[摘? 要] 汽輪機潤滑油系統是保證汽輪機安全的重要系統，系統故障會造成斷油燒瓦事故。文章簡述了某135MW汽輪機停機惰走過程中，兩臺潤滑油泵同時不能正常供油所引起的斷油燒瓦事故，調查了事故的經過，分析了油泵不正常工作的原因。檢查、測量軸瓦的磨損情況，編制軸瓦更換及系統處理方案，從保證轉子正常盤車、軸瓦處理、油系統檢查及濾油處理、高壓汽封處理、轉子定位幾個方面進行處置，保證不彎軸，軸系中心不發生變化及油系統清潔。處理后開機，瓦溫及振動正常，結果理想。

[關鍵詞] 汽輪機惰走 潤滑油泵不起壓 氣體 斷油燒瓦 處理措施

1. 引言

汽輪機潤滑油系統是保證汽輪機安全運行的重要系統，一旦發生故障不能正常供油，將造成機組跳閘甚至發生斷油燒瓦事故。在全國發電機組的調試和運行期間，有過多起案例。從原因看，造成斷油的原因是各異的。本文所講述的汽輪機燒瓦事故，其主因也是斷油，但發生交、直流潤滑油泵同時不能供油的現象尚是罕見，很有特殊性。本次事故的基本情況是：新疆天業4X135MW機組工程在4號機組運行中，因2號電動給水泵底部排水管漏水需停泵進行檢修。當時機組帶125MW負荷運行，在進行倒泵操作過程中，因操作失誤，在1號電泵還沒有轉入正常供水的情況下，就把2號液力偶合器退出了運行，有60秒左右時間不能正常供水，致使汽包水位低保護動作，鍋爐MFT，汽輪機跳閘，發電機解列。在轉子惰走過程中，發生交、直流潤滑油泵同時都不能起壓，有5分鐘時間軸承斷油，使軸瓦燒壞，產生了嚴重后果。事故發生后，有關方面迅速采取了應對措施，組織各方專家對事故原因進行了勘查和分析，成立了檢修組織機構，編制了檢修方案，并制定了相應的防范措施。

1. 系統概況

汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產的C135/N150-13.24/535/535/1.3型高溫超高壓、一次中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機，發電機為哈爾濱電機廠QF-150-2型空冷發電機。額定出力：純凝工況150MW，抽汽工況135MW。汽輪機由一個高中壓缸和一個低壓缸組成，高中壓轉子和低壓轉子為無中心孔整鍛結構，兩轉子之間采用剛性聯軸器連接，整個汽輪機轉子為三點支承，前、中、后軸承座均為落地式結構，其中2號為推力支承聯合軸承，軸承支持瓦體部分為球面，可自定位；發電機軸承座單獨安裝在基礎上，為橢圓軸瓦^[1]。

汽輪機潤滑油系統由主油泵、冷油器、射油器、溢油閥、頂軸裝置、盤車裝置、排煙系統、油箱、啟動油泵、交流潤滑油泵、直流事故油泵、油位指示器、油壓降低保護裝置、油凈化系統、連接管道、閥門及儀表等組成。油箱為臥式油箱，外徑2532，長度6500，正常運行油位容積為18.5m³，停機最高油位時有效容積為22.5m³。交流潤滑油泵為立式離心油泵，轉速2950r/min，流量2800 l/min，出口壓力0.343MPa，功率37KW。直流事故油泵為立式離心油泵，轉速3000r/min，流量2400 l/min，出口壓力0.2MPa，功率17kw，直流220V電源^[2]。

1. 事故調查

汽輪機燒瓦事故發生后，通過查閱給水泵切換各參數、潤滑油壓、軸瓦金屬溫度、油泵電流等參數的DCS歷史記錄，詢問了調試人員現場發現的故障現象及所作的處理過程等，基本明確了事故起因及斷油燒瓦的原因。各參數的歷史記錄見表1。

