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(二)轴系稳定性裕度偏低和机组转速飞升超速是酿成这次事故的主要起因
1.轴系稳定性裕度偏低[小组研究分析报告2]
5号机组及其同类机组的轴系稳定性裕度偏低,经计算轴系失稳转速约为3400r/min左右,对数衰减率δ为0.06-0.08;失稳转速对5、6号轴承相对标高的变化敏感;86年烧轴瓦后修刮过轴瓦;在大修后实测5号轴承的标高比6号轴承高0.04mm;大修后测得4、5、6、7号瓦的顶隙大于侧隙,这些都使机组的失稳转速有所下降。
2.造成该机组转速飞升超速的主要原因有[小组研究分析报告3]:
(1)5号机组为D09型,在额定参数下且同步器在3000r/min位置时,其调速系统工作范围上限约为3400r/min(计算值),较国内其他200MW汽轮机调速系统上限(一般为3600r/min)降低很多,超速试验滑阀可控面积大,调速器滑阀的最大排油口面积小有产生调速系统失去对转速的自动调节作用的条件。当参数低于额定值时上限转速将相应提高。
(2)根据目前的分析计算,由3000r/min开始,用超速试验滑阀在接近额定主参数、一级旁路开启下进行提升转速试验时,调速系统的工作范围上限约为3400r/min,当转速达3360r/min后,操作手柄只要继续旋转20-30,系统即达工作范围上限;操作手柄太短,不易操纵;加上可能的操作因素,使调速系统失去对转速的自动调节作用。
(3)D09型机组油系统的稳态用油量较D05型大,油箱安装标高较D05型低,射油器工作在临界状态,导致液压型超速保护装置的动作值由原来的3401r/min增高为3450r/min左右
(4)数字式转速表显示周期长达2秒,使转速读数滞后实际转速数值。
(5)2号危急保安器飞锤在整定值3310r/min时未动。
3.通过如下诸方面的分析估算,此次事故轴系超速范围最大可能为3500r/min-3600r/min[小组研究分析报告3];
(1)事故当时的主蒸汽压力自动记录曲线在提升转速的实验过程中,存在着陡直下降线其压力下降值为1.47MPa,即15kgf/cm2。
虽然对此下降线出现的原因还存在不同的解释,分析认为,它仍可以作为飞升转速最大的上限依据。据此分析计算,在这次事故过程中轴系的转速不大于3550r/min。
(2)根据对第26级末叶片即某销钉变形(0.5—0.53mm)和剪断情况,进行弹—塑性试验的计算结果表明,当作用在叶片上的载荷仅考虑离心力和附加力时,此次事故的轴系转速约为3600r/min左右。
(3)根据试验现场提供的情况和试验当时机炉的热力工况,对各种条件下可能出现的超速分析,结果表明,最大可能的最高转速在3456r/min至3600r/min之间。
此外,参考试验操作人员提供的材料,目击最高转速3456r/min后大打闸,考虑到数字式转速表的显示滞后和汽门动作滞后,机组的最高转速应在3500r/min以上。
(三)这次事故是综合原因引起的技术事故
分析认为,这次事故具有时间上的突发性、破坏的严重性和技术上的复杂性等特点,是一次综合技术原因引起的特大设备损坏事故。
1.通过分析试验研究工作,在此事故中,排除了如下的可能性[小组研究分析报告1、2、3、4]:
(1)排除了机组与电网解列后再合闸的可能性,排除了运行历史上疲劳寿命损耗与本次事故的直接关系;
(2)排除了发电机发生氢爆的可能性;
(3)排除了发电机滑环作为首先破坏件的可能性;
(4)排除了由于9瓦螺丝顶先松动从而酿成这次严重轴系破坏事故的可能性;
(5)排除了发电机滑环、发电机轴及低压转子轴断口上有旧裂纹。
2.至今尚有如下存疑的问题
(1)在做2号飞锤试验时,试验人员听到的“响声”是何声音?
(2)电机断轴和汽机断轴局部区域(或点)条件屈服强度σ0.2和弹性极限σ0.02偏低的原因。
(3)整个轴系破坏过程细节及时间序列。
初步分析认为,这些疑问并不影响上述分析基本结论。
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