一、事故前工況
2017年5月19日, 某熱電廠2、12號機組運行正常, 1號機組C修, 11號機組停備。
2號機組事故前純凝工況運行, 負荷272MW, 主汽流量903T/h, 主汽壓力14.73MPa, 主汽溫度526℃, 再熱汽溫541℃, A、B、C、D磨煤機運行, 總煤量128噸, 汽輪機軸振1X振動50µm, 1Y振動57µm。
二、事故經過
2017年05月19日08時23分12秒, 2號汽輪機軸振1X由50µm突升至252µm,1Y由57µm突升至240µm,2號機組ETS “軸振非常高”保護動作, 機組跳閘, 鍋爐MFT, 發電機解列。
三、事故後檢查及處理情況(設備損壞和經濟損失)
機組跳閘後, 機組軸系振動恢復正常, 檢查機組惰走曲線正常, 全面檢查汽輪機本體及附屬設備, 無軸瓦及其它設備損壞的現象, 同時檢查熱控各測點和邏輯均正常。
設備損壞:無。
此間少發電量:59萬千瓦時。
對供熱的影響:無
四、原因分析
1.大負荷工況下高壓缸汽流激振, 引發機組振動保護動作。
2017年3月初, 發現2號機組存在主蒸汽流量大於900t/h時1瓦、2瓦振動突升的問題, 我廠邀請西北所、熱工研究院、原汽輪機製造廠專家、西北調試所於2017年3月14日多次進行供熱工況的振動試驗, 在試驗中, 在CV4閥門開啟時機組振動有升高趨勢, 尤其是CV4開度大於25%時機組振動突增(額定工況下滿負荷CV4開度最大為14%, 僅當初參數低於額定值較大時, CV4開度會超過25%), 根據試驗結果分析振動的原因為:一是大流量下汽流激振引發振動,
根據實驗結果和原因分析制定的控制措施和消除方案為:
1)將2號機組CV4調閥最大開度限制在25%。
2)在4月份2號機組C修中墊高1瓦以增加其穩定性, 在機組啟動後觀察調整效果, 如果振動消除則無需揭缸處理。 若1瓦調整後機組振動未消除, 利用2號機組下次A修機會揭缸檢查處理。
在4月份2號機組C修時將1瓦墊高12μm, 並於5月4日成功並網, 按照規程規定單閥運行72小時後切換為順序閥並進行2號機組純凝工況下機組振動試驗, 試驗結果表明主汽參數額定時, 機組帶額定負荷時振動均小於120μm, 此時CV4不打開;之後進行多次變主參數試驗, 結果表明機組帶額定負荷時, CV4最大開度14%, 振動均小於180μm, 運行調整可控。
2.運行人員對參數異常調整不及時
5月19日08:02, 2號機組AGC指令由189MW加至260MW, 08:21,主汽壓力從15.2MPa開始下降, AGC指令繼續增加負荷至277MW, 機組實際負荷加至272MW, 主汽壓力持續下降至14.73MPa(滑壓曲線對應主汽壓力應為16.7MPa)、主汽溫度持續下降至526℃(額定主汽溫度為537℃), 運行人員發現主參數偏低較大, 但未及時進行手動干預調整, 08:23,因主汽參數低, CV3調閥全開, CV4調閥迅速開至24%, 汽輪機軸振1X由50µm突升至252µm,軸振1Y由57µm突升至240µm,2號機組ETS“軸振非常高”保護動作跳機, 保護動作正確(保護設定為任一軸振大於250µm, 相鄰軸振大於127µm跳機)。
五、暴露問題
1. 設備管理存在問題。 在4月份2號機組C修中採用墊高1瓦以增加其穩定性消除振動的初步方案未能徹底解決2號機組大流量下汽流激振引發振動的隱患。
2.技術分析不徹底。
3.運行管理存在問題。 發電部針對2號機組振動進行了多次試驗, 編制《機組運行期間若干注意事項》, 用以指導大負荷期間機組振動控制, 個別運行人員對措施中“不允許低參數大流量運行”等條款的學習掌握不透徹、執行不到位。
4.運行人員技術培訓不到位。 運行人員在機組運行中過度依賴協調控制, 在主參數偏離較大時, 手動干預及調整的技術方法掌握不足。
六、防範措施
1.利用機組A修對2號機組進行揭缸檢修, 徹底解決設備問題。
2.經過2號機組多次試驗結果表明, 2號機組CV4調閥開度大於20%時, 機組振動突升, 目前將2號機組CV4調閥最大開度強制限制在18%。
3.發電部組織300MW機組全部運行人員對《機組運行期間若干注意事項》進行專題學習, 並進行機組大負荷下參數協調及手動控制的模擬演練。
