汽轮机故障案例分析[上汽]

目录

1.阀门支架 (3)

2.延伸轴及调速体晃动大 (4)

3.低压缸差胀大 (5)

4.K值变化 (6)

5.转子弯曲 (7)

6.调节级热电偶套管断裂 (8)

7.再热进汽管道焊接 (9)

8.压力密封环的安装方向 (10)

9.大修时高中压外缸无法顶开 (11)

10.铸焊件气孔、裂纹常规处理 (12)

11.低压缸隔热罩脱落 (13)

12.汽缸中分面间隙 (14)

13.喷油电磁阀问题 (16)

14.盘车突然损坏 (16)

15.轴联轴器盖板的正确安装 (19)

16.叶片的腐蚀 (20)

17.调门阀碟上紧定螺钉脱落 (22)

18.弹簧座注油孔 (23)

19.中压主汽门轴端漏汽接管（即油动遮断阀蒸汽接管）问题 (23)

20.中压主汽门门杆漏汽 (25)

21.阀杆连接 (26)

22.中压主汽门、中压调节汽阀打不开问题分析： (27)

23.高中压缸上下半温差 (28)

24.盘车脱扣 (31)

1.阀门支架

案例描述：在机组启动过程中，再热主汽温度达到450°C时，发现再热主汽门弹簧支架存在严重偏差，此图以机组右侧靠近前轴承箱的支架作为示例。

根据我厂图纸安装位置要求，热态阀门支撑位置应由管道设计者对锅炉与汽缸之间的主蒸汽管道及再热蒸汽管道进行挠性分析计算后得到，冷态情况下连接杆的位置应根据计算结果作一定偏置，保证支架在运行状态下垂直偏差在±4°以内。现场机组启动过程中发现在再热主汽温度达到450°C时，此连接杆向调阀端偏移了75mm，向左侧偏移了40mm，处于图中的fc位置，偏移量超出预订范围，存在安全隐患，因此现场对此问题进行了专题讨论。分析原因主要是当初设计院与我方设计部门在设计此处时，对此机组的热态偏移量计算出现问题，造成我方在设计图纸上并未对此处的弹簧支架进行预偏。

处理方案：现场与安装单位以及业主协调，认为可以在热态的情况将弹簧支架整体进行平移，

由设计院重新计算相关偏移量，然后我方设计人员认可，施工单位进行现场操作。

具体操作如下：

1，松掉原本的弹簧支架与基础的连接螺母，并在将要移动的方向挖出部分地基，补焊钢板。2，用行车承载中主门的重量，缓慢卸掉弹簧支架的载荷。

3，在地基上焊接螺母，用大螺栓水平顶住弹簧支架进行平移。移动到相应位置对弹簧支架座与底板进行整圈焊接。移动后支架在热态情况下处于正常的偏移范围。

2.延伸轴及调速体晃动大

案例描述：某电厂在机组大修检查过程中，发现汽轮机延伸轴调速体处的晃动达到0.22mm，严重超过我们设计要求。

分析处理：经过现场检查，调速体和延伸轴的螺纹连接有点松动，现场将其拧紧（此处螺纹为倒牙，拧紧时需注意）后测量轴调速体的晃动还有0.07mm，仍然无法满足我们设计要求。经过对延伸轴几个点晃动的再次测量发现，延伸轴本身晃动在0.03mm之内，满足我们要求，故晃动超标只在轴延伸盘处，现场处理方案：将轴延伸盘上的高点用砂皮进行打磨，以满足设计要求。

案例描述：安装转子延伸轴过程中，发现延伸轴推力盘处晃度0.10mm，如下图

分析处理：后检查整个延伸轴安装情况，在安装紧固的情况下测量其余各点包括转子延伸轴头部晃度，发现均在2丝以内。确定为局部晃度超标，转子延伸轴本身晃度良好。于是打磨

晃度超标处高点。

总结：延伸轴晃动大一般有两种情况，轴整体晃度大和局部晃度大。整体晃度大首先调整延伸轴与转子的连接，必要时对端面进行磨削；局部晃度大即对高点处进行打磨。

3.低压缸差胀大

案例描述：某超临界机组电厂反馈，在运行过程中一直存在低压差胀超过报警值和跳机值的现象，在运行中低压差胀最大到16.55mm，停机时胀差最大到21mm。原低压差胀报警值为15.24mm，跳机值为16mm，低压差胀报警值、跳机值是否可以更改，更改到多少合适？

