汽輪機(jī)水沖擊原因及處理措施

【摘要】汽輪機(jī)水沖擊是造成汽輪機(jī)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的重大事故之一。為防止水沖擊事故的發(fā)生，參考相關(guān)專業(yè)資料、運(yùn)行規(guī)程及部頒運(yùn)行規(guī)程，結(jié)合實(shí)際情況，詳細(xì)介紹汽輪機(jī)進(jìn)水和進(jìn)冷汽的危害、特征及原因，提出了詳細(xì)的防范措施和進(jìn)水后的解決方法。以引起運(yùn)行人員的高度重視，預(yù)防事故的發(fā)生或擴(kuò)大。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；水沖擊；事故

【中圖分類號(hào)】TK26 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2012）09-0273-01

一、汽輪機(jī)水沖擊的概念

汽輪機(jī)運(yùn)行中，由于水或冷蒸汽（低于汽缸金屬溫度較多或接近飽和蒸汽）進(jìn)入汽輪機(jī)，造成機(jī)組設(shè)備損壞、機(jī)械故障和非計(jì)劃停運(yùn)。汽輪機(jī)進(jìn)水造成的事故稱為水沖擊事故。

二、汽輪機(jī)水沖擊的危害

1）葉片的損傷和斷裂；水進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分，使動(dòng)葉片，特別是較長(zhǎng)的葉片受到水沖擊而損傷或斷裂，

2）動(dòng)靜部分碰磨；水或冷蒸汽由主蒸汽或再熱蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)時(shí)，使處于高溫下的金屬部件突然冷卻而急劇收縮，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形，使相對(duì)膨脹急劇變化而導(dǎo)致軸向碰磨和機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)。

3）熱應(yīng)力引起的金屬裂紋；在進(jìn)水或進(jìn)冷蒸汽時(shí)，將使高溫部件受到劇冷或不均勻冷卻，進(jìn)而產(chǎn)生相當(dāng)大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。

4）產(chǎn)生永久性變形，使閥門或汽缸的結(jié)合面漏氣；金屬部件受到嚴(yán)重的急劇冷卻時(shí)，可能產(chǎn)生永久變形。

5）推力軸承損傷；由于水的密度比蒸汽大很多，在噴嘴內(nèi)不能獲得與蒸汽同樣的加速度和噴射角，不能按正確方向進(jìn)入動(dòng)葉通道，而打到動(dòng)葉片背弧上，且水在流動(dòng)中速度慢，不能很好的通過(guò)葉片，使葉片壓降增加，并使軸向推力增大，推力軸承工作瓦因超載損壞。

三、水沖擊的原因

（1）熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理：1）疏水點(diǎn)設(shè)置及疏水管徑選擇不合理，級(jí)內(nèi)疏水開(kāi)孔不當(dāng)；2）疏水管道安裝不按疏水壓力等級(jí)而混裝，且管道無(wú)45度斜切安裝；3）疏水聯(lián)箱設(shè)置容積不夠；

（2）來(lái)自鍋爐及主蒸汽系統(tǒng)。1）由于運(yùn)行人員的誤操作或控制系統(tǒng)故障及其自動(dòng)裝置失靈，引起設(shè)備誤動(dòng)作，2）鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定或旁路設(shè)備減溫水們不嚴(yán)，也有發(fā)生蒸汽帶水或冷蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的危險(xiǎn)；3）滑參數(shù)啟、停過(guò)程中，機(jī)爐配合不當(dāng)，機(jī)組升速率過(guò)快，引起鍋爐汽水共騰，大量水經(jīng)主蒸汽系統(tǒng)進(jìn)入汽輪機(jī)；4）啟動(dòng)時(shí)暖管時(shí)間不足，主蒸汽管道或過(guò)熱器的疏水排放不當(dāng)，使汽輪機(jī)進(jìn)水。

