【案例精讲】三起发生在惰起阶段的1000MW汽机机组瓦温突升故障分析、排查及防范措施

职场 2025-01-03 14:09 新疆

华润苍南发电厂1 号、2 号汽轮机均为东方汽轮机厂引进日立技术生产的超超临界、一次中间再热、冲动式、单轴、四缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，汽轮机型号：N1008-25/600/600型，额定出力1 008 MW，最大连续出力1 055MW，额定转速3 000 r/min。1 号机组和2 号机组分别于2014 年1 月和6 月正式投入商业运行。机组轴系由汽轮机高压转子、中压转子、低压转子A、低压转子B 及发电机转子所组成，各转子均为整体转子，无中心孔，各转子间用刚性联轴器连接。

汽轮发电机组轴系中1、2、3、4 号为可倾瓦式轴承，采用6瓦块结构，对称布置，5-10号为椭圆形轴承。推力轴承位于高压缸和中压缸之间的2 号轴承座。采用倾斜平面式双推力盘结构

【事故经过】

故障一

2 号机组某次启动时，22:54，汽轮机在中速暖机后由于F 磨煤机事故跳闸。手动打闸汽轮机。主汽门关闭后汽轮机开始惰走。23:23，汽轮机转速268 r/min。2 号瓦温度开始上升至66.7℃；23:24 磨煤机故障处理完毕。点火投粉成功。重新挂闸冲转，23:27 汽轮机转速上升至337 r/min时，2 号瓦温度上升至113.5℃，立即手动打闸，23:28 2号瓦温度达到最大值130.1℃。机组停运后翻瓦检查发现，2 号瓦出现齿形磨损。钨金部分碾磨严重，3 号瓦也出现不同程度的磨损。

故障二

1号机组某次按照调度要求停运。23:30 负荷86.6 MW，打闸汽轮机，主汽门关闭。汽轮机开始惰走，2 号瓦温度最高显示为138 ℃。温度变化趋势见图2。

故障三

相同类型机组事故：华能海门发电厂一期2台1 000 MW 机组。其中1 号机组汽轮机由东方汽轮机厂引进日立技术后首台国产化机组。在某次汽轮机低速惰走过程中2号轴承瓦温突升。最高达到149℃。3 号、4号轴承瓦温也伴随有升高。

根据2 次由阀门严密性试验得到的升降曲线。从2号瓦温度与转速关系曲线可以看出。在2次降速滑停过程中均发生了瓦温突升：第1 次滑停时在388 r/min下，2 号瓦温度突升至108℃，时间大约3 min；第2 次滑停时在584 r/min 下，2 号瓦温度突升至84℃；在转速下降到381 r/min时，2 号瓦温度突升至149 ℃，时间大约6 min。在对可倾瓦增加顶轴油管路后，再次启动冲转，后因磨煤机故障机组跳闸，机组惰走至0 r/min，因盘车手动投不上，转子完全静止8 min 后直接冲转，冲转至1 686 r/min，因3、7、8 号瓦振动大停机至0 r/min，汽轮机再次冲转至3 000 r/min，稳约20 min后，3、4 号瓦振动突升约70 um，而后缓慢上升，因轴瓦振动大而停机惰走过程中，在汽轮机低转速时3 号轴承瓦温出现突升现象。

华润苍南发电厂发生的1 与2 号机组汽轮机2 号可倾瓦与相同类型的华能海门发电厂1 号汽轮机组的2号可倾瓦在低转速时发生烧瓦事故情况相类似，都是在机组停运惰走或者冲转至大约300 r/min时发生可倾瓦温度突升而烧瓦。在机组打闸后惰走过程中，随着转速的下降，可倾瓦轴承温度都会出现短暂的上升，继而下降，但唯有2号轴承在转速低于300 r/min时温度发生突升。