案例分析：汽轮机转子与汽缸的相对膨胀，称为差胀。习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的差胀值为正差胀，汽缸膨胀大于转子膨胀时的差胀值为负差胀。本机型有两个低压缸，并且轴向通流间隙比较小，低压差胀报警和跳机值限制相对严格。运行过程中，特别是停机过程中，随着转速降低，泊桑效应消失，转子伸长，导致差胀超标甚至跳机，但至目前为止尚未因此发生动静碰磨。

超临界600MW低压差胀整定值

造成低压缸差胀大的原因众多，其中之一可能是低压缸轴封温度与低压缸排汽温度相差过大。根据经验，将低压缸轴封温度控制在121～176℃范围下限附近，有助于缓解低压缸差胀大。

低压缸轴封减温装置布置在低压轴封供汽管上用以降低低压汽封蒸汽在供汽管中的温度，喷水减温过程中通过调节喷水量来控制轴封温度。

减温水量供给不足会导致低压轴封温度过高，此外减温装置的冷却水喷头方向装反也会影响减温雾化效果，也会导致低压轴封温度高，引起差胀偏大，必须按照图示方向安装。

典型西屋机组低压轴封减温喷水装置

如经过全面分析排查后无异常，可经过技术部门允许，适当放大低压差胀报警和跳机值。

4.K值变化

案例描述：某电厂191机组在大修检查过程中，发现修前高压K值变为5.50mm,比安装值7.27mm将近小了2mm，高中压部分轴向通流应如何调整的问题。

分析处理：191机组安装时高中压部分各轴向通流间隙是按照K＝7.27±0.13进行定位的，在机组运行过程中，由于整个转子轴系轴向位置变化和各静止部件变形等因素导致K值变化。

我们建议修后对高中压部分轴向通流调整时，要保证高压部分各级Q值满足设计要求的最小安全值，可以采取的办法有：更换新的中低对轮垫片，将K值恢复到原设计安装值；打磨各级隔板Q值定位面。

5.转子弯曲

案例描述：印度某三十万机组由于断油烧瓦事故，导致动静部件摩擦，检修实测高中压转子最大弯曲0.12mm。

分析处理：现场将转子高点朝上，放置一段时间后，复测最大弯曲0.09mm。后根据我厂技术部门建议，通过延长中速暖机时间及提高暖机温度进行加热除应力校直。最终机组顺利冲转，并且振动情况良好。

总结：转子弯曲分为临时性弯曲和永久弯曲。大部分安装时发现的弯曲为临时性弯曲，只要采取合理的方法加以处理均能使弯曲度恢复至安全使用范围。

扣缸前转子弯曲多为运输和存放时间过长因自重而产生的临时性弯曲。现场处理方法为测

出转子的高点，高点朝上放置一段时间，利用自重法校直。

大修开缸时若碰到转子弯曲也因先判断是否为永久性弯曲，先用自重法校直，若经过一段时间的放置后，弯曲度降低至某一值不再变化且仍然超标，可认为是永久性弯曲，造成汽轮机转子永久性弯曲的原因是多方面的，主要因素有两大类：一是转子动静部分严重摩擦，二是热态汽轮机进冷汽冷水。理论上转子偏心超过0.076mm不能开机，一般需返厂处理。由于进冷汽冷水造成弯曲的转子需先进行局部除应力处理，然后上车床进行车削去除部分不平衡量，最后进行高速动平衡。

6.调节级热电偶套管断裂

案例描述：高压调节级蒸汽温度测点用于测量调节级后蒸汽温度，由于插入深度较深，采用热电偶加内套管及外套管结构。热电偶放入内套管，而内套管插入外套管中。由于焊接在高压内缸上的热电偶外套管与持环孔间隙偏小，汽流冲刷下套管容易磨损断裂，因此安装时注意套管焊接对中，保证套管与持环有足够的膨胀间隙。

分析处理：制造厂在新出厂的机组上已完成调节级蒸汽温度测点热电偶套管完善化的设计改进。主要内容是加大外套管壁厚及过渡段R，并在高压静叶持环下端加装保护套（示意图如下），防止断裂的套管掉入汽缸内造成叶片损伤。此项工作需返厂部套是高压内缸上半和高压静叶持环上半，返厂工作时间大约3天。老机组在大修时可针对此项进行优化。

另外，热电偶套管安装时需注意，在插入钻孔底部后需往后退出6.3~6.5mm，然后再焊接固定，详见图纸技术要求。如上述的调节级温度测点为例：安装时内套管顶部与外套管、外套管顶部与保护套之间分别留有6.5mm的热胀间隙。许多电厂在安装时未注意此要求，导致热电偶套管损坏。

