［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(wàn)元的經(jīng)濟損失。事故發(fā)生后，國家電力公司受?chē)医?jīng)貿委的委托成立了事故調查組，開(kāi)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(wèn)題，如制定的反事故技術(shù)措施不能得到落實(shí)等，值得各單位認真反思?，F將有關(guān)情況通報，請各有關(guān)單位吸取教訓，舉一反三，落實(shí)通報中的各項防范措施，防止類(lèi)似事故重復發(fā)生。
【事故機組概況】
阜新電廠(chǎng)01號汽輪機CCl140／N200一12.7／535／535型超高壓一次中間再熱兩段抽汽凝汽式機組，由哈爾濱汽輪機廠(chǎng)制造，出廠(chǎng)日期96年，出廠(chǎng)編號72N9；發(fā)電機型號．QFSN一200—2，出廠(chǎng)編號3—60237，出廠(chǎng)日期為95年10月，由哈爾濱電機廠(chǎng)制造；鍋爐型號為HG一670／13．7一YMl6，出廠(chǎng)編號2339，出廠(chǎng)日期1995年3月，由哈爾濱鍋爐廠(chǎng)制造。
該機組1996年3月安裝，96年11月2日首次并網(wǎng)發(fā)電，同年12月18日正式移交生產(chǎn)；到8月19日事故時(shí)止，累計運行15151小時(shí)，發(fā)電量27．06億千瓦時(shí)。
【事故經(jīng)過(guò)】
1999年8月19日0時(shí)20分，運行五值接班，機組負荷為155MW運行；零時(shí)30分，值長(cháng)令加負荷到165MW；1時(shí)整，值長(cháng)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(shí)。
47分30秒，“高、中壓主汽門(mén)關(guān)閉”、“抽汽逆止門(mén)關(guān)閉“光字牌報警，監盤(pán)司機喊“機跳了”。47分32秒，交流、直流潤滑油泵聯(lián)動(dòng)良好。47分37秒，發(fā)電機出口開(kāi)關(guān)5532跳閘，有功負荷到“0”，6KV廠(chǎng)用電備用電源聯(lián)動(dòng)成功。
值長(cháng)來(lái)電話(huà)向單元長(cháng)詢(xún)問(wèn)情況，單元長(cháng)告：“01號機、發(fā)電機跳閘”。值長(cháng)當即告：“立即查明保護動(dòng)作情況，對設備詳細檢查；有問(wèn)題向我匯報“。單元長(cháng)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(pán)檢查本特利保護，回來(lái)后向單元長(cháng)匯報：“沒(méi)有發(fā)現異常?！逼麢C班長(cháng)檢查完設備匯報單元長(cháng)說(shuō)：“設備檢查沒(méi)問(wèn)題?！彪姎獍嚅L(cháng)確認后匯報：“發(fā)電機跳，6KV廠(chǎng)用正常聯(lián)動(dòng)備用電源，電氣保護無(wú)動(dòng)作，只有‘熱工保護動(dòng)作’光字牌來(lái)信號?！?br> 單元長(cháng)向值長(cháng)匯報：“檢查保護和設備都沒(méi)發(fā)現問(wèn)題?！敝甸L(cháng)告：“如無(wú)異常，可以恢復?！彪S即單元長(cháng)告汽機班長(cháng)：“汽機掛閘，保持機3000轉／分?！逼麢C班長(cháng)到就地機頭處操作，手搖同步器由30mm退至到“0’’位，同時(shí)令司機助手去檢查設備情況，助手回來(lái)后匯報：“機組檢查正常，主軸在轉動(dòng)中?！边@時(shí)班長(cháng)操作同步器增加行程時(shí)發(fā)現高、中壓主汽門(mén)未開(kāi)，告助手去復歸“熱工保護動(dòng)作自保持復歸按鈕”，當檢查就地壓力表立盤(pán)時(shí)發(fā)現調速油壓很低，對從控制室返回來(lái)的助手說(shuō)：“把調速油泵轉起來(lái)?！?br> 調速油壓恢復后，汽機班長(cháng)到機頭再次掛閘，逐步增加同步器行程，高、中壓主汽門(mén)開(kāi)啟，行程達8mm時(shí)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(jìn)行鍵，此時(shí)轉速實(shí)際值未能跟蹤目標值，同時(shí)“高、中壓主汽門(mén)關(guān)閉”信號光字牌亮，汽機班長(cháng)根據經(jīng)驗分析認為電調不正常，向單元長(cháng)匯報，并請示切液調運行，單元長(cháng)同意。
