[摘? 要] 汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)是保證汽輪機(jī)安全的重要系統(tǒng)，系統(tǒng)故障會造成斷油燒瓦事故。文章簡述了某135MW汽輪機(jī)停機(jī)惰走過程中，兩臺潤滑油泵同時不能正常供油所引起的斷油燒瓦事故，調(diào)查了事故的經(jīng)過，分析了油泵不正常工作的原因。檢查、測量軸瓦的磨損情況，編制軸瓦更換及系統(tǒng)處理方案，從保證轉(zhuǎn)子正常盤車、軸瓦處理、油系統(tǒng)檢查及濾油處理、高壓汽封處理、轉(zhuǎn)子定位幾個方面進(jìn)行處置，保證不彎軸，軸系中心不發(fā)生變化及油系統(tǒng)清潔。處理后開機(jī)，瓦溫及振動正常，結(jié)果理想。

[關(guān)鍵詞] 汽輪機(jī)惰走 潤滑油泵不起壓 氣體 斷油燒瓦 處理措施

1. 引言

汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)是保證汽輪機(jī)安全運(yùn)行的重要系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障不能正常供油，將造成機(jī)組跳閘甚至發(fā)生斷油燒瓦事故。在全國發(fā)電機(jī)組的調(diào)試和運(yùn)行期間，有過多起案例。從原因看，造成斷油的原因是各異的。本文所講述的汽輪機(jī)燒瓦事故，其主因也是斷油，但發(fā)生交、直流潤滑油泵同時不能供油的現(xiàn)象尚是罕見，很有特殊性。本次事故的基本情況是：新疆天業(yè)4X135MW機(jī)組工程在4號機(jī)組運(yùn)行中，因2號電動給水泵底部排水管漏水需停泵進(jìn)行檢修。當(dāng)時機(jī)組帶125MW負(fù)荷運(yùn)行，在進(jìn)行倒泵操作過程中，因操作失誤，在1號電泵還沒有轉(zhuǎn)入正常供水的情況下，就把2號液力偶合器退出了運(yùn)行，有60秒左右時間不能正常供水，致使汽包水位低保護(hù)動作，鍋爐MFT，汽輪機(jī)跳閘，發(fā)電機(jī)解列。在轉(zhuǎn)子惰走過程中，發(fā)生交、直流潤滑油泵同時都不能起壓，有5分鐘時間軸承斷油，使軸瓦燒壞，產(chǎn)生了嚴(yán)重后果。事故發(fā)生后，有關(guān)方面迅速采取了應(yīng)對措施，組織各方專家對事故原因進(jìn)行了勘查和分析，成立了檢修組織機(jī)構(gòu)，編制了檢修方案，并制定了相應(yīng)的防范措施。

1. 系統(tǒng)概況

汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C135/N150-13.24/535/535/1.3型高溫超高壓、一次中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠QF-150-2型空冷發(fā)電機(jī)。額定出力：純凝工況150MW，抽汽工況135MW。汽輪機(jī)由一個高中壓缸和一個低壓缸組成，高中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子為無中心孔整鍛結(jié)構(gòu)，兩轉(zhuǎn)子之間采用剛性聯(lián)軸器連接，整個汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子為三點(diǎn)支承，前、中、后軸承座均為落地式結(jié)構(gòu)，其中2號為推力支承聯(lián)合軸承，軸承支持瓦體部分為球面，可自定位；發(fā)電機(jī)軸承座單獨(dú)安裝在基礎(chǔ)上，為橢圓軸瓦^[1]。

汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)由主油泵、冷油器、射油器、溢油閥、頂軸裝置、盤車裝置、排煙系統(tǒng)、油箱、啟動油泵、交流潤滑油泵、直流事故油泵、油位指示器、油壓降低保護(hù)裝置、油凈化系統(tǒng)、連接管道、閥門及儀表等組成。油箱為臥式油箱，外徑2532，長度6500，正常運(yùn)行油位容積為18.5m³，停機(jī)最高油位時有效容積為22.5m³。交流潤滑油泵為立式離心油泵，轉(zhuǎn)速2950r/min，流量2800 l/min，出口壓力0.343MPa，功率37KW。直流事故油泵為立式離心油泵，轉(zhuǎn)速3000r/min，流量2400 l/min，出口壓力0.2MPa，功率17kw，直流220V電源^[2]。