（3）來(lái)自再熱蒸汽系統(tǒng)。1）再熱冷段，常設(shè)置噴水減溫裝置，以調(diào)節(jié)再熱汽溫，但當(dāng)機(jī)組啟停及低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，由于減溫水門不嚴(yán)或開(kāi)度不當(dāng)，而造成汽輪機(jī)進(jìn)水；2）再熱熱段，若疏水管徑太小，啟動(dòng)時(shí)由于疏水不暢，也會(huì)造成汽輪機(jī)進(jìn)水。

（4）來(lái)自抽汽系統(tǒng)。由于汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器管子破裂引起泄漏（高加系統(tǒng)更加嚴(yán)重），而保護(hù)裝置失靈或水位調(diào)節(jié)失靈，造成滿水，也可能因抽汽逆止門不嚴(yán)，引起疏水倒灌入汽輪機(jī)。

（5）來(lái)自軸封系統(tǒng)。1）隨著機(jī)組容量增加，機(jī)組軸系加長(zhǎng)，軸封系統(tǒng)管道相應(yīng)增加。2）軸封減溫水調(diào)節(jié)不當(dāng)或不嚴(yán)，尤其在機(jī)組停機(jī)時(shí)，不及時(shí)關(guān)閉，也將引起軸封進(jìn)水；3）軸封加熱器注水門不嚴(yán)，軸封加熱器注水時(shí)操作不當(dāng)而引起軸封進(jìn)水，嚴(yán)重時(shí)造成大軸熱彎曲而產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

（6）來(lái)自凝汽器。機(jī)組啟停時(shí)凝汽器滿水，造成疏水?dāng)U容器菏水，水倒入高、中壓缸。

（7）來(lái)自汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)。大型汽輪機(jī)都設(shè)有較大容量的旁路系統(tǒng)，高壓旁路系統(tǒng)減溫水誤開(kāi)或旁路后自動(dòng)疏水裝置失靈，都有可能將水倒入高壓缸。

（8）來(lái)自機(jī)組試驗(yàn)及檢查項(xiàng)目。

（9）來(lái)自快冷系統(tǒng)。

四、防止進(jìn)水、進(jìn)冷汽的主要措施簡(jiǎn)述如下

防止汽輪機(jī)進(jìn)水的主要任務(wù)是找出進(jìn)水或進(jìn)冷蒸汽的來(lái)源，只有這樣才能確切判斷事故原因，從而采取針對(duì)性措施。

（1）對(duì)有關(guān)設(shè)備和汽水系統(tǒng)應(yīng)滿足以下技術(shù)要求：正確設(shè)置疏水點(diǎn)和布置疏水管；在再熱冷段最低點(diǎn)安裝疏水罐，并設(shè)高低位報(bào)警，且盡量靠近汽輪機(jī)；回?zé)峒訜崞骱统跗鲬?yīng)有可靠的多重保護(hù)防止水位升高返回汽輪機(jī)，并有警示運(yùn)行人員注意的系統(tǒng)。

（2）在運(yùn)行維護(hù)方面，要注意做到如下幾點(diǎn)：

1）加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)督，嚴(yán)防發(fā)生水沖擊現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)水沖擊的象征，應(yīng)果斷地采取破壞真空緊急事故停機(jī)措施。

2）機(jī)組啟動(dòng)前（尤其熱態(tài)啟動(dòng)）前，主再熱蒸汽管道要充分暖管，保障疏水暢通。暖管期間嚴(yán)密監(jiān)視蒸汽和金屬溫度的變化。

3）當(dāng)主再蒸汽溫度和壓力不穩(wěn)定時(shí)，要加強(qiáng)監(jiān)視，一旦汽溫急劇下降到規(guī)定值，通常為直線下降50度，應(yīng)按緊急停機(jī)處理。

4）對(duì)除氧器和凝汽器水位注意監(jiān)視，防止?jié)M水情況發(fā)生。在此特別強(qiáng)調(diào)機(jī)組停運(yùn)后水位監(jiān)視往往被運(yùn)行人員忽視。