汽機班長(cháng)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(shí)，高壓主汽門(mén)已開(kāi)啟，達11 mm時(shí)，轉速表顯示100r／min左右。1時(shí)56分30秒，當準備檢查調速汽門(mén)開(kāi)度時(shí)，聽(tīng)到主汽門(mén)關(guān)閉聲，同時(shí)一聲巨響，發(fā)電機后部著(zhù)火，機組嚴重損壞。
【設備損壞情況】
1.軸系
1)軸系斷為11段，10個(gè)斷裂面，其中5處為軸斷裂，4處為對輪螺栓斷裂，l處為齒型聯(lián)軸器失效。
2)中壓轉子電側軸端在軸封。R角處斷裂，斷軸長(cháng)約1.8m，飛出距離llm。
3)低壓轉子機側軸端在軸頸與油擋過(guò)渡處斷裂，斷軸長(cháng)約lm。發(fā)電機機側軸端在軸頸處斷裂，斷軸長(cháng)約1．5m。飛落約35m遠。
4)中、低壓轉子半撓性波紋聯(lián)軸器兩端斷裂并成碎塊。
5)主油泵與主軸間齒型聯(lián)軸器內、外齒損壞失效脫開(kāi)。
6)低壓轉子與發(fā)電機間、發(fā)電機與勵磁機間對輪螺栓斷裂。
2.軸瓦
1)3、4瓦瓦體、瓦蓋打壞，軸承箱上部破裂移位。
2)5、6瓦瓦體、瓦蓋，軸承箱全部損壞。
3)6、7瓦全部破裂、移動(dòng)。
4)勵磁機前瓦損壞，后瓦瓦蓋損壞，瓦體損壞。
1. 隔板、葉輪及葉片
1）高壓缸葉頂汽封磨損，隔板和軸端汽封嚴重磨損。
2)中壓缸第21級葉片復環(huán)局部脫落，第22級全級葉片葉頂磨損約10mm。
3)低壓缸轉子27級葉片距葉頂斷掉約200mm，32級葉片有27片距葉型底部15mm處斷。
2. 主、輔設備
1) 高、中缸貓爪橫銷(xiāo)翹起，立銷(xiāo)不同程度損壞，缸體位移。
2) 低壓缸逆流側上缸左側破裂為100X300mm的孔洞，排汽缸上缸右側破裂約為300X 700mm的孔洞，下缸右側中分面下部破裂約為1000X1000mm孔洞。
3) 低壓缸順流側下缸左側破裂約為150X300mm孔洞。
4) 發(fā)電機定子底部局部掃膛，轉子槽楔全部磨損，發(fā)電機勵側上端蓋破損。
5) 中、低壓缸導汽管機側左部被擊穿約300X1000mm的孔洞，中部右側斷裂約1000mm，電側左部被擊穿約為300X1000mm的孔洞。
6) 盤(pán)車(chē)裝置損壞，定子線(xiàn)圈飛出A排墻外，齒形圈飛出約25m。
7) 中壓調速汽門(mén)操縱座折斷傾倒。
8) 設備損壞的經(jīng)濟損失超過(guò)千萬(wàn)元。
【事故原因分析】
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8月25日進(jìn)行第一次大修，發(fā)現主油泵齒型聯(lián)軸器外齒的齒寬磨損嚴重，對齒型聯(lián)軸器進(jìn)行了更換。
根據中國科學(xué)院金屬研究所對事故齒型聯(lián)軸器材質(zhì)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(shí)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(kāi)，主油泵停止工作、轉速失去監測、調節系統失控。
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(mén)前壓力高、轉速失去監測、調節系統失控等條件的偶合，導致機組起動(dòng)時(shí)中壓汽門(mén)遲后于高壓汽門(mén)而突然全開(kāi)的特殊工況。根據清華大學(xué)應用振蕩流體力學(xué)原理的計算結果：在中、低壓缸瞬時(shí)進(jìn)入300t／h一600t／h蒸汽所產(chǎn)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(guò)對低壓鑄鐵隔板破壞性試驗結果表明，導葉屈服時(shí)的加載力約為設計壓差的6.5倍；隔板損壞時(shí)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(dòng)部件嚴重碰磨，機組發(fā)生強烈振動(dòng)，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(shí)進(jìn)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，導致轉速失去監測、調節系統失控，中壓缸瞬時(shí)進(jìn)入大量蒸汽特殊工況，這種情況在國內從未發(fā)生過(guò)，現場(chǎng)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(méi)能做出全面的綜合分析,運行人員認為“無(wú)異?！?，仍按正常操作程序進(jìn)行起動(dòng)，是發(fā)生中、低壓缸瞬時(shí)進(jìn)入大量蒸汽特殊工況的條件之一。
【事故性質(zhì)和責任分析】