表1 汽輪機潤滑油壓、主油泵出口油壓與汽輪機轉速歷史數據表：

3. 2008年9月22日， 機組帶125MW負荷運行。13:31:18水位低保護動作，鍋爐MFT。同時大聯鎖保護動作，汽輪機跳閘、發電機解列。汽輪機跳閘后，交流潤滑油泵聯鎖啟動運行。當13:34:12轉速下降到2068r/min后，潤滑油壓降至0.05MPa。在13:33:50時，潤滑油壓低至0.07MPa，聯鎖啟動直流油泵，但電機電流只有10.2A（正常時為71A），油壓仍下降。于13:37:06油壓降至0，軸承完全斷油，此時轉速為1435r/min。這說明聯鎖保護功能正常，不存在問題。
3. 當發現直流油泵仍不能起壓后，調試人員迅速到就地主油箱上察看，發現交、直流油泵出口壓力表沒有壓力，就擰開了壓力表進行排氣。當時的情況是，交流油泵沒有排氣聲，出口壓力仍沒有上來，但直流油泵的壓力表管排出了大量氣體。從記錄看，13:40:57直流油泵電流開始增加，13:42:24電流達到70.9A。13:42:00油壓上升到0.05MPa，13:42:09上升到0.10 MPa，開始正常供油。從完全斷油到正常供油，時間有5分鐘左右，軸瓦處于惰走干磨狀態。
3. 交流油泵繼續排氣，交流油泵出口壓力逐步建立。13:59:42直流油泵電流下降至58.4A，潤滑油壓提高至0.2 MPa，說明交流油泵已轉入正常工作狀態。進行壓力調整后，于14:13:54停止直流油泵，由交流油泵供油，潤滑油壓力0.15MPa。
3. 發現供油不正常后，凝汽器在13:37:54 破壞真空，13:46:18 真空下降至-16.6kPa。13:42:06停止高壓軸封供汽，13:50:24停止低壓軸封供汽。13:43:42汽輪機轉速降至0，投入盤車，但盤車電流很大，造成盤車電氣控制柜熱保護器燒壞。出現這個情況后，采取燜缸措施，進行手動盤車，同時迅速調用電廠檢修用盤車裝置到現場。拆除正式盤車裝置更換成臨時盤車裝置，投入連續盤車，檢測電機電流在額定值偏上，呈周期性變化。臨時盤車運行5個小時后，齒輪磨損，減速箱有異常尖叫聲，后采取每15分鐘進行大軸180度翻邊的措施。待電機電流下降到額定值的一半左右，裝上正式盤車裝置，投入連續盤車，直至缸溫150℃停止。
3. 查看支持軸承和推力軸承金屬溫度曲線，發現推力軸承最高點#3為89℃、#4、#10等3個瓦塊溫度上升到79℃以上，其余6個瓦塊溫度較低。支持軸承的溫度#1瓦164℃，#2瓦110℃，#3瓦110度，#4瓦86℃，#5瓦62℃。初步判斷，推力瓦塊部分有輕微問題，支持瓦#1-#3瓦應已燒壞，#4瓦不能確定，#5瓦沒有損壞，待最終翻瓦檢查確定結果。
3. 汽輪機從31:18跳閘到43:42轉速到0，時間為12分24秒，比正常破壞真空惰走15分鐘左右時間短，說明汽輪機轉子阻力增加，這與軸瓦燒壞或大軸與汽封片摩擦有關。用探針可以聽到大軸與汽封的摩擦聲。
3. 查油位歷史記錄，在跳機前的正常運行中，油位在-167mm的位置，在油壓降至0時，油位上升至+20mm，隨著油泵轉入正常工作，油位又降至-167mm。根據說明書參數知道，油位計的正常油位（0油位）在油箱中性線上224mm，低一值報警-180mm，低二值為-230mm^[3]。說明當時油箱油位離中心線還相差57mm，是正常的安全油位。根據現場測量的油泵安裝尺寸，油泵安裝法蘭到油泵底部濾網入口1900mm，油泵葉輪入口距中心線390mm，油箱頂部到油箱中心線的距離1266mm^[4]，在中心線下油泵有634mm的長度，停機油位在中心線下6mm，距油泵葉輪入口384mm，在此位置仍能保證油泵浸沒在油液中，不會存在空泵的問題。
3. 停盤車，停潤滑油系統檢查油位計的指示值，與就地油標一致，在±10mm范圍，合符要求。經過實際測量油位與油標核對，油位計指示正確。檢查油泵出口逆止閥，靈活無卡澀。

