(5)在专家组调查期间，得到了机械电子部和能源部的支持，以及东方汽轮机厂、东方电机厂和秦岭发电厂的帮助。专家组收到两部有关单位关于这一事故分析报告4份。
专家组在各专题分析、各阶段的小结和各小组总结的基础上，参考两部有关单位的事故分析报告，吸收了各专题小组的讨论意见，提出了这次事故的调查分析报告(第一次修改稿)。于1988年9月20日至9月29日在清华大学举行专家组全体会议进行讨论并与两部同志充分对话，对调查分析总报告作了修改。
二.机组和事故的概况
1988年2月12日16点06分，秦岭发电厂200MW5号汽轮发电机组，在进行提升转速的危急保安器动作试验时，发生了轴系断裂的特大事故。轴系的6处对轮螺栓、轴体5处发生断裂，共断为13段，主机基本毁坏[附件8]
机组基本情况
该机组的汽轮机系东方汽轮机厂1983年生产，出厂编号14，为D05向D09过渡的产品，调节部套也作了改动;发电机系东方电机厂1984年生产，出厂编号84—12—6—20。
机组于1985年12月13日开始试运行，1986年2月正式移交生产。截止1988年2月12日事故前，累计运行12517小时，检修5988小时(其中大修1次，中小修11次，临修27次)，停运461小时，启停59次(其中并网47次)。危急保安器提升转速试验6次共31锤次，机组最高达到3373r/min。在运行中，共发生九次保护跳闸，含5次单相自动重合闸(其中四次重合闸失败后跳三相)，发电机发生过一次非全相非同期合闸;机组还发生过一次断油烧瓦;一次因中压调速汽门阀座锁定螺钉脱落进入中压缸，使通流部分受损。
机组于1985年12月14日新机启动调试及1986年7月18日烧瓦修复后启动时，测得振动中有小量低频分量。1986年7月烧瓦修复中刮了轴瓦;在87年6月6日至8月3日大修后，6号轴承的对中情况略有变化，4、5、6、7号轴瓦顶隙大于侧隙[小组研究分析报告2]。从87年10月之后，发现5号瓦振动20μm增大至48μm。
该机组原配有11块记录仪表。在向专家组提供的8块仪表的实时记录中，有3块(主蒸汽流量、真空及除氧器压力)处于不正常运行状态，不能提供事故当时的实况记录。其余5块运转正常。此外，事故记忆器，在电缆着火电源被切断后，30秒内记忆信号消失，未能取得应有的讯息。该机组虽具有主要轴承振动的手动切换表计，但在实验中无专人监视。机组现场及集控室均备有数字式转速表，其显示周期为2秒，显示转速滞后于实际转速[小组研究分析报告3]。
事故过程概况
这次提升转速的危急保安器动作试验是在机组于2月12日5：52与电网解列后、用超速试验滑阀、在接近额定主蒸汽参数及一级旁路开启的情况下进行的。
在试验过程中，有如下情况：
做1号飞锤提升转速试验时，6号机司机将5号机盘上转速表指示3228r/min，误看为3328r/min，并手按集控室的停机按钮使机组跳闸，但并未与机头的试验人员联系，致使他们误认为1号飞锤已经动作。
在场人员提供，在做2号飞锤提升转速试验过程中，当机组转速提升到3302r/min时，听到有类似于汽门动作的声音，试验人员误认为2号飞锤已经动作，将超速试验手柄放开，后确认2号飞锤并未动作。当转速降至3020r/min时，试验主持人绕机组一周，检查各轴承的振动和温度情况，但未发现异常，请示在场的总工后，继续进行2号飞锤的动作试验。
根据在场人员(包括试验人员和其它当时在现场的人员)的回忆整理，先听到升速叫声，看到副励磁机喷出灰尘，然后听到一声闷响，发电机端部着火，此时一名民工腰部被残片击中。在车头的人员听到一声闷响后随即看到1号瓦盖翻起，高压后汽封喷出蒸汽，试验人员跌倒。从听到升速叫声到发电机端部着火时间约6-8秒，在此期间据在场人员称未感到剧烈振动，个别人反映发电机端部着火后又有一声响。
