小汽轮机轴向位移过大引起跳机的事故分析

小汽轮机轴向位移过大引起跳机的事故分析重庆路桥股吧 2011年10月4日16点，正在调试期的4*330MW电厂#1机组小汽机A突然打闸动作跳闸，造成汽动给水泵A停转，无法给锅炉继续上水。当时机组负荷为280MW，在一台小汽机B工作下，水量急剧下降，而电动给水

2011年10月4日16点，正在调试期的4*330MW电厂#1机组小汽机A突然打闸动作跳闸，造成汽动给水泵A停转，无法给锅炉继续上水。当时机组负荷为280MW，在一台小汽机B工作下，水量急剧下降，而电动给水泵由于刚联锁启动，流量达不到要求，短时间内引起锅炉汽包水位急剧变化，造成锅炉汽包水位低于低3值，引起锅炉MFT动作，从而汽机动作，发电机解列。该机因为在调试期间，没有投入RB功能块，严重影响机制安全稳定运行及经济效益。

1．事故原因分析

小汽机设计工况为主机TMCR 由两台机并列运行，采用主机四抽作为工作汽源，冷段作为备用汽源，调试及启动汽源由辅助蒸汽系统提供。小汽机驱动每台汽泵供给锅炉50％BMCR 给水量，当一台汽泵因故停运时，采用另一台汽泵与电泵并列运行满足主机90%额定负荷的需要。小汽机ETS保护有油压低、机组超速、轴向位移、胀差大、瓦振大、轴振大、汽动给水泵跳闸，真空低等，当满足上述条件之一时，保护动作，小汽机打闸。

在工程师站核查现场趋势，发现小汽机A ETS打闸中文描述首出为轴向位移大保护动作停机首出。A小汽机轴向位移有两个探头现场成90度角布置。趋势中A小汽机轴向位移1在打闸动作瞬间为-1.00mm，A小汽机轴向位移2在打闸动作瞬间为为-1.02mm，且在A小汽机停转10几分钟后，轴向位移1和轴向位移2数值未发生变化。同时该小汽机A打闸动作瞬间前轴承X向震动Y向震动，后轴承X向震动，Y向震动，汽机泵驱动端瓦振，非驱动端瓦振都发生了较大的变化，数值都在跳小汽机的瞬间均有较大的增长趋势。汽机跳闸后数据在趋势画面显示逐渐趋向于正常。

分析趋势，结合各种数据，初步断定原因应该是小汽机A的轴向位移发生了变化。首先检查轴向位移导线从现场到DCS端端子排解除小汽机轴向位移的导线1，观察DCS数值是否发生变化。当断开该信号线后，DCS显示数值发生变化，轴向位移1数值变为坏值；恢复现场到DCS端端子排轴向位移1的导线，数值又恢复到轴向位移1为-1.00mm；其次从现场到DCS端端子排解除小汽机轴向位移的导线2，当断开该信号线后，DCS显示数值发生变化，轴向位移2数值变为坏值；恢复现场到DCS端端子排轴向位移2的导线，数值又恢复到轴向位移2为-1.02mm；最后断开从现场到DCS端端子排小汽机轴向位移的导线1和机轴向位移的导线2，观察DCS数值是否发生变化。两个数值都变为坏值：恢复现场到DCS端端子排解除小汽机轴向位移1，轴向位移2的导线后，轴向位移1为-1.00mm，轴向位移2为-1.02mm，和打闸动作时数据一致，没有发生变化。通过该实验判定，小汽机轴向位移1和小汽机轴向位移2的导线现场没有受到干扰，数值显示正确可靠。对小汽机A进行探头松动检查：探头无松动；对探头性能试验：与产品出厂时性能试验结果一致；间隙电压测试：转子推力盘靠工作面时间隙电压较上次安装时变化较大，靠费工作面也变化很大。判定为小汽机A轴承发生了变化，实际中向工作段靠近（以推力盘为死点，向发电机方向的为正的轴向位移，向汽轮机前轴承箱方向为负的轴向位移。该小汽机安装时以靠近发电机工作段为正）。

联系检修人员，对小汽机推力轴承解体检查：当打开小汽机A的推力轴瓦时，发现推力轴瓦乌金部分已经变黑，局部推力瓦块磨损，动静部分摩擦粘在一起。修刮推力轴承乌金面接触，确保乌金接触点均匀，接触面积达75%以上，且同一面上的各瓦块厚度差小于0.02mm。对推力为间隙进行调整，根据厂家要求重新定位零点（厂家说明书规定，本机组推力盘位于推力间隙中间为零点）。安装轴向位移探头和其它探头。处理完推力轴瓦，安装好小汽机，DCS显示画面小汽机轴向位移1和轴向位移2数值恢复正常，再未出现变大的现象。

2．轴向位移故障诊断

汽机轴向位移是指汽轮机头推力盘对于推力轴承支架的相对轴向位置。具体地说，就是转子推力盘在推力瓦之间的移动量。轴向位移与差胀是监视汽机运行的重要指标，根据数值的变化可以判断汽机烧瓦、骤冷等现象。造成汽机轴向位移发生变化的原因很多，一般主要是以下因素造成的：