1. 事故調(diào)查

汽輪機(jī)燒瓦事故發(fā)生后，通過查閱給水泵切換各參數(shù)、潤滑油壓、軸瓦金屬溫度、油泵電流等參數(shù)的DCS歷史記錄，詢問了調(diào)試人員現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的故障現(xiàn)象及所作的處理過程等，基本明確了事故起因及斷油燒瓦的原因。各參數(shù)的歷史記錄見表1。

表1 汽輪機(jī)潤滑油壓、主油泵出口油壓與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速歷史數(shù)據(jù)表：

3. 2008年9月22日， 機(jī)組帶125MW負(fù)荷運(yùn)行。13:31:18水位低保護(hù)動作，鍋爐MFT。同時大聯(lián)鎖保護(hù)動作，汽輪機(jī)跳閘、發(fā)電機(jī)解列。汽輪機(jī)跳閘后，交流潤滑油泵聯(lián)鎖啟動運(yùn)行。當(dāng)13:34:12轉(zhuǎn)速下降到2068r/min后，潤滑油壓降至0.05MPa。在13:33:50時，潤滑油壓低至0.07MPa，聯(lián)鎖啟動直流油泵，但電機(jī)電流只有10.2A（正常時為71A），油壓仍下降。于13:37:06油壓降至0，軸承完全斷油，此時轉(zhuǎn)速為1435r/min。這說明聯(lián)鎖保護(hù)功能正常，不存在問題。
3. 當(dāng)發(fā)現(xiàn)直流油泵仍不能起壓后，調(diào)試人員迅速到就地主油箱上察看，發(fā)現(xiàn)交、直流油泵出口壓力表沒有壓力，就擰開了壓力表進(jìn)行排氣。當(dāng)時的情況是，交流油泵沒有排氣聲，出口壓力仍沒有上來，但直流油泵的壓力表管排出了大量氣體。從記錄看，13:40:57直流油泵電流開始增加，13:42:24電流達(dá)到70.9A。13:42:00油壓上升到0.05MPa，13:42:09上升到0.10 MPa，開始正常供油。從完全斷油到正常供油，時間有5分鐘左右，軸瓦處于惰走干磨狀態(tài)。
3. 交流油泵繼續(xù)排氣，交流油泵出口壓力逐步建立。13:59:42直流油泵電流下降至58.4A，潤滑油壓提高至0.2 MPa，說明交流油泵已轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。進(jìn)行壓力調(diào)整后，于14:13:54停止直流油泵，由交流油泵供油，潤滑油壓力0.15MPa。
3. 發(fā)現(xiàn)供油不正常后，凝汽器在13:37:54 破壞真空，13:46:18 真空下降至-16.6kPa。13:42:06停止高壓軸封供汽，13:50:24停止低壓軸封供汽。13:43:42汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降至0，投入盤車，但盤車電流很大，造成盤車電氣控制柜熱保護(hù)器燒壞。出現(xiàn)這個情況后，采取燜缸措施，進(jìn)行手動盤車，同時迅速調(diào)用電廠檢修用盤車裝置到現(xiàn)場。拆除正式盤車裝置更換成臨時盤車裝置，投入連續(xù)盤車，檢測電機(jī)電流在額定值偏上，呈周期性變化。臨時盤車運(yùn)行5個小時后，齒輪磨損，減速箱有異常尖叫聲，后采取每15分鐘進(jìn)行大軸180度翻邊的措施。待電機(jī)電流下降到額定值的一半左右，裝上正式盤車裝置，投入連續(xù)盤車，直至缸溫150℃停止。
3. 查看支持軸承和推力軸承金屬溫度曲線，發(fā)現(xiàn)推力軸承最高點(diǎn)#3為89℃、#4、#10等3個瓦塊溫度上升到79℃以上，其余6個瓦塊溫度較低。支持軸承的溫度#1瓦164℃，#2瓦110℃，#3瓦110度，#4瓦86℃，#5瓦62℃。初步判斷，推力瓦塊部分有輕微問題，支持瓦#1-#3瓦應(yīng)已燒壞，#4瓦不能確定，#5瓦沒有損壞，待最終翻瓦檢查確定結(jié)果。
3. 汽輪機(jī)從31:18跳閘到43:42轉(zhuǎn)速到0，時間為12分24秒，比正常破壞真空惰走15分鐘左右時間短，說明汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子阻力增加，這與軸瓦燒壞或大軸與汽封片摩擦有關(guān)。用探針可以聽到大軸與汽封的摩擦聲。
3. 查油位歷史記錄，在跳機(jī)前的正常運(yùn)行中，油位在-167mm的位置，在油壓降至0時，油位上升至+20mm，隨著油泵轉(zhuǎn)入正常工作，油位又降至-167mm。根據(jù)說明書參數(shù)知道，油位計的正常油位（0油位）在油箱中性線上224mm，低一值報警-180mm，低二值為-230mm^[3]。說明當(dāng)時油箱油位離中心線還相差57mm，是正常的安全油位。根據(jù)現(xiàn)場測量的油泵安裝尺寸，油泵安裝法蘭到油泵底部濾網(wǎng)入口1900mm，油泵葉輪入口距中心線390mm，油箱頂部到油箱中心線的距離1266mm^[4]，在中心線下油泵有634mm的長度，停機(jī)油位在中心線下6mm，距油泵葉輪入口384mm，在此位置仍能保證油泵浸沒在油液中，不會存在空泵的問題。
3. 停盤車，停潤滑油系統(tǒng)檢查油位計的指示值，與就地油標(biāo)一致，在±10mm范圍，合符要求。經(jīng)過實際測量油位與油標(biāo)核對，油位計指示正確。檢查油泵出口逆止閥，靈活無卡澀。