电厂有关领导指挥广大职工和消防人员奋力扑火。火焰于16：28分全部扑灭，没有导致其它的事故发生，除一人被残片擦伤外，没有其他人员伤亡。
这次危急保安器提升转速试验时，运行班长被抽出开会，减少了试验人数;集控室中在试验1号飞锤时误打闸后，始终未通知试验负责人;事故后不能提供机组升速中监视轴承的振动值等，试验组织工作是有缺点的。
有关人员对观察到的机组最高转速及打闸时的转速所提供的目击数值多次变化，增加了调查的困难。
三.分析的基本结论
分析认为，这次事故是由油膜失稳开始的，突发性、综合性强烈振动造成的轴系严重破坏。该机组的轴系稳定性裕度偏低和机组转速飞升超速到3500r/min—3600r/min是酿成这次事故的主要起因。它是一次综合原因引起的技术事故。
(一)这次事故是从油膜失稳开始的。
1.轴承油膜失稳的依据如下[小组研究分析报告2]：
(1)根据电机转子两端断口及其附近的环形裂纹分析认为，破坏应力为交变应力[小组研究分析报告1]，这与油膜失稳时所受的应力性质一致;
(2)根据对电机转子残骸的测量和拼接，其弯曲变形类似于一阶振形;
(3)2号轴瓦体反转，表明轴系有油膜失稳迹象;
(4)该机在2500—3361r/min附近曾测得其振动中有小量频率为1140r/min几650r/min的低频分量;
(5)与5号机同类型机组据不完全统计有15%左右台数发生过油膜失稳。
2.突发性、综合性强烈振动造成了轴系的严重破坏
由于转速高、升速率高，轴系稳定性裕度偏低，形成突发性油膜震荡，转速飞升过程中油膜震荡加剧，机组产生极其强烈的振动，使某些紧固件(如联轴器、轴瓦把合螺钉)松脱，引起轴系失衡或部分油楔失效或干摩擦自激;某些静动部件摩擦、碰撞(如滑环被砸等)和某些转动件松动，造成部分重要另部件损坏，产生大的不平衡力，同时，中—低压转子接长轴一阶和发电机二阶临界转速又落在或接近这次飞升转速的范围内。油膜震荡的突发性及诸因素的综合作用，加剧了轴系严重损坏。
3.根据弯曲振动中7瓦处断口处的应力比6瓦断口处高得多、断轴前7瓦外伸端曾遭受上瓦枕的剧烈撞击以及6、7瓦处断口形貌的差异等，认为整个轴系的严重破坏是从7瓦处电机轴的断裂开始的。
(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。
四.当前应采取的迫切技术措施和若干意见
为了防止秦岭5号机事故的重演，提高同类机组的可靠性，提出如下当前应采取的迫切措施和若干意见，建议两部共同研究解决。
(一)关于危急保安器的动作试验
1.改进调节系统，使其工作范围上限适当提高，改进超速试验滑阀设计，以便于准确操纵。
2.尽快对同类机组的调速器滑阀结构进行一次普查，在D09型机组调速系统未作改进以前，提升转速试验建议先用同步器升速到一定水平(例如3150-3180r/min)，然后再用超速试验滑阀;或者直接用同步器进行提升转速试验。
3.解决危急保安器的试验问题，提供可靠的试验装置。制定切实可行的试验方法和规范。
4.提高超速保安装置的动作可靠性。
5.重视热工检测系统的配备，加强仪表的管理和维修工作，保证仪表的工作完好率。
6.加快引进和开发汽轮发电机监测保护装置的关键部件，以加强机组关键运行参数的监测、保护的记录和记忆。
(二)关于提高轴系的稳定性和可靠性
1.研制稳定性良好的轴承，提高改进现有三油楔轴承以提高其稳定性裕度。
2.确定各轴承的合理相对标高。
