汽轮机大轴弯曲

汽轮机大轴弯曲

汽轮机大轴弯曲是汽轮发电机机组恶性事故中最为突出的事故，必须引起足够重视。特别是大容器量汽轮机由于缸内结构复杂，使得汽缸的热膨胀和热变形变得复杂，增大了汽轮机大轴弯曲的可能性。

一、汽轮机大轴弯曲的原因

引起汽轮机大轴弯曲的原因是多方面的，但在运行现场，形成大轴弯曲主要有以下几种情况：

（1）由于通流部分动静摩擦，转子局部过热（热点温度可达650～1300℃），一方面显著降低了该部位屈服极限，另一方面受热局部的热膨胀受限制周围材料而产生很大压应力。当应力超过该部位屈服极限时，发生塑性变形。当转子温度均匀后，该部位呈现凹面永久性弯曲。

（2）在第一临界转速下，大轴热弯曲方向与转子不平衡力方向大致一致，动静碰磨时将产生恶性循环，致使大轴产生永久弯曲；在第一临界转速上，热弯曲方向与转子不平衡力方向趋于相反，有使摩擦脱离的趋向，所以高转速时引起大轴弯曲的危害要比低转速时要小（3）汽缸进冷气、冷水。停机后在汽缸温度较高时，因某种原因使冷气、冷水进入汽缸时，汽缸和转子将由于上下缸温差产生很大的热变形，甚至中断盘车，加速大轴弯曲，严重时将造成永久弯曲。

（4）转子的原材料存在过大的内应力，在较高的工作温度下经过一段时间的运行以后，内应力逐渐得到释放，从而使转子弯曲变形。

（5）运行人员在机组启动或运行中由于未严格执行规程规定的启动条件、紧急停机规定等，硬撑硬顶也会造成大轴弯曲。

二、防止汽轮机大轴弯曲事故发生的措施

为防止大轴弯曲事故发生，通常可采取如下一些措施：

（1）认真做好每台机组的基础技术工作

1）每台机组必须备有机组安装和大修的资料及大轴原始弯曲度、临界转速、盘车电流及正常摆动值等重要数据，并要求只要值班人员熟悉掌握。

2）运行规程中必须编制各机不同状态下的启动曲线以及停机惰走曲线。

3）机组启停应有专业的记录。停机后仍要认真监视、定时记录各金属温度、大轴弯曲、盘车电流、汽缸膨胀、胀差、轴向位移等。

（2）设备、系统方面的技术措施

1）汽缸应有良好的保温，保证机组停机后上下缸温差不超过35℃，最大不超过50℃.

2）机组在安装和大修中，必须考虑热状态变化的条件，合理地调整动静间隙，保证在正常运行中不会发生动静摩擦。

3）疏水系统合理布置，保证疏水畅通，不返汽、不互相排挤。

4）汽轮机各监视仪表完好，各部位金属温度表计齐全可靠，大轴弯曲指示准确。

（3）运行方面的技术措施

1）每次启动前必须认真检查大轴的晃动度，确认大轴弯曲度在允许范围内。运规规定机组启动前大轴弯曲度不大于原始值的0.03 mm。大轴弯曲度小于原始值加上0.03 mm 2）上下汽缸温差在规定范围内。一般要求高中压外缸上下缸温差不超过50℃，内缸上下缸温差不超过35℃。

3）汽轮机启动前应充分连续盘车，一般不少于2～4h（热态取大值），并避免盘车中断，否则延长连续盘车时间。

4）热态启动时，应对机组进行认真全面地检查，保证轴封送汽温度，主汽温度与金属温度匹配，并充分疏水。

5）启动过程中严重控制轴承振动，一阶临界转速下不超过0.03mm, 一阶临界转速上不超过0.05mm，过临界不超过0.15mm, 否则立即打闸停机，严禁硬闯临界转速或降速暖机。我厂汽轮机一阶临界转速为1622r/min，规程规定冲转时振动转速节点为1300r/min 6）机组变工况运行时，要加强机组状态监视，控制各个参数在规定范围内。

7）机组停机后，应立即投入盘车，盘车电流大或有摩擦声时，严禁强行连续盘车，必须先进行180°间断盘车，待摩擦消失后再投入连续盘车。停机后还应做好防止冷气、冷水进入汽轮机的措施。

8）因故暂时停止盘车时，应监视转子弯曲度的变化，当转子弯曲度较大时也应先盘180度直轴，待转子热弯曲消失后再投入连续盘车。

三、大轴弯曲事故典型事例

某厂一台国产200MW机组，在一次热态启动时，冲转前1—大轴晃动超过原始值0.09mm，2—汽缸上下缸温差80℃。冲转后在低速检查时就发现振动明显增大。当时错误

地采取了3升速暖机的措施，当升速到1200r/min时，机组发生强烈振动，4运行人员没有紧急停机而是降速暖机，而后又升速到1300r/min时，2号轴承振动达0.12mm，高压前汽封摩擦冒火，前轴承晃动，这时才紧急停机，惰走时间仅2min，转子停止转动以后，使用电动和人力盘车都无法盘动转子，23min后用吊车盘动转子180°，lh后投入人力盘车，2号轴承处大轴晃动值0.55mm，连续盘车48h后，2号轴承处大轴晃动值仍为0.5mm，确认大轴发生永久性弯曲。

揭缸检查，发现高压前汽封齿大部分已磨损倾倒，第1～8级动叶片铆钉头和隔板阻汽片在90度范围内发生了严重摩擦。转子离高压端4号汽封稍前的位置最大弯曲度为0.72mm，后来在直轴台架上复测该处最大弯曲度为0.7mm。

造成这次事故的原因主要有两条：①在机组不满足热态启动条件、大轴晃动度和上下缸温差严重超限的情况下，反而错误地冲转汽轮机；②低速时发现振动没有紧急停机，反而错误升速，加之中速时强烈振动不立即停机，反而错误采取降转速暖机的措施，一错再错。