延伸閱讀
瓦振:即軸承座振動, 簡稱軸承振動。 它是以支承轉子的軸承座振動的峰峰值(雙振幅)為評定尺度。 其評定標準以軸承座的垂直、水準、軸向三個方向的振動中最數值為評定依據。
軸振:轉軸振動, 轉軸的徑向振動。 軸振分為相對振動和絕對振動, 這是兩種測量方式, 用接觸式感測器(如速度感測器)測量轉軸相對于地面的振動為絕對振動, 接觸式感測器(渦流探頭)測量轉軸相對於軸承座的振動為相對振動,或者用一個非接觸式感測器和一個慣性式感測器組成的複合感測器測量轉的絕對振動。對於瓦振、軸振都可以帶保護,這因各廠要求不同而不同,一般情況是同一個瓦的一個瓦振信號和兩個軸振信號3取2保護。
現在,軸振多採用電渦流感測器測得轉子相對振動值;用速度,加速度感測器測得的絕對值即瓦振來實現對旋轉設備運行狀態進行監測。
汽輪機主保護
序號
項 目
保護定值
備註
1
就地機頭手動打閘
2
手動打閘(跳閘盤上的緊急停機按鈕並確認)
3
機械超速遮斷
動作轉速3260—3330r/min
跳機
5
潤滑油壓低
0.06MPa
跳機
6
真空低
-36KPa
跳機
7
軸向位移大
+1.0mm、
-1.2mm
跳機
8
高壓缸相對脹差大
+6.0mm、
-2.8mm
跳機
9
低壓缸絕對膨脹大
+8.5mm、
-2.5mm
跳機
10
DEH超速
3300r/min
跳機
11
TSI電超速
3300r/min
跳機
12
MFT保護動作且汽包水位高Ⅳ值延時5s
+300mm
跳機
MFT保護動作且主汽溫10min下降50℃
跳機
MFT保護動作且再熱汽溫10min下降50℃
跳機
13
任意軸振≥260μm且任意瓦振≥50μm
跳機
任一瓦一點軸振≥260μm且該瓦另一點≥110μm
跳機
14
DEH失電停機
跳機
15
DEH排汽壓力高
55KPa
跳機
16
EH油壓低停機
9.8MPa
跳機
17
發電機故障
跳機
18
汽輪機軸承支撐瓦溫保護:#2瓦—軸承支撐瓦溫度高且本軸承回油溫度高報警延時2s;其餘瓦—軸承支持瓦溫1、2和回油溫度報警三取二延時2s
瓦溫105℃
回油溫度65℃報警
且汽機瓦溫保護投入跳機
汽輪機推力瓦工作瓦溫保護:奇數瓦溫五取一、偶數瓦溫五取一、工作瓦回油溫度報警三取二延時2s
瓦溫105℃
回油溫度
65℃報警
且汽機瓦溫保護投入跳機
汽輪機推力瓦定位瓦溫保護:定位瓦1溫度、3溫度、5溫度、7溫度、9溫度、定位瓦回油溫度報警六取二延時2s
瓦溫105℃
回油溫度65℃報警
且汽機瓦溫保護投入跳機
19
主油箱油位
-230mm
手動打閘
20
汽機推力軸承回油溫度達高
75℃
手動打閘
21
汽輪機金屬瓦溫高
105℃
手動打閘
汽輪機調節保安系統
1 調節保安系統主要功能
1.1 汽輪機調節保安系統的遠方掛閘控制。
1.2 當汽輪機轉速超過額定轉速的103%(即3090 r/min)時,OPC電磁閥組動作,關閉各調節汽門。
1.3 當汽輪機轉速超過額定轉速的110%(即3300 r/min)時,AST電磁閥動作,泄掉AST母管的油壓並關閉主汽閥和各調節汽門,機組停機。
1.4 當汽輪機轉速超過額定轉速的110—112%時(即3300—3360 r/min),撞擊子彈出,危急遮斷器動作,保安油跌落,使薄膜閥打開,泄掉EH油系統的AST油壓、主汽閥和各調節汽門關閉,機組停機。
1.5汽輪機調節保安系統危急遮斷保護功能(機械超速保護111—112%及電超速保護AST(110%))
1.6 汽閥線上活動試驗功能。
1.7 急遮斷器撞擊子線上活動試驗。
1.8 汽輪機轉速控制,並網控制,負荷控制功能。
1.9 就地手動/集控室手動/DEH自動打閘停機功能。
1.10 線上進行EH油壓低,潤滑油壓低。
2 調節保安性能指標
2.1 空轉轉速波動: ≤±1r/min
2.2 轉速控制範圍可達: 0—3500r/min
2.3 負荷控制精度: ±1MW。
2.4 負荷控制範圍: 0—115%額定負荷
2.5 系統遲緩率≤0.06%。
2.6 轉速不等率: 3%—6%範圍內可調
2.7 當汽輪機從額定工況甩負荷時,最大升速:小於7%額定轉速,並維持空轉。
2.8 油動機全行程快速關閉時間≤0.15秒。
