330MW机组汽轮机运行中顶轴油管道破裂故障分析及处理

330MW机组汽轮机运行中顶轴油管道破裂故障分析及处理

周大伟 丁亚楠

浙江浙能长兴发电有限公司， 邮编： 313100

摘 要：长兴电厂330MW汽轮发电机组在并网后汽轮机4号轴瓦温度异常升高，经分析，轴瓦温度升高原因为4号轴瓦顶轴油管在轴承箱内部发生断裂，导致4号瓦下部油膜受到干扰，进而引起了轴瓦温度的升高。明确根本原因后，通过对各轴瓦顶轴油压力进行调整、降低润滑油温度等一系列手段，确保了在顶轴油管破裂情况汽轮机安全停运，即轴瓦未发生损伤。

关键词：330MW机组；汽轮机；轴承温度；顶轴油管

1 设备概述

浙能长电4号机组于2006年5月投产发电。汽轮机为上海汽轮机厂生产的H156型300MW亚临界、中间再热、单轴、双缸、双排汽、凝汽式汽轮机，高中压缸合缸，锅炉为北京巴威公司生产的B&WB-1025/17.5-M830、亚临界中间一次再热自然循环汽包锅炉；发电机为上海汽轮发电机厂生产的QFSN2-300-2 型水－氢－氢三相同步交流发电机；主变为常州东芝变压器有限公司生产的SFP10—370000/220型变压器，机炉热力系统采用单元布置。由于受当时设计、制造、安装等方面因素的影响，机组投产后经济性较差，机组热耗、高中低压缸效率等主要指标与设计值偏差较大，供电煤耗与同类型进口机组存在较大的差距。在2013年12月，由上海汽轮机厂完成高中压通流部分增容改造，改造后额定负荷提升至330MW,高压由1+11级改为1+12级，中压缸由9级改为10级，低压缸未改仍为2×7级；2016年，低压缸进行改造，低压通流部分由原设计的2×7级优化为2×8级。

2 发现顶轴油管破损经过：

2019年9月30日长兴发电#4机组调停，10月3日机组温态开机，10月3日2：19汽轮机开始冲转，4：11机组并网，此时#4轴承轴承温度为80℃，随着机组负荷的上升，#4轴承轴承温度逐渐上升，均在正常范围内，至14：28达最高值91.8℃（共有4支温度测点，分别为DCS测点99.8℃、96.2℃，DEH测点94.9℃、91.8℃）。期间发生过两次#4轴承温度小幅突升，分别是12：52至12：59，温度由85.3℃升至86.9℃（此时负荷为318MW）；14：25至14：28，温度由89.3℃升至91.8℃（此时负荷为325MW），随后温度趋于稳定。

运行人员发现#4轴承温度异常后，迅速通知汽机点检现场检查，经检查发现#4轴承顶轴油压力为0（此时顶轴油泵均为停运状态），后启动#4机顶轴油泵，#4轴承顶轴油压力为0.2MPa，顶轴油泵停运后压力迅速跌至0，由此判断出#4轴承顶轴油管道发生破裂，#4轴瓦内少量润滑油会顶轴油进口处泄漏，对#4轴瓦处油膜造成影响，引起轴承温度升高。

3 机组运行中预控措施：

由于#4轴承顶轴油管破裂，机组运行中及停机过程中存在轴承损坏的风险，为防止事故事件的发生，讨论制定了机组运行中预控措施：

运行人员加强监视#4机各轴瓦金属温度，当金属温度至102℃时，撤AGC减负荷，减负荷幅度每次30MW,减至目标负荷后维持5min观察，关注轴承金属温度是否回落，若温度趋于平稳则维持当前负荷，若不能维持则依次往下减负荷；当金属温度至112℃时，破坏真空紧急停机。

运行中严密监视汽轮机轴温、轴振、轴向位移等参数在正常范围，机组加、减负荷过程中尤其应加强关注。

将主机润滑油温设定值改为37℃。（原为42℃）

当#4机#4轴承金属温度至102℃时，DCS发出一级报警（最高级），由仪控人员设置。

当#4机#4轴承金属温度升至102℃时，启动主机交流润滑油泵、顶轴油泵，记录#3、#4、#5、#6轴承顶轴油压力（顶轴油泵启动情况下每2小时记录一次）。

4 安全停机过程：

10月7日，按省调要求#4机组准备调停，为防止#4轴承损伤，在机组停运前后采取了以下措施：

机组负荷50MW左右时，调整汽轮机各轴承顶轴油压力，将#3轴承、#5轴承顶轴油压力适当抬高。

机组解列前启动主机交流润滑油泵，并增启主机直流润滑油泵，以增大润滑油量。

机组解列前将氢温设定值提高2℃，提高发电机标高，从而减少#4轴承受力；

机组解列后降转速前将主机润滑油温度调节阀、旁路阀全开，并增启开冷泵，将油温降至28℃，通过油温的降低，增加了润滑油粘度，同时增加了润滑油压力及对轴瓦的冷却能力，从而对轴瓦起到保护作用。

解列后汽轮机惰走，转速降至2500r/min时，停真空泵，开真空破坏阀，破坏机组真空，停轴封汽。

确认机组盘车正常后，投轴封汽，重新建立凝汽器真空。

通过对以上措施的实施，#4机组停运过程中各轴承温度、振动均正常，低转速下未发生轴承温度上升现象，机组盘车投运后，通过轴承观察窗观察到#4轴承箱内无钨金碎屑，判断轴瓦未损伤。

5 检修过程及原因分析：

10月15日，对#4轴承进行了翻瓦检查，发现顶轴油管道断裂在#4轴承根部，#4轴承完好无损伤。顶轴油管断口照片如下图：

顶轴油管断口照片

本次检修中对断裂的顶轴油管道进行了更换，分析出顶轴油管道断裂原因如下：#4轴承顶轴油管道自进入油箱至接入轴承底部，共计有4处弯头，管径较小，管接口螺纹为0.25’’NPT，且管道无固定处，当顶轴油管道进油或当机组运行时，顶轴油管将产生振动，螺纹根部伴随着油管振动将受到剪切力，长期应力作用下易造成油管断裂。

为避免顶轴油管道振动，在更换顶轴油管后将油管绑扎固定，后续打算利用机组大修机会，将各机组#4轴承箱内顶轴油管道更换为金属软管，从而彻底避免因油管振动造成螺纹根部受剪切力的情况，据了解，百万机组设计时轴承箱内顶轴油管道采用金属软管。

6 结论：

本文案例中技术人员从汽轮机轴承温度偏高的现象入手，分析出轴承顶轴油管道破裂的缺陷，识别出烧瓦风险，通过技术干预，避免了事故事件的发生，同时也为汽轮机运行中顶轴油管道破裂缺陷下，机组如何停运提供了参考依据。

参考文献：

[1] 胡森. 600MW机组汽轮机异常振动的原因及处理[J].2018,44(9):87.

[2] 郑体宽. 热力发电厂.北京.中国电力出版社1997.