1. 軸瓦及油系統(tǒng)檢查結(jié)果

汽缸溫度降至150℃，停止盤車，停潤滑油系統(tǒng)，打開軸承箱蓋檢查，揭開軸承上瓦，發(fā)現(xiàn)#1上瓦有輕微磨損，但#2、#3、#4、#5軸承的上瓦沒有損傷，#1、#2、#3、#4軸承的下瓦口堆積有鎢金碎片，#1、#2、#3、#4軸承處軸頸有黑色磨痕。翻出下瓦檢查，鎢金已經(jīng)燒損剝落，#1、#2瓦鎢金大塊剝離，#3、#4瓦鎢金成膜狀剝離。油擋處有一圈黑色磨痕，表明軸頸與油擋發(fā)生摩擦。推力瓦工作瓦正常無磨損，非工作瓦共10塊，其中5塊局部有黑色摩擦痕跡但沒有燒蝕，用金相砂紙打磨后測量厚度為39.62、39.62、39.62、39.60、39.59、39.57、39.57、39.56、39.59、39.58mm，與原始值比較沒有變化，不需進(jìn)行更換。5號瓦沒有看到金屬碎屑，軸頸光亮，翻瓦檢查確認(rèn)完好。

測量軸頸頂部間隙，與原始安裝值比較，發(fā)現(xiàn)1號軸降低2.70mm，2號軸降低1.22mm，3號軸降低0.47mm，4號軸降低0.36mm，5號軸未發(fā)生變化。