3.提高轴瓦的制造质量及安装工艺，制定三油楔轴瓦的修刮工艺和标准。
4.研究轴系重要螺栓的必要预紧力与防松措施。
5.提高中—低压转子接长轴的制造和安装质量。
6.普查现运行机组的振动低频分量，制定合理的许可值。
五.“八五”公关项目
鉴于目前已投运的三排汽的200MW国产机组已有76台，预计至1990年将增加到100台左右，在一个时期内，它将是我国火力发电的主要机型之一，为从根本上采取有力措施，提高其运行的可靠性和安全性，特提出如下长远课题，建议列入两部“八五”重大攻关项目。
(一)大型汽轮发电机轴系稳定性研究
(二)提高国产200MW机组调节保安系统的可靠性研究
(三)机组自动监控系统和故障在线诊断技术的研究
(四)电力系统扰动下大电网与大机组协调—机电耦合系统动力学特性—的研究
(五)大型机组全过程质量控制和可靠性研究
(六)大型机组失效诊断和预防决策专家系统的研究
小组研究分析报告
1.国家秦岭发电厂5号机事故专家组调查组材料和断口小组工作总结及其附件
2.国家秦岭发电厂5号机事故专家组调查组轴承振动与强度小组工作总结及其附件
3.国家秦岭发电厂5号机事故专家组调查组调节与保安系统小组工作总结及其附件
4.国家秦岭发电厂5号机事故专家组调查组综合小组工作总结及其附件
原水电部与原机械委联合组成的“设备鉴定小组”提供的资料清单(1988年3月6日提出)
1.秦岭发电厂5号汽轮发电机组事故后设备损坏情况调查报告
2.秦岭电厂5号机汽轮机和轴瓦损坏情况简介
3.秦岭电厂5号发电机组损坏情况调查
4.5号汽轮机调速系统事故后的状态检查
5.秦岭发电厂5号机转速测量及电超保护检查结果
6.秦岭5号汽轮发电机组事故设备损坏情况调查描述图片集
7.秦岭发电厂5号机飞出散落物标号及名称
8.秦岭发电厂5号汽轮发电机组轴系断裂事故的调查工作汇报
附件[2]
国家秦岭电厂5号机组事故专家调查组成员名单
序号单位姓名技术职称专长
一组长
1、北京航空航天大学钟群鹏教授、副所长材料、失效分析
二副组长
2、原国家经委朱昕高工、局长
三成员
3、航空航天工业部621所王仁智研究员材料
4、北京钢铁研究总院王岫文(女)研究员材料
5、西安交通大学朱均教授、副所长轴承
6、西安交通大学孟庆集教授振动
7、清华大学王维俭教授调节保护
8、清华大学王正副教授、室主任转子动力学
9、西安热工研究所舒君展高工、总工汽机
10、西安热工研究所房德明高工调节保护
11、西安热工研究所陈吉刚高工材料
12、华北华北电业管理局王理珊高工汽机
13、华北华北电业管理局陈荣德高工、副总工电机
14、能源部电力建设研究所付汝楫高工、副总工振动
15、上海发电设备成套设计研究所杨光海高工动力学
16、上海发电设备成套设计研究所孙惠连高工材料
17、机械研究院可靠性中心吴清可(女)研究员、室主任断裂力学
18、机械研究院可靠性中心石坚中高工、中心主任轴承
19、哈尔滨电机厂张为杰高工、副总工电机
20、北京重型电机厂王溪祥副总工调节
附件[3]
国家秦岭电厂5号机组事故专家调查组工作日程明细表
1.88年3月5日——88年3月18日，历时12天，去秦岭发电厂第一次现场调查分析讨论。
2.88年3月23日，向两委(原国家经委、国家机械委)、两部(原水电部、监察部)汇报。
3.88年4月9日和13日分别听取了原水电部和原机械委的意见。
4.88年4月21日——88年4月29日，历时8天，去秦岭发电厂进行第二次现场调查分析讨论。
5.88年6月9日与原机械委和原水电部的同志讨论《关于提高三排汽200MW机组可靠性的迫切措施和若干意见》。
