1、第五章 汽轮机事故处理 第一节 汽轮机转子发生窜动的原因、危害及保护措施1目的 汽机工作时产生大的轴向推力推力轴承-平衡轴向推力,确定转子轴向位置,为监视汽轮机转子的轴向位移变化情况，装有轴向位移监视保护装置。当轴向位移达到限值时，保护装置发出报警信号，提醒运转人员及时采取措施加以处理。当轴向位移达到危险值时，保护装置动作，汽轮机跳闸，立即停机，以保障汽轮机组设备的安全。二、汽轮机转子发生窜动的原因二、汽轮机转子发生窜动的原因 汽轮机在启停和运行中，转子有可能发生向前或向后的窜动。1 汽轮机转子向前窜动的原因(负向轴向位移)转子发生向前窜动是由以下两方面的原因引起的：（1）机组突然甩负荷，出现
2、反向轴向推力。（2）高压轴封严重损坏，调节级叶轮前因凝汽器抽吸作用而压力下降时，出现反向轴向推力。2汽轮机转子向后窜动的原因 转子发生向后窜动是由以下两方面的原因引起的：（1）转子轴向推力增大，推力轴承过负荷，使油膜破坏，推力瓦块乌金烧熔。（2）润滑油系统上由于油压过低油温过高等的缺陷，使油膜破坏，推力瓦块乌金烧熔。3 汽轮机转子上的推力汽轮机转子上的推力 在正常情况下，汽轮机转子上所受的轴向推力有三方面：（1）由于转子的挠度不同而产生的转子重力沿轴向的分力。（2）转子上各叶轮、动叶片及转毂阶梯上前后的蒸汽压力差所产生的轴向推力。（3）蒸汽进出各动叶片时的速度沿轴向的分速度差所产生的轴向推力。
3、轴向推力的平衡4 汽轮机转子轴向推力增大的原因汽轮机转子轴向推力增大的原因（1）汽轮机发生水冲击 （2）隔板轴封间隙增大（3）动叶片结垢 （4）新蒸汽温度急剧下降 （5）真空下降（6）汽轮机超负荷运行 (7)主蒸汽参数不合格 三、汽轮机转子轴向位移大的危三、汽轮机转子轴向位移大的危害和保护措施害和保护措施 汽轮机转子轴向推力增大，会导致推力瓦块乌金烧熔。转子发生窜动，轴向位移增大，汽轮机内部转动部件与静止部件之间的轴向间隙消失，因而动、静部件发生摩擦和碰撞，将造成严重损坏事故 装设汽轮机轴向位移监视保护装置 在汽轮机运行时，监视转子的轴向位移变化情况，也就是监视推力瓦块乌金磨损情况，一旦由于轴
4、向推力突然增大或润滑油膜破坏推力轴承发生烧瓦故障，转子轴向位移超过允许极限值时，轴向位移保护装置动作，四 轴向位移保护的依据动静部分轴向间隙：300MW喷嘴和动叶间的最小轴向间隙，在每个轮盘两侧，高压缸为调节级喷嘴和动叶间：1.2-1.5mm,中压缸为十三级喷嘴和动叶间：1.5mm。推力间隙：推力瓦块就位后，推力盘轴向上能够来回移动的位移 轴向位移：运行中，转子推力盘相对于推力瓦的轴向位置的变化值，300MW机组轴向位移保护，正向1.0发信号，1.4动作；负向0.5发信号，1.0动作。轴向位移和胀差的比较：轴向位移有变化时，胀差有同样数值的变化；胀差有变化时，轴向位移不一定有变化，可利用胀差指
5、示推断轴向位移指示是否正确。第二节 大轴弯曲 运行规程对弯曲的限制：fu不得大于0.02mm（0.04)。依据：fu对应的fmax必须小于隔板汽封间隙 考虑过临界转速时的振动值较大。验收规范：如冷态最大弯曲0.05mm,必须直轴，若0.03mm冷态最大弯曲0.05mm则需重做高速动平衡。控制弯曲的基本措施 检查大轴偏心度，fu不得大于原始值的0.02mm，大轴偏心度小于 0.07mm。选择好冷态热态启动的蒸汽参数，过热度大于56度，小于111度。轴封送汽温度要合适121-177度，热态启动尤其注意，而且必须先疏水。严禁在转子静止状态下进汽；控制振动，防止碰摩；控制蒸汽温升率。做好动平衡；晃摆值
