海薩600mw機(jī)組汽動(dòng)給水泵燒瓦燒軸事故分析

海薩600mw機(jī)組汽動(dòng)給水泵燒瓦燒軸事故分析

0b汽動(dòng)回射中取得的事故給水泵群是大型火力發(fā)電所不可或缺的輔助設(shè)備，其功能和地位非常重要。印度海薩拉吉夫·甘地火力發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組在14天帶負(fù)荷連續(xù)試運(yùn)中,發(fā)生了B汽動(dòng)給水泵驅(qū)動(dòng)端燒瓦燒軸事故。分析原因,主要應(yīng)是潤(rùn)滑油攜帶的機(jī)械雜質(zhì)。這次事故不但造成了給水泵嚴(yán)重?fù)p壞,需返廠修理,經(jīng)濟(jì)損失很大,而且使機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間缺乏一臺(tái)主要輔助設(shè)備,使給水系統(tǒng)無(wú)備用手段,不利于機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這次事故也暴露了印度電力工程管理上的一些問(wèn)題,如印方不重視安裝質(zhì)量,監(jiān)督缺失,對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)清潔度的重要性認(rèn)識(shí)不夠,執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán);中方管理也存在不足等,教訓(xùn)深刻。1fk4e39im型給水泵海薩工程裝備2臺(tái)亞臨界參數(shù)600MW火力發(fā)電機(jī)組,每臺(tái)機(jī)組鍋爐主給水系統(tǒng)配置2臺(tái)50%容量的汽動(dòng)主給水泵組,1臺(tái)50%容量的電動(dòng)給水泵組。3臺(tái)主給水泵都是上海電力修造總廠生產(chǎn)的FK4E39(I)M型給水泵,其主要參數(shù)為:流量1283t/h,轉(zhuǎn)速5572r/min,功率7660kW,出口揚(yáng)程2068m,必需汽蝕余量55m,效率84.6%。給水泵組采用機(jī)械密封,密封冷卻水采用0.9MPa的閉式冷卻水。泵組無(wú)暖泵系統(tǒng)。軸承為滑動(dòng)軸承+推力軸承型式,潤(rùn)滑油由驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)供給。驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的ND(Z)84/79/07型鍋爐給水泵用單缸、沖動(dòng)式、單流、凝汽式、可變?nèi)肟趨?shù)、冷再蒸汽切換、變速、變功率汽輪機(jī)。2調(diào)查并總結(jié)了挖掘機(jī)事故發(fā)生的過(guò)程和結(jié)果2.1b汽泵跳閘結(jié)果2010年8月17日,海薩工程1號(hào)機(jī)組14天連續(xù)帶負(fù)荷試運(yùn)進(jìn)入第11天。自進(jìn)入試運(yùn)計(jì)時(shí)之后,為了保證機(jī)組穩(wěn)定,給水系統(tǒng)一直是3泵并列運(yùn)行,沒(méi)有把電泵轉(zhuǎn)入備用。給水調(diào)節(jié)在自動(dòng)方式,汽泵組自動(dòng)而電泵組手動(dòng)。事故前,B汽泵組運(yùn)行平穩(wěn),從運(yùn)行記錄(見(jiàn)表1)可以看出,泵組振動(dòng)穩(wěn)定在40um左右,軸承金屬溫度保持在64℃左右,潤(rùn)滑油壓力0.25MPa左右,密封水回水溫度等參數(shù)正常。當(dāng)運(yùn)行到23點(diǎn)53分時(shí),B汽泵因驅(qū)動(dòng)端徑向軸承溫度高保護(hù)動(dòng)作而跳閘。跳閘發(fā)生時(shí),機(jī)組負(fù)荷505MW,鍋爐給水流量1515t/h,潤(rùn)滑油壓0.25MPa未變,給水泵轉(zhuǎn)速4670r/min。振動(dòng)變化方面,跳閘前驅(qū)動(dòng)端44um,非驅(qū)動(dòng)端31um,保持平穩(wěn),直到跳閘前5min,驅(qū)動(dòng)端開(kāi)始出現(xiàn)振動(dòng)值下降。跳閘時(shí)X方向?yàn)?um,Y方向?yàn)?6um。