阜新發(fā)電有限責任公司8．19汽輪機軸系損壞事故通報
［序］?1999年8月19日，阜新發(fā)電有限責任公司發(fā)生一起200MW汽輪機軸系損壞事故，造成了上千萬元的經濟損失。事故發(fā)生后，國家電力公司受國家經貿委的委托成立了事故調查組，開展了事故調查工作，已查明事故原因.這起事故的損失是慘重的，教訓是深刻的。事故中暴露出的問題，如制定的反事故技術措施不能得到落實等，值得各單位認真反思。現(xiàn)將有關情況通報，請各有關單位吸取教訓，舉一反三，落實通報中的各項防范措施，防止類似事故重復發(fā)生。
【事故經過】
99年8月19日0時20分，運行五值接班，機組負荷為155MW運行；零時30分，值長令加負荷到165MW；1時整，值長令加負荷到170MW，主蒸汽壓力為12．6Mpa，主蒸汽溫度535℃，蒸汽流量536．9噸／時。
?47分30秒，“高、中壓主汽門關閉”、“抽汽逆止門關閉“光字牌報警，監(jiān)盤司機喊“機跳了”。47分32秒，交流、直流潤滑油泵聯(lián)動良好。47分37秒，發(fā)電機出口開關5532跳閘，有功負荷到“0”，6KV廠用電備用電源聯(lián)動成功。
???值長來電話向單元長詢問情況，單元長告：“01號機、發(fā)電機跳閘”。值長當即告：“立即查明保護動作情況，對設備詳細檢查；有問題向我匯報“。單元長令：“汽機、電氣人員檢查保護及設備情況?！彼緳C助手到保護盤檢查本特利保護，回來后向單元長匯報：“沒有發(fā)現(xiàn)異常。”汽機班長檢查完設備匯報單元長說：“設備檢查沒問題?！彪姎獍嚅L確認后匯報：“發(fā)電機跳，6KV廠用正常聯(lián)動備用電源，電氣保護無動作，只有‘熱工保護動作’光字牌來信號。”
??? 單元長向值長匯報：“檢查保護和設備都沒發(fā)現(xiàn)問題?！敝甸L告：“如無異常，可以恢復?！彪S即單元長告汽機班長：“汽機掛閘，保持機3000轉／分。”汽機班長到就地機頭處操作，手搖同步器由30mm退至到“0’’位，同時令司機助手去檢查設備情況，助手回來后匯報：“機組檢查正常，主軸在轉動中?！边@時班長操作同步器增加行程時發(fā)現(xiàn)高、中壓主汽門未開，告助手去復歸“熱工保護動作自保持復歸按鈕”，當檢查就地壓力表立盤時發(fā)現(xiàn)調速油壓很低，對從控制室返回來的助手說：“把調速油泵轉起來?！?br> ??? 調速油壓恢復后，汽機班長到機頭再次掛閘，逐步增加同步器行程，高、中壓主汽門開啟，行程達8mm時回到主控制室，準備用電調升速，設定目標轉速3000r／min，升速率為300r／min／min，按進行鍵，此時轉速實際值未能跟蹤目標值，同時“高、中壓主汽門關閉”信號光字牌亮，汽機班長根據經驗分析認為電調不正常，向單元長匯報，并請示切液調運行，單元長同意。
??? 汽機班長到機頭處將同步器退到“0“位，通知司機將電調切為液調運行，掛閘后同步器行程為8mm時，高壓主汽門已開啟，達11?mm時，轉速表顯示100r／min左右。1時56分30秒，當準備檢查調速汽門開度時，聽到主汽門關閉聲，同時一聲巨響，發(fā)電機后部著火，機組嚴重損壞。
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???值長來電話向單元長詢問情況，單元長告：“01號機、發(fā)電機跳閘”。值長當即告：“立即查明保護動作情況，對設備詳細檢查；有問題向我匯報“。單元長令：“汽機、電氣人員檢查保護及設備情況?！彼緳C助手到保護盤檢查本特利保護，回來后向單元長匯報：“沒有發(fā)現(xiàn)異常。”汽機班長檢查完設備匯報單元長說：“設備檢查沒問題?！彪姎獍嚅L確認后匯報：“發(fā)電機跳，6KV廠用正常聯(lián)動備用電源，電氣保護無動作，只有‘熱工保護動作’光字牌來信號。”
