汽轮发电机预防烧瓦实践应用

胡勇刚，李鹏飞，黄 景

（江西铜业铅锌金属有限公司，江西 九江 332500）

1 引言

汽轮发电机润滑油系统是保证汽轮发电机安全运行的重要系统，其一旦发生故障或人为操作不当不能正常供油，将造成发电机组振动异常跳闸，严重甚至发生轴承断油烧损事故。放眼全国，汽轮机运行或调试期间，烧瓦事故较多，造成断油的原因各异。本文所讲述的汽轮机烧瓦事故，其主因是DCS断电油泵不能连锁自动启动，现象实为罕见，特殊性较强，本次事故的基本情况是：江铜铅锌CRN10-3.6/0.785/0.3机组运行中UPS电源发生烧板故障造成，DCS突然断电，仪表柜房异响并伴有焦糊味，汽轮发电机跳机，在转子惰走过程中，发生交、直流油泵同时不能自启，有3min时间轴承断油，使轴瓦烧坏，产生严重安全生产后果。事故发生后，工艺、设备等有关方面迅速采取有效应对措施，组织多方对事故原因进行分析，并成立检修组织机构，编制检修方案，改进控制措施，有效预防断油事故发生。

2 CRN10-3.6/0.785/0.3型国产化透平发电机的简单介绍

CRN10-3.6/0.785/0.3型透平发电机既为抽汽式、中间再热冷凝型汽轮发电机［1］，3.6MPa饱和蒸汽进入抽汽凝汽式汽轮发电机组，额定功率为10MW，最大连续输出功率12MW。汽轮机能适应波动范围大，机组能适应负荷从10%到100%负荷的变化。烟化炉余热锅炉由于其烟气条件受生产工艺影响较大，余锅产蒸汽随烟化炉操作周期变化，每天有8～9次周期波动，负荷最大为40.8 t/h，最小为20.4t/h。烟化炉操作周期160～180min，其中加料 30～55min，吹炼 90～100min，放渣 15～25 min；加料前期及放渣后期余锅产汽最少约为20.4t/h，吹炼时余锅产汽稳定约40.8 t/h。烟化炉产汽量最小时，汽轮机主蒸汽量为78t/h，为保证汽轮机运行正常，此时汽轮机最大抽汽量68t/h，凝结水量10t/h。抽汽采用喷嘴调节方式，根据抽汽压力来调节，满足工艺需求，抽汽调节阀采用505E控制。

抽汽采用喷嘴调节方式，根据抽汽压力来调节，满足工艺需求，抽汽调节阀采用505E控制。各蒸汽参数见表1。

汽轮机单缸结构，内部设有再热除湿装置，汽轮机转子与发电机转子采用刚性联轴器连接，汽轮机转子和发电机转子前后端轴承安装在轴承座上，为椭圆轴瓦［2］。汽轮机润滑油系统包括油箱、冷油器（双联）、滤油器（双联）、主油泵、注油器、高压电动油泵、交流辅助油泵、直流事故油泵（DC220V）、排油烟装置、油站底盘及油系统内部管路（不锈钢材质）和必需的各种阀门、附件。

3 事故调查

汽轮发电机烧瓦事故发生后，通过查阅润滑油压、轴瓦金属温度、油泵电流、转子振动等参数的历史记录，同时询问当班操作人员现场发生故障现象及所作的处理过程等，基本明确了事故起因及断油烧瓦原因。各参数的后台历史数据见表2。

表1 余热蒸气参数表

表2 汽轮机转速、润滑油压及汽轮机转速后台历史数据表

3.1 故障过程

2016年6月19日20：00汽轮机DCS机柜室传来一声异响， 汽轮机DCS控制电脑黑屏停机，发电机并网监视屏电脑显示汽轮发电机解列，汽轮发电机ETS柜与IP1101柜失电，中、低压排空阀全关、除氧器进汽进水阀等气动阀全关。汽轮发电机解列跳机，操作员立即在IP1101柜上按直流油泵紧急启动按钮，之后与相关单位联系并说明情况，并下现场巡视汽轮发电机系统的停机操作，当巡视至直流油泵时发现其为停止状态，其马上跑至高压油泵控制柜手动开启高压油泵，听到高压油泵运行声音后继续巡检其他设备运行情况。

