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淺析汽輪機前汽封套圈松動變形損壞的原因

2019-02-25
孫麗花
  一、1#、2#汽輪機停機原因及停機前機組主要參數運行情況
  2014年6月17日下午17:29分,因1#爐大修,正常停運1#汽輪發電機組。1#汽輪機停機前數據記錄如表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2#汽輪發電機組。2#汽輪機停機前數據記錄如表2。
表2
  二、1#、2#汽輪機停機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,16:20分啟動盤車后,運行人員發現2#汽輪機內部有異音,廠部決定啟動1#汽輪機,轉2#汽輪機停機檢修。
  6月23日凌晨0:26分,1#汽輪機開機沖轉。各技術參數如表3。
表3
 
  在調整負荷仍然振動超標后,1#汽輪機打閘停機進行檢修,解決振動問題。在檢查了四個軸瓦,調整了對輪中心后,重新沖轉,在沖轉過程中,各軸瓦振動正常,但聽到汽缸內有異音,決定對1#汽輪機進行揭缸檢查。7月12日,1#汽輪機轉子吊出來,發現前汽封汽封圈損壞3組,汽輪機轉子的前汽封套圈損壞,7月13日返廠處理。
  2#汽輪機在大修過程中,發現自動主汽門濾網損壞了四分之一,在清理噴嘴、蒸汽室、導汽管等相關部件后,7月11日,2#汽輪機扣缸,在啟動盤車時發現轉子仍有異常聲音,重新揭缸檢查。7月13日晚上,發現2#汽輪機轉子的前汽封套圈松動,7月14日返廠處理。
  三、1#、2#汽輪機事故原因分析
  (一)汽輪機進汽溫度、壓力短時間內頻繁交變
  通過從6月15日~18日1#、2#汽輪機的進汽溫度、進汽壓力、進汽流量及相應負荷運行曲線中看出,1#、2#汽輪機的進汽溫度、進汽壓力、進汽流量及相應負荷曲線短時波動較大,尤其是6月15日波動尤為突出,主汽溫度在10分鐘突升101℃。
  (二)汽輪機開機時間低于廠家規定時間
  從1#、2#汽輪機機開機記錄本可以看到,1#汽輪機從2012年9月13日至2013年5月4日4次冷態開機時間看到,從開自動主汽門沖車到3000轉,Z長一次開機時間為51分鐘,Z短一次開機時間為42分鐘,另兩次開機時間分別為49分鐘和45分鐘;2#汽輪機從2012年6月4日至2013年4月15日11次冷態開機時間看到,從開主汽門沖車到3000轉,Z長一次開機時間為64分鐘,Z短一次開機時間為41分鐘。而廠家要求冷態開機時間是60分鐘。
  汽輪機啟動過程中,各部件間的溫差、熱應力、熱變形大。汽輪機多數事故是發生在啟動時刻,由于不正確的暖機工況,值班人員的誤操作以及設備本身某些結構存在缺陷都可能造成事故,即使在當時沒有形成直接事故,但由此產生的后果還將在以后的生產中造成不良的影響。汽輪機運行的實踐表明,汽缸、閥門外殼和管道出現裂紋、汽輪機轉子和汽缸的彎曲、汽缸法蘭結合面的翹曲、緊力裝配元件的松弛、金屬結構狀態的變化、軸瓦磨損的增大、以及在投入運行初始階段所暴露出來的其它異常情況,都是啟動質量不高的直接后果。
  汽輪機升速、帶負荷階段與汽輪機機械狀態有關的主要變化有:
  1、由于內部壓力的作用,在管道、汽缸和閥門殼體產生應力。
  2、在葉輪、輪鼓、動葉、軸套和其它轉動部件上的離心應力。
  3、在隔板、葉輪、靜葉和動葉產生彎曲應力。
  4、由于傳遞力矩給發電機轉子,汽輪機軸上產生切向應力。
  5、由于振動使汽輪機的動葉。轉子和其它部件產生交變應力。
  6、出現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,熱變形及熱應力。
  (三)汽封供汽溫度偏高
  通過對現場了解,兩臺機組開機時的汽封溫度為330℃左右,兩臺機組的前汽封套圈材質均為35號鋼,當溫度超過300~350℃時,在應力的長期作用下都有蠕變現象,且溫度越高,應力越大,蠕變速度也越快。
  (四)汽輪機前汽封套圈緊力不夠,材質選用不當。
  通過查找有關資料,國產中小型汽輪機前汽封體普遍出現松動的問題和對套裝處過盈值偏小問題,例如,松木坪電廠兩臺分別由上海汽輪機廠和武漢汽輪機廠制造的N25-35型汽輪機,在投運后的次大修中,都發現前汽封體松動,其中1#機汽封體套裝處過盈消失,出現約0.02mm的間隙;2#機汽封體松動更為嚴重,間隙達0.44~0.57mm。
  四、采取的措施
  1、規范操作,合理調整,杜絕各參數在啟動、運行中出現頻繁交變現象,嚴格按規程規定開、停機,增減負荷及調整各運行參數。
  2、調整汽封溫度,使汽封溫度保持在200~250℃范圍內。
  3、改進現有運行操作方式,在機組啟動前禁止向軸封送汽。
來源:《中國科技博覽》
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