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汽轮机“转子进水弯曲”怎样发生的?【案例+秘笈】

2021-03-26 13:40:13

【简述】

某电厂1号机组停备后,在向凝汽器注水过程中,由于反措不落实,运行人员疏忽,没有对凝汽器水位进行有效监控,导致#1机汽缸进水,转子严重弯曲。


【事故经过】

8月23日某厂1号机组停备,凝汽器水位在30分钟内(0:40~1:10)由500mm降至50mm的情况,运行人员对凝汽器补水至700mm,并关闭了凝汽器补水二次门。机组有关参数:轴向位移-0.3,差胀-1.7mm,汽缸壁温第12测点调节级上缸前侧外壁温433℃,第14测点调节级下缸前侧壁温417℃,除差胀属正常偏大外,其它未见异常。02:50,凝结器水位降至450mm,凝结器补水至950mm(现场水位计指示),关闭凝结器补水一次门。3:50运行人员发现集控室凝结器电接点水位计指示1050mm(集控室水位表只显示1050mm,其最大值1200mm不显示,是因凝结器现场电接点测量筒最高点是1100mm,没有1200mm这个点)。5:00运行人员检查发现#1凝结器水位仍维持在1050mm,金属温度第12点388℃,第14点376℃,运行人员判断机组盘车状态正常,即放弃了对凝汽器水位和金属温度的监视以及集控凝汽器水位与现场水位计的校对工作。6:40,巡检发现#1机大气释放阀冒汽和真空破坏门冒水,即电告盘前,并查看有关参数为:差胀1.2mm,轴向位移-1.2mm,轴封压力显示为0.025MPa(集控),盘车电流未检查。运行人员以为是轴封漏汽引起大气释放阀冲坏(2个大气释放阀,1个低压纸板边缘冲坏,1个低压纸板冲出一半落在低压缸上),立即压关低温蒸汽总门、轴封新蒸汽一、二次门和除盐水至凝汽器补水一、二次门。当返至8米平台时,发现盘车已跳。此后,运行人员开启了凝结器热水井放水门及#4低加放水门,并组织人员对系统进行检查和人工盘车,但人工定盘难度很大(4个人只能转动10度左右)。在进行7个小时人工定盘直轴后,于13:50、14:25、16:40,先后试投了3次连盘,盘车电流摆动幅度分别为15~18.5A、13~15A、15~16.5A。8月24日00:40,盘车电流14A,摆动0.6A;7:00盘车电流14A,摆动0.3A。由于#1机盘车的电流和摆动均未发生太大的变化,加之#1机头没有大轴晃度测量装置(只能以盘车电流及其摆动情况判断)。8月29日,经揭缸检查发现;在汽轮机转子与发电机转子联轴器螺栓未松的情况下,汽轮机转子最大弯曲度部位在第6级后,弯曲度为0.615mm,汽轮机转子叶轮瓢偏度最大的部位在调节级叶轮进汽侧,瓢偏度为0.39mm;松开汽轮机转子与发电机转子联轴器螺栓,测量两联轴器中心,下张口0.005mm,汽轮机转子联轴器比发电机转子联轴器高0.18mm。在发现转子确实弯曲后,该厂才向上级公司进行汇报。9月1日将转子送出进行修复。

【事故原因】

1. 《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中:“凝汽器应设有高水位报警装置并在停机后仍能正常投入”的规定以及“停机后应认真监视凝汽器、高压加热器和除氧器水位,防止汽轮机进水”的规定没有得到落实。

2. 运行代班管理存在随意性,#1机组停运后,当班司机抽调从事其他工作,又批准两个副司机请假,临时安排其他机组人员替班,未交代机组、系统,特别是相关指示表记存在的差异及安全注意事项,造成对存在的异常不能及时发现。

3. 劳动纪律松懈,工作时间运行人员在现场睡觉,无人管理;现场作业存在随意性,操作人员在对凝汽器补水过程中,违反有关规定,不使用加力杆直接用手关闭凝结器补水一次门不严等。

4. 运行规程中对凝汽器补水的相关规定缺少数据,可操作性差。有关技术标准没有关于停机后凝汽器水位应维持多高的具体要求。

5. #1机组凝汽器水位没有高水位报警装置,违反了《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中第10项防止汽轮机大轴弯曲、轴瓦烧损事故第10.1.12条“凝汽器应有高水位报警并在停机后仍能正常投入”的规定。