6、 现场称为晃度，实际上是指转子永久或热弯曲和转子表面不圆度等，在低速下所呈现的摆动值（双幅），也称晃摆值，它不包括任何外力作用下转轴所产生的位移，因此测量转子晃摆值必须在低速下进行。若忽略转子表面不圆度的影响，晃摆值应等于转子弯曲值的两倍，偏心在机组运行监测和转子平衡两个领域内，偏心的含义不同在机组运行监测中，偏心是指轴颈中心偏离轴瓦中心的现象，也称偏心位置通过偏心的监测可以发现转子承受外加载荷和轴瓦工作的状况。在转子平衡领域内，偏心是指转子质量中心偏离转轴回转中心的一种现象，称为质量偏心，简称偏心其偏离的数值称偏心距，单位是微米，它不能被任何仪表直接测量出来偏心是引起转轴振动最重要的激振力。
7、电涡流传感器测量偏心度和偏心位置一转子弯曲所呈现的晃摆值；二轴颈中心偏离轴瓦中心的距离将偏心、偏心率(度)的测量分别定义为轴颈在轴瓦内相对位置、转子弯曲的测量第三节第三节 汽轮机轴承故障的原因、汽轮机轴承故障的原因、危害性和保护措施危害性和保护措施 支持轴承,推力轴承 支持轴承-支持转子,确定转子的径向位置,保证动静部件的径向间隙 推力轴承-平衡轴向推力,确定转子的轴向位置,保证动静部件的轴向间隙转子的径向定位：台板、轴承座、轴承和转子。必须保证轴承和转子同心。转子的轴向定位：推力轴承和转子推力盘 推力盘.润滑油系统 润滑油系统任务是可靠地向汽轮发电机组的各轴承（包括支承轴承和推力轴承）、盘车
8、装置提供合格的润滑/冷却油。润滑油系统主要由润滑油箱（及其回油滤网、排烟风机、加热装置、测温元件、油位计）、主油泵、交流电动（备用）油泵、直流电动（事故）油泵、冷油器、油温调节装置（或油温调节阀）轴承进油调节阀（或可控节流孔板）、滤油装置（或滤网）、油温/油压监测装置以及管道、阀门等部件组成。图为国产600MW汽轮机的润滑油系统，其离心式主油泵由汽轮机主轴驱。在额定工况下，主油泵向三个方面供油：一路经射油器作为动力油，将主油箱的油抽出，并经冷油器之后送往机组的各润滑点（轴承、盘车装置）、低压密封备用油管路和主油泵进口；一路送往机械式超速装置；一路送往电机的高压密封油系统 在机组启动阶段和主油泵
9、供油压力低于整定值时，交流备用润滑油泵自动启动，向轴承润滑油母管供油，高压氢密封油泵自动启动，向氢密封油系统和机械超速装置、手动脱扣装置供油。在机组运行中，当润滑油母管内的油压低于整定值时，或事故状态厂用电消失时启动直流事故油泵 工作时必须连续不断地给轴承供给压力、温度合乎要求的润滑油，建立良好的油膜。这一方面是为了润滑轴承，在轴颈与轴瓦之间及推力盘与推力瓦之间形成油膜，以避免金属间直接接触，防止轴与轴瓦磨损甚至烧毁；另一方面，也是为了冷却轴承，以带走由汽轮机内传到轴颈上的热量和轴承工作产生的热量，避免轴承内温度过高而发生乌金熔化一 汽轮机轴承发生故障的原因 转子轴向推力增大 润滑油系统存在缺
10、陷致使油膜破坏而引起轴承故障 汽轮机轴承或推力轴承故障表现 汽轮机支撑轴承故障，主要反映在轴承金属温度升到120以上，回油温度升到80以上，导致轴承乌金烧坏。运行中，发现汽轮机轴承温度升高，应立即检查润滑油系统，确认润滑油温、油压正常，观察轴承回油情况，听轴承工作声音，发现问题，尽快消除。如果汽轮机轴承温度升高很快，且原因不明无法消除，当轴承金属温度升高到120，汽机自动脱扣，否则，应手动停机，同时手动破坏真空。汽轮机推力轴承故障，主要是推力轴承温度升高到120以上(一)转子轴向推力过大(二)润滑油系统缺陷1 润滑油压过低润滑油压过低2润滑油温过高润滑油温过高3润滑油中断润滑油中断4油质不良油
