汽輪機(jī)水沖擊的危害及預(yù)防

趙志付

摘要:汽輪機(jī)水沖擊,即水或冷蒸汽(低溫飽和蒸汽)進(jìn)入汽輪機(jī)而引起的事故,是汽輪機(jī)運(yùn)行中最危險(xiǎn)的事故之一。因而要求鍋爐和汽機(jī)運(yùn)行人員予以高度重視。以免造成汽輪機(jī)設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞

關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);水沖機(jī);事故

1 水沖擊的原因

1.1 鍋爐方面

運(yùn)行人員誤操作以及給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器的原因造成鍋爐滿水;啟動(dòng)過(guò)程中升壓過(guò)快,或滑參數(shù)停機(jī)過(guò)程中降壓降溫速度過(guò)快,使蒸汽過(guò)熱度降低,甚至接近或達(dá)到飽和溫度,導(dǎo)致管道內(nèi)集結(jié)凝結(jié)水;鍋爐蒸發(fā)量過(guò)大或不均,化學(xué)水處理不當(dāng)引起汽水共騰。

1.2 汽輪機(jī)方面

汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中,汽水系統(tǒng)暖管時(shí)間不夠,疏水不凈,運(yùn)行人員操作不當(dāng)或疏忽,沖轉(zhuǎn)過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)監(jiān)視到汽缸溫度以及上下缸溫差的變化,使冷水汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)。

汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器水位高,且保護(hù)裝置失靈,使水經(jīng)抽汽管道返回汽輪機(jī)內(nèi)造成水沖擊。除氧器發(fā)生滿水事故,使水經(jīng)除氧器汽平衡管進(jìn)入軸封系統(tǒng)。啟動(dòng)時(shí),軸封管道未能充分暖管和疏水,也可能將積水帶到軸封內(nèi);停機(jī)時(shí),切換備用軸封汽源,因處理不當(dāng)使軸封供汽帶水。

2 水沖擊的危害:

動(dòng)靜部分碰磨。汽輪機(jī)進(jìn)水或冷蒸汽,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,機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng),動(dòng)靜部分軸向和徑向碰磨。徑向碰磨嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生大軸彎曲事故。

葉片的損傷及斷裂。當(dāng)進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分的水量較大時(shí),會(huì)使葉片損傷和斷裂,特別是對(duì)較長(zhǎng)的葉片。

推力瓦燒毀。進(jìn)入汽輪機(jī)的水或冷蒸汽的密度比蒸汽的密度大得多,因而在噴嘴內(nèi)不能獲得與蒸汽同樣的加速度,出噴嘴時(shí)的絕對(duì)速度比蒸汽小得多,使其相對(duì)速度的進(jìn)汽角遠(yuǎn)大于蒸汽相對(duì)速度進(jìn)汽角,汽流不能按正確方向進(jìn)入動(dòng)葉通道,而對(duì)動(dòng)葉進(jìn)口邊的背弧進(jìn)行沖擊。這除了對(duì)動(dòng)葉產(chǎn)生制動(dòng)力外,還產(chǎn)生一個(gè)軸向力,使汽輪機(jī)軸向推力增大。實(shí)際運(yùn)行中,軸向推力甚至可增大到正常情況時(shí)的十幾倍,使推力軸承超載而導(dǎo)致烏金燒毀。

閥門或汽缸接合面漏汽。若閥門和汽缸受到急劇冷卻,會(huì)使金屬產(chǎn)生永久變形,導(dǎo)致閥門或汽缸接合面漏汽。

引起金屬裂紋。機(jī)組啟停時(shí),如經(jīng)常出現(xiàn)進(jìn)水或冷蒸汽,金屬在頻繁交變的熱應(yīng)力作用下,會(huì)出現(xiàn)裂紋。如汽封處的轉(zhuǎn)子表面受到汽封供汽系統(tǒng)來(lái)的水或冷蒸汽的反復(fù)急劇冷卻,就會(huì)出現(xiàn)裂紋并不斷擴(kuò)大。

3 防止汽輪機(jī)水沖擊的措施

3.1 設(shè)計(jì)方面

正確設(shè)置疏水點(diǎn)和布置疏水管。在鍋爐出口至汽輪機(jī)主汽閥間的主蒸汽管道上,每個(gè)最低點(diǎn)處均應(yīng)設(shè)置疏水點(diǎn);主蒸汽管道的疏水管不得與鍋爐任何疏水管的聯(lián)箱連接,再熱蒸汽管道的最低點(diǎn)處亦應(yīng)設(shè)置疏水點(diǎn)。汽封供汽管應(yīng)盡可能短,在汽封調(diào)節(jié)器前后以及汽封供汽聯(lián)箱處均應(yīng)裝疏水管。疏水管應(yīng)有足夠的通流面積,以排盡疏水。設(shè)置可靠的水位監(jiān)視和報(bào)警裝置,除氧器、加熱器和凝汽器應(yīng)裝高水位報(bào)警;加熱器水位高時(shí),應(yīng)有自動(dòng)事故放水保護(hù)、抽汽逆止門應(yīng)能自動(dòng)關(guān)閉。

3.2 運(yùn)行維護(hù)操作方面

在機(jī)組啟、停過(guò)程中要嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定控制升(降)速、升(降)溫、升(降)壓、加(減)負(fù)荷的速率,并保證蒸汽過(guò)熱度不少于80℃。蒸汽管道投用前(特別是軸封供汽管道,法蘭,夾層加熱系統(tǒng)和高中壓導(dǎo)汽管)應(yīng)充分暖管,疏水,嚴(yán)防低溫水汽進(jìn)入汽輪機(jī)。要嚴(yán)密監(jiān)視鍋爐汽包水位,注意調(diào)整汽壓和汽溫。注意監(jiān)視除氧器,凝汽器水位,防止?jié)M水。定期檢查加熱器水位調(diào)節(jié)及高水位報(bào)警裝置;定期檢查加熱器高水位事故放水門、抽汽逆止門動(dòng)作是否正常。機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)前應(yīng)檢查停機(jī)記錄和停機(jī)后汽缸金屬溫度記錄。若有異常應(yīng)認(rèn)真分析,查明原因,及時(shí)處理。 啟、停機(jī)過(guò)程中,應(yīng)認(rèn)真監(jiān)視和記錄各主要參數(shù)。包括主、再熱汽溫,壓力,各缸溫度,法蘭、螺栓溫度,脹差,軸向位移,排汽溫度等。

機(jī)組沖轉(zhuǎn)過(guò)程中因振動(dòng)異常停機(jī)而必須回到盤車狀態(tài)時(shí),應(yīng)全面檢查,認(rèn)真分析,查明原因,嚴(yán)禁盲目啟動(dòng)。當(dāng)機(jī)組已符合啟動(dòng)條件時(shí),應(yīng)連續(xù)盤車不少于4h,才允許再次啟動(dòng)。

當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊時(shí),應(yīng)立即破壞真空、停機(jī)。在停機(jī)過(guò)程中應(yīng)注意機(jī)內(nèi)聲音、振動(dòng)、軸向位移、推力瓦溫、上下缸溫差及惰走時(shí)間,并測(cè)量大軸幌度。如無(wú)不正?，F(xiàn)象,在經(jīng)過(guò)充分疏水后,方可重新啟動(dòng)。在重新啟動(dòng)過(guò)程中,若發(fā)現(xiàn)汽機(jī)內(nèi)部或轉(zhuǎn)動(dòng)部分有異音,或轉(zhuǎn)動(dòng)部分有摩擦,應(yīng)立即停機(jī),并進(jìn)入人工盤車。