??? 單元長向值長匯報：“檢查保護和設備都沒發(fā)現(xiàn)問題?！敝甸L告：“如無異常，可以恢復?！彪S即單元長告汽機班長：“汽機掛閘，保持機3000轉／分。”汽機班長到就地機頭處操作，手搖同步器由30mm退至到“0’’位，同時令司機助手去檢查設備情況，助手回來后匯報：“機組檢查正常，主軸在轉動中?！边@時班長操作同步器增加行程時發(fā)現(xiàn)高、中壓主汽門未開，告助手去復歸“熱工保護動作自保持復歸按鈕”，當檢查就地壓力表立盤時發(fā)現(xiàn)調速油壓很低，對從控制室返回來的助手說：“把調速油泵轉起來?！?br> ??? 調速油壓恢復后，汽機班長到機頭再次掛閘，逐步增加同步器行程，高、中壓主汽門開啟，行程達8mm時回到主控制室，準備用電調升速，設定目標轉速3000r／min，升速率為300r／min／min，按進行鍵，此時轉速實際值未能跟蹤目標值，同時“高、中壓主汽門關閉”信號光字牌亮，汽機班長根據經驗分析認為電調不正常，向單元長匯報，并請示切液調運行，單元長同意。
??? 汽機班長到機頭處將同步器退到“0“位，通知司機將電調切為液調運行，掛閘后同步器行程為8mm時，高壓主汽門已開啟，達11?mm時，轉速表顯示100r／min左右。1時56分30秒，當準備檢查調速汽門開度時，聽到主汽門關閉聲，同時一聲巨響，發(fā)電機后部著火，機組嚴重損壞。
【事故原因】
???1.齒型聯(lián)軸器失效是事故的起因。
????齒型聯(lián)軸器由左、右外齒軸套和左、右內齒套筒構成。
??? 事故機組在98年乓月25日進行第一次大修，發(fā)現(xiàn)主油泵齒型聯(lián)軸器外齒的齒寬磨損嚴重，對齒型聯(lián)軸器進行了更換。
????根據中國科學院金屬研究所對事故齒型聯(lián)軸器材質的檢測：左、右內齒和左外齒材料為38CrMoAI，基體熱處理和表面滲氮處理均不合格，齒表面滲氮缺陷嚴重超標；右外齒錯用材料為32Cr3MoV，使右內、外齒材料不相匹配，是齒型聯(lián)軸器低壽命失效的主要原因，結構設計造成的潤滑不良，加速了齒型聯(lián)軸器的低壽命失效。此外，齒型聯(lián)軸器裝配的實際尺寸與圖紙有偏差，可能使內外齒更易磨損。
???齒型聯(lián)軸器的失效，在運行中造成主油泵小軸與汽輪機主軸脫開，主油泵停止工作、轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控。
????2.幾種因素偶合的特殊工況致使低壓缸鑄鐵隔板在壓力波沖擊作用下碎裂是軸系損壞的主要原因。
????由于主油泵不能工作，調速油壓低、中壓主汽門前壓力高、轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控等條件的偶合，導致機組起動時中壓汽門遲后于高壓汽門而突然全開的特殊工況。根據清華大學應用振蕩流體力學原理的計算結果：在中、低壓缸瞬時進入300t／h一600t／h蒸汽所產生的壓力波沖擊下，低壓各級隔板級間最大壓差均為設計壓差的10倍以上。
????通過對低壓鑄鐵隔板破壞性試驗結果表明，導葉屈服時的加載力約為設計壓差的6．5倍；隔板損壞時的加載力約為設計壓差的10倍；試驗與計算結果相一致。
????因此，低壓缸鑄鐵隔板的碎裂損壞，使靜、動部件嚴重碰磨，機組發(fā)生強烈振動，是轉子斷裂、軸系破壞的主要原因。
????3.運行人員缺乏正確的判斷能力，是偶發(fā)中壓缸瞬時進入大量蒸汽特殊工況的主要原因之一。
