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一起發電機導軸承燒瓦事故
2013-01-17
作者：黃志雄
（廣西西津水力發電廠）
某臺水輪發電機型號為SF24-60/8600，額定轉速100r/min，系半傘式機組，上導的型式是油潤滑分塊(分為8塊)巴氏合金斜子板式結構，布置在上機架。上導油槽的底部布置有一圈環形冷卻器，分為兩瓣，通過Ø20mm的接管與DN20mm的可鍛鑄鐵普通管路活接頭聯接。推力和上導冷卻水總量為120m3/h，上導的正常冷卻水壓力為0.2MPa。某日該機組開機運行不到4min，計算機監控系統上位機簡報信息窗顯示有“上導軸承溫度過高”、“機組導葉全關”等信息出現，出口開關跳閘，機組甩有功1.79MW，無功0.37Mvar。電磁閥動作緊急停機，機組事故報警信息窗“上導軸承溫度過高”光字牌閃亮，軸瓦溫度顯示達100℃以上。運行及檢修人員立即趕到現場檢查，發現上導蓋板處有煙霧冒出，而且有焦糊味，上導油槽浮子油位計指向底位。分析上導軸瓦可能已燒壞，故該機組退出運行，做事故搶修。 （廣西西津水力發電廠）
1 事故原因
1.1 結構缺陷
上導軸承拆蓋并加入壓力約0.17MPa的冷卻水，發現上導油槽內-Y方向的冷卻器活接頭有水流射出，泄漏量較大。抽出軸瓦后，發現8塊軸瓦已燒壞，每塊軸瓦的中部均有寬約80mm，厚度為1mm的熔化層。拆開漏水的活接頭發現密封橡膠圈已損壞，與活接頭聯接的Ø20mm銅管的螺紋部分外徑偏小，螺紋散亂，安裝時使用了大量的密封生料帶，聯接強度較低，兩段管路聯接中心偏差較大，安裝時密封圈就被損壞。而且橡膠密封圈耐油性較差，浸潤在透平油中變硬變質，止漏效果差。由于機組運行時特別是機組停機制動時機架振動較大，導致活接頭逐漸松動直至脫落。
由于上導油槽底部冷卻器水管距尾水的高程高出近8m，機組停機無冷卻水，開機前約6h內油槽內的透平油幾乎全部從冷卻器的故障活接頭及管路泄漏到下游尾水，導致軸承干摩擦而燒瓦，這是造成這次上導軸承燒瓦的主要原因。
1.2 監測手段存在的問題
上導油槽只在風洞內設置浮子液位計，油槽油位過高、過低時發出故障信號。事故前，即開機前5h，當上導油槽油位過低時，故障信號只在監控系統的信息窗中作為一條信息發出，由于窗口有許多機組運行信息不斷出現，因此很快被覆蓋，加上無事故(故障)聲響報警，故未能被運行人員及時發現。需要指出的是：(1)由于風洞內發電機出口及中性點引出母線無任何安全遮攔，容易造成巡視人員傷亡事故；(2)由于機組存在的缺陷，在目前運行條件下，無法對單臺機組操作油系統的泄漏量進行精確測量。
另外，事故發生前一天，機組開機運行時上導瓦的兩個測溫計顯示較前期上升了3～4℃，但未能引起運行人員的足夠重視。瓦溫升高的原因是由于機組運行時故障活接頭漏水，部分水進入油槽使透平油的潤滑、散熱效果變差。由于上導油槽未裝設油混水測量計，冷卻器漏水時未被及時發現。同時，運行人員反映，該機組的尾水處水面有許多浮油，通知檢修人員檢查機組透平油系統各部分包括集油槽、漏油槽、水導油槽、導葉接力器等部位是否存在大量漏油現象，但均未發現問題。由于一臺鄰近機組檢修時安裝單位將一些廢油倒入檢修集水井，檢修排水泵時將廢油排入尾水，使檢修人員誤認為尾水處的浮油是廢油造成的。
2 故障處理及防范措施
2.1 故障處理
打開上導端蓋，抽出軸瓦后，更換損壞的活接頭的密封圈，調整活接頭兩段銅管的中心一致，上緊冷卻器的故障活接頭，檢查另一個活接頭的聯接情況。通過試驗水壓(0.3MPa)耐壓30min試驗合格后，將刮研好的8塊備用上導瓦回裝，按單側間隙0.15～0.20mm調整軸瓦間隙，模擬上導油位過低、過高信號試驗合格。開機空轉試驗30min及帶10MW負荷試驗，瓦溫、油溫的溫升趨勢無異常，機組恢復正常運行狀態。
2.2 改造情況
經過3個月運行后，上導冷卻器活接頭又再次發生泄漏，但未造成重大事故。說明該油槽冷卻器聯接方式的可靠性很差，因此進行技術改造，以消除這一安全隱患。將浸在油槽內的冷卻水系統的兩個管路活接頭改為法蘭螺栓聯接，提高冷卻器聯接的可靠性。上導軸槽增加油位傳感器，接入計算機監控系統，以便實施對油槽油位的在線監視。增加機組推力、上導和水導軸承溫度及油槽油位故障的語音報警功能。在發電機風洞內的出口母線及中性點母線出口附近增加安全圍欄，保證進入風洞監測上導及推力軸承油槽油位的運行和檢修人員的人身安全。
3 結束語
水輪發電機組的技術供水系統特別是各部軸承、定子、轉子等設備的冷卻水系統的故障率較高，通常情況下故障容易被排除。但有些泄漏、堵塞故障往往引發諸如燒瓦、絕緣擊穿等重大事故。例如，某額定出力為57.2MW的水輪發電機組由于發電機空氣冷卻器存在積水底盤傾斜、無排水孔等缺陷，就曾發生過因一個空氣冷卻器漏水過大，積水流入發電機定子，造成定子線圈絕緣擊穿，機組被迫停運數天的重大事故。上述發電機上導燒瓦事故也是一個典型例子。因此，對該系統的一些重要部位的可靠性加以認真分析研究和改進，加強監視、檢測手段，確保機組軸承油箱油位異常和各軸承油箱內油混水過量等事故報警功能的可靠性，已實行的機組計算機監控系統應能自動監控各軸承油箱油位及自動監控油混合情況。在機組保護、監控系統未完善的情況下，運行及檢修人員應加強對冷卻水系統的巡回檢查及維修，及時分析、處理各種故障，確保機組安全穩定運行。
來源：《電力安全技術》2002年03期
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