跳閘后3min,給水泵轉(zhuǎn)速降至0,振動(dòng)全部到0。在跳閘前后8min期間,X及Y方向振動(dòng)曲線呈連續(xù)下降波動(dòng)形狀,但Y方向在跳閘后1min降至0。軸瓦溫度方面,因泵組軸承溫度當(dāng)時(shí)沒(méi)有歷史記錄,無(wú)法獲得跳閘前后的溫度變化數(shù)據(jù)。B汽泵跳閘后20s,給水流量從1515t/h下降到777t/h,跳閘后49s,運(yùn)行人員開(kāi)始手動(dòng)提升電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速,25s把液力耦合器勺管開(kāi)度從初始35%增加到58.8%,40s給水流量恢復(fù)到1524t/h,對(duì)鍋爐運(yùn)行未造成大的擾動(dòng),機(jī)組負(fù)荷維持505MW基本不變。跳閘發(fā)生后,印方人員背著中方更換了損壞的振動(dòng)探頭,對(duì)瓦溫高的真實(shí)原因未作深入檢查,中方也沒(méi)有細(xì)究,在8月18日凌晨1點(diǎn)59分又啟動(dòng)了B小機(jī)。B小機(jī)啟動(dòng)后,進(jìn)行了一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的低速持續(xù)過(guò)程,在此期間驅(qū)動(dòng)端軸承溫度由42℃升至49℃,沒(méi)有明顯變化。振動(dòng)比跳閘前有所升高,并且隨著轉(zhuǎn)速升高而增加。到2點(diǎn)42分,當(dāng)小機(jī)轉(zhuǎn)速升至2200r/min時(shí),泵組自由端振動(dòng)大保護(hù)動(dòng)作再次跳閘。由于歷史記錄間隔大的原因,這次也沒(méi)采集到跳閘時(shí)的振動(dòng)峰值,所以歷史數(shù)據(jù)顯示只有30um,屬于正常,而操作員站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)卻達(dá)到了保護(hù)限值,SOE有跳閘報(bào)警信號(hào)。這次跳閘被認(rèn)為是暖泵問(wèn)題所引起,故沒(méi)做細(xì)致檢查,即在2點(diǎn)48分掛閘再次啟動(dòng)了小機(jī)。B汽泵再次啟動(dòng)后,小機(jī)直接往上升速,開(kāi)始B汽泵并泵操作。隨著轉(zhuǎn)速提高,驅(qū)動(dòng)端徑向軸瓦溫度和振動(dòng)跟著上升,到3點(diǎn)11分,瓦溫達(dá)到91℃,保護(hù)動(dòng)作跳閘,小機(jī)調(diào)門關(guān)閉,轉(zhuǎn)速?gòu)?049r/min迅速下降,4min轉(zhuǎn)速至0。跳閘后,瓦溫繼續(xù)上升,3點(diǎn)13分達(dá)到峰值113℃,隨后下降。這次跳閘后,現(xiàn)場(chǎng)初步檢查發(fā)現(xiàn)密封水溫度也很高,認(rèn)為機(jī)械密封已經(jīng)損壞,遂決定停泵檢修。2.2機(jī)械密封自由基磨損B汽動(dòng)給水泵組再次瓦溫高跳閘后,做好泵組檢修前的隔離措施,中印雙方人員開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行檢查。這次只檢查了泵部驅(qū)動(dòng)端和油系統(tǒng),因軸頸磨損嚴(yán)重,芯包需要抽出返廠,就未再檢查自由端的軸承狀況。這次給水泵事故造成了驅(qū)動(dòng)端軸瓦損壞,在軸頸上產(chǎn)生深度摩擦凹槽,轉(zhuǎn)子大軸報(bào)廢;同時(shí),也產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封損壞、振動(dòng)探頭損壞及潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水等后果。(1)拆出驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)探頭檢查,X/Y向兩個(gè)新更換的探頭也已磨損。4個(gè)損壞探頭的表面均磨損發(fā)黑,有摩擦灼燒跡象,前端有碰撞變形現(xiàn)象,但線圈銅絲未斷。檢查自由端探頭,沒(méi)有出現(xiàn)磨損。加上第一次磨損的探頭,共損壞4個(gè)振動(dòng)探頭。