1. 軸瓦及油系統檢查結果

汽缸溫度降至150℃，停止盤車，停潤滑油系統，打開軸承箱蓋檢查，揭開軸承上瓦，發現#1上瓦有輕微磨損，但#2、#3、#4、#5軸承的上瓦沒有損傷，#1、#2、#3、#4軸承的下瓦口堆積有鎢金碎片，#1、#2、#3、#4軸承處軸頸有黑色磨痕。翻出下瓦檢查，鎢金已經燒損剝落，#1、#2瓦鎢金大塊剝離，#3、#4瓦鎢金成膜狀剝離。油擋處有一圈黑色磨痕，表明軸頸與油擋發生摩擦。推力瓦工作瓦正常無磨損，非工作瓦共10塊，其中5塊局部有黑色摩擦痕跡但沒有燒蝕，用金相砂紙打磨后測量厚度為39.62、39.62、39.62、39.60、39.59、39.57、39.57、39.56、39.59、39.58mm，與原始值比較沒有變化，不需進行更換。5號瓦沒有看到金屬碎屑，軸頸光亮，翻瓦檢查確認完好。

測量軸頸頂部間隙，與原始安裝值比較，發現1號軸降低2.70mm，2號軸降低1.22mm，3號軸降低0.47mm，4號軸降低0.36mm，5號軸未發生變化。

檢查主油泵軸瓦，沒有問題。

檢查軸封間隙，高壓端汽封間隙1.00mm，比原有值增加0.50mm，需要進行調整。中壓端與低壓汽封無法測量。

檢查交、直流潤滑油泵，出口沒有排氣孔，出口逆止門靈活無卡澀。

1. 油泵不能供油的原因

從現場故障現象看，主要是油泵中積聚有氣體不能及時排出造成油泵不能及時起壓供油，兩臺油泵都有氣體的原因，分析主要存在以下因素：

1. 在理想化循環狀態下，油在油箱中停留的時間在7分鐘左右。實際上，油箱兩端部分潤滑油參與循環的時間要慢很多，而中間部分循環較快。因此潤滑油回油在油箱中的靜置時間沒有這么長，油中氣體含量可能增加。
2. 從設備布置圖看出，啟動油泵、交流油泵、直流油泵布置在回油濾網與兩臺射油器之間?；赜徒涍^濾網后回到油箱，析出油中所含的水分及氣體后，經過三臺油泵的位置，供給兩臺射油器。在油流經過交、直流油泵時，未析出的氣體分離出來，積聚在油泵的吸入口，當油泵啟動后，氣體又無法排出，造成油泵不起壓。
3. 正常油位在油箱的中心線上224mm的位置，當時油箱油位-167mm，在中心線上57mm位置，比正常油量偏少。
4. 油泵沒有排氣孔，工作后，油泵中的氣體不能及時排出。
5. 油泵出口逆止門可能有輕微泄漏，致使射油器出口的潤滑油有少量回流到油泵中。潤滑油所含少量氣體，回流到油泵后分離出來，慢慢積聚了較多氣體。

1. 事故處理

燒瓦事故發生后的處理工作，主要包括保證轉子正常盤車、軸瓦處理、油系統檢查及濾油處理、高壓汽封處理、轉子定位幾個方面。要確保轉子不彎、軸瓦更換及處理后對汽輪發電機整個軸系不發生變化，維持安裝時狀態，保證油系統清潔，實現汽輪機安全運行。