【事故原因】

瓦温突升基本发生在汽轮机打闸后惰走至300 r/min 左右，由于转速下降，此时润滑油油膜作用小。

华润苍南发电厂1 号汽轮机惰走时1、3、4号温度都在随着转速下降而下降。唯有2 号瓦在低转速时温度突然上升。由于2 号瓦比压最大，在油膜失效后，轴颈与瓦块钨金之间发生了直接刚性摩擦，造成轴瓦磨损，在汽轮机低转速时，转子切向速度下降，受重力作用，轴颈下沉，使可倾瓦的径向半径太小，瓦块润滑油进油通道变小，进油量不足，造成断油。由于1-4号瓦缺少顶轴油油路设计，转速下降后，油膜变薄，油质中存在固体颗粒进一步破坏润滑效果，使液体摩擦变成颗粒摩擦，导致轴颈与钨金表面遭到破坏，轴颈也发生划伤，在2号机组翻瓦时发现2号瓦有齿状划痕，同时在轴承滤网处发现有固体颗粒物，说明有硬质固体颗粒卡在轴颈与轴瓦之间，在旋转的轴颈带动下，随旋转划伤了轴颈与钨金，进一步加剧恶化了油膜的压力分布。最终导致轴承钨金被碾压直至破坏。见图4、5。

2 台机组都是在低转速(300 r/min 左右)发生2 号可倾轴承烧瓦事件，但是其他可倾瓦都没有明显的温度上升趋势，机组振动也未见明显增大趋势，说明汽轮机轴系的设计上，2 号瓦在低转速下所受的压比为最大，轴颈与轴瓦之间的油膜变稀薄，距离更为靠近，此时若油中存在不合格的颗粒物，很容易在低转速下卡在轴颈与瓦之间，在轴颈旋转中，出现齿状的的碾磨。

【防范措施】

1.摩擦检查转速调整。将汽轮机冲转时摩擦检查转速由200 r/min 改为600 r/min，即汽轮机冷态启动过程中，先以100 r/min 的升速率升速至600 r/min。保持转速稳定进行摩擦检查；

2.高压缸正暖方式调整。汽轮机正暖方式调整为600 r/min 摩擦检查结束后，直接由中调门控制转速升速至1 500 r/min，然后在工程师站手动开启高调门至暖缸开度(根据实际情况确定开度)，进行高压缸正暖；

3.润滑油温度控制。汽轮机启动期间，转速＜1 500 r/min 时，控制主机润滑油温度在32℃左右；转速≥1 500 r/min 时，油温按正常运行油温控制在38~45℃。启机阶段油温控制均采取手动设定目标油温方式控制油温，汽轮机停机期间当汽轮机转速由3 000 r/min下降至2 500 r/min时，自动向主机润滑油冷却器出水调节门发出目标油温32℃的指令，自动控制油温，期间加强对油温的监视，必要时手动干预调节，确保转速＜1 500r/min时，润滑油温控制在32℃左右，

4.汽轮机惰走控制。汽轮机停机惰走期间应加强对各轴瓦金属温度下降情况做对比(重点加强对2 号轴瓦金属温度的监视)。若发生轴瓦金属温度出现异常升高或下降趋势与其他存在明显差异时，视情况调整凝汽器真空(紧急情况下可按破坏真空紧急停机处理)，尽量缩短惰走时间；

5.加强对汽轮机润滑油质的监视。特别是在机组启停时保证润滑油品质，及时投入润滑油净化装置，特别在汽轮机停运前，加强对油质的取样化验检查；

6.封堵1个回油孔或者缩小回油孔径，保证轴颈浸油深度，以保证油膜厚度与冷却效果；

7.联系厂家改变可倾瓦瓦片弧度。增大进油量，提升冷却效果，2 号汽轮机可倾瓦已经改成进出油面间隙大一点的可倾瓦版本。从几次启停机情况来看，未发生汽轮机惰走时发生的瓦温突升现象，效果有待继续观察；

8.给1-4 号轴承增设一顶轴油路。但会出现一些负面的因素，如加顶轴油路后管道会出现渗油，顶轴油压加入会导致可倾瓦瓦片摆动受阻卡涩等情况。

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