??? 齒型聯(lián)軸器的失效，導致轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控，中壓缸瞬時進入大量蒸汽特殊工況，這種情況在國內從未發(fā)生過，現(xiàn)場運行人員對此缺乏正確的判斷能力，對轉速表的異常指示沒能做出全面的綜合分析,運行人員認為“無異?！?，仍按正常操作程序進行起動，是發(fā)生中、低壓缸瞬時進入大量蒸汽特殊工況的條件之一。
????齒型聯(lián)軸器由左、右外齒軸套和左、右內齒套筒構成。
??? 事故機組在98年乓月25日進行第一次大修，發(fā)現(xiàn)主油泵齒型聯(lián)軸器外齒的齒寬磨損嚴重，對齒型聯(lián)軸器進行了更換。
????根據中國科學院金屬研究所對事故齒型聯(lián)軸器材質的檢測：左、右內齒和左外齒材料為38CrMoAI，基體熱處理和表面滲氮處理均不合格，齒表面滲氮缺陷嚴重超標；右外齒錯用材料為32Cr3MoV，使右內、外齒材料不相匹配，是齒型聯(lián)軸器低壽命失效的主要原因，結構設計造成的潤滑不良，加速了齒型聯(lián)軸器的低壽命失效。此外，齒型聯(lián)軸器裝配的實際尺寸與圖紙有偏差，可能使內外齒更易磨損。
???齒型聯(lián)軸器的失效，在運行中造成主油泵小軸與汽輪機主軸脫開，主油泵停止工作、轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控。
????2.幾種因素偶合的特殊工況致使低壓缸鑄鐵隔板在壓力波沖擊作用下碎裂是軸系損壞的主要原因。
????由于主油泵不能工作，調速油壓低、中壓主汽門前壓力高、轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控等條件的偶合，導致機組起動時中壓汽門遲后于高壓汽門而突然全開的特殊工況。根據清華大學應用振蕩流體力學原理的計算結果：在中、低壓缸瞬時進入300t／h一600t／h蒸汽所產生的壓力波沖擊下，低壓各級隔板級間最大壓差均為設計壓差的10倍以上。
????通過對低壓鑄鐵隔板破壞性試驗結果表明，導葉屈服時的加載力約為設計壓差的6．5倍；隔板損壞時的加載力約為設計壓差的10倍；試驗與計算結果相一致。
????因此，低壓缸鑄鐵隔板的碎裂損壞，使靜、動部件嚴重碰磨，機組發(fā)生強烈振動，是轉子斷裂、軸系破壞的主要原因。
????3.運行人員缺乏正確的判斷能力，是偶發(fā)中壓缸瞬時進入大量蒸汽特殊工況的主要原因之一。
??? 齒型聯(lián)軸器的失效，導致轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控，中壓缸瞬時進入大量蒸汽特殊工況，這種情況在國內從未發(fā)生過，現(xiàn)場運行人員對此缺乏正確的判斷能力，對轉速表的異常指示沒能做出全面的綜合分析,運行人員認為“無異?！?，仍按正常操作程序進行起動，是發(fā)生中、低壓缸瞬時進入大量蒸汽特殊工況的條件之一。
【暴露的問題】
???1.通過實際測量、解剖檢查等表明，低壓缸隔板大部分導葉插入深度不夠或澆鑄接合不好，尤為突出的是澆鑄的靜葉銷釘充滿度不好，降低了導葉與隔板和外環(huán)的連接強度，在事故中使導葉從葉根或葉頂處拔出、脫落。
????2.中壓轉子表面存在加工缺陷和早期裂紋，導致應力集中，材料的抗疲勞能力及壽命大幅度降低，在機組異常工況下極易損壞，是事故的隱患。
??? 3.汽機運行規(guī)程不嚴密。對齒形聯(lián)軸器損壞脫開，導致轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控，從現(xiàn)象到判斷處理，沒有明確規(guī)定，使運行人員只能憑個人分析去處理。