【防范措施】

1. 认真检查和整改安全责任制落实情况与安全意识上存在的问题,迅速提高各级人员的安全责任心,使安全生产责任制真正落到实处。

2. 严格请假制度,严肃劳动纪律,整顿生产秩序。停备机组必须保证有2名以上熟悉设备特性的本机组人员在岗,运行机组严禁安排不熟悉设备特性的人员顶岗;严格执行安全生产汇报制度,对安全生产中发生的重大问题,按照及时性要求逐级进行汇报;扎实开展运行分析、异常情况分析、安全日活动,加强检查、督促,不断夯实安全基础。

3. 认真对照《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》,制定详细的整改计划,对存在的问题结合安全性评价整改工作一并按月考核、落实到位。提出#1机无大轴晃度测量装置改造方案报批后组织实施。完成对#1、2机组凝结器水位、盘车跳闸等声光报警装置的安装、投入以及所有机组报警装置的检查与完善工作;编制、完善机组停运后的有关监测、抄录数据项目表,为运行人员及时准确地抄录有关数据、分析处理机组工况提供可靠的依据。

4. 加快制度修编工作,特别是要按照二十五项反措,对凝汽器水位、低加水位、高加水位、除氧器水位等参数在运行中和停机后维持多高水位的具体数据予以明确,并提出容器水位超过规定值时必须放水并查找原因的具体要求。

5. 强化生产技术培训,提高人员素质。利用讲座、讲课、专题研讨、默画系统图、现场考问等多种形式开展扎实有效的技术培训和技术比武活动,高质量地组织完成《技术标准》考试与特殊工种培训、持证工作。

6. 严格执行“两票三制”。完成标准作业票建库工作,按照集团公司《工作票、操作票使用和管理标准》要求,全面推行标准化作业并认真做好危险点预控工作。在非标准操作票库尚未建好前,要求有关生产部门做好培训工作,安排专人指导运行人员现场填写作业票,规范操作程序。

防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中的二十五项重点要求分别是:

  1.   防止火灾事故;
      2.防止电气误操作事故;
      3.防止大容量锅炉承压部件爆漏事故;
      4.防止压力容器爆破事故;
      5.防止锅炉尾部再次燃烧事故;
      6.防止锅炉炉膛爆炸事故;
      7.防止制粉系统爆炸和煤尘爆炸事故;
      8.防止锅炉汽包满水和缺水事故;
      9.防止汽轮机超速和轴系断裂事故;
      10.防止汽轮机大轴弯曲、轴瓦烧损事故;
      11.防止发电机损坏事故;
      12.防止分散控制系统失灵、热工保护拒动事故;
      13.防止断电保护事故;
      14.防止系统稳定破坏事故;
      15.防止大型变压器损坏和互感器爆炸事故;
      16.防止开关设备事故;
      17.防止接地网事故;
      18.防止污闪事故;
      19.防止倒杆塔和断线事故;
      20.防止枢纽变电所全停事故;
      21.防止垮坝、水淹厂房及厂房坍塌事故;
      22.防止人身伤亡事故;
      23.防止全厂停电事故;
      24.防止交通事故;
      25.防止重大环境污染事故。



