某厂1号机组冲转过程中轴振大跳机的分析与改进

某厂1号机组冲转过程中轴振大跳机的分析与改进

巫世明

广东省粤泷发电有限责任公司广东云浮527217

摘要：因疏水回流使汽轮机高压内下缸温度下降造成高压内缸上下缸温差拉大导致汽轮机轴承增大至轴振保护动作停机。

关键词：汽轮机；疏水；振动

某厂1号机组型号为N135—13.24/535/535，型式是超高压、中间再热、双缸、双排汽、单轴凝汽式汽轮机。其额定功率为135MW，经济功率为135MW额定转速为3000r/min，制造厂是上海汽轮机有限公司上海汽轮机厂。

机组汽轮机结构

本汽轮机采用双缸、双排汽结构，高中压缸为一整体铸成，通流部分反向布置。高压缸1-7级在双层缸内，8～9级在隔板套内；中压缸1～6级在双层缸内，7～10级在隔板套内；低压缸2×6级均置于内缸，排汽部分为外缸扩压结构，为了防止汽侧压力升高，在低压缸顶部装有二只安全薄膜。

汽轮机转子共25级31个叶轮。高中压转子为整锻式，低压转子为焊接式。高压转子由1个单列调节级和8个压力级组成；中压转子由10个压力级组成；低压转子为双流式，由2×6个扭曲压力级组成。高中压转子与低压转子采用刚性靠背轮连接，汽轮机转子与发电机转子采用半挠性靠背轮连接。

高中压外缸和中压排汽缸为整体式汽缸，无垂直中分法兰。水平中分面法兰的特点为厚窄型，足够的缸壁厚度和足够粗的加强筋使汽缸刚性大大提高。不需设置法兰加热装置，使起动时操作方便，高压主蒸汽口和中压主蒸汽口，呈垂直布置，使高中压进汽联接管安装方便。高中压外缸内除装有高中压内缸外，在高压部分还装有一级隔板套。在这一级隔板套前后分别有一段抽汽和高压排汽，第二段抽汽由高压排汽管接出。在中压部分装有两级隔板套，在中压第一级隔板套前后分别有三段和四段抽汽，五段抽汽在中压第二级隔板套后接出。六段抽汽及七段抽汽由低压缸三级、五级隔板套后接出。三段抽汽接至除氧器，其余抽汽分别接至对应加热器。

高中压内缸：高压内缸的上下半共设有4个进汽口，装有四只独立蒸汽室，每只蒸汽室上装有一组高压喷嘴；高压内缸装有6级高压隔板。中压内缸的上下半共设有4个进汽口，中压进汽室是采用全周进汽；中压内缸装有6级高压隔板。在高压进汽和中压进汽室间还嵌装12齿环的高中压中间汽封。

高中压内缸法兰螺栓加热采用蒸汽自流加热方式，加热汽源分别由中间汽封处和中压第一级动叶后流进高压及中压内缸法兰螺孔，逐个法兰螺栓加热后分别在高压及中压部分最后一个螺栓处各自流入高中压外缸抽汽腔室继续做功。