????4.培訓工作不扎實，沒有突出崗位培訓的特點，缺乏相應的專業(yè)技術內容。造成運行人員經驗不足，在緊急故障情況下應變能力差，綜合分析、判斷能力不夠。
????2.中壓轉子表面存在加工缺陷和早期裂紋，導致應力集中，材料的抗疲勞能力及壽命大幅度降低，在機組異常工況下極易損壞，是事故的隱患。
??? 3.汽機運行規(guī)程不嚴密。對齒形聯(lián)軸器損壞脫開，導致轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控，從現(xiàn)象到判斷處理，沒有明確規(guī)定，使運行人員只能憑個人分析去處理。
????4.培訓工作不扎實，沒有突出崗位培訓的特點，缺乏相應的專業(yè)技術內容。造成運行人員經驗不足，在緊急故障情況下應變能力差，綜合分析、判斷能力不夠。
【事故責任及性質分析】
??? 1.齒型聯(lián)軸器的失效是事故的起因。??由于齒型聯(lián)軸器質量低劣，材料處理工藝不合格及錯用，導致齒牙嚴重磨損、折斷、變形損傷.造成齒型聯(lián)軸器低壽命失效；使主油泵軸與汽輪機主軸脫開，導致發(fā)電機跳閘、機組甩負荷轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控。因而制造廠家哈爾濱市汽輪機輔機工業(yè)公司對此負主要責任。
??? 2.阜新發(fā)電有限責任公司對齒型聯(lián)軸器的失效，導致轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控未能做出正確判斷，對機組的再次啟動應負直接責任。阜新發(fā)電有限責任公司，廠、分廠、生技處、安監(jiān)處、值長組等相關領導應負領導責任；當班值長、單元長、汽札班長、汽機司機對機組啟動應分別負指揮，操作的直接責任。
????3.設計、制造、運行單位對這種特殊工況的產生條件研究不夠，未能在現(xiàn)有技術水平上加以避免，從而發(fā)生隔板損壞、進而導致軸系破壞的嚴重后果，應承擔一定的責任。
????事故性質：阜新發(fā)電有限公司8．19軸系損壞事故是一起由設備質量、技術等綜合原因偶合引發(fā)的重大責任事故。
??? 2.阜新發(fā)電有限責任公司對齒型聯(lián)軸器的失效，導致轉速失去監(jiān)測、調節(jié)系統(tǒng)失控未能做出正確判斷，對機組的再次啟動應負直接責任。阜新發(fā)電有限責任公司，廠、分廠、生技處、安監(jiān)處、值長組等相關領導應負領導責任；當班值長、單元長、汽札班長、汽機司機對機組啟動應分別負指揮，操作的直接責任。
????3.設計、制造、運行單位對這種特殊工況的產生條件研究不夠，未能在現(xiàn)有技術水平上加以避免，從而發(fā)生隔板損壞、進而導致軸系破壞的嚴重后果，應承擔一定的責任。
????事故性質：阜新發(fā)電有限公司8．19軸系損壞事故是一起由設備質量、技術等綜合原因偶合引發(fā)的重大責任事故。
【采取的防范措施】
1.齒型聯(lián)軸器是汽輪機極為重要的部套，其磨損現(xiàn)象在國內較為普遍，對其設計、制造質量．必須高度重視。要認真總結設計中的問題，嚴格控制制造、加工質量；應有防止內齒套筒相對位移過大的措施、進一步改善齒的潤滑狀況；嚴禁錯用材料、嚴格規(guī)范材料的處理工藝。確保齒型聯(lián)軸器使用的安全性、可靠性。
?? ?2.加強備品配件的質量管理工作。按標準認真檢驗各項指標，嚴把備品配件及設備質量關，防止不合格的備品備件進廠，進而保證備品備件的安全可靠性。