6.1 盤車不正常情況的處理措施

因軸瓦已經燒壞，使盤車電機過負荷，盤車裝置的熱保護燒壞，只有采用手動盤車，同時緊急調用檢修盤車裝置到現場，迅速換上并投入連續盤車。當連續盤車5個小時后，檢修盤車也出現異常，就采取每15分鐘讓轉子翻轉180度的措施，防止轉子彎曲。在此期間由專人負責操作，測量轉子撓度及電機電流，作好記錄。行車24小時值班，做好人工盤車及檢修準備。

采取翻邊措施時，要在軸承箱上架好千分表，測出轉子彎曲值變化的最高點和最低點，并在大軸上做好標記，保證翻轉時停留在正確位置。

當監測到電機電流下降到額定值的60%時，說明盤車的阻力已經顯著減小，這時迅速裝復正式盤車。要做好充分準備，工具材料準備好、人員分工明確，行車準備好，不停潤滑油系統及頂軸油。

在停盤車前，要找準軸彎曲的最高位置，并把軸停在這個位置，同時要注意轉子的彎曲方向。轉子是向下彎還是向上彎，要根據上下缸溫差來判斷。根據上下缸溫差接近40℃，上缸溫度高的情況，溫差造成的熱應力可能大于轉子的重力作用，轉子向上彎曲，實際試驗驗證判斷正確，所以要把轉子彎曲最高點轉到正下方，達到校正作用。

6.2 軸瓦處理

1. 對轉子軸頸黑色摩擦痕跡，用金相砂紙打磨光潔露出金屬光澤即可。對軸瓦處理，不揭缸、不解體轉子對輪、不更換瓦枕。軸瓦更換處理程序，依據軸承檢修扣蓋及盤車裝置安裝作業指導書執行。
2. 換瓦基準：因無可靠橋規記錄，考慮到油擋洼窩中心測量為直接測量，且比較準確，現場恢復以油擋洼窩中心數據為準，以連完靠背輪的原始驗收軸瓦與軸頸頂部間隙為參考，對#1、#3、#4軸瓦的上下半球面瓦進行更換，#2軸瓦的上半襯瓦進行更換，#5軸瓦檢查后直接恢復，以保證恢復到運行狀態時的軸承標高，防止軸系中心變化。其中#4軸瓦更換完畢后各項數據與原始數據吻合，所以直接安裝恢復。#1、#2、#3瓦進行了調整，調整后數值與原始值比較#1瓦低0.02mm，#2瓦低0.035mm，#3瓦高0.025mm，在規定范圍。
3. 新瓦安裝后各瓦大蓋緊力、球面緊力、軸頸頂部間隙、瓦口間隙等調整后，符合安裝要求。
4. #1~#3瓦的軸頸橋規間隙值為：#1瓦0.10mm，#2瓦0.08mm，#3瓦0.14mm。
5. 軸瓦油擋左右側測量油擋間隙，偏大，但無法調整，維持不變。上側測量符合設計要求。
6. 轉子定位及推力軸承安裝：推力瓦工作面一側背部加0.3mm調整墊片，當高中壓內缸為60℃時，轉子緊靠推力瓦工作面，測量其外引值為11.84mm，推力間隙為0.50mm，符合原始值。

6.3 油系統檢查處理

1. 在交、直流油泵出口至逆止閥之間的高點部位鉆Ф3mm排氣孔進行自動排氣，另一方面檢查交、直流油泵出口逆止閥，無卡澀現象，按原方向裝復。
2. 校正油箱翻板式油位計的刻度與油箱油位的位置，并校驗油位變送器的指示值，正確。
3. 油系統清潔度的處理：為徹底清出系統中的鐵屑，清理了主油箱、回油濾網及軸承箱。主油箱內的潤滑油采用濾油機抽出到污凈油箱，待靜置一段時間及主油箱清理干凈后再抽回主油箱。如此反復過濾至系統沖洗。系統沖洗時，在軸瓦進油管前加裝臨時濾網，開啟交流油泵進行沖洗，根據油壓下降程度及時停泵清理濾網，開機前拿出臨時濾網。
4. 開機前取油樣進行化驗，油質合格。

