大同二電廠汽輪機飛車事故親歷記!
一九八五年十月二十九日，大同二電廠二號機組發(fā)生了震驚業(yè)界的汽輪機飛車事故。這是一起因調(diào)速系統(tǒng)設計缺陷和接長軸螺栓制造質(zhì)量造成的重大設備損壞事故，事故發(fā)生時我正在現(xiàn)場檢查設備，親歷了事故的全過程，參與了事故的處理。作為親歷者有責任把這些過程記錄下來。
事故發(fā)生過程中留存的原始記錄
二十九日下午，我作為水泵隊技術(shù)員接到晚上啟動一號機組的通知，晚飯后我早早來到現(xiàn)場，先去集控室向值長了解啟動安排和設備缺陷情況，然后到就地檢查設備。當時廠內(nèi)只有二號機組單機運行，經(jīng)500kV變電站的255開關送電；一號機組檢修消缺后準備啟動；三號機組在基建調(diào)試階段，當晚也準備啟動。
21點30分左右，我正在一號機組零米給水泵處檢查設備，突然感到廠房照明先暗后特亮，緊接著聽到機組傳來一陣很怪的“吭吭”聲，我知道發(fā)生了異常情況，趕緊從給水泵旁的樓梯爬上了十米運轉(zhuǎn)平臺，聽到二號機處的聲音越來越大并傳來劇烈振動，我下意識地朝著控制室方向跑去，跑到半路被從控制室撤出的運行人員擋了回來，緊接著看到二號機組機頭起火，后來發(fā)電機處也起火并傳來爆炸聲。這時正在生產(chǎn)二樓會議室開會的廠領導聞訊趕來，了解情況后立即組織救火，廠房內(nèi)濃煙滾滾，機組傳來陣陣刺耳的摩擦聲，就像人痛苦時發(fā)出的呻吟聲，我的心情就像被針扎一樣難受，直到機組沒了聲音才離開現(xiàn)場。
回到水泵隊，我把所有的值班人員迅速組織起來，飛奔現(xiàn)場參加滅火工作。這時廠消防隊和大同市的消防車正陸續(xù)趕往現(xiàn)場，經(jīng)過兩個多小時的奮戰(zhàn)終于把火災撲滅。據(jù)說那天晚上除了大同當?shù)氐南儡囃?，把朔州的消防車也調(diào)了過來，市委書記肖聰慈命令武警進入緊急戒備狀態(tài)以應不測。
晚上一點多，檢修處召開會議布置下步工作，我拖著疲憊不堪的身軀來到會場時，看到副總工程師張旗也在，會上張總說汽輪機可能發(fā)生了飛車事故，這個消息令我十分吃驚，在事故還未開始調(diào)查，大家還沒從救火現(xiàn)場回過味來處于懵懂狀態(tài)的情況下，張總能夠作出如此準確的判斷，其學識和擔當令人由衷的欽佩。
事故初步診斷報告
這場突如其來的飛車事故是怎樣發(fā)生的呢？
經(jīng)過事故調(diào)查委員會歷時兩個月的工作，對這起事故的情況逐漸清晰了起來。
1、事故前情況：
廠內(nèi)二號機組單機運行，經(jīng)500kV變電站的255開關送電（降壓為220kV），發(fā)電機負荷130MW，發(fā)電機自動電壓調(diào)整器未投，勵磁電流1200安。
2、事故經(jīng)過：
21點30分左右，發(fā)電機有功負荷由2分鐘前的130MW快速增至170MW，值班人員發(fā)現(xiàn)盤上出現(xiàn)“裝置故障”光字牌，表計大幅擺動，照明先暗后特亮，同時聽到機組發(fā)出“怪叫聲”、2秒后255開關跳閘，盤上出現(xiàn)“失磁保護動作”光字牌，機組負荷甩至66MW ，約10秒后發(fā)電機主開關202跳閘，機組出現(xiàn)強烈振動，再經(jīng)10秒左右，鍋爐值班員手動打開安全閥排汽，汽機值班員目擊車頭轉(zhuǎn)速表已達4380轉(zhuǎn)/分，機組隨即發(fā)出巨響，噴出火團。事故的整個過程約40秒左右，時間極短。
3、設備損壞情況：
機組轉(zhuǎn)子斷為五段，四個斷面分別為車頭、中壓轉(zhuǎn)子與其接長軸的聯(lián)軸器、兩個接長軸之間的聯(lián)軸器、發(fā)電機與主勵磁機之間的聯(lián)軸器，聯(lián)軸器損壞表現(xiàn)為全部緊固螺栓脫出或斷裂。
四個中壓調(diào)節(jié)汽門操縱座沿M20螺釘法蘭面斷裂，有三個掉落地面。
高壓轉(zhuǎn)子部分復環(huán)甩脫，葉輪有磨損，汽封和軸封全部磨損。
中壓轉(zhuǎn)子第26級葉片全部甩出，除第24級外，其余各級葉片嚴重損壞，中段缸體左側(cè)斷裂。
低壓轉(zhuǎn)子部分復環(huán)甩脫，葉片變形或頂部磨損，低壓缸局部變形。
前、中軸承箱及三號軸承座斷裂，一瓦上軸承蓋拋至機組左側(cè)，軸瓦有逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，一至六瓦巴氏合金有捻損，三瓦尤為嚴重，推力瓦的工作面和非工作面全部損壞，盤車裝置殼體斷裂，盤車馬達掉落地面。
4、解體檢查情況：
發(fā)現(xiàn)中壓主汽門自動關閉器滑閥下部節(jié)流旋塞 脫出16毫米；高壓缸軸封套圈有逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象；高、中壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器螺栓雖未斷開，但都嚴重損壞。
