很大， 然后和调节级动叶片相撞后减速，之后保持和汽流速度相近的速度在流道 内行进，所以我们只在调节级上看到有钢丸的撞击坑，在往后的动叶和静 叶上都没有留下它的痕迹。能把凝汽器铜管撞破的异物要有两个特征，一 是要有锐利的棱角，二是在通过末级动叶前要有较低的速度。异物把铜管 撞破的速度不是靠汽流携带产生的，而是被末级叶片打击后产生的，所以 它会比汽流的速度大的多。相对于转子来说异物的质量很小，根据动量守 衡定律，被相对线速度一千多公里的叶片打击后会产生数倍甚至数十数于 叶片速度，只有去湿环和叶片的残片或脱落的螺栓才具有这种特征，而从 喷嘴腔室里出来的钢丸，由于和末级叶片的速度差太小撞不到，或撞到后 没有明显加速所以不具备击破铜管的条件。
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图 11—去湿环断裂形态
图 12-缸体上螺栓孔内螺纹被磨损情况
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图 13-螺栓的螺纹磨损情况
图 14-带有从螺孔里拔出的螺线的螺栓
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图 15-断掉的螺栓
图 16-断掉的螺栓（共有 4 颗螺栓断掉，一段留在缸体内）
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图 17-有一颗螺栓留在下缸体上带有螺母和弹簧垫圈
图 18-有一颗光螺栓留在上缸体上
苏丹吉里 4 期 1#汽轮机事故报告
起草： 审核： 审定：
中国机械设备时出口总公司苏丹吉里 4 石油焦项目部 2009-11-11
目录 1. 事故的发现过程 2. 汽轮机各部件受损情况及原因分析
2.1 去湿环的受损情况及原因分析 2.2 去湿环紧固件情况描述 2.3 次末级叶片受损情况及原因分析 2.4 末级叶片的受损情况及原因分析 2.5 凝汽器汽侧的检查情况及多次泄漏原因分析 2.6 调节级的情况描述 3. 汽机进水与事故的关系 4.1 水的来源 4.2 汽机进水与事故的关系 4. 1#汽机进水原因分析 4.1 进水机理 4.2 低加的控制罗辑和投用方法 4.3 调试的指令和确定的低加投入方法 4.4 6 抽手动疏水阀的状态分析 4.5 6 抽系统错在哪里 5. 防范及处理措施 5.1 6 抽系统的整改措施 5.2 防止去湿环再脱落的措施 5.3 1#机转子的修复方案
6 日上午由于发电机励磁通道不稳，调试人员一直在处理电气问题， 同时由于运行化学人员反应凝结水硬度超标严重并有上升趋势，按照调试 要求暂时低负荷 10MW 左右运行，进行水质置换并观察水质变化情况。 11：54 由于二次风轴承温度不正常波动，出现一个假信号达到了 87 度。 二次风机跳机，机炉电联锁跳车。跳机后化学分析发现凝结水硬度仍持续 上升，并且汽机热井水位在没补水情况下仍上升，判断为凝汽器铜管发生 了泄漏。运行单位根据当时的参数变化和凝汽器的泄漏，判断为汽机内部 出了机械问题，于 9 月 7 日、8 日连续向项目部各单位领导反应情况，并 向试运指挥部提出打开凝汽器汽侧人孔对凝汽器铜管和汽机末级叶片进 行检查的要求。汽机降温后，9 月 8 日下午 4 点左右安装人员打开汽侧人 孔，运行和调试领导一块进入凝汽器检查，发现凝汽器有漏点，同时听到 里面有摩擦响声（当时投着盘车），进一步检查时发现，汽机末级片有变
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形和裂口现象。之后调试下令停连续盘车，改为定时手动盘车。检查后运 行和调试领导立即向启委会进行了汇报。 2. 汽轮机各部件受损情况及原因分析
各单位领导和专家到齐后，安装单位于 10 月 27 日至 30 日对 1#机进 行了揭缸、吊转子、吊隔板、检查凝汽器等工作。发现汽机主要受损情况 及受损原因分析如下： 2.1 去湿环的受损情况及原因分析
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5.4 喷嘴室内钢丸的处理 5.4 2#机的防范措施 6. 责任划分
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1. 事故的发现过程 根据运行记录统计，1#机从 09 年 7 月 10 日第一次并网到 9 月 6 日停
机共并网运行过 13 次。根据试运指挥部命令，1#炉于 9 月 5 日 18：45 开始启炉 9 月 6 日凌晨 4：06 汽机挂闸冲转， 6：04 定速 3000 转， 6： 15 分并网带负荷。6：26 运行人员在按调试指令投 3#低压加热器的同时 听到机房内有一声响声，同时汽机的转速下降约 30 转，轴振、真空都有 波动，调门开度没变化，发电机负荷从 8.14MW 瞬间下降到负 9.32MW， 并出现逆功率报警信号。约 3 到 5 秒后所有参数都恢复到了正常值。当值 运行人员和调试指挥人员一块到现场检查没有发现设备异常情况。由于参 数波动原因不明，开阀半分钟后调试下令关闭了 3#低加快关阀。
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图 38-散落在管束上的螺栓
图 39-从凝汽器内取出的杂物——部分
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图 40-凝汽器内取出的杂物—部分
凝汽器在开机后曾发生多次泄漏，由于没有对泄漏的管子取样检查, 一直以来原因不明。根据分析，造成凝汽器泄漏的原因有如下几种：
（1）安装时措施不当造成部分管子受伤。但这种原因一般会一次性消 除，不会反复出现。
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保存基本完 好的叶片