??? 3.鑄鐵隔板在國產200MW機組上被廣走使用，其制造、加工工藝要求較高，尤其是導葉的插入深度、澆鑄結合的程度以及設計的型線等，一般較難控制，在正常運行中雖未發(fā)生過大的問題，但在異常工況下容易損壞，為提高運行的安全性和經濟性，建議制造廠在新造機組時考慮將鑄鐵隔板改為焊接隔板，以提高抗沖擊能力。
????4.加強技術培訓、提高人員素質。人員素質與生產和技術的發(fā)展水平不相適應是普遍現(xiàn)象，尤其是青工較多、經驗不足的現(xiàn)狀。要加強人員的崗位技術培訓，建立嚴格的技術考核制度，提高運行人員對一般事故和特殊事故的判斷、應變能力和水平。
????5.加強技術管理、杜絕事故隱患
????設備的健康水平是保證機組安全運行的先決條件，無論大小缺陷均要查明原因、及時消除，決不可放過。要對200MW機組的齒形聯(lián)軸器進行一次全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。按規(guī)定認真完成金屬監(jiān)督要求，對汽輪發(fā)電機轉子進行金屬檢查。
????6.完善運行規(guī)程
????對現(xiàn)有200MW機組的運行、檢修規(guī)程進行全面的審查，結合設備、系統(tǒng)的實際情況加以充實完善。如主油泵標高、低油壓保護聯(lián)動值、再熱器壓力的控制要求等，應進行深入研究，納入規(guī)程。要針對電、液并存調節(jié)系統(tǒng)易發(fā)生的故障，編進運行規(guī)程的事故處理章節(jié)，以使運行、檢修人員操作有章法、判斷有依據。
??? 7.就地增設在主軸側取信號源的轉速表，便于運行人員在沖轉升速及事故處理過程的對照和分析。
?? ?2.加強備品配件的質量管理工作。按標準認真檢驗各項指標，嚴把備品配件及設備質量關，防止不合格的備品備件進廠，進而保證備品備件的安全可靠性。
??? 3.鑄鐵隔板在國產200MW機組上被廣走使用，其制造、加工工藝要求較高，尤其是導葉的插入深度、澆鑄結合的程度以及設計的型線等，一般較難控制，在正常運行中雖未發(fā)生過大的問題，但在異常工況下容易損壞，為提高運行的安全性和經濟性，建議制造廠在新造機組時考慮將鑄鐵隔板改為焊接隔板，以提高抗沖擊能力。
????4.加強技術培訓、提高人員素質。人員素質與生產和技術的發(fā)展水平不相適應是普遍現(xiàn)象，尤其是青工較多、經驗不足的現(xiàn)狀。要加強人員的崗位技術培訓，建立嚴格的技術考核制度，提高運行人員對一般事故和特殊事故的判斷、應變能力和水平。
????5.加強技術管理、杜絕事故隱患
????設備的健康水平是保證機組安全運行的先決條件，無論大小缺陷均要查明原因、及時消除，決不可放過。要對200MW機組的齒形聯(lián)軸器進行一次全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。按規(guī)定認真完成金屬監(jiān)督要求，對汽輪發(fā)電機轉子進行金屬檢查。
????6.完善運行規(guī)程
????對現(xiàn)有200MW機組的運行、檢修規(guī)程進行全面的審查，結合設備、系統(tǒng)的實際情況加以充實完善。如主油泵標高、低油壓保護聯(lián)動值、再熱器壓力的控制要求等，應進行深入研究，納入規(guī)程。要針對電、液并存調節(jié)系統(tǒng)易發(fā)生的故障，編進運行規(guī)程的事故處理章節(jié)，以使運行、檢修人員操作有章法、判斷有依據。
??? 7.就地增設在主軸側取信號源的轉速表，便于運行人員在沖轉升速及事故處理過程的對照和分析。