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摘要:汽轮机是一种复杂的机械,其工质是来自锅炉的高温高压蒸汽,任一与之相连的系统故障都有可能导致汽轮机进水。由于制造、设计、安装等诸多的原因,致使机组设备和热力系统存在缺陷或防进水机制的可靠度不高,均可能造成汽轮机进水。而进水事故发生的直接原因,一般则是由于运行人员的误操作。准确分析出引起汽轮机进水的原因,及时提醒运行人员采取措施,对防止事故的进一步发展和扩大起到了至关重要的作用。
关键词:汽轮机;进水;对策分析
1汽轮机进水的主要现象
1.1高中压缸上、下缸温差明显增大,或增大趋势加快。正常情况下,高中压缸上、下缸温差都应该在42℃之内,同时差值的变化一般会保持在每分钟5℃,因此在运行人员监盘时要时刻注意这两个限制,如果超出就应该考虑是汽轮机进水了。
1.2主、再热蒸汽温度突降,过热度减小。主汽温度和蒸汽温度和都要高于50度以上,同时主汽温度的变化频率应该在每分钟5℃的范围,运行人员要严加监控,同时还要注意,机侧主汽温度不得低于炉侧10℃等。
1.3汽轮机振动增大。当汽轮机进水或是冷蒸汽时,因正处于运行中的汽轮机金属温度都较高,这些金属部件遇到水后会发生急剧收缩,从而导致热变形或是机组强烈的振动。所以在机组正常运行时,如果振动剧烈则主要原因可是能汽轮机进水所致。
1.4盘车状态下盘车电流增大或盘车跳闸。机组启停过程中,盘车电流变化一般3-5A,转子与汽封摩擦时容易造成电流异常增大或盘车跳闸。
2汽轮机进水的主要原因
2.1锅炉主、再热蒸汽温度失控或主蒸汽流量瞬间突增;启动过程中升压过快,或滑参数停机过程中降压降温速度过快,使蒸汽过热度降低,甚至接近或达到饱和温度,导致管道内集结凝结水。
2.2汽轮机回热系统加热器水位高、除氧器满水,且保护装置失灵,使水经抽汽管道返回汽轮机内造成水冲击。
2.3启动时,轴封供汽或回热抽汽管道疏水不畅或未能充分暖管,积水或疏水进入汽缸;停机时,切换备用轴封汽源,因处理不当使轴封供汽带水。
2.4机组滑参数停机后,闷缸措施错误,主汽疏水门不能及时关闭,造成汽缸进冷气。
2.5凝汽器满水,淹到低压缸。
2.6由于操作不当或阀门不严,积水被蒸汽带入汽轮机内。
2.7高旁减温水在高旁关闭后不能联关,或阀门泄露,凝结水泵运行的情况下自再热冷段进入汽缸。
3汽轮机进水的危害
3.1汽轮机管道、门杆及汽缸漏汽,漏汽量增大时,危及人身设备安全。
3.2汽缸变形,动静部分产生碰摩。汽缸将冷却不匀,引起翘曲,特别是在端部轴封处,因原间隙比较小,轴封段又比较长,一旦汽缸汽封处发生翘曲,则转子在汽封处将发生碰摩,甚至在轴封外看到碰摩发生的火花。
3.3汽缸上下温差变大发生拱背。若汽缸由抽汽管、排汽管进水,则下缸温度将变低,汽缸上下温差变大,产生拱背,固定在汽缸内的喷嘴隔板随同产生位移,与转子碰摩,引起转子弯曲。
3.4叶片受到水冲击。水滴的速度比蒸汽速度低,则进入叶片的相对速度小,相对进汽角变大,大于90。,打击叶片顶部进口的背面,引起叶片的水刷损伤外,
3.5将叶片打弯,叶片叶顶反向弯扭,使叶片产生损坏。
3.6轴向推力增大。轴向推力增大过多,推力瓦温度过高,引起推力轴承损坏,使转子产生轴向窜动,动静部分产生碰摩,会引起通流部分严重损坏。
3.7产生大的热应力、裂纹,影响使用寿命。转子径向有温差,低周热疲劳,最终在表面产生裂纹。汽缸形状较复杂,各处温度差别大,在超过材料的屈服限后,会产生永久变形,产生翘曲。发生较多的如汽缸法兰的变形,使水平接合面产生较大的间隙,易漏汽,须重新修刮,研磨,加工弄乎,或者用涂镀、喷镀等方法将凹处补平,再修刮,工作量甚大。应力集中产生裂纹,热应力大,超过材料的强度限;多次热应力变化,更促进裂纹的发展,应及时焊补修理。