5）滑參數(shù)啟停機(jī)時(shí)，汽溫、汽壓按照規(guī)定逐漸升高和降低，避免升降過(guò)快，并保證蒸汽的過(guò)熱度不低于50度。

6）在高壓加熱器保護(hù)裝置發(fā)生故障時(shí)，加熱器不應(yīng)投入運(yùn)行。

7）鍋爐熄火后蒸汽參數(shù)不能可靠保證情況下，不應(yīng)向汽輪機(jī)供汽。

8）定期檢查再熱器和旁路系統(tǒng)的減溫水門的嚴(yán)密性，如發(fā)現(xiàn)泄漏應(yīng)及時(shí)檢修處理。

9）汽包爐應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視汽包水位，防止發(fā)生滿水事故而造成蒸汽帶水進(jìn)入汽輪機(jī)；對(duì)于直流爐要嚴(yán)密監(jiān)視啟動(dòng)系統(tǒng)的貯水箱和各閥門狀態(tài)，防止因調(diào)節(jié)裝置和閥門故障造成貯水箱滿水，使蒸汽帶水沖擊汽輪機(jī)。

10）加強(qiáng)汽封系統(tǒng)的連續(xù)疏水，確保不被堵塞。

11）機(jī)組停運(yùn)后，缸溫在熱態(tài)下凝汽器灌水找漏和鍋爐水壓試驗(yàn)應(yīng)制定專項(xiàng)措施。

12）停機(jī)后系統(tǒng)尚未全停前，運(yùn)行人員仍應(yīng)監(jiān)視汽缸金屬溫度和系統(tǒng)狀況，防止進(jìn)水和進(jìn)冷蒸汽。

13）運(yùn)行人員應(yīng)該明確：在汽輪機(jī)低轉(zhuǎn)速下進(jìn)水對(duì)設(shè)備的威脅要比在額定轉(zhuǎn)速下或帶負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下還要大，因?yàn)樵诘娃D(zhuǎn)速下一旦發(fā)生動(dòng)靜摩擦，容易造成大軸彎曲事故。

14）給水泵小汽輪機(jī)也應(yīng)做好和大機(jī)一樣的防范措施，這點(diǎn)運(yùn)行人員應(yīng)注意。

五、汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊時(shí)如何處理

1）啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵，打閘停機(jī)，停機(jī)后立即投入盤車；

2）停真空泵，破壞真空，給水倒走旁路。除通鍋爐以外疏水門外，全開(kāi)所有疏水門；

3）仔細(xì)傾聽(tīng)機(jī)內(nèi)聲音，測(cè)量振動(dòng)，記錄情走時(shí)間，盤車后測(cè)量轉(zhuǎn)子彎曲數(shù)值，盤車電動(dòng)機(jī)電流應(yīng)在正常數(shù)值且穩(wěn)定，盤車一旦掉閘可能是因?yàn)榇筝S已經(jīng)發(fā)生彎曲碰磨葉頂汽封造成電機(jī)過(guò)流。

4）惰走時(shí)間明顯縮短或機(jī)內(nèi)有異常聲音，推力瓦溫度升高，軸向位移，差脹超限時(shí)，不經(jīng)檢查不允許機(jī)組重新啟動(dòng)；

5）迅速查清汽輪機(jī)進(jìn)水或冷蒸汽的原因，并消除。

6）發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)進(jìn)水后要進(jìn)行悶缸處理，即關(guān)閉所有本體疏放水門。

六、總結(jié)

汽輪機(jī)水沖擊事故造成設(shè)備損壞和機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，在國(guó)內(nèi)外多次發(fā)生。其產(chǎn)生的原因是多方面的，但并不是不可預(yù)防。除必要的監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行人員的監(jiān)視和采取的措施及時(shí)得當(dāng)，將很大程度上防止水沖擊的發(fā)生或降低設(shè)備的損壞程度。

防止汽輪機(jī)進(jìn)水、進(jìn)冷蒸汽，應(yīng)從設(shè)計(jì)、運(yùn)行、檢測(cè)、試驗(yàn)及維護(hù)等各方面入手，尤其加強(qiáng)運(yùn)行人員對(duì)水沖擊的認(rèn)識(shí)的培訓(xùn)，才能取得較好的效果。

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