6.4 端部汽封的處理

1. 因軸瓦磨損量較大，各端部汽封均存在不同程度的磨損，軸封存在漏汽的可能。由于中壓端汽封和低壓汽封均為內汽封，無法在不揭缸的情況下進行調整，所以只能對為外汽封的高壓端汽封進行處理和調整，高壓汽封調整至0.40~0.65mm設計范圍。
2. 對于無法處理的汽封，根據汽封間隙的檢查情況和端部汽封與各軸承箱外油擋之間的距離確定在中壓缸端加裝擋汽板，防止汽封漏汽進入軸承箱內造成油中帶水。
3. 如漏汽量大，可采用壓縮空氣冷卻熱工探頭，用軸流風機吹風使漏汽流向兩側，減少漏汽進入軸承箱^[5] ，實際運行情況不需采用此措施。

1. 事故教訓

從這起事故，我們要吸取以下教訓：

1. 交、直流油泵的排氣非常重要，需要有排氣孔可以及時排出泵內的氣體，防止泵不起壓。
2. 油箱油位盡量保證在正常油位運行，讓回油有足夠的靜置時間來分離所含氣體及水分。發現油位低時，要及時查明原因并補油。
3. 定期試驗交、直流油泵，排出泵內積聚的空氣。
4. 汽輪機停機后，聯動交流油泵啟動，馬上派人檢查交、直流油泵的現場出口壓力是否正常。
5. 加強運行人員操作水平的培訓，防止誤操作及提高應急處理能力。要有事故預想及處置措施，并向運行人員交底。

1. 結論

軸瓦更換完畢驗收合格，系統進行沖洗，取油樣化驗合格。啟動汽輪機運行，從開機結果看：汽機打閘試驗，油泵聯鎖工作正常，油壓正常；中壓及低壓軸封漏汽都沒有明顯增加，說明磨損不太嚴重。4號軸振有10um波動，不穩定，并網帶負荷后振動波動呈發散增加，經振動分析為4號瓦負載偏小，發生油膜振動，停機進行處理。解除低發對輪，調高#4瓦的軸承高度0.2mm及調整軸頸頂部間隙至允許最小限值，汽輪機再次啟動后，振動波動消除，但相對于事故前3號及4號軸振有所增加，為合格范圍，軸承振動全部優良。機組135MW負荷時各軸承振動數據如下：

#1瓦 1x? 37.2um?? 1Y? 38.1um ，?? #2瓦 2x? 45.0um?? 2Y? 31.9um，

??? #3瓦 3x? 109.7um? 3Y? 65.7um ，?? #4瓦 4x? 108.5um? 4Y? 75.8um，

#5瓦 5x? 42.3um?? 5Y? 22.5um，

軸承振動 #1? 3.9um，#2? 4.6um ，#3? 7.5um，#4? 8.5um，#5? 6.7um。

各軸承金屬溫度正常，推力瓦溫度最高值為65℃，各支持瓦金屬溫度為：#1瓦62.5，#2瓦72.0℃，#3瓦69.0℃,#4瓦53.2℃，#5瓦54.3℃。

1. 參考文獻：

[1]? 哈爾濱汽輪機廠C135/N150-13.24/535/535/0.981型汽輪機本體說明書 136.000SM-7 2004年9月

[2]? 哈爾濱汽輪機廠 C135/N150-13.24/535/535/0.981型汽輪機潤滑油系統說明書136.551SM-34 ?2007年1月

[3]? 哈爾濱汽輪機廠 油箱附件總裝圖 136.421Z-35

[4] ?哈爾濱汽輪機廠 交流潤滑油泵設計圖136.451Z-34

[5] ?蔡大巍 汽機潤滑油系統斷油燒瓦事故技術分析與處理 廣東電力 第20卷第10其 2007年10月 第85頁

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