600MW超臨界機組汽輪機進水和進冷氣防止措施論文
[摘要]以某臺600MW超臨界機組位例，介紹汽輪機進水和進冷氣的危害、特征及原因，分析了反措和有關(guān)導則要求，提出了進水后的解決方法和詳細的防范措施。
[關(guān)鍵詞]汽輪機 進水 防范措施
汽輪機進水會引起汽缸變形、動靜間隙消失發(fā)生碰磨、大軸彎曲等，直接表現(xiàn)為葉片的損傷與斷裂、閥門及汽缸結(jié)合面漏汽、動靜部分碰磨、推力瓦的燒損、汽輪機的高溫金屬部件產(chǎn)生永久變形、熱應(yīng)力引起金屬裂紋影響使用壽命。根據(jù)事故調(diào)查規(guī)程有關(guān)規(guī)定，對于大型機組，汽輪機進水或進冷氣后如果產(chǎn)生上述后果均為重大設(shè)備事故。因此，對于直流機組，必須制定完善的防范汽輪機進水措施。
1 汽輪機進水的主要現(xiàn)象
汽輪機進水后一般都有比較明顯現(xiàn)象，主要如下：
1.1. 高中壓缸上、下缸溫差明顯增大，或增大趨勢加快。高中壓缸上、下缸溫差在機組啟動、停運、正常運行過程中基本是在小于42℃之內(nèi)，差值的變化趨勢一般也在5℃/分鐘的范圍，如果超過這兩個限制可就必須采取措施。
1.2 主、再熱蒸汽溫度突降，過熱度減小。主汽溫度要高于汽缸最高金屬溫度50度，蒸汽過熱度不低于50度，主汽溫度變化率在5℃/分鐘的范圍，機側(cè)主汽溫度不得低于爐側(cè)10℃等都是運行人員在監(jiān)盤中必須牢記。
1.3 汽輪機振動增大。汽輪機進水或冷蒸汽，使高溫金屬部件突然冷卻而急劇收縮，易產(chǎn)生較大熱應(yīng)力和熱變形，機組脹差變化，機組強烈振動，動靜部分軸向和徑向碰磨，因此，機組正常運行時，軸振異常增大的主要原因為汽輪機進水或冷氣。
1.4 抽汽管道發(fā)生振動�；責岢闅夤艿肋M水或進冷氣，飽和蒸汽產(chǎn)生的氣錘效應(yīng)和金屬材料熱變形都會產(chǎn)生管道的強烈振動，即如高加投運過快造成的管道振動，在損壞設(shè)備的同時有可能造成人身傷害。
1.5盤車狀態(tài)下盤車電流增大或盤車跳閘。機組啟停過程中，盤車電流變化一般3-5A，轉(zhuǎn)子與汽封摩擦時容易造成電流異常增大或盤車跳閘。
1.6 汽輪機進水實例
某臺600MW超臨界機組為一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式汽輪機，直流鍋爐。29日滑參數(shù)停機，18點30分機組解列投盤車，電流29.2A正常。機組解列前，就地打開一、二、三段抽汽電動門前疏水手動門、高中壓導汽管疏水手動門、高中壓本體疏水手動門和機側(cè)主再熱汽管道疏水手動門；解列后，真空到零就地關(guān)閉軸封減溫水手動門。21：03高排管道上下壁溫度分別由185℃和195℃開始下降，下壁溫相對上壁溫下降較快，至21：44下壁溫降至103℃，至23：57上壁溫降至100℃并穩(wěn)定下來。30日2：00抄表人員發(fā)現(xiàn)大機高壓外缸上下壁溫差達到34℃（上缸253℃、下缸219℃），分析汽缸可能進冷汽，2：30盤車跳閘，電流最大至75Ａ，高壓外缸上下壁溫度分別為254℃和190℃（溫差64℃），3：10最低下缸105℃、上缸254℃（溫差149℃）；進水后，運行人員對汽輪機及管道系統(tǒng)進行疏水后轉(zhuǎn)入悶缸處理。
2 汽輪機進水的主要原因
2.1 鍋爐主、再熱蒸汽溫度失控或主蒸汽流量瞬間突增；啟動過程中升壓過快，或滑參數(shù)停機過程中降壓降溫速度過快，使蒸汽過熱度降低，甚至接近或達到飽和溫度，導致管道內(nèi)集結(jié)凝結(jié)水。
2.2 汽輪機回熱系統(tǒng)加熱器水位高、除氧器滿水，且保護裝置失靈，使水經(jīng)抽汽管道返回汽輪機內(nèi)造成水沖擊。