檢查主油泵軸瓦，沒有問題。

檢查軸封間隙，高壓端汽封間隙1.00mm，比原有值增加0.50mm，需要進(jìn)行調(diào)整。中壓端與低壓汽封無法測量。

檢查交、直流潤滑油泵，出口沒有排氣孔，出口逆止門靈活無卡澀。

1. 油泵不能供油的原因

從現(xiàn)場故障現(xiàn)象看，主要是油泵中積聚有氣體不能及時排出造成油泵不能及時起壓供油，兩臺油泵都有氣體的原因，分析主要存在以下因素：

1. 在理想化循環(huán)狀態(tài)下，油在油箱中停留的時間在7分鐘左右。實際上，油箱兩端部分潤滑油參與循環(huán)的時間要慢很多，而中間部分循環(huán)較快。因此潤滑油回油在油箱中的靜置時間沒有這么長，油中氣體含量可能增加。
2. 從設(shè)備布置圖看出，啟動油泵、交流油泵、直流油泵布置在回油濾網(wǎng)與兩臺射油器之間?；赜徒?jīng)過濾網(wǎng)后回到油箱，析出油中所含的水分及氣體后，經(jīng)過三臺油泵的位置，供給兩臺射油器。在油流經(jīng)過交、直流油泵時，未析出的氣體分離出來，積聚在油泵的吸入口，當(dāng)油泵啟動后，氣體又無法排出，造成油泵不起壓。
3. 正常油位在油箱的中心線上224mm的位置，當(dāng)時油箱油位-167mm，在中心線上57mm位置，比正常油量偏少。
4. 油泵沒有排氣孔，工作后，油泵中的氣體不能及時排出。
5. 油泵出口逆止門可能有輕微泄漏，致使射油器出口的潤滑油有少量回流到油泵中。潤滑油所含少量氣體，回流到油泵后分離出來，慢慢積聚了較多氣體。

1. 事故處理

燒瓦事故發(fā)生后的處理工作，主要包括保證轉(zhuǎn)子正常盤車、軸瓦處理、油系統(tǒng)檢查及濾油處理、高壓汽封處理、轉(zhuǎn)子定位幾個方面。要確保轉(zhuǎn)子不彎、軸瓦更換及處理后對汽輪發(fā)電機(jī)整個軸系不發(fā)生變化，維持安裝時狀態(tài)，保證油系統(tǒng)清潔，實現(xiàn)汽輪機(jī)安全運(yùn)行。

6.1 盤車不正常情況的處理措施

因軸瓦已經(jīng)燒壞，使盤車電機(jī)過負(fù)荷，盤車裝置的熱保護(hù)燒壞，只有采用手動盤車，同時緊急調(diào)用檢修盤車裝置到現(xiàn)場，迅速換上并投入連續(xù)盤車。當(dāng)連續(xù)盤車5個小時后，檢修盤車也出現(xiàn)異常，就采取每15分鐘讓轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)180度的措施，防止轉(zhuǎn)子彎曲。在此期間由專人負(fù)責(zé)操作，測量轉(zhuǎn)子撓度及電機(jī)電流，作好記錄。行車24小時值班，做好人工盤車及檢修準(zhǔn)備。

采取翻邊措施時，要在軸承箱上架好千分表，測出轉(zhuǎn)子彎曲值變化的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，并在大軸上做好標(biāo)記，保證翻轉(zhuǎn)時停留在正確位置。

當(dāng)監(jiān)測到電機(jī)電流下降到額定值的60%時，說明盤車的阻力已經(jīng)顯著減小，這時迅速裝復(fù)正式盤車。要做好充分準(zhǔn)備，工具材料準(zhǔn)備好、人員分工明確，行車準(zhǔn)備好，不停潤滑油系統(tǒng)及頂軸油。

在停盤車前，要找準(zhǔn)軸彎曲的最高位置，并把軸停在這個位置，同時要注意轉(zhuǎn)子的彎曲方向。轉(zhuǎn)子是向下彎還是向上彎，要根據(jù)上下缸溫差來判斷。根據(jù)上下缸溫差接近40℃，上缸溫度高的情況，溫差造成的熱應(yīng)力可能大于轉(zhuǎn)子的重力作用，轉(zhuǎn)子向上彎曲，實際試驗驗證判斷正確，所以要把轉(zhuǎn)子彎曲最高點(diǎn)轉(zhuǎn)到正下方，達(dá)到校正作用。