4防止汽轮机进水的对策
4.1汽轮机运行时,要注意监视汽缸金属的温度,当汽缸上下金属部分的温差大于56℃时,必须立即停机,并迅速切断与水源的联系(温差升高,说明下缸底部积水)。即使停机后也要注重汽缸金属的温度。
4.2注意监视锅炉汽包、给水加热器、除氧器和排汽装置水位,杜绝满水情况发生。
4.3启动时,主蒸汽和再热蒸汽系统、汽封系统的暖管疏水要畅通,疏水阀要及时打开。在机组增加负荷至10%额定负荷时,再热阀上游各疏水阀应保持开启状态,以便排除再热主汽门上游的疏水;为了排放汽轮机再热调节汽门下游的疏水,在机组负荷达到20%额定负荷前应保持开启状态。在降负荷过程中,当负荷降至额定负荷的20%时,再热调节汽门下游的各疏水阀应打开;当负荷降至额定负荷的10%时,还要将再热汽门上游的各疏水阀打开,直至汽轮机冷却为止。疏水管径不应过小,疏水要畅通。
4.4汽轮机的疏水阀应采用动力操作,且执行器失去动力源时,疏水阀应处于开启状态。由于主蒸汽管道上的疏水阀阀前后承受很大压差(超临界机组阀前蒸汽压力25.4MPa,阀后与真空状态的排汽装置相通),关闭稍不严密,蒸汽就会泄漏。泄漏的高温高压蒸汽不经汽轮机做功直接排入排汽装置,既减少了机组的出力,同时又增加了排汽装置的热负荷。因此,电厂在招标时候应选择能适应高压差、泄漏等级低的进口气控或电控阀,虽然价格较贵,但从长远考虑,还是十分经济的。
4.5滑参数停机时,汽温和汽压应按规定逐渐降低。一定压力下的主蒸汽温度应保证有大于50℃的过热度。进入汽轮机汽封的蒸汽,也应保持12.1℃以上的过热度。
4.6当高压加热器保护装置发生故障时,不应投入运行。如发现加热器水位升高时,应把正常运行时排至低压加热器的过量疏水切换到流入排汽装置。抽汽逆止阀在加热器水位高时,应自动关闭。
4.7在再热器的减温水调节门前设置1个动力操作截止阀,这两道阀门都应能主控室远程操作。当再热器内蒸汽停止流动时,两阀门应能迅速自动关闭。
4.8锅炉灭火过程,在锅炉灭火时,汽机应及时降负荷,并保证蒸汽参数有足够过热度,如蒸汽温度在10min内下降大于50℃,及时打闸停机;锅炉短时间内无法点火,主再热蒸汽温度下降到420℃时,汽机应打闸停机,防止蒸汽带水进入汽轮机;检查高、中、低压段疏水开启,检查各段抽汽逆止门、电动门关闭;监视各加热器、除氧器、排汽装置水位正常,水位报警及保护应可靠;检查轴封汽源切换正常;监视汽缸温度、汽缸温差、振动、轴向位移等参数无异常。
4.9停机过程
在停机时,根据负荷下降情况,高、中、低压段疏水顺序开启,否则手动开启。严密监视各加热器、除氧器、排汽装置水位,并根据实际情况,可退出高、低压加热器汽侧和切换除氧器汽源,关闭各段抽汽逆止门、电动门,开启抽汽管道上的疏水门。根据锅炉减温水使用情况及时关闭给水泵中间抽头。停机后运行人员应经常检查汽轮机的隔离措施是否完备落实,检查汽缸温度是否下降,汽轮机上、下缸温差是否超限。
5结语
汽轮机油中带水对汽轮机的正常运行将造成较大的影响,所以在汽轮机运行时,应加强对汽轮机润滑油的监视和调整,尽量避免汽轮机油中进水,从而保证汽轮发电机组的安全稳定运行。
参考文献:
[1]孙丽君,李丽萍.汽轮机供油系统进水的事故分析与处理[J].华东电力,2010.
[2]王帮军,孙学海.汽轮机润滑油中进水原因分析及治理措施[J].吉林电力,2012.