11、质不良5润滑油中有水润滑油中有水6轴瓦与轴之间间隙太大轴瓦与轴之间间隙太大7乌金脱落乌金脱落二 汽轮机轴承发生故障的危害和保护措施 轴瓦乌金烧熔,转子局部轴径受热弯曲,振动增大 推力轴承推力瓦乌金烧熔,转子窜动,轴向位移增大,轴向动静碰磨出现烧瓦事故时,润滑油温度,瓦温升高,油膜压力降为0推力瓦乌金的厚度一定小于最小的轴向动静间隙监视保护措施1.各轴承乌金温度2.各轴承油膜压力3.润滑油压力4.润滑油的温度 保护措施:轴向位移保护 低油压保护 润滑油压和轴瓦温度 润滑油压应重点监视励磁机端部轴承油压，因为该瓦离主油泵最远。下列之一，立即停机：轴承回油温度超过75度或突然上升到70度；乌金温度超
12、过90度；回油温度升高，轴承冒烟；若润滑油压低于规定值，但启动交、直流油泵无效。汽轮机润滑油压降低检查:(1)汽轮机主油泵无故障。(2)汽轮机润滑油系统无大量漏油。(3)汽轮机主油箱油位不低，主油泵吸入高度足够。(4)汽轮机润滑油等压力阀工作正常。(5)汽轮机润滑油冷油器工作正常，油温不高。油系统着火故障油系统着火(oil system firing)汽轮发电机组的调节，润滑、密封油管路及设备漏油引起的火灾。一般表现为瞬时爆炸式的着火，火势凶猛，如不能及时切断油源，火势将迅速 蔓延扩大，可造成烧毁设备和厂房以致人身伤亡，使电厂长时间丧失发电能力。油系统着火的两个基本条件:漏油 油管路附近有热源
13、防止油系统着火的措施：组合油箱，套装润滑油管，使用燃点大于350的抗燃油。油管路附近的高温管道，其保温应可靠，保温层表面温度一般不超过50。油系统尽量远离或低于高温管道布置，油系统安装完毕或大修后，应进行超压试验。油管路尽量减少法兰及阀门的数量，以减少漏油源。阀门、法兰接合面必须认真研刮。事故排油门的标志要醒目，油门把手处应有两个通道可以到达，且把手与油箱或密集的油管区间应有一定的距离，以防被火包围无法操作。操作把手在机组运行时不宜上锁 为避免机组轴瓦损坏，在惰走时间内，应维持润滑油泵运行，但不得开起高压油泵。当火势无法控制或危及油箱时，应立即开启事故排油门放油。第五节第五节 凝汽器真空下降的
14、原因、凝汽器真空下降的原因、危害性和保护措施危害性和保护措施一、凝汽器真空下降的原因一、凝汽器真空下降的原因（1）循环泵发生故障，如水泵吸入管侧漏气或滤网堵塞，使冷却水量减少或中断。（2）凝汽器铜管脏污，使传热效率降低或者铜管堵塞。（3）抽气装置发生故障，（4）凝汽器水位升高，淹没了部分铜管的抽气口。（5）真空系统不严密，漏入空气。二、凝汽器真空下降的危害和保二、凝汽器真空下降的危害和保护措施护措施 排汽温度升高，造成低压缸热膨胀变形和低压缸后面的轴承上抬转子中心变化，附加一个弯矩，轴弯曲，振动加大。凝汽器铜管的内应力增大,凝汽器铜管胀口脱开。维持负荷，则蒸汽流量加大，调节级和末级动叶过负荷。