事件经过：

2015年5月4日一值，#1机组启动。

03：15达到冲转参数，节流#1汽机主蒸汽和再热蒸汽管道疏水至剩余一圈左右的开度，再打开汽机本体疏水手动门。

冲转前参数：

主蒸汽压力2.6/2.6MPa，主蒸汽温度361/363℃

再热蒸汽压力0.73/0.73MPa，再热蒸汽温度355/340℃

凝汽器真空-75.1KPa，冷油器出口油温38.2℃

轴向位移-0.12mm，调速油压1.26MPa

润滑油压0.13MPa，EH油压14.7MPa，EH油温44℃

高中压缸胀9.5/10.9mm，高中压胀差1.71mm，低压胀差3.95mm

高压内缸内壁温度上/下256/236℃，

中压内缸内壁温度上/下235/223℃

盘车电流26.5A，大轴晃动值4.5丝

03：25打开本体疏水气动门，全面检查无异常，挂闸冲转。03：38建立安全油后用DEH挂闸冲转，升速率100rpm，并检查盘车脱扣正常。

3：40转速145rpm，高压缸调整段蒸汽温度244℃，高压缸调整段蒸汽温度开始下降，高压内缸内壁缸温差开始变大。机组每次温热态开机高压调整段蒸汽温度都会出现突然大幅度下降，导致高压内缸内壁上下壁温差拉大。3：42高压缸调整段蒸汽温度下降至135℃，冲转至500rpm后打闸后听音正常，正常后重新挂闸冲转，高压缸调整段蒸汽温度开始回升。

03：45设定转速目标值3000rpm升速率300rpm，继续升速，停止顶轴油泵运行。

03：48转速1720rpm，#1轴承轴振大保护动作跳闸，最大值258μm，此时高压内缸温度上/下251/185℃，温差66℃。汇报值长，远方和就地打闸做停机处理。3：50高压内缸上下温差开始缩小，逐渐恢复。

04：17转速到“0”，投入盘车运行。盘车电流25.3A，晃动6丝。听音无异常，执行闷缸措施。

事件原因分析：

汽轮机启动、停机、低负荷运行或低参数运行时，汽轮机本体、阀门、主蒸汽管、再热蒸汽管、抽汽管道、汽封送汽和抽汽管等都可能凝聚凝结水。这些凝结水必须即时疏泄出去，否则可能造成汽轮机进水，引起水冲击，导至汽机损坏。因此合理布置疏水系统管路并即时疏水是保证汽轮机安全运行的必要条件。汽轮机本体、主汽阀、调节阀、高压主汽管、回热抽汽管道（抽汽止回阀前）的疏水，构成汽轮机本体和管道疏水系统，由于上述疏水管道的压力不同，应按压力高低顺序依次导入高、中、低压疏水母管，经汇集后导入疏水扩容器。扩容后的蒸汽由扩容器的汽管进入凝汽器，凝结的疏水则引入凝汽器的热井。这种疏水方式，阀门集中，便于控制、维护及检修方便，又由于汽水分离，避免了热井内汽水冲击。基本上有个原则，压力从高向低，类似于回热抽汽系统（疏水逐级自流）。

本次事件中，机组自动主汽门后高压平衡管疏水与电动主汽门前后疏水接到同一段疏水母管后，再接入高压疏水膨胀箱，由于电动主汽门前后疏水压力高（负压较低或正压时），导致高压平衡管疏水不畅通。当汽轮机冲转时，主蒸汽会把高压平衡管的积水带进高压缸，使高压内下缸温度突然快速下降（从235℃降至185℃），致使高压内缸上下缸温差拉大至50℃，引起汽机大轴振动，达到振动保护动作值，汽机跳闸。

改进措施：

1、机组温态冲转前应适当降低真空，通过真空破坏门调整机组真空在-65—75Kpa之间。降低真空可以减少冲转前自动主汽门前后压差，从而减少漏入汽缸的蒸汽量，减少蒸汽对汽缸内上缸加热，减少疏水管道的凝结水量，可以降低汽轮机高压缸内缸上下缸温差。降低真空还可以提高疏水扩容器内蒸汽饱和温度，有效减轻冷汽返流对高压内下缸的冷却作用。

2、机组温、热态启动冲转前，应将主再热蒸汽管道疏水门节流至高压膨胀箱真空表有负压，才能打开本体疏水手动门，进行疏水。

3、机组温态冲转前应适当关小汽轮机本体疏水手动门，减少疏水母管、疏水扩容器与汽轮机高中压缸的压差，改善疏水不畅，冷汽冷水返流的现象。

参考文献：

[1]谈力玮.一起汽轮机振动大跳机事故的运行分析[J].机电信息，2015（36）.

[2]韩健.秦山二厂汽轮机冲转过程中2号循环水泵跳闸的分析[J].科技与企业，2015（5）.

[2]潘一男.机组启动过程中的汽轮机冲转[J].硅谷，2014（9）.