7.再热进汽管道焊接

新疆新沪电厂N152#1机组，现场焊接再热进汽管道时，再热进汽管道外径与再热调门接口外径、中压外缸进汽插管外径偏差很大。根据图纸设计，再热进汽管道接口尺寸：Φ508×17mm，再热调门接口尺寸：Φ584×55mm，中压外缸进汽插管尺寸：Φ540×33mm。再热进汽管道材料为：P91；再热调门阀壳、中压外缸进汽插管材料：12Cr2Mo。

分析处理：此问题属于设计图纸原因，设计已出修改单。针对现场的焊接方案，工艺开始

提出对阀门接口车削一条斜坡，与导管外径齐平，但是由于工作量大，业主没能接受。

异径管子对接焊满后以角焊缝过渡，焊接工艺如下：

新疆阿拉尔新沪电

厂1号机再热进汽管道

图1 焊缝示意图

针对此类异径管的对焊，参考ASME关于异径管焊接的要求：焊缝长度大于高度三倍以上。

8.压力密封环的安装方向

新机安装或检修回装时，应注意进汽插管及抽汽插管密封用的压力密封环的安装方向，密封环的凹凸面需迎着漏汽方向安装，使另外平整的一面能够压紧密封。否则将造成漏汽现象，影响机组安全及效率。

9. 大修时高中压外缸无法顶开

分析处理：产生这个问题的原因主要是高中压外缸与高压内缸、中压内缸之间轴向定位槽（腰带）轴向间隙太小，运行中缸体发生一定变形，导致此处卡涩。现场处理方案如下：

1. 准备千斤顶一个，自制龙门架一个。

2. 将持环或内缸的定位销焊接处焊缝磨去使其能顺利拔出，并做好记号。

3. 将千斤顶通过定位销孔顶住内缸或持环，千斤顶另一端受力于龙门架上，将外缸用行车上提，逐一尝试，使持环或内缸受向下的力，外缸受向上的力将其分开。

建议在新机安装或检修时，在定位槽近水平中分面处适当打磨，增大轴向间隙，防止检修时发生上述问题。

10. 铸焊件气孔、裂纹常规处理

高中压外缸、主汽门壳体、再热门壳体等的裂纹、气孔的处理。

对此类问题的大体解决思路是打磨，建议使用抛光刀，如果条件所限也可以使用磨光机。打磨一定深度，一般半个到一个毫米，再次探伤，进行观察。根据经验，大部分情况下裂纹和气孔会在打磨几次以后自行消失，如果打磨深度不大，可以不作任何处理。

不过，也会有裂纹和气孔恶化的情况，这时需要在裂纹两端打止裂孔以防止裂纹扩大，继续打磨至裂纹气孔消失。

在这种情况下，一般打磨深度会比较深，需要补焊。判断需补焊的打磨深度，一般需要设计部门根据不同部位作判断，对主汽门、中主门、汽缸这种比较厚的部位，一般控制在8至20mm。补焊所需工艺一般也需要技术部门出具，由有资质的焊工现场处理。

一份补焊工艺需要包含以下几点：补焊所需的焊材、焊条，焊前的预热温度，焊后的热处理。

补焊完后，对补焊部分再进行圆滑过渡的打磨处理，再次验伤。

11.低压缸隔热罩脱落

部分电厂机组长期运行后，低压内缸隔热罩不同程度脱落。

建议现场检修时对隔热罩进行仔细检查，必要时进行补焊加固。

12.汽缸中分面间隙

汽缸水平结合面的间隙是衡量结合面的严密性的重要指标，一般汽缸结合面连接后应符合：不加涂料，均匀压紧1/3螺栓时检查，0.05mm塞尺不入，个别塞入部分不得超过结合面有效密封宽度的1/3.

中分面间隙产生的原因：

一，汽缸法兰螺栓紧力不足或未能掌握有效紧螺栓方法。

注意螺栓的正确拧紧：螺栓拧紧包括冷紧力矩与热紧弧长2个方面，冷紧时依靠人工抡大锤的方法很难掌握力矩大小，力矩太大会造成螺栓断裂，而力矩太小就会造成中分面泄漏。一定要严格按照结构说明书中合金钢螺栓的拧紧要求一节进行，使用合适的电动液压扳手，按照螺栓的要求力矩，规范、均匀地紧固螺栓，保证力矩大小合适。需要加热拧紧时，施工人员应仔细进行热紧弧长的测量，以保证加热标准能够达到要求。

机组运行多年以后汽缸会发生一定的变形，按正常的松紧顺序可能造成中分面的泄漏。根据检修中汽缸扣空缸的测量记录，掌握汽缸变形情况。在紧固时应先紧汽缸变形最大处的螺栓，依次向外进行紧固。