15、低压段端部轴封的径向间隙变化，造成摩擦损坏 末级叶片有可能出现颤振 原因不明则按真空度减负荷 真空度（%）85 83 80 77 75 72 59负荷（%）100 80 60 40 20 0 停机对于各台机组情况不完全一样 因水或冷蒸汽进入汽轮机而引起的事故。水冲击后果：推力轴承损坏、叶片损伤、汽缸和转子热应力裂纹、动静部分碰磨、高温金属部件永久性翘曲或变形，以及由此带来的汽轮发电机组振动，从而导致轴承、基础及油系统损伤等。是现代大型汽轮机发生较多且对设备损伤较为严重的恶性事故之一。第六节第六节 水冲击水冲击水冲击发生的原因 指水滴与高速旋转的叶片相撞击。水的来源有三：锅炉满水或减温用喷水过量
16、，或主蒸汽及再热蒸汽管道在起动或低负荷时疏水不充分，都会使蒸汽携带水份进入汽轮机；汽轮机本身在起动过程中的冷凝水或正常运行中温蒸汽的水滴，因疏水不当而滞留在机内；加热器、除氧器和凝汽器水侧管子泄漏，或汽侧流水不畅，使水倒灌进入汽轮机。防止措施：过热器、再热器喷水减温系统选用性能可靠的喷水调节阀，并在减温水管路上设置闭锁阀，在主燃料切断或汽轮机跳闸或负荷低于规定值时应自动关闭。选用高质量的给水调节阀和给水调节装置，防止锅炉满水。正确设计和安装疏水系统 加热器、除氧器设置可靠的水位调节器和高水位报警及保护装置。在可能有水浸入处以及汽轮机内缸若干断面上下装设成对的监视热电偶，如发现上下温差异常，则表
17、示下部有水立即停机或进行相应处理。加强对运行人员防水冲击的训练。水冲击的征兆：蒸汽温度急剧下降 金属温度骤降，法兰、轴封等冒白汽 机组异常振动 胀差增大 抽汽管上下温差大于报警值，引起管道振动 负轴向推力增大，轴向位移增加第七节 超速（over speed）发电机突然甩负荷或其他原因使机组转速飞升达到超速保护动作值。转速超过汽轮机超速保护动作值仍继续飞升的称：严重超速 机组超速表明汽轮机调节系统有故障。严重超速可造成机组损坏。超速原因 发电机甩负荷，汽轮机调速汽门未能及时关闭或关闭不严，均可引起超速。超速保护或主汽门拒动，均可造成机组的严重超速 调节、保安系统设计或调整不当，调节、保安部套卡涩
18、，汽门严密性差 运行人员误操作等，是造成调节、保安系统工作不正常，引起机组超速或严重超速的主要因素。防止超速措施：认真进行调节、保安系统各项常规试验，定期检查汽门的严密性 合理调整和整定调节、保安系统各项定值；加强蒸汽品质的监督，防止蒸汽带盐使汽门门杆结垢，油中带水使调节、保安部套锈蚀卡涩 加强检修、运行的维护管理和人员的培训工作 解列发电机时最好采用先手动脱扣，确认发电机电流倒进，再解列发电机，以避免由于汽门不严或卡涩造成机组超速或严重超速。第八节 叶片损坏故障 汽轮机运行中发生叶片损坏事故，包括叶片裂纹、断落、水蚀、围带飞脱、拉筋开焊或断裂等。在运行中汽轮机发生叶片损坏断裂出现：1)当单个
19、叶片或断裂飞出时，有金属撞击声，当末级叶片断落时，将使转子发生不平衡振动；2)低压级叶片 可能打断凝汽器铜管致使凝结水硬度增大。3)某一监视段后的某级叶片断落时，使通流部分堵塞，该监视段压力升高。叶片损坏事故的原因 汽轮机运行时发生叶片损坏事故与叶片计、制造、安装、检修工艺、运行维护等有关。机组操作不当，发生水冲击；叶片过负荷；低电网频率运行等都可能造成叶片的损坏断裂。避免叶片损坏采取的措施 在运行中可以来尽量避免发生叶片损坏。1避免低频率运行，使叶片避开共振区；2 在汽轮机初终参数及抽汽压力超过规定范围时，相应减负荷；3 运行中可通过倾听机内声音，监督机组振动等措施防止叶片断落飞出，如已经发
