楊忠亮，李明，任建春，楊紅軍

（云南云天化紅磷化工有限公司，云南 開遠 661699）

汽輪機也稱蒸汽透平發(fā)動機，是能將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機械功的回轉(zhuǎn)式機械，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動力裝置，來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動葉，高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能。同時，對外做功。在運行過程中，汽輪機轉(zhuǎn)子一方面需要承受汽流的作用力和葉輪本身離心力所引起的應(yīng)力，另一方面，承受由蒸汽溫差所引起的熱應(yīng)力等，檢維修或操作不當容易引起汽輪機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彎曲變形。

1 轉(zhuǎn)子變形

紅磷化工80萬噸/年硫酸裝置（以下簡稱裝置）2009年配套安裝一臺B6-3.3/0.6型、6KW背壓式汽輪機，用于驅(qū)動AV80-4軸流壓縮機以提供裝置升溫、焚硫爐燃燒等生產(chǎn)用氣。2019年6月25日，因裝置酸泵電機出現(xiàn)故障而使裝置停車，裝置停車時并未將汽輪機進行停車處理，而是將汽輪機轉(zhuǎn)速從3950轉(zhuǎn)/分鐘逐步降至1000轉(zhuǎn)/分鐘運行。約3小時后裝置恢復(fù)開車時同步提高汽輪機轉(zhuǎn)速開車運行，轉(zhuǎn)速提升過程中，發(fā)現(xiàn)汽輪機進汽測、排汽測轉(zhuǎn)子振動大。趨勢圖上顯示機組振動逐步上升，轉(zhuǎn)速提升20分鐘時，汽輪機排汽側(cè)和進汽側(cè)振動值升至500μm，于是，于當天22:03分緊急停下汽輪機后盤車。

由于機輪機機組在1000轉(zhuǎn)/分鐘狀態(tài)下運行約3小時未出現(xiàn)振動情況，緊急停車后盤車期間也沒有找到振動大的原因，為進一步查找汽輪機振動大的原因，緊急停車30分鐘后于22:35分再次沖轉(zhuǎn)汽輪機至500～600轉(zhuǎn)/分鐘，此時汽輪機振動在18～51μm，振動值明顯高于大修后開車時10～15μm的振動值，為避免汽輪機轉(zhuǎn)子變形，汽輪機在500～600轉(zhuǎn)/分鐘運行30分鐘后停機進入盤車狀態(tài)。經(jīng)技術(shù)人員分析，汽輪機在低轉(zhuǎn)速運行時間過長，汽輪機的轉(zhuǎn)子、汽缸膨脹不同步,引起局部動靜摩擦,產(chǎn)生振動大，于是，決定將機組盤車3小時后再沖轉(zhuǎn)觀察。

汽輪機于6月26日1:55分再次沖轉(zhuǎn)至500轉(zhuǎn)/分鐘，振動值在18～51μm，將轉(zhuǎn)速升至1000轉(zhuǎn)/分鐘，振動值最高到110μm，3:30分左右振動值降至100μm，機組運行了近1.5小時振動值無降低趨勢，決定將轉(zhuǎn)速升速過臨界轉(zhuǎn)速作進一步觀察，過程中如發(fā)現(xiàn)振動超過250μm時，及時停機，避免給機組帶來更大的損害。于6月26日3:30分對汽輪機進行提升轉(zhuǎn)速操作，3:35分轉(zhuǎn)速升到1600轉(zhuǎn)/分左右，發(fā)現(xiàn)振動值快速上升，進氣側(cè)B點軸振動值為480μm左右時，立即按下緊急停車按鈕停車，機組停車后隨即盤車。在停車過程中，聽見汽輪機后軸承方向有金屬摩擦聲音，聲音隨即消失，為找到聲音發(fā)出的位置，在停機過程中，聽見后汽封處有汽體往外噴出的聲音，用聽棒測聽沒有明顯的金屬摩擦聲，只發(fā)現(xiàn)汽輪機軸靠近后軸承座擋汽板處有明顯的亮點。

汽輪機6月26日3:35分開始升轉(zhuǎn)速情況見曲線圖：

圖1 升轉(zhuǎn)速情況曲線圖

注：根據(jù)曲線圖顯示：2019年6月26日3:35分20秒時，汽輪機轉(zhuǎn)速為1632.893轉(zhuǎn)/分鐘，氣輪機進氣側(cè)B點軸振動值為483.076μm、進氣側(cè)A點軸振動值為406.222μm，氣輪機排氣側(cè)A點軸振動值為417.740μm。

考慮到再繼續(xù)升速將對汽輪機產(chǎn)生破壞性作用，于是，放棄過臨界轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速1906轉(zhuǎn)/分鐘）的計劃，停機對汽輪機進行檢查。汽輪機盤車冷卻至7月1日，拆除汽輪機上蓋，吊出轉(zhuǎn)子檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子及缸體多處擦傷。對轉(zhuǎn)子做低速動平衡檢測，發(fā)現(xiàn)第6組葉輪圍帶處彎曲值達到0.55mm，判斷轉(zhuǎn)子已產(chǎn)生變形。

汽輪機磨損情況見圖2。

下汽缸磨損情況：

圖2 汽輪機磨損情況

2 轉(zhuǎn)子變形原因分析

（1）轉(zhuǎn)子在低轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分中運行時間過長，運行時蒸汽處于放空狀態(tài)，蒸汽管道因熱膨脹產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用于氣缸上，使缸體變形、轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱變形，汽輪機動靜部分的同心度及間隙受到破壞，造成缸體和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生動靜碰擦、轉(zhuǎn)子局部過熱，汽輪機振動加劇，是造成轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彎曲變形的直接原因。