6.2 軸瓦處理

1. 對轉(zhuǎn)子軸頸黑色摩擦痕跡，用金相砂紙打磨光潔露出金屬光澤即可。對軸瓦處理，不揭缸、不解體轉(zhuǎn)子對輪、不更換瓦枕。軸瓦更換處理程序，依據(jù)軸承檢修扣蓋及盤車裝置安裝作業(yè)指導(dǎo)書執(zhí)行。
2. 換瓦基準(zhǔn)：因無可靠橋規(guī)記錄，考慮到油擋洼窩中心測量為直接測量，且比較準(zhǔn)確，現(xiàn)場恢復(fù)以油擋洼窩中心數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，以連完靠背輪的原始驗收軸瓦與軸頸頂部間隙為參考，對#1、#3、#4軸瓦的上下半球面瓦進(jìn)行更換，#2軸瓦的上半襯瓦進(jìn)行更換，#5軸瓦檢查后直接恢復(fù)，以保證恢復(fù)到運(yùn)行狀態(tài)時的軸承標(biāo)高，防止軸系中心變化。其中#4軸瓦更換完畢后各項數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)吻合，所以直接安裝恢復(fù)。#1、#2、#3瓦進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后數(shù)值與原始值比較#1瓦低0.02mm，#2瓦低0.035mm，#3瓦高0.025mm，在規(guī)定范圍。
3. 新瓦安裝后各瓦大蓋緊力、球面緊力、軸頸頂部間隙、瓦口間隙等調(diào)整后，符合安裝要求。
4. #1~#3瓦的軸頸橋規(guī)間隙值為：#1瓦0.10mm，#2瓦0.08mm，#3瓦0.14mm。
5. 軸瓦油擋左右側(cè)測量油擋間隙，偏大，但無法調(diào)整，維持不變。上側(cè)測量符合設(shè)計要求。
6. 轉(zhuǎn)子定位及推力軸承安裝：推力瓦工作面一側(cè)背部加0.3mm調(diào)整墊片，當(dāng)高中壓內(nèi)缸為60℃時，轉(zhuǎn)子緊靠推力瓦工作面，測量其外引值為11.84mm，推力間隙為0.50mm，符合原始值。

6.3 油系統(tǒng)檢查處理

1. 在交、直流油泵出口至逆止閥之間的高點(diǎn)部位鉆Ф3mm排氣孔進(jìn)行自動排氣，另一方面檢查交、直流油泵出口逆止閥，無卡澀現(xiàn)象，按原方向裝復(fù)。
2. 校正油箱翻板式油位計的刻度與油箱油位的位置，并校驗油位變送器的指示值，正確。
3. 油系統(tǒng)清潔度的處理：為徹底清出系統(tǒng)中的鐵屑，清理了主油箱、回油濾網(wǎng)及軸承箱。主油箱內(nèi)的潤滑油采用濾油機(jī)抽出到污凈油箱，待靜置一段時間及主油箱清理干凈后再抽回主油箱。如此反復(fù)過濾至系統(tǒng)沖洗。系統(tǒng)沖洗時，在軸瓦進(jìn)油管前加裝臨時濾網(wǎng)，開啟交流油泵進(jìn)行沖洗，根據(jù)油壓下降程度及時停泵清理濾網(wǎng)，開機(jī)前拿出臨時濾網(wǎng)。
4. 開機(jī)前取油樣進(jìn)行化驗，油質(zhì)合格。

6.4 端部汽封的處理

1. 因軸瓦磨損量較大，各端部汽封均存在不同程度的磨損，軸封存在漏汽的可能。由于中壓端汽封和低壓汽封均為內(nèi)汽封，無法在不揭缸的情況下進(jìn)行調(diào)整，所以只能對為外汽封的高壓端汽封進(jìn)行處理和調(diào)整，高壓汽封調(diào)整至0.40~0.65mm設(shè)計范圍。
2. 對于無法處理的汽封，根據(jù)汽封間隙的檢查情況和端部汽封與各軸承箱外油擋之間的距離確定在中壓缸端加裝擋汽板，防止汽封漏汽進(jìn)入軸承箱內(nèi)造成油中帶水。
3. 如漏汽量大，可采用壓縮空氣冷卻熱工探頭，用軸流風(fēng)機(jī)吹風(fēng)使漏汽流向兩側(cè)，減少漏汽進(jìn)入軸承箱^[5] ，實際運(yùn)行情況不需采用此措施。