图-27 保存基本完好的叶片
撞击后发生 残缺、变形 扭曲的叶片
图-28 撞击后残缺、扭曲变形的叶片
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进汽侧叶边 受力，向后 扭曲的叶片
保留基本完 好的叶片
汽流方向
撞击后向前 扭曲的叶片
图-29 向后扭曲的叶片
保留基本完 好，中心位 没有变化的 叶片
汽流方向
图-30 向前扭曲的叶片
2.5 凝汽器汽侧的检查情况和多次泄漏的原因分析 凝汽器内壁、管板、支架及铜管有不同程度的锈蚀现象，凝器底部和
管束上散落有焊条、螺栓、垫圈、碎叶片等杂物，由于管束下面有均水盘， 均水盘与管束之间间隙很小，可能有杂物散落在均水盘内无法取出。
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图 36-凝汽器内的锈蚀情况
图 37-散落在管束上的叶片残片
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图-31 受同一硬物撞击的相邻的多只叶片
图-32 受同一硬物撞击的相邻叶片（硬物离心飞出）
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图-33 进汽侧叶尖受撞击残缺的叶片（此类受损曾误认为是和隔板相撞击 或摩擦）
图-34 末级隔板（红线所圈为怀疑和末级叶片摩擦的部位）
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图-35 末级隔板（红线所圈为怀疑和末级叶片摩擦的部位）
在图-34 和-35 中，红线圈着的区域是怀疑和末级叶片相碰撞摩擦的 部位，该部位在安装上和叶片之间留有 13.8mm 的间隙，如果相摩擦使叶 片受损如此严重，隔板上应留有摩擦的痕迹，但上面不但没有摩擦痕迹， 而且有水流过产生的锈迹，因此认为末级叶片进汽侧叶尖产生的残缺仍为 和前面掉落的硬物撞击形成。
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次末级叶片摩 擦后的过热退 火痕迹
叶顶围带的 摩擦痕迹
图 22-次末级动叶过热退火痕迹
图 23-断掉的一段次末级叶片
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附着的金属 熔融物
图 24-次末级过热熔融痕迹
断掉的叶片
图 25-从出汽侧拍的次末级断叶
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进汽侧叶顶 受力，使叶 片发生顺时 针扭转
下一个叶片 和断片发生 卡阻受损
图 26-从进汽侧拍的次末级断叶 次末级有一叶片发生断掉一段，原因可能有一下几种： （1）叶片摩擦过热后强度降低，在离心力的作用下被拉断甩出。 （2）也可能是该叶片本身有质量缺陷或设计问题。 （3）受离心力、过热强度降低和摩擦刮碰等综合作。 从残留叶片的形态看，该叶片在断掉前叶顶受去湿环的刮擦，出汽边 同时受到去湿环的摩擦，顶部刮擦部位靠近叶片的进汽侧，由于出摩擦后 升温叶片强度降低，在顶部进汽侧摩擦力的作用下，该叶片发生顺时针扭 转（见图-26），并在摩擦力和离心力的共同作用下断掉。 从和断掉的这只叶片相邻的下一个叶片看，断掉的那段叶片曾在下一 个叶片产生卡阻，造成下一叶片在叶顶部位也有一定受损（见图-26）。如 果这一截断叶片曾卡在次末级叶顶和去湿环之间过，强大的作用力会使仍
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图 19-次末级后掉落的螺栓自然散落情况
图 20-次末级后的杂物及停车后盘车时磨掉的铁粉
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图 21 汽缸底部收集上来的螺栓及杂物
2.3 次末级叶片受损情况及原因分析 次末级几乎所有叶片受到不同程度的损伤，次末级动叶的叶片围带上
有明显的磨擦痕迹。叶片出汽边有明显的磨擦过热退火现象和融熔痕迹。 期中有一只叶片离叶顶约 15 公分处断掉，断掉的那根叶片出汽侧磨蚀量 较大，残留的叶片向后扭曲。分析认为去湿环上半环断掉后在气流冲涮下 向前倾靠在次末级动叶上和次末级摩擦，摩擦产生的热量使叶片温度升 高，所以在次末级的摩痕上可看到金属熔化痕迹，并有金属过热退火迹象。
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图 1-断掉的去湿环
图 2-散落在汽缸底部的去湿环
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图 3- 有一段卡在末级静叶中间
图 4-拼接后的去湿环（拍照时缺一段未取出）
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图 5-被摩铣掉一半的去湿环
图 6-有螺纹形成的断孔
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图 7-有螺纹形成的完整螺孔
图 8-有螺纹形成的断孔
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图 9-有螺纹形成的断孔
图 10-去湿环上的裂纹
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（2）凝汽器铜管的质量原因。 （3）被较硬的异物击中。
从目前来看，凝汽器的泄漏是被异物击中的可能性较大，并且这些异 物很可能是动静摩擦撞击产生的脱落物。从调节级上的麻坑看虽然有许多 小钢丸进入凝汽器，但从机理上分析，它一般不会造成凝汽器漏，因为铜 管有较好的延展性，钢丸和铜管撞击后最多会在铜管上产生一个小坑，因