（2）操作人員對汽輪機低轉(zhuǎn)速運行時轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱變形帶來的風險預(yù)估不足，汽輪機進汽測、排汽測振動大時未停機查找原因并采取有效措施消除振動，而是多次強行沖轉(zhuǎn)汽輪機，從而引起強烈振動，使得汽輪機動靜間隙消失，引起轉(zhuǎn)子與靜止部分發(fā)生摩擦，摩擦部分的轉(zhuǎn)子局部過熱，以致使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生永久性彎曲變形，這是轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彎曲變形的又一直接原因。

（3）裝置聯(lián)鎖未按規(guī)程投用，管理不完善，設(shè)備異常時未起到保護作用，導(dǎo)致了事故進一步擴大，是造成產(chǎn)生彎曲變形的間接原因：汽輪機減轉(zhuǎn)速過程中解除汽輪機振動聯(lián)鎖，在提升轉(zhuǎn)速過臨界轉(zhuǎn)速時未投入聯(lián)鎖,導(dǎo)致汽輪機機組振動值超過設(shè)定100μm的聯(lián)鎖跳停值時汽輪機未及時聯(lián)鎖停機。

3 轉(zhuǎn)子修復(fù)

經(jīng)聯(lián)系汽輪機生產(chǎn)廠家，要求將變形轉(zhuǎn)子返該公司檢測后才能確定是否具有修復(fù)價值。變形轉(zhuǎn)子裝車返汽輪機生產(chǎn)廠檢測，軸彎曲最大值為0.7mm，汽輪機聯(lián)軸器端有扭曲，轉(zhuǎn)子材質(zhì)具備應(yīng)有的強度，具有修復(fù)價值。修復(fù)方法為采用加工高點的方法來修復(fù)轉(zhuǎn)子，修復(fù)時固定兩端頂針孔來加工轉(zhuǎn)子高點，并通過對轉(zhuǎn)子做動平衡試驗、臨界轉(zhuǎn)速試驗和超高轉(zhuǎn)速飛錘試驗，試驗合格后，測量前軸瓦軸頸跳動值為0.005mm，后軸瓦（聯(lián)軸器端）軸頸跳動值為0.045mm。修復(fù)后的轉(zhuǎn)子運回裝置安裝使用，運行一年，未出現(xiàn)轉(zhuǎn)子異常振動情況。

4 防范措施

4.1 優(yōu)化工藝操作

（1）裝置停車時，汽輪機同步停車，嚴禁汽輪機在低轉(zhuǎn)速下長時間運行。

（2）優(yōu)化汽輪機開車：

①汽輪機暖管、暖機沖轉(zhuǎn)前，開機時進汽溫度應(yīng)不低于425℃；

②嚴格控制上下缸溫差小于50℃，最佳控制小于35℃以下；

③汽輪機嚴禁在低轉(zhuǎn)速下長時間暖機，暖機時間控制在態(tài)不能超過20分鐘，熱態(tài)不能超過10分鐘；

④重視汽輪機暖機排氣溫度變化情況，把汽輪機暖機排氣溫度納入操作管理。

4.2 優(yōu)化聯(lián)鎖設(shè)置

按轉(zhuǎn)速分段設(shè)置聯(lián)鎖控制，開車前投用聯(lián)鎖。

4.3 技術(shù)措施

（1）汽輪機安裝或檢維修時，應(yīng)嚴格按照技術(shù)參數(shù)調(diào)整動靜部件間隙，汽輪機沖轉(zhuǎn)前的轉(zhuǎn)子振動值、上下缸溫差、主蒸汽及再熱蒸汽的溫度等必須符合有關(guān)規(guī)定，否則，禁止啟動。

（2）停機后應(yīng)立即投入盤車，當盤車電流比正常值大，振動或聲音異常時，應(yīng)及時分析處理。自動盤車當軸封摩擦嚴重時，應(yīng)先改為手動方式盤車180°,待摩擦基本消失后，投入連續(xù)盤車。

（3）汽輪機沖轉(zhuǎn)前應(yīng)進行充分盤車,一般不少于4小時，盡可能避免中間停止盤車。若盤車中斷，應(yīng)重新計時。

（4）熱態(tài)啟動前，應(yīng)檢查停機記錄并與正常停機曲線比較，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理。

（5）熱態(tài)啟動時，應(yīng)先投軸封后抽真空，高壓軸封使用的高溫汽源需與軸封金屬溫度相匹配，軸封蒸汽管道應(yīng)充分暖管、疏水，防止水或冷氣從軸封進入汽輪機。

（6）對操作規(guī)程和檢修維護規(guī)程進行清理和完善，編制檢修和操作作業(yè)指導(dǎo)書指導(dǎo)作業(yè)。

5 結(jié)語

汽輪機是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，也用于冶金工業(yè)、化學工業(yè)、艦船動力裝置中，統(tǒng)計表明，86%的汽輪機轉(zhuǎn)子彎曲事故是由于轉(zhuǎn)子碰擦引起的，而其中80%以上是機組熱態(tài)啟動時發(fā)生的，汽輪機轉(zhuǎn)子一旦發(fā)生彎曲變形，將使企業(yè)和社會產(chǎn)生巨大經(jīng)濟損失。規(guī)范汽輪機檢維修和汽輪機操作，提高設(shè)備維修人員和操作人員的工作技能，能有效預(yù)防汽輪機轉(zhuǎn)子發(fā)生變形事故，對企業(yè)維持正常的生產(chǎn)次序、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益起到積極的作用。