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(zhì)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(kāi)，導致發(fā)電機跳閘、機組甩負荷轉速失去監測、調節系統失控。因而制造廠(chǎng)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，導致轉速失去監測、調節系統失控未能做出正確判斷，對機組的再次啟動(dòng)應負直接責任。阜新發(fā)電有限責任公司，廠(chǎng)、分廠(chǎng)、生技處、安監處、值長(cháng)組等相關(guān)領(lǐng)導應負領(lǐng)導責任；當班值長(cháng)、單元長(cháng)、汽札班長(cháng)、汽機司機對機組啟動(dòng)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(chǎn)生條件研究不夠，未能在現有技術(shù)水平上加以避免，從而發(fā)生隔板損壞、進(jìn)而導致軸系破壞的嚴重后果，應承擔一定的責任。
事故性質(zhì)：阜新發(fā)電有限公司8．19軸系損壞事故是一起由設備質(zhì)量、技術(shù)等綜合原因偶合引發(fā)的重大責任事故。
【暴露問(wèn)題】
1.通過(guò)實(shí)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(xiāo)釘充滿(mǎn)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.汽機運行規程不嚴密。對齒形聯(lián)軸器損壞脫開(kāi)，導致轉速失去監測、調節系統失控，從現象到判斷處理，沒(méi)有明確規定，使運行人員只能憑個(gè)人分析去處理。
4.培訓工作不扎實(shí)，沒(méi)有突出崗位培訓的特點(diǎn)，缺乏相應的專(zhuān)業(yè)技術(shù)內容。造成運行人員經(jīng)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。
【防范措施】
1.齒型聯(lián)軸器是汽輪機極為重要的部套，其磨損現象在國內較為普遍，對其設計、制造質(zhì)量．必須高度重視。要認真總結設計中的問(wèn)題，嚴格控制制造、加工質(zhì)量；應有防止內齒套筒相對位移過(guò)大的措施、進(jìn)一步改善齒的潤滑狀況；嚴禁錯用材料、嚴格規范材料的處理工藝。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(zhì)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(zhì)量關(guān)，防止不合格的備品備件進(jìn)廠(chǎng)，進(jìn)而保證備品備件的安全可靠性。
3.鑄鐵隔板在國產(chǎn)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(xiàn)等，一般較難控制，在正常運行中雖未發(fā)生過(guò)大的問(wèn)題，但在異常工況下容易損壞，為提高運行的安全性和經(jīng)濟性，建議制造廠(chǎng)在新造機組時(shí)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(shù)培訓、提高人員素質(zhì)。人員素質(zhì)與生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展水平不相適應是普遍現象，尤其是青工較多、經(jīng)驗不足的現狀。要加強人員的崗位技術(shù)培訓，建立嚴格的技術(shù)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(shù)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(wú)論大小缺陷均要查明原因、及時(shí)消除，決不可放過(guò)。要對200MW機組的齒形聯(lián)軸器進(jìn)行一次全面的檢查，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)處理。按規定認真完成金屬監督要求，對汽輪發(fā)電機轉子進(jìn)行金屬檢查。
6.完善運行規程,對現有200MW機組的運行、檢修規程進(jìn)行全面的審查，結合設備、系統的實(shí)際情況加以充實(shí)完善。如主油泵標高、低油壓保護聯(lián)動(dòng)值、再熱器壓力的控制要求等，應進(jìn)行深入研究，納入規程。要針對電、液并存調節系統易發(fā)生的故障，編進(jìn)運行規程的事故處理章節，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(guò)程的對照和分析。
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