一起停机后低压缸转子碰摩有异音事件的原因分析

一起停机后低压缸转子碰摩有异音事件的原因分析

廖昱亨

（广东云河发电有限公司广东云浮527300）

摘要：通过对一起停机后低压缸转子偏心大幅跳动、转子碰摩有异音事件的原因分析，排查出机组停机后由于轴封供汽方式改变，对机组疏水方式风险评估不足，导致有余热蒸汽通过凝汽器反窜至低压缸，对低压缸底部进行加热，导致低压缸上下缸温差增大，使低压缸与转子发生碰摩。通过优化机组停机后疏水方式，成功的解决了该类问题，保证了汽轮机停机后的安全。

关键词：低压缸；转子偏心；碰摩；缸温差

一、引言

汽轮机启动、停机和负荷变化时，由于各金属部件处于不稳定传热过程中，在汽缸和转子的各横截面上出现温差，此时汽缸和转子的金属内部除产生热应力外，还会产生热变形，如果汽缸和转子的扰曲值过大，可能造成通流部分动静部件的径向间隙完全消失而摩擦。这样不仅使汽封的径向间隙扩大，增大漏汽量，而且使汽轮机运行的经济性降低，同时由于动静部件的摩擦往往引起机组振动以及产生大轴弯曲等事故。[1]

二、概况

云河发电有限公司是广东省能源集团有限公司下属三级单位。该司#5、6机组汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的N300-16.7/538/538型亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机发电机组。汽轮机采用高、中压合缸布置，低压缸采用双流反向结构布置。为减小汽缸的综合应力，增加启停和变负荷的灵活性和安全性，该机组的高压缸采用双层缸、中压缸采用单层缸、低压缸采用双层缸结构。高压通流部分由1级单列调节级（冲动式）和14级压力级（反动式）所组成。中压通流部分全部采用反动式压力级，分成2部分，共为8级，低压缸采用双流反动式压力级，共2×7级。

汽轮机轴封供汽有4路汽源，分别是辅汽联箱、主蒸汽、再热冷段蒸汽和自密封形式。停机期间，如邻机运行，机组轴封一般采用邻机的辅汽供给，直至主蒸汽压力降低至0.2MPa再破坏真空，停送轴封；如单机停运，为节约启动炉用油，则使用主蒸汽供轴封。

图13月27日#5机停运后缸温和偏心图

三、事件经过

#5机组于3月27日停运，1：38分投入盘车。由于是单机停运，停运时使用主蒸汽供轴封。10：00，#5机参数达破坏真空条件，机组破坏真空，主蒸汽供轴封时间约9.5小时。

3月27日晚上约21：00，值班员在#5机组#3瓦（低压缸靠机头侧）处听到有轻微低沉的呜呜摩擦声。查阅历史曲线发现从17：00开始，汽机转子偏心由48um缓慢升高至57um。如图1所示，白色线为转子偏心曲线。

3月28日1：00，值班员在#5机#3瓦处听见较频密的低沉声音，且在该声音出现时就地晃动表会有3丝左右的剧烈摆动，此时高压内上缸温329℃，内下318℃，温差11℃，中压进汽区上291℃，下268℃，温差23℃，高、中压缸温差均在42℃要求内。历史曲线显示，1：17分开始，转子偏心从56.4um出现跳跃的现象，跳动至峰值75um，到达峰值后停留1至30分钟不等。

8：58分，转子偏心由54.8um跳跃升至72um，且一直停留在此高位值。9：40关闭#5机本体和高中压抽汽管道疏水门进行闷缸。12：04分转子偏心升到最高值79.5um，盘车电流由25.5升至26.2A，此时高压内上缸温314℃，内下303℃，温差11℃，中压进汽区上273℃，下254℃，温差21℃。12：30分，偏心跳跃降至56.5um后开始缓慢下降。13：40，#5机盘车电流25.3A，大轴晃动1.9丝，转子偏心51.4μm，低压缸异响消失。

3月29日18：00，转子偏心稳定在46左右μm，恢复打开本体相关疏水。

四、原因分析和防范措施

（一）原因分析

由图2可知，当出现转子偏心跳跃前，低压缸排汽温度均有上升现象，说明有蒸汽通过疏水扩容器和凝汽器倒回低压缸，使排汽温度升高。3月27日#5机单机停运后，使用主蒸汽供轴封，停机后抽真空时间短，只有9.5小时，低压缸及各疏水管道没有得到充分的冷却，大量残余的高温蒸汽通过凝汽器返汽至低压缸，对低压下缸加热，使上下缸温差拉得更大。28日早会后，检修拆开低压缸靠#3瓦两侧人孔门，发现低压缸里存在大量的水蒸汽。由于汽机侧疏水扩容器（#3瓦侧）接入了汽机本体、蒸汽管道和抽汽管道等较多疏水管，另一侧发电机侧水扩容器只接入高低加危急疏水管，所以#3瓦侧疏水扩容器有更多蒸汽反窜，使低压缸靠#3瓦侧变形量更大，摩擦声音更突出。

3月28日6：17分，当值班员关闭低压缸喷水后，低压缸排汽温度（图三蓝绿重叠线）不断升高，由于没有水雾的隔离，蒸汽通过末级叶片的排汽导流板进入低压缸，使低压缸的加热更剧烈且杂乱，加剧了转子的热弯曲，使得偏心（图三黄线）不断跳跃至71um，从8：59分到12：29一直处于高位没有下降。随着低压缸喷水的投入，低压缸排汽温度降至23℃，转子偏心到12：29开始下降。

图23月27日停机后转子偏心一直较高图

（二）防范措施

1.在破坏真空前，除保留汽机本体疏水门打开外，其余管道疏水门全部关闭，待管道温度降至常温后再将疏水门逐个打开将积水排走。

2.机组停运后，适当延长凝结水泵运行时间，延长低压缸和凝汽器喉部喷水降温时间。

五、结语

为节约停机用油，我司自2017年开始，汽机单机停运后轴封供汽由启动炉供给改为由主蒸汽供给。但主蒸汽供轴封时间短（约10小时），各容器和疏水管道还有大量高温蒸汽进入凝汽器，使低压缸存在被加热而导致上下缸产生温差的安全隐患。

通过对这起停机后低压缸转子偏心大幅跳动、转子碰摩有异音事件的原因分析，排查出机组停机后由于轴封供汽方式改变，对机组疏水方式风险评估不足，导致有余热蒸汽通过凝汽器反窜至低压缸，对低压缸底部进行加热，导致低压缸上下缸温差增大，使低压缸与转子发生碰摩。通过优化机组停机后疏水方式，成功的解决了该类问题，保证了汽轮机停机后的安全。

参考文献：

[1]汽轮机及辅助设备/国电太原第一热电厂编著.-北京：中国电力出版社，2006.1