    10、二十五项重点要求-防止汽轮机大轴弯曲、轴瓦烧损事故


    为了防止汽轮机转子弯曲和轴瓦烧损事故的发生,应认真贯彻《防止20万千瓦机组大轴弯曲事故的技术措施》[(85)电生火字87号、基火字64]等有关规定,并提出以下重点要求:
       10.1 防止汽轮机大轴弯曲。
       10.1.1 应具备和熟悉掌握的资料。
       10.1.1.1 转子安装原始弯曲的最大晃动值(双振幅),最大弯曲点的轴向位置及在圆周方向的位置。
       10.1.1.2 大轴弯曲表测点安装位置转子的原始晃动值(双振幅),最高点在圆周方向的位置。
       10.1.1.3 机组正常起动过程中的波德图和实测轴系临界转速。
       10.1.1.4 正常情况下盘车电流和电流摆动值,以及相应的油温和顶轴油压。
       10.1.1.5 正常停机过程的惰走曲线,以及相应的真空和顶轴油泵的开启时间。紧急破坏真空停机过程的惰走曲线。 
       10.1.1.6 停机后,机组正常状态下的汽缸主要金属温度的下降曲线。
       10.1.1.7 通流部分的轴向间隙和径向间隙。
       10.1.1.8 应具有机组在各种状态下的典型起动曲线和停机曲线,并应全部纳入运行规程。
       10.1.1.9 记录机组起停全过程中的主要参数和状态。停机后定时记录汽缸金属温度、大轴弯曲、盘车电流、汽缸膨胀、胀差等重要参数,直到机组下次热态起动或汽缸金属温度低于150为止。
       10.1.1.10 系统进行改造、运行规程中尚未作具体规定的重要运行操作或试验,必须预先制定安全技术措施,经上级主宇航局部门批准后再执行。 
       10.1.2 汽轮机起动前必须符合以下条件,否则禁止起动。
       10.1.2.1 大轴晃动、串轴、胀差、低油压和振动保护等表计显示正确,并正常投入。
       10.1.2.2 大轴晃动值不应超过制造厂的规定值,或原始值的±0.02mm
       10.1.2.3 高压外缸上、下缸温差不超过5,高压内缸上、下缸温差不超过35
        10.1.2.4 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。蒸汽过热度不低于50
       10.1.3 机组起、停过程操作措施。
       10.1.3.1 机组起动前连续盘车时间应执行制造厂的有关规定,至少不得少于2?4h,热态起动不少于4h。若盘车中断应重新计时。 
       10.1.3.2 机组起动过程中因振动异常停机必须回到盘车状态,应全面检查、认真分析、查明原因。当机组已符合起动条件时,连续车不少于4h才能再次起动,严禁盲目起动。
       10.1.3.3 停机后立即投入盘车。当盘车电流校正常值大、摆动或有异音时,应查明原因及时处理。当汽封摩擦严重时,将转子高点置于最高位置,关闭汽缸疏水,保持上下缸温差,监视转子弯曲度,当确认转子变曲度正常后,再手动盘车180o,待盘车正常后及时投入连续盘车。
       10.1.3.4 停机后因盘车故障暂时停止盘车时,应监视转子弯曲度的变化,当弯曲度较大时,应采用手动盘车180o,待盘车正常后及时投入连续盘车。
       10.1.3.5 机组热态起动前应检查停机记录,并与正常停机曲线进行比较,若有异常应认真分析,查明原因,采取措施及时处理。
        10.1.3.6 机组热态起动投轴封供汽时,应确认盘车装置运行正常,先向轴封供汽,后抽真空。停机后,凝汽器真空到零,方可停止轴封供汽。应根据缸温选择供汽汽源,以使供汽温度与金属温度相匹配。
       10.1.3.7 疏水系统投入时,严格控制疏水系统各容器水位,注意保持凝汽器水位低于疏水联箱标高。供汽管道应充分暖管、疏水,严防水或冷汽进入汽轮机。
       10.1.3.8 停机后应认真监视凝汽器、高压加热器水位和除氧器水位,防止汽轮机进水。 
       10.1.3.9 起动或低负荷运行时,不得投入再热蒸汽减温器喷水。在锅炉熄火或机组甩负荷时,应及时切断减温水。
       10.1.3.10 汽轮机在热状态下,若主、再蒸汽系统截止门不严密,则锅炉不得进行打水压试验。
       10.1.4 发生下列情况之一,应立即打闸停机。
       10.1.4.1 机组起动过程中,在中速暖机之前,轴承振动超过0.03mm
       10.1.4.2 机组起动过程中,通过临界转速时,轴承振动超过0.10mm或相对轴振动值超过0.26mm,应立即打闸停机,严禁强行通过临界转速或降速暖机。