2.3 啟動時，軸封供汽或回熱抽汽管道疏水不暢或未能充分暖管，積水或疏水進入汽缸；停機時，切換備用軸封汽源，因處理不當使軸封供汽帶水。
2.4 機組滑參數(shù)停機后，悶缸措施錯誤，主汽疏水門不能及時關(guān)閉，造成汽缸進冷氣。
2.5 凝汽器滿水，淹到低壓缸。
2.6由于操作不當或閥門不嚴，再熱器減溫水不能有效切斷，積存在再熱蒸汽冷段管內(nèi)或倒流入高壓缸中，當機組啟動時，積水被蒸汽帶入汽輪機內(nèi)。
2.7 高旁減溫水在高旁關(guān)閉后不能聯(lián)關(guān)，或閥門泄露，凝結(jié)水泵運行的情況下自再熱冷段進入汽缸。
上述機組進水后分析其原因即為，機組停運后電泵運行，中間抽頭閥門未關(guān)閉，鍋爐A側(cè)再熱減溫一直有4.3噸流量，直到30日3：10停止電泵流量才到零。
3 反措及導則中防止汽輪機進水要點
防止火電廠二十五項重大事故的要求、防止汽輪機進水或進冷氣導則有關(guān)注意事項除上面已敘述外，還應(yīng)當重視以下幾點。
�。�.1運行中主、再熱蒸汽溫度突降超規(guī)定值或下降至極限值，應(yīng)立即緊急故障停機。
3.2汽輪機盤車中發(fā)現(xiàn)進水，必須保持盤車運行一直到汽輪機上下缸溫差恢復正常。同時加強汽輪機內(nèi)部聲音、轉(zhuǎn)子偏心度、盤車電流等的監(jiān)視。
3.3汽輪機在升速過程中發(fā)現(xiàn)進水，應(yīng)立即停機進行盤車。
3.4汽輪機運行中進水監(jiān)測報警時，應(yīng)迅速查明原因并消除。若振動、脹差、上下缸溫差的變化達到停機值時應(yīng)立即停機。
3.5有關(guān)人員應(yīng)當具備和熟悉掌握以下知識：轉(zhuǎn)子安裝原始彎曲的最大晃度值、機組正常運行的波特圖和盤車電流情況、正常停機惰走曲線、正常停機后汽缸金屬溫度下降曲線、通流部分軸向和徑向間隙。
3.6啟動和低負荷時，不得投入再熱蒸汽減溫器噴水，在鍋爐熄火或機組甩負荷時，應(yīng)當及時切斷減溫水。
4 典型的邏輯
目前設(shè)計階段防止汽輪機進水和進冷氣在疏水門的設(shè)計和測點的配置上都能滿足有關(guān)要求，DCS組態(tài)中一般設(shè)置有比較典型的邏輯，主要如下。
4.1 高壓主汽門前、主蒸汽導汽管側(cè)疏水門：汽機跳閘或負荷<10%聯(lián)鎖開，負荷>15%聯(lián)鎖關(guān)
4.2高排逆止門前后均有一個疏水門，每個門自帶有兩個疏水罐（尺寸：高度- 300mm；直徑- 145mm），分別裝設(shè)一個高液位開關(guān)和一個低液位開關(guān)。高排逆止門前疏水門：汽機跳閘或負荷<10%或高排逆止門已關(guān)或疏水罐水位高聯(lián)鎖開；負荷>15%且疏水罐水位低聯(lián)鎖關(guān)。
4.3再熱蒸汽熱段管道疏水門：汽機跳閘或負荷<10%聯(lián)鎖開；負荷>15%或疏水罐水位低聯(lián)鎖關(guān)；再熱蒸汽導汽管側(cè)疏水門：汽機跳閘或負荷<10%聯(lián)鎖開；負荷>15%聯(lián)鎖關(guān)。
4.4 抽汽溫度#1~#6段抽汽管道均有上下壁溫度監(jiān)視，但只做顯示用，不做報警。
4.5 高、低加水位高保護動作聯(lián)關(guān)抽氣逆止門、抽氣電動門、給水旁路運行，抽氣管道疏水門邏輯為：汽機跳閘或負荷<15%或逆止門關(guān)聯(lián)鎖開，負荷>15%聯(lián)鎖關(guān)； 5、6段抽氣管道疏水門邏輯汽機跳閘或負荷<20%或逆止門關(guān)聯(lián)鎖開，負荷>25%聯(lián)鎖關(guān)；
4.6 除氧器水位高高跳給水泵、聯(lián)關(guān)四段抽氣逆止門和電動門。
4.7 高旁減壓閥開允許開高旁減溫水調(diào)整門。
4.8 再熱減溫水隔絕門設(shè)計負荷低聯(lián)關(guān)邏輯。
5 完善的防止汽輪機進水措施