6.88年7月2日——7月4日，历时三天，在北京召开专家组分析讨论会。
7.88年8月10日——8月14日，历时四天，部分专家组成员去秦岭发电厂进一步听取证人和调查落实有关的疑问。
8.88年8月30日，在北京召开专家组会议，讨论小组总结问题。
9.88年8月23日——9月15日期间，各专家小组分别进行小组总结，撰写有关资料，每组历时3-4天。
10.88年9月5日和9月7日，在京专家组成员分别听取两部对事故分析的意见。
11.88年9月20日——9月29日，历时19天，在北京召开总结分析讨论会。
附件[4]
分析、试验研究的专题汇总
一.第一阶段(3月19日至4月20日)分析、试验研究的专题20页
1.电机轴低压端(6号瓦处)材料和断口的试验分析
2.低压缸转子轴封材料和断口的试验分析
3.电机风扇叶片根部螺栓处的断口分析
4.中压缸中末级带销叶片及其销钉的变形和硬度试验
5.200MW汽轮发电机组电机转子二阶临界转速(轴系五阶临界转速)实测报告
6.轴系标高对轴系稳定性的影响
7.轴瓦把合螺栓松动上油楔或油楔失效对轴承性能的影响
8.9号瓦松脱，滑环、护环和风扇等不平衡引起的不平衡响应
9.电机励端轴段飞出所需能量的估算
10.进一步调查和研究2.12事故中机组严重超速的可能性和原因
11.对超速保护系统的可能性的进一步分析
12.电机风扇叶片螺栓破坏的模拟试验
13.25级带销叶片剪断和模拟试验
14.数字转速表的效验及振动试验
15.国内现有200MW机组可靠性调查及设备的运行情况
16.国外发电机轴系断裂事故的的调查研究
17.关于轴系“复合振动”的探索性试验
18.国内、外发电机轴系横向断裂原因的综合分析
19.冲击载荷对带销叶片变形和销钉被剪的(影响)力学模型分析
20.国产三套200MW机组结构和性能的比较分析
二.第二阶段(4月30日至7月1日)分析、试验研究的专题23项
(一)材料断口小组的专题
1.滑环的材质、断口和残骸破坏特征的综合分析及作为此次事故不平衡力来源的可能性
2.轴系中部瞬时强力扭转制动断裂的断口分析及低压缸制动造成轴系扭断的可能性
3.电机轴二端宏观断口的进一步定量分析及其一阶振型断的确认
4.电机轴、低压转子轴的材质、化学和力学性能分析及判断因材质断裂的可能性
5.低压缸叶片断口特征的分析及判断有领先叶片断裂的可能性
6.危急保安器体(短轴)的断裂分析
7.材料力学性能动态响应的文献综述
(二)轴系振动小组专题
1.封口叶片销钉变形和破坏的力学模型分析计算方法及作为确认超速的可能性和精确性
2.此次事故不平衡力来源的进一步分析
1.2号瓦损坏情况的分析
2.此次事故的诱发因素的进一步综合分析
3.此次事故轴系断裂模式的进一步综合分析
(三)调节保安小组的专题
1.调节保安系统动态特性分析及其严重超速的条件
2.超速试验工况下的蒸汽能量分析及其最高转速的估算
3.5号机组调速系统转速失控的条件及对此次有严重超速可能性的估计
4.超速试验时的试验参数对转速飞升速率的估算
5.超速试验滑阀转动快慢与转速飞升率之间的关系
(四)综合分析小组的专题
1.尚未变形和破坏的特征零件的工况受力条件分析及其最高转速的估算
2.中压缸叶片径向间隙和其他有零件的变形破坏分析及其低转速的估算
3.国产三套机组的结构、稳定性的相互比较计此次事故的关系
4.关于预防措施(包括老机和新机)的综合提出
5.关于今后长远选题的进一步设想
6.轴系分频振动的可能性的进一步探索
三.第三阶段(7月3日至9月10日)分析、试验研究的专题8项