(2)打開(kāi)驅(qū)動(dòng)端軸承蓋,發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封的螺栓有一個(gè)在滲水,其余有水流的痕跡。機(jī)械密封水漏入到了軸承箱中,說(shuō)明機(jī)械密封已經(jīng)損壞。(3)驅(qū)動(dòng)端徑向軸承瓦塊靠泵側(cè)位置有20mm寬的嚴(yán)重磨損,邊緣烏金熔化,在瓦塊兩側(cè)入口處堆積有烏金熔渣,上瓦塊兩端邊緣有堅(jiān)硬熔渣,中間部分發(fā)黑,有熔化和摩擦痕跡,靠聯(lián)軸器側(cè)瓦塊部分有輕微沒(méi)損,部分光亮,見(jiàn)圖1。(4)軸頸在瓦塊邊緣磨損處磨出一道寬約15mm,最深處約10mm的V形凹槽,如圖2。V形凹槽兩側(cè)軸頸有高溫過(guò)火的現(xiàn)象。軸頸與軸瓦接觸部位,除刻槽外,其余部位磨損痕跡不明顯。(5)軸瓦溫度測(cè)溫元件測(cè)量值正確,沒(méi)有損壞。(6)檢查B小機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng),濾網(wǎng)有金屬屑。檢查油箱,油箱底部放出不少污水。(7)自由端軸承箱未打開(kāi)檢查,但從振動(dòng)及徑向軸瓦和推力軸瓦溫度看,測(cè)量均正常,應(yīng)當(dāng)沒(méi)有問(wèn)題。(8)轉(zhuǎn)子軸頸摩擦出V形深槽,現(xiàn)場(chǎng)不能修復(fù),需要返回廠家內(nèi)更換新軸,造成給水泵較為嚴(yán)重地?fù)p壞。3原因分析從現(xiàn)場(chǎng)磨損現(xiàn)象及運(yùn)行參數(shù)歷史記錄,對(duì)這次事故的原因作如下分析和探討。3.1化學(xué)中損傷的原因瓦塊烏金磨損,是由于高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸瓦與軸之間的油膜被破壞,金屬直接摩擦的結(jié)果。其原因很復(fù)雜,如潤(rùn)滑油中含有雜質(zhì)、潤(rùn)滑油中含水、潤(rùn)滑油壓不夠造成供油不足、安裝時(shí)瓦面損傷、有害的化學(xué)反應(yīng)等,它們都可能導(dǎo)致發(fā)生潤(rùn)滑臨界狀態(tài)或破壞油膜,進(jìn)而損壞軸承。缺油、油中含水和有害化學(xué)反應(yīng)對(duì)軸瓦的損傷現(xiàn)象與現(xiàn)場(chǎng)不符,查潤(rùn)滑油壓歷史數(shù)據(jù),是正常的,所以基本可以排除這些因素。從本次事故燒瓦的現(xiàn)象看,瓦塊燒蝕的是局部邊緣部分,因此,產(chǎn)生的主要原因應(yīng)該是潤(rùn)滑油中的堅(jiān)硬雜質(zhì)或安裝時(shí)瓦面局部有損傷。因?yàn)樵?月份泵驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封因磨損泄漏而更換過(guò),在那次檢修中是否傷害了瓦塊是個(gè)不可追溯的未知數(shù),因此不能排除其可能性。潤(rùn)滑油中攜帶來(lái)的較大顆粒、堅(jiān)硬雜質(zhì)是概率最大的原因,這些雜質(zhì)有可能是原來(lái)遺留在油管道中未被沖洗出來(lái)的金屬屑或沙粒,或是脫落的金屬毛刺等。這些顆粒進(jìn)入軸瓦間隙中,擦傷瓦塊,造成局部油膜破壞,又進(jìn)一步損傷,如此惡性循環(huán)而在局部產(chǎn)生高溫,使烏金熔化。有人懷疑進(jìn)入瓦中的雜質(zhì)是磨損的探頭線圈,但從歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)看出,振動(dòng)數(shù)據(jù)變化是連續(xù)曲線,直到跳閘后1min,X/Y向探頭仍有振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出,這說(shuō)明線圈沒(méi)有斷裂,檢查探頭也驗(yàn)證了這一點(diǎn),所以這種懷疑應(yīng)是不能成立的。3.2高溫高溫下產(chǎn)生高溫軸頸切出深槽,這主要是軸頸與烏金熔渣在高轉(zhuǎn)速下較長(zhǎng)時(shí)間摩擦的結(jié)果。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與堆積在瓦口的金屬屑摩擦,產(chǎn)生大量熱量,在軸摩擦處產(chǎn)生高溫,加速了對(duì)軸金屬的磨蝕。