從眾多汽輪機進水實例看，僅靠上述邏輯和運行人員加強監(jiān)盤質(zhì)量還遠遠不夠，必須制定一個完善的措施，保證不能進水進冷氣，進水后有明顯的提醒手段。
5.1 CRT畫面上增加主、再熱蒸汽過熱度報警。當前主蒸汽壓力下對應(yīng)的飽和溫度與主蒸汽實際溫度的偏差低于50發(fā)出報警。主蒸汽管道上的疏水門（包括高壓缸主氣門前疏水門和主蒸汽導汽管側(cè)疏水門），建議增加如下聯(lián)鎖：
�。�1）當主蒸汽過熱度小于35℃時，自動打開疏水門。
�。�2）當主蒸汽過熱度大于50℃時，自動關(guān)閉疏水門。
�。�3）當任一過熱度下降速率大于5℃/min時，聯(lián)開相應(yīng)疏水門。
5.2 增加凝汽器水位高聯(lián)開#5低加出口排水電動門的邏輯，防止凝汽器水位高進水。
5.3 增加主汽溫度、再熱汽溫度、高排溫度、高旁后溫度、高壓缸上下缸溫差、中壓缸上下缸溫差的變化率顯示，當達到報警值時發(fā)軟光字報警。
5.4 增加各抽氣管道、高旁調(diào)整門后管道、高排管道上下壁溫差大于15度的報警；有必要增加聯(lián)鎖開對應(yīng)疏水門邏輯。
5.5 安裝液位罐測量水位的，設(shè)置液位高報警聯(lián)開疏水門邏輯，使液位報警時罐體顯示紅色；熱控人員需要定期測試液位罐水位測量的可靠性，為防止開關(guān)失磁或電接點電極泄露，應(yīng)當有足夠備件。
5.6 熱控專業(yè)在安裝TSI系統(tǒng)探頭后保存好安裝原始記錄，有必要記錄頂軸油泵單臺和兩臺運行條件下間隙電壓值，為初略分析轉(zhuǎn)子狀態(tài)做準備。
5.7 應(yīng)當加工好手動盤車專用的工具。
5.8 汽機專業(yè)有關(guān)人員應(yīng)當熟悉汽輪機進水現(xiàn)象、危害、處理措施，分析每次機組停用、啟動過程，掌握機組狀態(tài)。
5.9 加強25項反措的學習，體會要領(lǐng)，編寫符合電廠實際的實施導則和防范措施。
5.10 盤車裝置的渦輪蝸桿的軸套由于受力集中，材料較特殊，電廠應(yīng)當有足夠備件。
6 汽輪機進水的處理
如果汽輪機運行期間確認水沖擊發(fā)生，應(yīng)立即破壞真空緊急停機，停機后應(yīng)立即投人盤車，應(yīng)盡量避免中斷盤車。開啟主汽導管、調(diào)速汽門座、本體疏水。若由于加熱器滿水或除氧器滿水引起，應(yīng)立即停用加熱器及除氧器。記錄機組惰走時間，傾聽機內(nèi)聲音。如果軸位移超限，惰走時間縮短應(yīng)停機檢查。如惰走時間正常，其他無異常，可重新啟動，但要充分疏水，沖轉(zhuǎn)前應(yīng)連續(xù)盤車不小于4小時。
盤車一旦掉閘，可能是因為大軸已經(jīng)發(fā)生彎曲碰磨葉頂汽封造成電機過流。此時應(yīng)當記錄各瓦軸振探頭間隙電壓值，按照探頭0.8V/mm的特性，根據(jù)間隙電壓的變化判斷大軸的彎曲程度，也可以作為可以手動盤車的依據(jù)，此時不建議停頂軸油泵，以免大軸彎曲位置不能判斷。
發(fā)現(xiàn)汽輪機進水后要進行悶缸處理，即關(guān)閉所有本體疏放水門。當上下缸溫差變小、能夠手動盤車后先將轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)180℃，間隔不小于1小時后再次反轉(zhuǎn)180℃，確認手動盤車不費力時可以投運電動盤車。
７ 參考文獻
【1】國家電力公司 防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求 2000年
【2】哈爾濱汽輪機廠《600MW超臨界機組汽輪機運行維護說明書》
【600MW超臨界機組汽輪機進水和進冷氣防止措施論文】相關(guān)文章：
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