大型汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲事故分析及對(duì)策

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1、研究與分析YANJIUYUFENX大型汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲事故分析及對(duì)策郭平英，劉寶林(陜西電力科學(xué)研究院，陜西西安710054)現(xiàn)這種情況，說明高中壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲事故并非外0引言力加在軸上所致II。表2力學(xué)iS#~(SQB40．29—1991)近幾年，陜西地區(qū)發(fā)牛了幾起300MW汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲事故，給發(fā)電企業(yè)造成了很大的損失。事故發(fā)生在兩種T況條件下：一種是在機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)升速過臨界轉(zhuǎn)速T況，一種是在機(jī)組滑參數(shù)停機(jī)過程主汽溫突降后降速過臨界轉(zhuǎn)速T況事故涉及機(jī)組均為國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型亞臨界300MW汽輪機(jī)．既有沖動(dòng)式

2、汽輪機(jī)，義有反動(dòng)式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)采用高注：r，n為以0．2％殘留變彤的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度。中壓合缸結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)軸材料為30CrlMolV。按汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子制造質(zhì)量摔制要求．除了常溫下檢測(cè)轉(zhuǎn)子徑向晃度外，還將轉(zhuǎn)子加熱到高于實(shí)際工1高中壓轉(zhuǎn)子材料的有關(guān)性能參數(shù)作溫度50～100℃進(jìn)行檢驗(yàn)，．根據(jù)JB／T9021-1999標(biāo)準(zhǔn)，高中轉(zhuǎn)子進(jìn)行熱穩(wěn)定試驗(yàn)，轉(zhuǎn)子晃度應(yīng)小于事故涉及的高中壓轉(zhuǎn)子為整鍛式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，材0．05mlTl。目前圍內(nèi)外關(guān)于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱穩(wěn)定試驗(yàn)料為30CrlMolV，正常T作溫度不大于540．材料的要求基本一致，并沒有明顯差

3、異。只是由于國(guó)內(nèi)電的物理性能和高溫力學(xué)性能見表1、表2111。力建設(shè)的快速發(fā)展，有時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量控制不嚴(yán)等問題，表130CrlMolV物理性能表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子制造質(zhì)量控制巾遺漏一些重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱穩(wěn)定試驗(yàn)就是其中之一，作者跟蹤的2起熱態(tài)啟動(dòng)高巾壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲事故就與此有直接關(guān)系．注：A為加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度，4為加熱【1寸鐵素體和溶解終_『的溫度，助彈件模量。2事故經(jīng)過及處理該型汽輪機(jī)高中轉(zhuǎn)子大軸最大彎曲處的直徑為640～740mi~ll，具有極高的機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)材料力2．1熱啟動(dòng)過程中高中壓轉(zhuǎn)子大軸塑性

4、彎曲事故學(xué)簡(jiǎn)支梁巾問承受集中載荷簡(jiǎn)化計(jì)算，要達(dá)到開始某汽輪機(jī)為N300—16．7／537／537／一4型沖動(dòng)式汽產(chǎn)生塑性變形的力量需要近干噸，靜力彈性變形將輪機(jī)，于1999年投產(chǎn)。該機(jī)分別于2005年和2007年發(fā)超過17～31illin，實(shí)際中不可能達(dá)到這樣的條件和出生高中壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲事故。整鍛式轉(zhuǎn)子基建安裝收稿日期：2009—07—02作者簡(jiǎn)介：郭平英(1961)，男，陜扶風(fēng)人，1學(xué)碩十，高級(jí)程帥，從事汽輪發(fā)電機(jī)組故障診謎斤及處理T作。YANJIUYUFEN碾競(jìng)與分褥

5、鼉時(shí)晃度要求小于0．03inm，而該轉(zhuǎn)子當(dāng)時(shí)的

6、晃度為分析認(rèn)為。轉(zhuǎn)子熱穩(wěn)定試驗(yàn)不合格及運(yùn)行控制0．085mHl，超過標(biāo)準(zhǔn)要求。機(jī)組投運(yùn)后熱態(tài)啟動(dòng)較不及時(shí)造成該機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲事故。為困難，主要是升速過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)(1620～1730r／rain)2-2機(jī)組滑參數(shù)停機(jī)過程中高中壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲高中壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)較大。2003年大修后，因超速試驗(yàn)?zāi)砃300—16．7／538／538型反動(dòng)式汽輪機(jī)，2005年投不合格曾連續(xù)4次升速，在高中壓轉(zhuǎn)子共振轉(zhuǎn)速區(qū)，1產(chǎn)，實(shí)測(cè)高中壓轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速區(qū)為1600～1720r／min。號(hào)、2號(hào)軸承軸振總是后一次過臨界轉(zhuǎn)速振動(dòng)較前一2008年采用

7、深度滑參數(shù)方式停機(jī)，當(dāng)機(jī)組帶60MW次有明顯增加負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于將電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速從2742r／min該機(jī)第一次發(fā)生大軸彎曲事故是2005年正常調(diào)提升到4000r／min．一級(jí)、二級(jí)減溫水突增，噴水量峰停機(jī)熱備用3天后的啟動(dòng)過程中。當(dāng)機(jī)組升速到和蒸汽流量比例失調(diào)，導(dǎo)致主汽溫5rain內(nèi)從372．5℃1422r／rain，主汽溫419℃，1號(hào)軸振x向超過250m，突降至285oC，機(jī)組減負(fù)荷，從汽輪機(jī)主汽溫開始突保護(hù)值跳機(jī)，降速到1200r／rain作短暫停留，高中壓降到機(jī)組解列打閘持續(xù)11min。當(dāng)機(jī)組按正常停機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)爬

8、升。打閘后2號(hào)軸承軸振并未隨轉(zhuǎn)速下程序降速到1900r／rain以下時(shí)，高中壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)快降而下降，@J750r／min后l號(hào)軸承軸振快速上升，轉(zhuǎn)速上升。1739r／min開始出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)，汽輪機(jī)機(jī)頭速降到200r／minH~高中壓轉(zhuǎn)子兩軸承軸振達(dá)N3oo～測(cè)速及鍵相傳感器失去正常顯示，事故后證實(shí)1nlm480m，說明高中壓轉(zhuǎn)子已經(jīng)發(fā)生彎曲(包含彈性左右安裝測(cè)量間隙消失，傳感器探頭損壞。機(jī)組在線和塑性彎曲變形)。從當(dāng)S?S8000振動(dòng)分析系統(tǒng)存貯振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和臨時(shí)連接的BENTLY408便攜式振的數(shù)據(jù)看，降速到929r／m

9、inH~的振動(dòng)波形表現(xiàn)為嚴(yán)動(dòng)儀顯示，支撐高中壓轉(zhuǎn)子的兩軸承軸振、軸承座振重削波圖形，頻譜圖除轉(zhuǎn)頻外，2倍頻成分高達(dá)動(dòng)達(dá)到滿量程．軸振超過500Ixm，軸承座振動(dòng)超過90m，說明伴隨有嚴(yán)重的動(dòng)靜摩擦和非線性振動(dòng)。300Ixm。此時(shí)真空被破壞，轉(zhuǎn)速到0后4min才盤動(dòng)盤揭缸后發(fā)現(xiàn)塑性彎曲最大為0．503mm，高中壓轉(zhuǎn)子車