烏金熔化后在油冷卻下結(jié)成堅(jiān)硬的塊,其中也夾雜了硬度高的金屬及氧化物顆粒,對(duì)軸的磨蝕更加厲害。因?yàn)橥邷厥峭ㄟ^(guò)瓦塊傳導(dǎo)到測(cè)溫元件的,不能及時(shí)反映出摩擦處的溫度,溫度上升比較慢,所以沒(méi)有及時(shí)停止運(yùn)行,造成比較長(zhǎng)時(shí)間地磨蝕。根據(jù)事故現(xiàn)象分析,第一次溫度高保護(hù)跳閘前即已造成了磨損,但不會(huì)這么嚴(yán)重,第二次啟動(dòng)后加劇了磨損程度。3.3接頭安裝不對(duì)振動(dòng)探頭產(chǎn)生損壞的因素,一是探頭與軸直接接觸產(chǎn)生摩擦;二是軸劇烈振動(dòng)碰摩探頭。有人認(rèn)為是探頭安裝太深與軸直接摩擦造成,但泵已經(jīng)運(yùn)行了幾個(gè)月的時(shí)間,如安裝不對(duì)則應(yīng)該早就磨了。從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)看,探頭插入極限深度也不會(huì)與軸接觸。從歷史數(shù)據(jù)看,8月8日啟動(dòng)B汽泵運(yùn)行后,振動(dòng)數(shù)值穩(wěn)定。跳閘前后振動(dòng)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)也可以證明探頭正常,所以安裝不正確造成接觸這種說(shuō)法不能成立。從探頭損壞現(xiàn)象看,應(yīng)是在泵組振動(dòng)的時(shí)候產(chǎn)生了觸碰。因?yàn)楫?dāng)探頭與軸間隙偏小,沒(méi)有達(dá)到要求的1mm,又加上軸受熱膨脹,當(dāng)軸承油膜破壞發(fā)生劇烈振動(dòng)的時(shí)候,就可能與軸頸接觸。所以振動(dòng)和受熱膨脹是探頭磨損的主要原因。3.4接頭溫度對(duì)紗線電阻的影響在第一次跳閘前5min,驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)數(shù)據(jù)才開(kāi)始從44um下降,曲線呈波動(dòng)下降形狀,而自由端沒(méi)有變化,這可以推定驅(qū)動(dòng)端探頭附近出現(xiàn)異常,探頭間隙產(chǎn)生了變化。這種異常最大的誘因就是高溫。軸頸與烏金熔渣摩擦產(chǎn)生很高的溫度,因?yàn)樘筋^距離瓦塊10mm左右,距離很近,所以探頭處的溫度也會(huì)升高;熱量沿軸傳導(dǎo),探頭處軸溫度也將升高。這樣會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)作用:(1)軸溫度升高會(huì)產(chǎn)生膨脹,使探頭間隙變小。從理論計(jì)算可知膨脹對(duì)間隙有較大影響:泵軸材料為2Cr13不銹鋼,如軸溫升高到200℃,膨脹量為0.3mm左右;溫度300℃時(shí),膨脹量為0.45mm左右;(2)探頭溫度升高使線圈電阻也增加。這兩個(gè)因素都會(huì)使輸出電壓減小,振動(dòng)數(shù)值下降。3.5機(jī)械密封漏出率低的原因事故后檢查潤(rùn)滑油系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)帶水。水來(lái)源主要有冷油器泄漏、軸封蒸汽漏入軸承座及水泵組機(jī)械密封水漏入軸承中。現(xiàn)場(chǎng)檢查可以排除前兩個(gè)因素,就只有機(jī)械密封漏水這個(gè)主要原因了?，F(xiàn)場(chǎng)檢查表明,泵組第一次跳閘前后密封水溫度正常,說(shuō)明機(jī)械密封此時(shí)并未損壞,但第二次溫度高跳閘后,密封水溫度超限值,這說(shuō)明此時(shí)機(jī)械密封已經(jīng)損壞漏水,而后來(lái)打開(kāi)機(jī)械密封檢查也證明了這一點(diǎn)。機(jī)械密封為什么損壞,從機(jī)械密封螺栓漏水來(lái)看,這可能是第二次啟動(dòng)后泵組振動(dòng)的原因,但機(jī)械密封損壞的具體原因要拆出進(jìn)行檢查分析后才能得出結(jié)論。4處理事故和改進(jìn)建議4.1事故后將其油泵系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查,最終是個(gè)(1)這次事故導(dǎo)致了泵驅(qū)動(dòng)端徑向軸瓦和軸頸的嚴(yán)重磨損,軸瓦可以現(xiàn)場(chǎng)更換,但軸在現(xiàn)場(chǎng)已失去修復(fù)的可能,必須返回廠家處理。驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封也被損壞,因此也需要更換。事故后,已把B汽泵整個(gè)芯包抽出,運(yùn)回廠家進(jìn)行處理。(2)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查和處理。放出油箱內(nèi)的潤(rùn)滑油,對(duì)油箱內(nèi)的沉積雜質(zhì)進(jìn)行清理,然后重新對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)行油循環(huán),直至油質(zhì)化驗(yàn)合格。(3)油循環(huán)合格后,檢查B小機(jī)的軸承并徹底清理軸承及軸承箱;檢查軸瓦的磨損情況并作相應(yīng)處理。(4)DCS系統(tǒng)歷史記錄不完善,一些重要參數(shù)沒(méi)有進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)庫(kù),影響對(duì)事故原因進(jìn)行分析。針對(duì)這一問(wèn)題,要求DCS廠家予以完善。4.2ds系統(tǒng)保護(hù)邏輯和報(bào)警信號(hào)進(jìn)了《環(huán)(1)所有汽泵組及電泵組潤(rùn)滑油系統(tǒng)加強(qiáng)濾油,定期取樣化驗(yàn),確保油質(zhì)合格,防止再次出現(xiàn)因油質(zhì)不合格對(duì)軸瓦造成損害事故。(2)根據(jù)給水泵廠家要求,泵機(jī)械密封水回水需要報(bào)警和跳閘保護(hù),但設(shè)計(jì)只采用了現(xiàn)場(chǎng)雙金屬溫度計(jì)測(cè)量,而無(wú)溫度高報(bào)警信號(hào)進(jìn)DCS系統(tǒng),這對(duì)監(jiān)視泵機(jī)械密封的運(yùn)行狀況缺乏實(shí)時(shí)信息,對(duì)泵組的安全運(yùn)行不利。要求設(shè)計(jì)增加DCS系統(tǒng)保護(hù)邏輯和報(bào)警信號(hào),最好增加遠(yuǎn)方溫度指示測(cè)點(diǎn)。(3)歷史記錄庫(kù)只設(shè)置了200個(gè)重要參數(shù)的歷史記錄,軸承溫度和油溫,入口流量等參數(shù)沒(méi)有進(jìn)入歷史記錄,無(wú)法查找保護(hù)動(dòng)作前溫度變化趨勢(shì),幫助分析原因。建議設(shè)計(jì)增加所有重要參數(shù)(如汽包壓力、主給水壓力、給水泵軸瓦溫度、爐膛壓力、主蒸汽流量等)的歷史記錄。(4)工程師站無(wú)法監(jiān)控操作員站的操作記錄,當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常和事故時(shí),不能追溯操作情況,不便于分析事故原因,需要進(jìn)行改進(jìn)。(5)重要參數(shù)的歷史記錄采集時(shí)間間隔要調(diào)整,減小采樣時(shí)間,防止再出現(xiàn)歷史記錄數(shù)據(jù)與操作員站畫面數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象。5中方需要系統(tǒng)治療(1)印方必須提高質(zhì)量意識(shí),重視過(guò)程控制,去掉弄虛作假的作風(fēng),否則類似事故還會(huì)發(fā)生。從主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的不干凈造成密封瓦磨損,密封油系統(tǒng)管道雜物堵塞導(dǎo)致發(fā)電機(jī)進(jìn)油事故,就可以證明印方對(duì)油質(zhì)的不認(rèn)真。(2)印度油質(zhì)化驗(yàn)機(jī)構(gòu)少,在本地沒(méi)有,化驗(yàn)油樣必須送首都新德里,所以印方都不送油樣到專門檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)化驗(yàn)。中方要查驗(yàn)油質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告時(shí),就用自己的化驗(yàn)儀器取個(gè)樣做