20：32 DCS恢复正常，操作员发现汽轮机盘车装置不能投入，发电机后轴X、Y方向振动故障，专业设备人员处理完故障后汽轮发电机开机。23:10汽轮发电机冲转至900r/min时发电机后轴Y向振动超过报警值（并上涨很快），操作员按开机方案执行汽轮发电机紧急停机，设备部及分厂人员通过DCS各相关数据分析及发电机后轴有下沉的情况，一致认为汽轮发电机的发电机前后轴瓦需拆开检查。

设备部联系九江电厂检修人员于21日对汽轮发电机2#、3#、4#轴瓦拆开检查，通过检查发现发电机前、后轴瓦磨损严重，汽轮机后轴瓦也有轻微磨损，最后确定更换发电机前、后轴瓦，汽轮机后轴瓦修复处理，并于24日晚21:00汽轮发电机检修全部结束。

3.2 原因分析

根据汽轮发电机轴瓦拆开情况和九江电厂检修专家的分析，轴瓦烧毁的直接原因为汽轮机惰转后缺润滑油润滑不良（UPS跳电油泵未启动），主要分析如下：

（1）当班人员在“控制室按了直流油泵紧急启动按钮，没有立即确认泵的运行状态和现场润滑油压表情况，直至巡检时看到直流油泵没有运行才手动开启高压交流油泵，导致汽轮机惰转情况下缺油运行”，根据电气原理分析、试验及现场勘查，可以确定轴瓦烧毁的直接原因是故障停机状态下直流油泵、交流油泵或高压油泵自动未启动。

（2）原设计当意外故障导致DCS失电停机时，汽轮机高压油泵、低压交流油泵和直流油泵联锁启动功能将失效，需切换至手动启动，所以须制定应急操作规程，并严格按应急操作规程执行。

3.3 防范措施

（1）修改低压交流油泵、直流油泵联锁启动方案，在润滑油压低的情况下直接由现场压力开关启动直流油泵；DCS控制低压交流油泵和直流油泵由常开点改成常闭点，确保DCS失电时二台油泵立即启动。并增设直流油泵紧急启动指示灯，油泵启动或停止可在控制室控制柜明确判断。汽轮机大小修后，均应进行直流油泵的带负荷试验［3］。

（2）冷油器、油过滤器等容器在进行切换时，要注意将空气排放干净。润滑油系统的排油管要保证必要的坡度，以防积存空气。润滑油进油管的末端要保证轴瓦要求的进油压力。

（3）冷油器进出口要挂警示牌。油系统正常切换操作要在运行负责人主持，按操作票进行，操作过程中要严密监视润滑油压的变化。

（4） 在机组停后和正常运行中，润滑油压和油温要保持在正常范围以内。发现油压下降、轴瓦温度波动等异常情况时，要及时分析处理，检修时可以对轴瓦进行微损伤检测［4］。

（5）高低压备用油泵和低油压保护装置要定期进行试验，保持良好的备用状态。

（6）保持油箱正常油位，滤网前后压差超过规定时要及时清理滤网，防止轴瓦乌金融化、转子轴颈磨损［5］。

（7）机组启动前向油系统供油时，要先启动低压润滑油泵，并通过低压润滑油泵向调节保安系统供油排除系统内空气后再启动高压调速油泵，防止轴瓦断油［6］。

（8）机组启动定速后、停用高压油泵时，要先缓慢关其出口门并注意监视润滑油压的变化，出口门全关后停高压油泵。然后再打开高压油泵出口门恢复备用，开启出口门时亦应注意监视润滑油压的变化。

（9）为防止汽轮发电机故障跳机引起超速事故，确保抽汽逆止阀、抽汽快关阀的阀门能关到位，汽轮发电机各蒸汽阀门密封符合要求。

4 效果检测

通过大修换瓦后，跟踪运行一个月以上，汽轮发电机运行平稳，轴承振动正常，各项控制参数都在最佳的范围内，蒸汽管网压力放空次数为零、余热锅炉安全阀动作次数为零；汽轮发电机运行状态良好，发电量保持稳定（见图1）。

图1 2016年度汽轮发电机发电量、作业率、汽耗率的对比图

5 结束语

汽轮发电机［7］大面积运行在冶炼、化工、电力等行业，技术成熟。但是在日常使用和维护过程中也应加强防范，对于断油烧瓦恶性事故更应严加杜绝。润滑油系统要保证油泵和油量的正常，还应确保一定的润滑油温与压力，同时要对油质进行月度或季度分析，时刻关注油质变化，防止润滑油乳化降解，到运行时间的润滑油必须强制性更换。汽轮发电机此次发生烧瓦事故损失之大，教训深刻，通过检修换瓦后机组运行良好，各连锁保护更加完善，为后期运行奠定扎实基础。