20、现象征，应当立即停机处理；4 机组大修时，应全面检查流通部分损伤情况，如有发现叶片存在缺陷要及时处理，进行叶片测频，如果振动特性不合格，必须进行调频处理。第九节第九节 机组发生振动的原因、危机组发生振动的原因、危害性和监视措施害性和监视措施 一、监视的目的一、监视的目的二、汽轮机发生振动的原因二、汽轮机发生振动的原因 1由于机组运行中中心不正而引起振动 (1)汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太快，将引起汽缸受热膨胀不均匀，或者滑销系统有卡涩，使汽缸不能自由膨胀，均会使汽缸对转子发生相对歪斜，机组产生不正常的位移，造成振动。启动中严格监测振动.(2)机组在运行中若真空下降，将使排汽温升
21、高，后轴承上抬，因而破坏机组的中心，引起振动。(3)靠背轮安装不正确，中心没找准，因此运行时产生振动，且此振动是随负荷的增加而增加。(4)机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行，将使其膨胀差和汽缸变形增加，如高压轴封向上抬起等。这样，会造成机组中心移动超过允许限度，引起振动。2由于转子质量不平衡而引起振动 (1)运行中叶片折断、脱落或不均匀磨损、腐蚀、结垢，使转子发生质量不平衡。(2)转子找平衡时，平衡质量选择不当或安放位置不当、转子上某些零件松动、发电机转子线圈松动或不平衡等，均会使转子发生质量不平衡。3由于转子发生弹性弯曲而引起振动转子发生弯曲，有可能造成汽轮机动静部分之间的磨擦，表现出轴
22、向振动，尤其当通过临界转速时，其轴向振幅增大得更为显著。4由于轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动 油膜不稳定或破坏，将会使轴瓦乌金很快烧毁，进而将引起因受热而使轴颈弯曲，以致造成剧烈的振动。5由于汽轮机内部发生摩擦而引起振动 通流部分轴向和径向间隙不够或安装不当；隔板弯曲，叶片变形，推力轴承工作不正常或安置不当，轴颈与轴承乌金侧向间隙太小，等等。均会引起摩擦，进而造成振动。6由于水冲击而引起振动 当蒸汽中带水进入汽轮机内发生水冲击时，将造成转子轴向推力增大和产生很大的不平衡扭力，进而使转子产生剧烈的振动，甚至烧毁推力瓦。7由于发电机内部故障而引起振动 如发电机转子与静子之间的空气间隙不均匀、发
23、电机转子线圈短路等，均会引起机组振动。8由于汽轮机机械安装部件松动而引起振动 汽轮机外部零件如地脚螺丝、基础等松动，将会引起振动。三、机组振动过大的危害和监视措施三、机组振动过大的危害和监视措施 (1)端部轴封磨损。(2)隔板汽封磨损。隔板汽封磨损严重时，将使级间漏汽增大，除影响经济性外，还会增加转子上的轴向推力，以致引起推力瓦乌金熔化。(3)滑销磨损。滑销严重磨损时，会影响机组的正常热膨胀，从而会进一步引起更严重的事故。(4)轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂。(5)转动部件材料的疲劳强度降低，将引起叶片，轮盘等损坏。(6)调速系统不稳定。调速系统不稳定，将引起调速系统事故。(7)危急遮断器误动作。(8)发电机励磁机部件松动、损坏。监视段压力 监视段压力：各段抽汽压力与流量的比值变化反映通流面积变化，监视抽汽压力能够及时发现断叶片、异物堵塞，叶片结垢故障，所以各段抽汽压力称为监视段压力。其中，调节级后压力能反映整个通流部分面积变化，最重要。
