汽轮机大轴弯曲事故原因及应对措施

汽轮机在不具备启动条件下启动，由于上下缸温差大、大轴存在临时弯曲、汽缸进水、进冷汽，机组强烈振动以及动静间隙小等因素，引起大轴与静止部分磨擦，将会造成大轴弯曲。一般大轴弯曲超过0.07mm 以上时，就不能维持机组运行时的正常振动值，必须进行直轴处理。近年来大轴弯曲事故相当频繁，尤其是200MW 及以上中间再热式机组更为突出，粗略分析表明：大多数在停机或启动中发生了汽缸进水，多数在机组一阶临界转速以下振动大，领导和有关人员执行规程不严，强行升速临界，甚至强行多次启动。大多数大轴弯曲处都在高压转子前汽封处。

【事故现象】

（1）发生强烈振动和异音。

（2）停机时转子惰走时间明显缩短。

（3）转子静止后，长时间盘车装置投不上，或盘车较前沉重，电流增大且摆动幅度较大。

（4）测量大轴弯曲超过规定值。

【事故处理】

（1）发生上述情况，均应立即停机或不得启动汽轮机。

（2）停机时转子静止后，若大轴弯曲过大，应将转子停在大轴弯曲表指示最小处，待大轴弯曲减少，方可投入盘车。如果机组启动，其连续盘车时间不得少于4h。

（3）若转子已抱住，应“闷缸”，严禁强行盘车。

（4）找出大轴弯曲的根源，并制定防止大轴弯曲的防范性措施。

【原因分析】

（1）高压内缸上、下壁温度测点损坏，启动中无法监视高压内缸上、下壁温度变化。

（2）冲转前，机侧主蒸汽温度低，暖管时间短，过热度小于50℃，导致汽轮机进水，高压内缸上、下缸温差增大，从而造成了高压转子弯曲事故。

（3）启动升速时轴承发生振动，在没有查明事故原因的情况下，连续启动，使转子与汽封发生摩擦。

（4）由于轴封供汽门不严，低温蒸汽经轴封供汽门漏入汽缸，转子局部受到急剧冷却，使高压转子发生永久性弯曲。

（5）汽轮机进水、进冷汽，凝汽器、高压加热器水位和除氧器水位满水。

（6）机组在启动过程中和低负荷运行时，由于再热蒸汽流量很小，减温水如果投入会引起再热蒸汽带水。锅炉熄火或机组甩负荷时未及时切断减温水。汽轮机在热态下，锅炉打水压试验，主蒸汽、再热蒸汽系统的截止门不严密。

（7）疏水系统的设计不合理，疏水系统的阀门、联箱标高、联箱水位自动控制装置不能保证蒸汽管道和汽缸的疏水畅通。疏水系统、减温水系统的阀门不能关闭严密。高压加热器紧急疏水阀在水位高时不能联动开启。

（8）汽缸两侧及上下保温不完整，保温层的厚度达不到设计要求。

【预防措施】

1.汽缸保温

（1）汽缸保温应保证机组停止后，上下缸温差不超过35℃，最大不超过50℃。

（2）采用保温性能良好的保温材料。

（3）提高保温工艺质量，保证保温材料不发生裂纹及与汽缸脱落现象。

2.疏水系统

（1）疏水系统应保证畅通，每次大修后应对汽缸疏水用压缩空气吹疏水管。

（2）停机后防腐门应全开。

（3）停炉时应开放疏水门，注意汽温。

3.检修

（1）检修时应对大轴弯曲进行测量。(www.xing528.com)