2.9 系統控制運算週期<50ms(最快)。
2.10 DEH平均連續無故障執行時間>8000小時,電控裝置>20000小時。
2.11 系統可用率>99.9%。
接觸式感測器(渦流探頭)測量轉軸相對於軸承座的振動為相對振動,或者用一個非接觸式感測器和一個慣性式感測器組成的複合感測器測量轉的絕對振動。對於瓦振、軸振都可以帶保護,這因各廠要求不同而不同,一般情況是同一個瓦的一個瓦振信號和兩個軸振信號3取2保護。現在,軸振多採用電渦流感測器測得轉子相對振動值;用速度,加速度感測器測得的絕對值即瓦振來實現對旋轉設備運行狀態進行監測。
汽輪機主保護
序號
項 目
保護定值
備註
1
就地機頭手動打閘
2
手動打閘(跳閘盤上的緊急停機按鈕並確認)
3
機械超速遮斷
動作轉速3260—3330r/min
跳機
5
潤滑油壓低
0.06MPa
跳機
6
真空低
-36KPa
跳機
7
軸向位移大
+1.0mm、
-1.2mm
跳機
8
高壓缸相對脹差大
+6.0mm、
-2.8mm
跳機
9
低壓缸絕對膨脹大
+8.5mm、
-2.5mm
跳機
10
DEH超速
3300r/min
跳機
11
TSI電超速
3300r/min
跳機
12
MFT保護動作且汽包水位高Ⅳ值延時5s
+300mm
跳機
MFT保護動作且主汽溫10min下降50℃
跳機
MFT保護動作且再熱汽溫10min下降50℃
跳機
13
任意軸振≥260μm且任意瓦振≥50μm
跳機
任一瓦一點軸振≥260μm且該瓦另一點≥110μm
跳機
14
DEH失電停機
跳機
15
DEH排汽壓力高
55KPa
跳機
16
EH油壓低停機
9.8MPa
跳機
17
發電機故障
跳機
18
汽輪機軸承支撐瓦溫保護:#2瓦—軸承支撐瓦溫度高且本軸承回油溫度高報警延時2s;其餘瓦—軸承支持瓦溫1、2和回油溫度報警三取二延時2s
瓦溫105℃
回油溫度65℃報警
且汽機瓦溫保護投入跳機
汽輪機推力瓦工作瓦溫保護:奇數瓦溫五取一、偶數瓦溫五取一、工作瓦回油溫度報警三取二延時2s
瓦溫105℃
回油溫度
65℃報警
且汽機瓦溫保護投入跳機
汽輪機推力瓦定位瓦溫保護:定位瓦1溫度、3溫度、5溫度、7溫度、9溫度、定位瓦回油溫度報警六取二延時2s
瓦溫105℃
回油溫度65℃報警
且汽機瓦溫保護投入跳機
19
主油箱油位
-230mm
手動打閘
20
汽機推力軸承回油溫度達高
75℃
手動打閘
21
汽輪機金屬瓦溫高
105℃
手動打閘
汽輪機調節保安系統
1 調節保安系統主要功能
1.1 汽輪機調節保安系統的遠方掛閘控制。
1.2 當汽輪機轉速超過額定轉速的103%(即3090 r/min)時,OPC電磁閥組動作,關閉各調節汽門。
1.3 當汽輪機轉速超過額定轉速的110%(即3300 r/min)時,AST電磁閥動作,泄掉AST母管的油壓並關閉主汽閥和各調節汽門,機組停機。
1.4 當汽輪機轉速超過額定轉速的110—112%時(即3300—3360 r/min),撞擊子彈出,危急遮斷器動作,保安油跌落,使薄膜閥打開,泄掉EH油系統的AST油壓、主汽閥和各調節汽門關閉,機組停機。
1.5汽輪機調節保安系統危急遮斷保護功能(機械超速保護111—112%及電超速保護AST(110%))
1.6 汽閥線上活動試驗功能。
1.7 急遮斷器撞擊子線上活動試驗。
1.8 汽輪機轉速控制,並網控制,負荷控制功能。
1.9 就地手動/集控室手動/DEH自動打閘停機功能。
1.10 線上進行EH油壓低,潤滑油壓低。
2 調節保安性能指標
2.1 空轉轉速波動: ≤±1r/min
2.2 轉速控制範圍可達: 0—3500r/min
2.3 負荷控制精度: ±1MW。
2.4 負荷控制範圍: 0—115%額定負荷
2.5 系統遲緩率≤0.06%。
2.6 轉速不等率: 3%—6%範圍內可調
2.7 當汽輪機從額定工況甩負荷時,最大升速:小於7%額定轉速,並維持空轉。
2.8 油動機全行程快速關閉時間≤0.15秒。
2.9 系統控制運算週期<50ms(最快)。
2.10 DEH平均連續無故障執行時間>8000小時,電控裝置>20000小時。
2.11 系統可用率>99.9%。