       10.1.4.3 机组运行中要求轴承振动不超过0.03mm或相对轴振动不超过0.080mm,超过时应设法消除,当相对轴振动大于0.260mm应立即打闸停机;当轴承振动变化±0.015mm或相对轴振动变化±0.05mm,应查明原因设法消除,当轴承振动突然增加0.05mm,应立即打闸停机。
       10.1.4.4 高压外缸上、下缸温差超过50,高压内缸上、下缸温差超过35
       10.1.4.5 机组正常运行时,主、再热蒸汽温度在10min内突然下降50
       10.1.5 应采用良好的保温材料(不宜使用石棉制品)和施工工艺,保证机组正常停机后的上下缸温差不超过35,最大不超过50
       10.1.6 疏水系统应保证疏水畅通。疏水联箱的标高应高于凝汽器热水井最高点标高。高、低压疏水联箱应分开,疏水管应按压力顺序接入联箱,并向低压侧倾斜45°。疏水联箱或扩容器应保证在各疏水门全开的情况下,其内部压力仍低于各疏水管内的最低压力。冷段再热蒸汽管的最低点应设有疏水点。防腐蚀汽管直径应不小于φ76mm
       10.1.7 减温水管路阀门应能关闭严密,自动装置可靠,并应设有截止门。
       10.1.8 门杆漏汽至除氧器管路,应设置逆止门和截止门。
       10.1.9 高压加热器应装设急疏水阀,可远方操作和根据疏水水位自动开启。
       10.1.10 高、低压轴封应分别供汽。特别注意高压轴封段或合缸机组的高中压轴封段,其供汽管路应有良好的疏水措施。 
       10.1.11 机组监测仪表必须完好、准确,并定期进行校验。尤其是大轴弯曲表、振动表和汽缸金属温度表,应按热工监督条例进行统计考核。
       10.1.12 凝汽器应有高水位报警并在停机后仍能正常投入。除氧器应有水位报警和高水位自动水装置。
       10.1.13 严格执行运行、检修操作规程,严防汽轮机进水、进冷气。
       10.2 防止汽轮机轴瓦损坏。
       10.2.1 汽轮机的辅助油泵及其自起动装置,应按运行规程要求定期进行试验,保证处于良好的备用状态。机组起动前辅助油泵必须处于联动状态。机组正常停机前,应进行辅助油泵的全容量起动、联锁试验。
       10.2.2 油系统进行切换操作(如冷油器、辅助油泵、滤网等)时,应在指定人员的监护下按操作票顺序缓慢进行操作,操作中严密监视润滑油压的变化,严防切换操作过程中断油。
       10.2.3 机组起动、停机和运行中要严密监视推力瓦、轴瓦钨金温度和回油温度。当温度超过标准要求时,应按规程规定的要求果断处理。
       10.2.4 在机组起停过程中应按制造厂规定的转速停起顶轴油泵。
       10.2.5 在运行中发生了可能引起轴瓦损坏(如水冲击、瞬时断油等)的异常情况下,应在确认轴瓦未损坏之后,方可重新起动。
       10.2.6 油位计、油压表、油温表及相关信号装置,必须按规程要求装设齐全、指示正确,并定期进行校验。
       10.2.7 油系统油质应按规程要求定期进行化验,油质劣化及时处理。在油质及清洁度超标的情况下,严禁机组起动。
       10.2.8 应避免机组的振动不合格的情况下运行。
       10.2.9 润滑油压低时应能正确、可靠的联动交流、直流润滑油泵。为确保防止在油泵联动过程中瞬间断油的可能,要求当润滑油压降至0.08Mpa时报警,降至0.07?0.075Mpa时联动交流润滑油泵,降至0.06?0.07Mpa时联动直流润滑油泵,并停机投盘车,降至0.03Mpa时停盘车。
       10.2.10 直流润滑油泵的直流电源系统应有足够的容量,其各级熔断器应合理配置,防止故障时熔断器熔断使直流润滑泵失去电源。 
       10.2.11 交流润滑油泵电源的接触器,应采取低电压延时释放措施,同时要保证自投装置动作可靠。
       10.2.12 油系统严禁使用铸铁阀门,各阀门不得水平安装。主要阀门应挂有"禁止操作"警示牌。润滑油压管道原则上不宜装设滤网,若装设滤网,必须有防止滤网堵塞和破损的措施。
       10.2.13 安装和检修时要彻底清理油系统杂物,并严防检修中遗留杂物堵塞管道。
       10.2.14 检修中应注意主油泵出口逆止门的状态,防止停机过程中断油。
       10.2.15 严格执行运行、检修操作规程,严防轴瓦断油。

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