（2）轴风间隙应调整合适，不应出现过大或过小的情况。

（3）检修后组装时应盘车无异音。

4.运行

（1）转子冲动前，测量大轴晃动不超过原始值的0.02mm，高压缸上下缸温差不超过35℃。

（2）冲动前转子应进行充分连续盘车。

（3）启动升速过程中，应有专人监视振动，在1500转以前，轴瓦振动超过0.04mm，应立即打闸停机。

（4）机组启动中，因振动大而打闸停机必须经过全面检查，严禁盲目启动。

（5）汽轮机运行中，振动明显增大时应汇报分析。突然增大到0.06mm 时，应打闸停机。

（6）停机后即投入盘车。

（7）停机后因故暂时停止盘车时，应监视转子弯曲的变化，如果热弯曲较大时，应先盘车180°后再投入连续盘车。

【事故案例1】

1.事故简述

2000年7月20日，某厂一台200MW 机组，在备用后热态启动过程中，因人员违章操作，致使汽轮机高中压转子产生永久性弯曲，被迫停运20余天，进行直轴处理。

7月20日16∶00，某线杆塔移位工作结束，按中调命令，当值值长通知各专业#2机组准备开机。#2机高中压内缸外上壁温度363.5℃，外下壁温度346.3℃，内壁上下温度测点已损坏；中压第一级出口上壁温356.21℃，下壁温测点已损坏；高中压胀差-1.78mm。机长于16∶20通知主值向#2机辅汽联箱送汽。16∶45锅炉点火。17∶40主值开高、中、低压轴封进汽门暖管。18∶02，主值开大轴封进汽门向低压轴封送汽，操作中因接机长对讲机通知“送完轴封后配合检修人员处理右侧循环水出水门并检查真空泵组”，主值即去汽机零米层调整循环水出水门，忘记了向高中压轴封送汽。18∶02左右，机长启动真空泵抽真空。18∶32左右，主值在用餐时才想起高中压轴封未送汽，马上报告机长，机长告吃完晚饭马上去送。此时发电一部副主任发现机组负胀差增大，即询问机长轴封送汽情况，机长回告高中压轴封还未送汽，副主任下令主值到现场将高中压轴封送汽。20∶51，主值按机组热启动状态进行冲转条件确认：高中压内缸外上壁温度338.21℃，过热汽压力5.17MPa，炉侧过热汽温度455℃，高中压胀差-2.25mm，高中压缸膨胀15.6/15.7mm，转子晃度0.028mm，凝汽器真空-87.1kPa，油温36.5℃，并报告机长、值长。（事故后查看自动记录曲线：机前过热器左侧温度307.43℃，右侧温度350.4℃；再热器左侧温度204.45℃，右侧温度214.72℃；中压第一级出口上壁温度335.56℃。）21∶13，值长命令冲转，机长安排副机长在集控室指挥，自己去机头就地检查。机长进行机组启动操作，并设定目标转速500r/min，升速率100r/min。转速升至500r/min，机长就地打闸一次，检查机组无异常后告主值。21∶18，主值挂闸进行第二次升速，设定目标转速3000r/min，升速率300r/min。21∶22转速升至1138r/min，主值发现#2轴振X 方向达190μm，#2瓦振达70μm，检查顶轴油泵已停。转至振动画面时，#2轴振X 方向达225μm。21∶23转速升至1308r/min时，振动保护跳机，SOE 首出为“瓦振大”，在降速过程中因振动上升，立即破坏真空紧急停机。21∶41机组转速到零，投入盘车运行。生产副总经理及副总工程师等迅速赶到现场，与有关技术人员研究分析后认为转子存在热弯曲，决定连续盘车4h后再开机。21～23日，经与厂家及电力试验研究所有关专家讨论后，试开机4次并在中低压转子对轮上加平衡块499g，均未获成功。判断为转子永久性弯曲，决定开缸检查。8月3日开缸检查，发现高中压中间汽封梳齿局部轻度磨损，高中压转子弯曲250μm，#2瓦轻微研磨。经直轴处理后。8月16日20∶58，#2机组启动正常，17日2∶00带满负荷300MW 运行正常。

2.原因分析

（1）运行人员违章操作。运行人员在机组热态开机时，违反《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》第10.1.3.6条中“机组热态启动投轴封汽时，应确认盘车装置运行正常，先向轴封送汽，后抽真空。”的规定，高中压轴封送汽滞后于抽真空时间近30min，致使冷气沿高中压转子轴封处进入汽轮机，转子受到局部冷却，是导致发生转子弯曲的直接原因。

（2）机组冲转参数选择不合理。冲转时主蒸汽温度与热态开机要求不匹配，不仅未达到《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》第10.1.2.4条中“主蒸汽温度必须高于汽缸最高金属温度50℃，但不超过额定蒸汽温度”的要求，冲转时主蒸汽温度左侧307.43℃、右侧350.4℃，而高中压内缸外上壁温度为338.21℃，启动时出现了负温差，是导致转子弯曲增大的重要原因。