為了查清汽輪機飛車事故的原因，機械工業(yè)部和水利電力部委托中國機械工程學會、中國電機工程學會、中國電工技術(shù)學會組織二十位專家教授組成事故診斷專家組，歷時半年進行機組事故診斷，但對造成機組損壞的直接原因卻是眾說紛紜，莫衷一是。
一部分專家認為，超速是造成機組嚴重損壞的直接原因。對事故過程分析如下：
1、21時30分左右，機組在未投自動電壓調(diào)整器且運行人員未調(diào)整勵磁的情況下，有功負荷由130 MW升到170 MW，由于功率因數(shù)遠大于0.96，引起機組失步，導致發(fā)電機低勵失步保護動作，經(jīng)2秒鐘時限跳255開關，有功負荷從170 MW甩至66 MW左右。本應按整定值255開關跳閘后0.5秒跳202開關，由于保護接線錯誤，202不能跳閘，但經(jīng)10~15秒（模擬時間）202開關跳閘，這是這次事故的導火線，但與機組嚴重損壞沒有直接關系。
3、由于機組超速，首先使高中壓轉(zhuǎn)子接長軸和低壓轉(zhuǎn)子接長軸的法蘭螺栓斷裂（有兩個螺栓飛出，至今尚未找到）。當高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子斷開后，中間再熱器的剩余能量使高中壓轉(zhuǎn)子繼續(xù)升速到4380轉(zhuǎn)/分以上，使葉片甩出、動靜部分摩擦、軸承損壞、噴油著火，當26級葉片全部甩出后形成緊急剎車。超速是機組嚴重損壞的直接原因。
4、從中壓轉(zhuǎn)子與接長軸的聯(lián)軸器螺栓主體斷口分析，斷面形貌表現(xiàn)為疲勞斷口，先有疲勞裂紋，最后受到重大沖擊而全部斷裂。疲勞紋起源于螺紋根部退刀槽處，該處加工圓角小于設計要求，應力集中易于形成疲勞源。從已有疲勞裂紋的螺栓殘骸先擼扣后沿疲勞裂紋斷裂的情況看，螺栓疲勞裂紋已成隱患，但不是釀成這次嚴重超速破壞事故的主要原因。
另一部分專家認為，油膜振蕩或軸系失穩(wěn)是造成機組嚴重損壞的直接原因。對事故過程模擬如下：
1、由于存在不利運行工況和機組軸系扭振，該機在事故以前，已經(jīng)在螺栓退刀槽應力集中較大處，因受較長期的交變應力作用而產(chǎn)生了疲勞裂紋。
廠長于洪基關于事故初步診斷報告的批示
究竟是超速引起機組振動？還是振動造成機組超速？這個問題在今天看來通過事故順序記錄儀并不難分析，但在當時的技術(shù)條件下，就像回答“先有雞還是先有蛋”一樣困難。
當年的國產(chǎn)200MW汽輪機在安全監(jiān)測和故障診斷裝備方面完全就是一臺“裸機”，不但軸承振動、鑒相、軸向位移、脹差等重要參數(shù)沒有自動記錄，就是汽輪機的轉(zhuǎn)速也沒有自動記錄，事故分析可依據(jù)的現(xiàn)場資料只有一段主蒸汽壓力和溫度記錄曲線及運行人員就地觀察到的汽輪機轉(zhuǎn)速4380轉(zhuǎn)/分，事故的過程又極其短暫，只有40秒左右。故障診斷只能依據(jù)這些極其有限的現(xiàn)場資料和設備損壞情況進行分析推斷。
國產(chǎn)200MW汽輪機是在消化吸收前蘇聯(lián)50MW機組技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的，由于缺乏末級長葉片的設計制造經(jīng)驗，就用三個50MW機組的汽缸組成200MW機組的低壓缸，形成了三缸三排汽的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的汽輪機軸系又細又長，穩(wěn)定性很差，中、低壓缸之間的接長軸更是軸系的薄弱環(huán)節(jié)，早期的多臺200MW機組曾發(fā)生過油膜振蕩。
發(fā)電總廠關于開展反事故斗爭的文件
一九八八年二月十二日，秦嶺發(fā)電廠五號機組在進行危急保安器提升轉(zhuǎn)速試驗時，發(fā)生了軸系斷裂重大事故，6處聯(lián)軸器螺栓、5處軸體發(fā)生斷裂，軸系斷為13段。
國家事故調(diào)查組經(jīng)過七個月的調(diào)查分析，認為這次事故是由油膜失穩(wěn)開始的突發(fā)性、綜合性強烈振動造成的軸系嚴重破壞。該機組的軸系穩(wěn)定性裕度偏低和機組轉(zhuǎn)速飛升到3500轉(zhuǎn)/分~3600轉(zhuǎn)/分是釀成這次事故的主要起因。
這兩起事故發(fā)生后，水電部和機械部聯(lián)合制定了防止國產(chǎn)200MW汽輪機超速和軸系斷裂的反事故措施，包括更換聯(lián)軸器螺栓材質(zhì)、更換發(fā)電機前后軸承為橢圓瓦、更換調(diào)速器滑閥和超速試驗滑閥套筒、提升轉(zhuǎn)速試驗時將主蒸汽壓力降低到7MPa、正常停機時必須先打閘后解列等，并從國外引進了飛利浦公司RMS700型汽輪機安全監(jiān)測保護系統(tǒng)，特別有遠見的是給機組配置了黑匣子——事故順序記錄儀。