1概述
某电厂2号汽轮发电机组为上海汽轮机厂生产的125 MW机组,配备了2台同型号的液力偶合器调速给水泵,机组在正常启动、停机及正常运行时, 1台运行, 1台备用,备用泵投上联锁开关, 2007年3月20日, 2号机组在定期切换给水泵过程中,发生给水泵倒转事故,并造成给水泵液力偶合器部件损坏。
该机组配备的给水泵配套液力偶合器为上海电力修造厂生产的C 046型增速齿轮可变速液力偶合器。其结构包括一级增速齿轮及调速型偶合器,两者置于同一箱体内,偶合器为单腔勺管式。工作油泵与润滑油泵同轴安装于偶合器箱体内,由增速齿轮主动轴经过传动齿轮带动工作。低速端轴由挠性齿形联轴器与电动机相连接,高速端与泵轮相连接。
涡轮轴由挠性齿形联轴器与主给水泵轴相连接。泵轮、涡轮、转动外壳之间形成2个腔体,由泵轮与涡轮间组成工作油循环。由涡轮与转动外壳间组成泄油腔,勺管在泄油腔内,它能沿径向移动,改变勺管的径向位置就可改变泵轮与涡轮的充油量,从而改变负载的转速。
2调速给水泵液力偶合器受损过程
事发当日14 43, 2号机组带负荷90 M W,主汽压力9 95 MPa,主汽温度533/ 535,再热汽压力1 5 M Pa,再热汽温度527/ 532。A给水泵备用,B给水泵运行,电流204 A,给水流量301 t/ h,给水泵出口压力11 3 M Pa,机组运行正常。运行人员按制度持给水泵切换操作票进行2号机定期切换给水泵工作。14 44启动A给水泵运行,逐渐将A给水泵转速提升到1 000 r/ min,检查电流、出口压力、转速各参数显示正常。14 49, A给水泵勺管53% ,电流181 7 A,转速3 485 r/ min,出口压力11 0 M Pa,流量223 t/ h; B给水泵勺管51 4%,电流178 2 A,流量为222 t/ h( A给水泵再循环门关闭, B给水泵再循环门开启)。此时运行人员提升A给水泵转速,降低B给水泵转速。在B给水泵降速退出运行过程中,由于B给水泵出口逆止门卡涩,造成高压给水通过B给水泵出口逆止门及再循环门倒流,冲动B给水泵倒转,拖动偶合器输出轴反转,给水泵转速从2 560 r/ min上升至4 032 r/ min(泵跳闸后转速) ,除氧器水位上升,锅炉给水流量急剧下降,造成锅炉汽包水位低M FT动作,联跳汽轮发电机。
与正常运行工况相比, B给水泵偶合器泵轮按原方向运行,涡轮则反方向运转,导致偶合器内部动力传递油滑差迅速增大,在液体摩擦的作用下,偶合器内部油温急剧上升;导致B给水泵工作油进口温度高于130保护动作而跳闸。
经检修人员对B给水泵液力偶合器及出口逆止门解体检查,发现主油泵平台旋转外壳内壁有较多钨金粉,解体液偶转子,发现涡轮与进排油腔室配合间隙的钨金已熔,间隙5 5 mm(标准0 2 0 48 mm)。泵轮侧动静之间钨金熔化,偶合器4只易熔塞熔化,出口逆止门两肩处各有一道明显碰伤的痕迹。
3液力偶合器受损原因分析
从分析给水泵液力偶合器损坏过程,我们发现,造成液力偶合器内部受损的主要原因有:
调速给水泵出口逆止门卡涩,造成高压给水倒流,冲动给水泵倒转,拖动液力偶合器转出轴反转。与正常运行工况相比,偶合器泵轮按原方向运转,转速为4 782 r/ min;涡轮则反向运转,转速*高达4 032 r/ min(泵跳闸后转速) ,在液力偶合器涡轮与泵轮腔室形成两个反向运动的高速油流,导致偶合器内部动力传递油滑差急剧增大,偶合器内部油温急剧上升,偶合器泵轮、涡轮侧衬里材料因内部油温急剧上升而熔化,罩壳上4只易熔塞熔化。
给水泵热工保护不够完善。C 046型液力偶合器对偶合器的保护没有设立泵的反转保护,只设立了一个工作冷油器进油温度高于130跳泵的保护,此保护对于给水泵工作油温缓慢升高的情况有一定作用,而对于由于给水泵倒转引起的工作油温急剧升高的情况却无法避免液力偶合器遭受损坏。
运行人员在切换给水泵前未进行事故预想和危险点分析。在给水泵切换过程中,未能及时发现锅炉给水流量、给水泵出口压力和流量的变化,从而未能及时判断出给水泵出口逆止门卡涩,造成高压给水倒流,冲动给水泵倒转,偶合器内油温急剧上升,*终导致液力偶合器损坏。
4防止给水泵液力偶合器损坏的预防措施
应吸取该事故的教训,从运行监视和操作等方面有效防止给水泵给水倒流,预防造成液力偶合器损坏事故的发生,并采取以下措施:
机组在启动及正常运行时,尽量避免双泵并列运行。
机组正常运行,在进行给水泵切换时,锅炉汽包尽量保持正常的高水位,均匀提升备用给水泵转速,使备用给水泵出口压力与运行给水泵接近且略低于运行给水泵出口压力,再开启备用给水泵出口电动门。用提升备用给水泵转速来调整两泵流量,同时缓慢降低运行给水泵转速。此时必须从锅炉给水流量,给水泵的出口压力和流量的变化去判断出口逆止门是否卡涩。当发生锅炉给水流量下降, 2台给水泵出口压力基本一致,而其中1台给水泵流量、转速不正常降低,另1台给水泵流量不正常增加时,可以判断给水流量、转速不正常降低的那一台给水泵出口逆止门卡涩,必须立即关闭其出口电动门,在出口电动门关闭前不得提升其勺管开度。
机组正常运行,若出现运行给水泵跳闸时,投入联锁备用的给水泵应带负荷启动,运行人员应立即加大备用给水泵转速进行调整水位,同时密切监视锅炉给水流量有无突然减小现象,跳闸给水泵转速有无飞升现象,如果有,则应立即关闭跳闸给水泵出口电动门,防止发生给水倒流或给水泵倒转损坏液力偶合器。
在CRT监视画面上设立锅炉给水流量,及2台给水泵的出口压力、流量、转速、勺管开度等参数,方便运行人员监视和判断。
进一步完善给水泵组的保护。如没装有反转保护的给水泵可以考虑加装,给水泵反转保护动作跳闸的同时联锁关闭出口电动门。
运行人员在进行重点操作时,要做好事故预想、危险点分析。由于监视不到位、判断不及时,发生给水倒流或给水泵倒转,*有效的方法就是快速检查关闭倒转给水泵的出口电动门,用另一台给水泵维持锅炉汽包水位,防止发生液力偶合器损坏事故及锅炉MFT动作事故。
运行人员在操作给水泵勺管时应平稳、缓慢操作,防止发生给水泵转速突升,引起液力偶合器内油温突升损坏液力偶合器。