二，由于在设备制造过程中，回火处理不够充分，残留的铸造应力及加工后应力，在新机

组投产一段时间后，与温度应力互相起作用，导致汽缸法兰接合面变形而产生泄漏。

三，安装、检修不当造成汽缸法兰变形。

在安装、检修过程中隔板、隔板套、汽封环等膨胀间隙太小，在运行中由于热膨胀力的作用，使汽缸及其法兰产生变形。滑销系统滑销位置不正确、滑销与销槽配合间隙不正确、销及其销槽润滑不良或其中有污垢等，这些原因均会造成汽缸膨胀受阻或膨胀不畅而引起汽缸变形。

四，运行原因造成汽缸法兰变形

汽轮机运行过程中如果受到快速加热(启动过程中汽缸内壁加热)、急剧冷却(停机降温过快，汽缸内壁受冷)或水冲击及冷汽进缸等各种恶劣工况，使热应力值大于材料的屈服强度，使汽缸变形，水平法兰结合面上出现间隙。

汽缸受到骤热骤冷均会出现变形，导致结合面漏汽。汽缸变形同时，又会使法兰螺栓受到附加应力。正常情况下，法兰螺栓受到螺栓预紧力、汽缸内由于蒸汽压力使螺栓受到的工作应力、螺栓温度与法兰温度不同受到的热应力，这三种应力的叠加，现再加上由于汽缸法兰变形使螺栓受到附加应力，如其总应力超过屈服点，将使螺栓产生塑性伸长，这样又会使法兰结合面上汽密紧力不足(相当于增加螺栓的松弛量)，加剧了漏汽。

处理方案：

1)临时措施：如果是中分面漏气，可以将找一根管径、壁厚、材料合适的管道，一分为二，将劈开的半管焊在漏气处；如果是从螺栓处漏汽，可以找一个合适罩螺母将漏气的螺栓罩起来，然后密封焊。待停机后，彻底解决漏汽问题。

2)一般情况下中分面部分位置间隙0.20mm以内，间隙不穿透，可以通过交替拧紧螺栓来减小间隙，不作特殊处理。

3)当间隙面积不大，有较明显的汽流痕迹时，可在与漏汽流垂直的方向堆焊一条或两条宽约8～10mm的密封带，修平后进行研刮。

4)若整个中分面间隙都过大，中分面变形严重，建议返厂，根据间隙大小将汽缸中分面光一刀。

13.喷油电磁阀问题

西屋技术盘车装置供油有一个喷油电磁阀，现场安装此电磁阀时经常方向装错。

答：此喷油电磁阀正确的安装应是竖直安装，不宜横向水平安装（如图2），避免水平情况下电磁阀阀杆因重力下垂而动作时有阻力，产生卡涩现象。另外此处有些电厂在电磁阀处接一个旁路，加上截止阀（如图3），防止电磁阀坏时无法进行喷油，进而导致无法启动盘车。

14.盘车突然损坏

情况描述：

某电厂300MW机组停机惰走至零转速，盘车顺利投入，在盘车运行5分钟后，盘车马达超电流，电气保护动作，盘车无法再次投入。由于转子处于热态，立即退电动盘车，用行车进行手动盘车，每半小时将转子翻180度。同时拆吊电动盘车检查，发现蜗杆与衬套（靠近链条

的那侧）咬死。

原因分析：

经查图纸，衬套（材质为ZCuSn5Pb5Zn5）外径为，蜗杆壳体的相应部位内径为，

两者为间隙配合。衬套通过一个位于下部的圆柱销止转，其中，壳体下半的销孔为

，衬套上的销孔为平头钻。即，理论上圆柱销应有4mm深在衬套。

实际事发时，由于壳体下半的销孔偏深，导致衬套吃销子太少，只有1-2mm，导致盘车运转时，衬套被蜗杆带动在壳体内转动位移，原本应该对准的进油孔错开，衬套和蜗杆间失去了油的润滑和冷却，最终咬死。

处理办法：

更换新的衬套，并更换选择稍长的销子，保证衬套吃销子的深度。（建议：衬套和壳体做成过盈配合是否更好？）

15.轴联轴器盖板的正确安装

联轴器盖板安装时必须埋入凸肩以内，否则极易导致盖板脱落，引起严重事故。影响机组运行安全。

16.叶片的腐蚀

2013年8月6日接电厂传真反映，电厂#2机组(厂内编号: 193-05-10)在A级检修阶段发现低压缸正、反向第三级动叶表面有腐蚀现象，2013年8月9号赴现场查看后，发现除低压第三级外，其第一、二级正反两侧也有不同程度的腐蚀。

2 现场具体情况及处理方案

叶片腐蚀情况：

根据叶片腐蚀情况，制定用砂纸去除表面腐蚀物打磨的方案，具体见附件，打磨后如下：