1.国产200MW机组对中等情况函调小结
2.关于秦岭电厂5号机组2、12事故前的操作情况
3.关于秦岭电厂5号机运行记录表的情况
4.东方与哈尔滨机组的差异分析
5.秦岭5号机断轴事故分析
6.关于电机轴材料屈服点偏低，3、6、7号螺丝松动对短断轴的影响
7.关于油膜震荡突发性的条件和可靠性分析
8.1988年8月11-13日秦岭电厂取证报告
附件[5]
秦岭电厂事故调查简报名称
1.第一期，秦岭电厂专家调查组已组成
2.第二期，专家组已在秦岭开展工作
3.第三期，5号机组事故现场开始清理
4.第四期，秦岭5号机组揭缸情况
5.第五期，专家组进一步讨论转速和振源问题
6.第六期，有关部委听取专家组汇报
附件[6]
秦岭发电厂5号机组2.12事故录相(另附)
关于专家协助组工作的几点意见及提出的报告
一.专家辅助组工作的几点意见
1.专家协助组的任务是协助完成专家组交给的各项工作，请钱仲彭、郭廉洁、舒君展和周锡生等同志负责
2.在专家组暂时离开现场期间，专家协助组的主要工作是对重要零件残骸进行鉴定，具体的主要鉴定项目如附表。
3.专家协助组在进行每一项重要残骸的鉴定工作时，要组成由各方面的代表参加的小组。对鉴定结果要写出鉴定意见书，并由各方面的代表签字认可。
4.除经过专家组的同意外，专家协助组不要对重要的零件残骸做破坏性试验，也不私自带走残骸碎片。
5.专家协助组成立统一的摄象摄影组，指定专人负责，底片要统一保管，各有关单位可以洗印，但不要公开发表。作为证据性的原片要经过专家协助组的同意。
6.当专家组第二次来现场进行进一步调查时(时间约为4月中旬)，请专家协助组提供所进行的鉴定书及有关的证据性的原片。
7.在残骸鉴定工作的基础上，请各单位进行事故原因分析工作，并将分析报告在4月中旬提交专家组。
8.协助组的成员有权查阅与事故有关的资料，包括设计计算书、图纸、制造工艺、调试数据、安装维修及运行记录等。
国家秦岭电厂5号机组事故专家调查组
一九八八年三月二十一日
二.专家协助组提出的报告资料名称
1.秦岭电厂5号发电机组损坏情况检查汇总
2.秦岭电厂5号汽轮机解体检查情况
3.秦岭电厂5号汽轮机调速保安系统解体检查情况及损坏情况
4.秦岭电厂5号高、中压转子叶片与轮缘径向间隙测量结果
5.秦岭电厂5号机组联轴器螺栓损坏情况
6.秦岭电厂5号机组中压部分叶片、叶轮检查测量结果
7.进一步寻找低压缸首先破坏件情况
断面号主断面位置断轴甩落位置
1主油泵与危急保安器短轴齿型联轴器脱落主油泵泵轴处于原位
2两只危急保安器之间轴断裂1号危急保安器轴甩落在前箱内
3危急保安器短轴与汽轮机主轴对轮螺栓断裂2号危急保安器轴甩落在前箱内
4中压转子与中压接长轴对轮螺栓断裂中压转子处于原位
5中压接长轴与低压接长轴对轮轴螺栓断裂中压接长轴从右侧飞出甩落在5米加热器平台上
6低压接长轴与低压转子对轮螺栓断裂低压接长轴从右侧飞出甩落在B排墙10米平台上
7低压转子从第37级叶轮根部Φ405mm退刀槽处断裂低压转子断轴对轮侧向右横放在过桥键内
8低压转子从第32级叶轮根部Φ405mm退刀槽处断裂低压转子处于原位
9低压转子与发电机对螺栓断裂低压转子断轴转向180度轴向落在就地
10发电机转子从Φ420mm处断裂发电机转子断轴断面朝上竖立在发电机端面左侧
11发电机转子从Φ420mm处断裂发电机主轴处于原位
12发电机转子与主励磁机对轮螺栓断裂发电机转子断轴穿过B排墙飞落在锅炉间10米平台上，励磁机主轴处于原位。
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