淺析汽輪機(jī)前汽封套圈松動(dòng)變形損壞的原因
2019-08-25 孫麗花
一、1#、2#汽輪機(jī)停機(jī)原因及停機(jī)前機(jī)組主要參數(shù)運(yùn)行情況
2014年6月17日下午17:29分,因1#爐大修,正常停運(yùn)1#汽輪發(fā)電機(jī)組。1#汽輪機(jī)停機(jī)前數(shù)據(jù)記錄如表1。
表1

6月22日上午10:44分,因2#爐省煤器漏,2#爐壓火,正常停運(yùn)2#汽輪發(fā)電機(jī)組。2#汽輪機(jī)停機(jī)前數(shù)據(jù)記錄如表2。
表2

二、1#、2#汽輪機(jī)停機(jī)檢修原因及返廠原因
6月22日下午15:30分,處理完2#爐缺陷后,決定啟2#爐、2#汽輪機(jī),16:20分啟動(dòng)盤車后,運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)2#汽輪機(jī)內(nèi)部有異音,廠部決定啟動(dòng)1#汽輪機(jī),轉(zhuǎn)2#汽輪機(jī)停機(jī)檢修。
6月23日凌晨0:26分,1#汽輪機(jī)開機(jī)沖轉(zhuǎn)。各技術(shù)參數(shù)如表3。
表3
在調(diào)整負(fù)荷仍然振動(dòng)超標(biāo)后,1#汽輪機(jī)打閘停機(jī)進(jìn)行檢修,解決振動(dòng)問題。在檢查了四個(gè)軸瓦,調(diào)整了對(duì)輪中心后,重新沖轉(zhuǎn),在沖轉(zhuǎn)過程中,各軸瓦振動(dòng)正常,但聽到汽缸內(nèi)有異音,決定對(duì)1#汽輪機(jī)進(jìn)行揭缸檢查。7月12日,1#汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子吊出來,發(fā)現(xiàn)前汽封汽封圈損壞3組,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的前汽封套圈損壞,7月13日返廠處理。
2#汽輪機(jī)在大修過程中,發(fā)現(xiàn)自動(dòng)主汽門濾網(wǎng)損壞了四分之一,在清理噴嘴、蒸汽室、導(dǎo)汽管等相關(guān)部件后,7月11日,2#汽輪機(jī)扣缸,在啟動(dòng)盤車時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子仍有異常聲音,重新揭缸檢查。7月13日晚上,發(fā)現(xiàn)2#汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的前汽封套圈松動(dòng),7月14日返廠處理。
三、1#、2#汽輪機(jī)事故原因分析
?。ㄒ唬┢啓C(jī)進(jìn)汽溫度、壓力短時(shí)間內(nèi)頻繁交變
通過從6月15日~18日1#、2#汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度、進(jìn)汽壓力、進(jìn)汽流量及相應(yīng)負(fù)荷運(yùn)行曲線中看出,1#、2#汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度、進(jìn)汽壓力、進(jìn)汽流量及相應(yīng)負(fù)荷曲線短時(shí)波動(dòng)較大,尤其是6月15日波動(dòng)尤為突出,主汽溫度在10分鐘突升101℃。
?。ǘ┢啓C(jī)開機(jī)時(shí)間低于廠家規(guī)定時(shí)間
從1#、2#汽輪機(jī)機(jī)開機(jī)記錄本可以看到,1#汽輪機(jī)從2012年9月13日至2013年5月4日4次冷態(tài)開機(jī)時(shí)間看到,從開自動(dòng)主汽門沖車到3000轉(zhuǎn),最長(zhǎng)一次開機(jī)時(shí)間為51分鐘,最短一次開機(jī)時(shí)間為42分鐘,另兩次開機(jī)時(shí)間分別為49分鐘和45分鐘;2#汽輪機(jī)從2012年6月4日至2013年4月15日11次冷態(tài)開機(jī)時(shí)間看到,從開主汽門沖車到3000轉(zhuǎn),最長(zhǎng)一次開機(jī)時(shí)間為64分鐘,最短一次開機(jī)時(shí)間為41分鐘。而廠家要求冷態(tài)開機(jī)時(shí)間是60分鐘。
汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中,各部件間的溫差、熱應(yīng)力、熱變形大。汽輪機(jī)多數(shù)事故是發(fā)生在啟動(dòng)時(shí)刻,由于不正確的暖機(jī)工況,值班人員的誤操作以及設(shè)備本身某些結(jié)構(gòu)存在缺陷都可能造成事故,即使在當(dāng)時(shí)沒有形成直接事故,但由此產(chǎn)生的后果還將在以后的生產(chǎn)中造成不良的影響。汽輪機(jī)運(yùn)行的實(shí)踐表明,汽缸、閥門外殼和管道出現(xiàn)裂紋、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸的彎曲、汽缸法蘭結(jié)合面的翹曲、緊力裝配元件的松弛、金屬結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化、軸瓦磨損的增大、以及在投入運(yùn)行初始階段所暴露出來的其它異常情況,都是啟動(dòng)質(zhì)量不高的直接后果。
汽輪機(jī)升速、帶負(fù)荷階段與汽輪機(jī)機(jī)械狀態(tài)有關(guān)的主要變化有:
1、由于內(nèi)部壓力的作用,在管道、汽缸和閥門殼體產(chǎn)生應(yīng)力。
2、在葉輪、輪鼓、動(dòng)葉、軸套和其它轉(zhuǎn)動(dòng)部件上的離心應(yīng)力。
3、在隔板、葉輪、靜葉和動(dòng)葉產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。
4、由于傳遞力矩給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,汽輪機(jī)軸上產(chǎn)生切向應(yīng)力。
5、由于振動(dòng)使汽輪機(jī)的動(dòng)葉。轉(zhuǎn)子和其它部件產(chǎn)生交變應(yīng)力。
6、出現(xiàn)作用在推力軸承上的軸向推力。
7、各部件的溫升引起的熱膨脹,熱變形及熱應(yīng)力。
?。ㄈ┢夤┢麥囟绕?br> 通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)了解,兩臺(tái)機(jī)組開機(jī)時(shí)的汽封溫度為330℃左右,兩臺(tái)機(jī)組的前汽封套圈材質(zhì)均為35號(hào)鋼,當(dāng)溫度超過300~350℃時(shí),在應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下都有蠕變現(xiàn)象,且溫度越高,應(yīng)力越大,蠕變速度也越快。
(四)汽輪機(jī)前汽封套圈緊力不夠,材質(zhì)選用不當(dāng)。
通過查找有關(guān)資料,國產(chǎn)中小型汽輪機(jī)前汽封體普遍出現(xiàn)松動(dòng)的問題和對(duì)套裝處過盈值偏小問題,例如,松木坪電廠兩臺(tái)分別由上海汽輪機(jī)廠和武漢汽輪機(jī)廠制造的N25-35型汽輪機(jī),在投運(yùn)后的次大修中,都發(fā)現(xiàn)前汽封體松動(dòng),其中1#機(jī)汽封體套裝處過盈消失,出現(xiàn)約0.02mm的間隙;2#機(jī)汽封體松動(dòng)更為嚴(yán)重,間隙達(dá)0.44~0.57mm。
四、采取的措施
1、規(guī)范操作,合理調(diào)整,杜絕各參數(shù)在啟動(dòng)、運(yùn)行中出現(xiàn)頻繁交變現(xiàn)象,嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定開、停機(jī),增減負(fù)荷及調(diào)整各運(yùn)行參數(shù)。
2、調(diào)整汽封溫度,使汽封溫度保持在200~250℃范圍內(nèi)。
3、改進(jìn)現(xiàn)有運(yùn)行操作方式,在機(jī)組啟動(dòng)前禁止向軸封送汽。
來源:《中國科技博覽》