2.1发生水冲击（蒸汽带水）：水珠冲击叶片使轴向推力增大，同时水珠在汽轮机内流动速度慢，堵塞蒸汽通路，在叶轮前后造成很大压力差；

2.2隔板轴封间隙增大：由于不正确地启动汽轮机发生强烈振动，漏汽增多 ；

2.3动叶片结垢：蒸汽品质不良，含有盐分会使动叶结垢，通流面积缩小，引起动叶前后压差增大（这里对结垢的判断详细说明一下）：监视段的压力变化需要作出同流部分清洁时的监视段压力与负荷的关系曲线，监视段压力的最大增长值，一般来说，对于中压冲动式汽轮机为15％，高压冲动式5％，有平衡盘的中压反动式20％，有平衡盘的高压反动式10％；

2.4新蒸汽温度急剧下降：会导致转子的温度降低，转子的收缩量大于汽缸的收缩量，使推理轴承负担增加，当汽轮机采用挠性靠背轮时，靠背轮对转子的移动起了制动闸的作用，使推力轴承承受的推力增大，若是齿形靠背轮，当齿或爪有磨损或卡涩情况就更为严重，推力轴承极易发生事故；

2.5真空下降：汽轮机凝汽器真空下降，增加了级内反动度；

2.6汽轮机超负荷运行；

2.7推力轴承损坏；

2.8供热抽汽机组工况突然有较大变化；

2.9主，再热蒸汽压力不匹配；

2.10润滑油系统由于压力过低，油温过高等缺陷使油膜破坏而导致推力瓦块乌金烧溶，转子串动（造成油膜破坏的原因：a润滑油压过低 b油温过高 c润滑油中断 d油质不良 e油中有水 f轴瓦与轴之间间隙过大 g 乌金脱落h发电机或励磁机漏电）推力轴承过负荷，推力瓦块烧毁，动静部分碰摩，叶片折断，大轴弯曲，隔板和叶轮碎裂等恶性事故；

2.11 探头损坏或松动，轴向位移表或热工控制保护系统失常误动作。

3．处理措施

分析小汽机A引起轴向位移增大的原因，结合操作记录和根据DCS历史趋势，发现在小汽机跳闸前小汽机A入口汽温比小汽机B入口汽温温度偏低20°，同时小汽机A入口阀门由于机械故障没有完全打开。根据这两项原因，小汽机A引起轴向位移增大的原因进汽温度过低，小汽机A发生水冲击现象。水冲击发生时，由于水的密度比蒸汽密度大得多，在喷嘴内不能获得与蒸汽同样的加速度，出喷嘴时的绝对速度比蒸汽小得多，使得相对速度的进汽角远大于蒸汽相对速度进汽角，不能按正确的方向进入动叶通道，而打到动叶进口边的弧背上，这除了对动叶产生制动力外，还产生一个轴向力，使汽轮机轴向推力增大，另一方面，水不能顺利通过动叶道，又使动叶道的压降增大，也使轴向推力增大。在实际中，轴向推力甚至可以增大到正常情况的十倍，轴向推力过大会使推力轴承超载，而导致乌金烧毁。人工手动开启小汽机A入口阀门门后疏水阀，现场有水流出，结果证明分析正确。

尽快修好小汽机A入口阀门，以后需要操作人员加强监视DCS画面，提高小汽机进汽温度。发现问题，及时上报值长。及时采取必要的措施和手段，减少事故。

4．总结

轴向位移是汽机监测的一项重要指标，当该值发生变化时，要对其进行分析研究。一般情况下，机组在运行中如轴向位移逐渐变大应提前采取必要的措施，避免发生汽机跳闸事故。电厂非正常停机的原因很多，结合DCS历史趋势和操作日志进行分析，可以判定出事故的原因。

知识点补充

1,什么是汽轮机的轴向位移?

汽机轴向位移是指汽机转子移动量。 具体地说，就是转子推力盘在推力瓦之间的移动量。

轴向位移反映的是汽轮机转动部分和静止部分的相对位置，轴向位移变化，也是定子和转子轴向相对位置发生了变化。全冷状态下一般以转子推力盘紧贴推力瓦为零位．向发电机为正，反之为负，汽轮机转子沿轴向移动的距离就叫轴向位移 。

2、 汽轮机轴向位移增大的原因如下

1).负荷变化.突甩负荷。

2).叶片结垢严重.

3).汽温变化.

4).蒸汽流量变化.

5).高压轴封漏汽大,影响轴承座温度的升高.

6).频率变化.

7).运行中叶片断落.

8).水冲击.

9).推力轴瓦磨损或损坏.

10).抽汽停用,轴向推力变化.

11).发电机转子窜动.

12).高压汽封疏汽压调节变化.

13).真空变化.

14).电气式轴位移表受频率,电压的变化影响.

15).液压式轴位移表受主油泵出口油压,油温变化等影响.

3、轴向位移增大的处理：

1) 当轴向位移增大时，应严密监视推力轴承的进、出口油温、推力瓦金属温度、胀差及机组振动情况.

2) 当轴向位移增大至报警值时，应报告值长、运行经理，要求降低机组负荷；

3) 若主、再热蒸汽参数异常，应恢复正常；

4) 若系统周波变化大、发电机转子串动，应与PLN调度联系，以便尽快恢复正常；

5) 当轴向位移达－1.0mm或+1.2mm时保护动作机组自动停机。否则手动打闸紧急停机；

6) 轴向位移增大虽未达跳机值，但机组有明显的摩擦声及振动增加或轴承回油温度明显升高应紧急停机；

7)若轴向位移增大而停机后，必须立即检查推力轴承金属温度及轴承进、回油温度，并手动盘车检查无卡涩，方可投入连续盘车，否则进行定期盘车。必须经检查推力轴承、汽轮机通流部分无损坏后方可重新启动。