（3）振动发现不及时，处理不果断，运行人员存在侥幸心理。振动测量、监视不及时，未能严格执行以下规定：①《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施细则》第10.1.4.1条“机组启动过程中，在中速暖机之前，轴承振动超过0.03mm”；②第10.1.4.2条“机组启动过程中，通过临界转速时，轴承振动超过0.10mm 或轴振动超过0.26mm 立即打闸停机，严禁强行通过临界转速或降速暖机。”机组在启动过程中已出现异常振动，没有及时采取措施予以消除，直至SOE“瓦振大”保护动作停机，惰走过程中没有采取破坏真空缩短惰走时间的果断措施。停机后在未查明原因、排除故障的前提下多次开机，致使高中压转子产生永久性弯曲。

（4）管理不到位，未形成“严、细、实”的管理作风。管理不严，规章制度流于形式。管理人员对安全生产没有树立“关口前移、靠前把关”的思想，导致现场混乱，运行人员责任心不强。当主值发现高中压轴封未送汽时，马上报告机长，机长不是立即采取送轴封的措施，而是告知吃完晚饭后去送。没有紧迫感，更没有意识到未及时送轴封的危害性，拖延了送轴封的时间。启动过程中，协调不力，操作随意，习惯性违章。

（5）参数测点布局不合理，消缺不及时。例如主蒸汽温度测点、转子晃度表测量点布置不合理，高中压缸内壁上、下温度测点损坏；中压缸第一级出口下壁温测点损坏，使运行人员失去了有效的监视手段，给事故的发生埋下了祸根。

3.预防措施

（1）严格管理，养成“严、细、实”的工作作风。重大操作管理人员不仅要到位，更要履行职责，“靠前把关”；坚持四个“凡事”（凡事有人负责，凡事有人监督，凡事有章可循，凡事有据可查），及时发现、制止违章违规行为。

（2）重视“非计划停运”。要从管理的高度重视非计划停运，深刻认识到非计划停运不仅给企业带来经济损失，还给企业的声誉带来了不良影响。

（3）杜绝习惯性违章行为。按照《运行规程》和《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》进行操作，规范“两票”内容，实施危险点分析预控，将规章制度落到实处。提高运行人员的综合素质，特别是提高班组长（机长）、主值的遵章守纪意识、管理能力和操作技能，消除盲目乐观思想，要严肃认真对待每一项操作，使安全生产始终在控、可控。

（4）加强缺陷管理，积极消除缺陷。对设备缺陷要积极创造条件予以消除，保证设备能够健康运行。对暂时无法消除的缺陷，要制定针对性的防范措施，并具有可操作性，以防止事故的发生、扩大。

【事故案例2】

1.事故简述

1月9日15∶25，某厂#3汽轮发电机组（N135—13.24—535/535）在负荷90MW 时开始滑停，主汽温甲侧535℃，乙侧540℃，主汽压甲侧10.77MPa，主汽压乙侧10.74MPa。17∶17 分时，负荷20MW，主汽温甲侧470℃、乙侧476℃，主汽压甲侧2.14MPa，乙侧2.13MPa，机组差胀由1.2mm 上升至2.0mm，17∶32打闸停机。在转速降到1700r/min时，#1、#2盖振达114μm，转子惰走15min后投盘车，电流在8.6～12A 摆动，大轴弯曲250μm。1月10日14∶17，盘车电流7.2A，大轴弯曲55μm，恢复到原始值后冲转。主汽温380℃，主汽压2.4MPa，再热汽温361℃，14∶33，机组升速到1200r/min时，#2轴承盖振超60μm，打闸停机，惰走19min，投盘车电流7.8A，大轴弯曲55μm。

2.事故原因

停机后组织分析发现，在1月9日滑停过程中17∶00～17∶15有汽温突降86℃、汽压突降1.89MPa的现象，17∶08～17∶30有中压缸上下温差增大到272℃的现象。1月12日1∶54，大轴弯曲55μm，盘车电流7.5A，恢复到原始值。汽温302℃，主汽压1.67MPa，再热汽温295℃，中压缸上下温差35℃，符合启动条件，在有关技术人员指导下冲转，当转速升至1140r/min时，#2轴承盖振超50μm，打闸停机，惰走时间17min投盘车，电流7.8～8.0A，大轴弯曲50μm。当滑停至4万负荷开旁路时，旁路门开度及减温水投入量控制不当，造成主汽温度、压力骤降，膨差增大。同时，由于三段抽汽压力下降，除氧器逆止门不严，冷源进入中压缸。