1. 事故教訓(xùn)

從這起事故，我們要吸取以下教訓(xùn)：

1. 交、直流油泵的排氣非常重要，需要有排氣孔可以及時排出泵內(nèi)的氣體，防止泵不起壓。
2. 油箱油位盡量保證在正常油位運(yùn)行，讓回油有足夠的靜置時間來分離所含氣體及水分。發(fā)現(xiàn)油位低時，要及時查明原因并補(bǔ)油。
3. 定期試驗交、直流油泵，排出泵內(nèi)積聚的空氣。
4. 汽輪機(jī)停機(jī)后，聯(lián)動交流油泵啟動，馬上派人檢查交、直流油泵的現(xiàn)場出口壓力是否正常。
5. 加強(qiáng)運(yùn)行人員操作水平的培訓(xùn)，防止誤操作及提高應(yīng)急處理能力。要有事故預(yù)想及處置措施，并向運(yùn)行人員交底。

1. 結(jié)論

軸瓦更換完畢驗收合格，系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，取油樣化驗合格。啟動汽輪機(jī)運(yùn)行，從開機(jī)結(jié)果看：汽機(jī)打閘試驗，油泵聯(lián)鎖工作正常，油壓正常；中壓及低壓軸封漏汽都沒有明顯增加，說明磨損不太嚴(yán)重。4號軸振有10um波動，不穩(wěn)定，并網(wǎng)帶負(fù)荷后振動波動呈發(fā)散增加，經(jīng)振動分析為4號瓦負(fù)載偏小，發(fā)生油膜振動，停機(jī)進(jìn)行處理。解除低發(fā)對輪，調(diào)高#4瓦的軸承高度0.2mm及調(diào)整軸頸頂部間隙至允許最小限值，汽輪機(jī)再次啟動后，振動波動消除，但相對于事故前3號及4號軸振有所增加，為合格范圍，軸承振動全部優(yōu)良。機(jī)組135MW負(fù)荷時各軸承振動數(shù)據(jù)如下：

#1瓦 1x? 37.2um?? 1Y? 38.1um ，?? #2瓦 2x? 45.0um?? 2Y? 31.9um，

??? #3瓦 3x? 109.7um? 3Y? 65.7um ，?? #4瓦 4x? 108.5um? 4Y? 75.8um，

#5瓦 5x? 42.3um?? 5Y? 22.5um，

軸承振動 #1? 3.9um，#2? 4.6um ，#3? 7.5um，#4? 8.5um，#5? 6.7um。

各軸承金屬溫度正常，推力瓦溫度最高值為65℃，各支持瓦金屬溫度為：#1瓦62.5，#2瓦72.0℃，#3瓦69.0℃,#4瓦53.2℃，#5瓦54.3℃。

1. 參考文獻(xiàn)：

[1]? 哈爾濱汽輪機(jī)廠C135/N150-13.24/535/535/0.981型汽輪機(jī)本體說明書 136.000SM-7 2004年9月

[2]? 哈爾濱汽輪機(jī)廠 C135/N150-13.24/535/535/0.981型汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)說明書136.551SM-34 ?2007年1月

[3]? 哈爾濱汽輪機(jī)廠 油箱附件總裝圖 136.421Z-35

[4] ?哈爾濱汽輪機(jī)廠 交流潤滑油泵設(shè)計圖136.451Z-34

[5] ?蔡大巍 汽機(jī)潤滑油系統(tǒng)斷油燒瓦事故技術(shù)分析與處理 廣東電力 第20卷第10其 2007年10月 第85頁

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