汽轮机水冲击分析与处理

摘要:汽轮机是社会生产中的重要设备,又称蒸汽透平,是将蒸汽内能转化为转子机械能的旋转式动力机构。汽轮机被广泛应用于人民生产、生活的许多方面,主要用作发电用的原动机,也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。

Abstract: Turbine is important social production equipment, also known as steam turbine; it transforms steam internal energy into mechanical energy of the rotating rotor dynamic organization. Turbine is widely used in production and many aspects of life, mainly for prime mover of power generation; it can also directly drive pumps, fans, compressors and other ship propeller. We could also use the turbine exhaust, or intermediate steam extraction to meet the heating needs of production and life.

关键词:汽轮机;水冲击;驱动

Key words: steam turbine;water impact;drive

中图分类号:TK22 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0214-01

造成汽轮机水冲击的原因有如下几种:①由于锅炉满水、负荷突增、管道积水或主蒸汽、再热蒸汽温度调节阀失灵等原因造成的带水蒸汽进入汽轮机。②由于会热设备的热交换器管道暴漏、疏水器缺陷等原因造成的汽侧满水进入汽轮机。③由于冲转前管道内疏水不畅或暖管不充分造成的管道积水进入汽轮机。④疏水管路连接不合理或疏水联箱容积小,几路同时疏水时,疏水压力升高,导致疏水压力低的管路向机内返水。⑤由于各种原因引起的轴封进水或轴封供汽或回热抽汽管道疏水不畅,积水或疏水进入汽缸。⑥汽轮机本体疏水不良。⑦由于运行人员误操作引起的其他原因。

关于汽轮机水冲击的现象有:①主蒸汽、再热蒸汽温度或抽汽温度急剧下降,过热度减少。②从进汽管法兰、阀门盘根、主汽门级调速汽门门杆、汽缸结合面等处冒出白色湿蒸汽或出水点。③蒸汽管道或抽汽管道发生振动,蒸汽管上下温差增大,管内有水冲击声。④轴向位移增大,推力瓦温度急剧升高。⑤汽轮机振动突然增大,机组声音异常并伴随着水冲击或金属磨擦声。⑥机组负荷降低,监视段压力剧烈摆动。

汽轮机水冲击的危害有:①由于水或低温蒸汽进入汽轮机,使得处于高温下的金属部件突然冷却而迅速收缩,产生极大的热应力和热变形,使相对膨胀急剧变化,机组强烈振动,动静部分轴向及径向碰磨。径向碰磨严重时会造成大轴弯曲。②当进入汽轮机通流部分的水量较大时,会使叶片损伤或断裂,特别是较长的末几级叶片。③进入汽轮机的水或冷蒸汽的密度比蒸汽的密度大得多,因而在喷嘴内不能获得与蒸汽同样的加速度,出喷嘴时的绝对速度也比蒸汽小得多,使其相对速度的进汽角远大于蒸汽相对速度进汽角,汽流不能按正确方向进入动叶通道,而对动叶进口边的背弧产生较大冲击。④若阀门和汽缸受到急剧冷却,会使金属产生永久变形,导致阀门或汽缸接合面漏汽。⑤机组启停时,如经常出现进水或冷蒸汽,金属在频繁交变的热应力作用下,会出现裂纹。

为防止水冲击的发生,根据造成水冲击的原因,制定如下措施:①正确设置疏水点,布置疏水管。应在锅炉出口至汽轮机主汽阀间的主蒸汽管道的每个最低点处设置疏水点。合理安排本体疏水。改进疏水系统使其管道、联箱、容器的断面或容积适应疏水量的需要,并按压力合理布置进入联箱、容器的位置顺序,确保各级疏水畅通。②设置可靠的水位监视和报警装置,除氧器、加热器和凝汽器应装高水位报警;加热器水位高时,应有自动事故放水保护,抽汽逆止门应能自动关闭。完善调节级、高压排汽、再热蒸汽进口、各抽汽口等可能有水进入汽缸处的温度测点,以便于及时监视汽缸进水或进冷汽,并坚持定期试验,确保抽汽逆止门动作可靠,严密不漏。③起机前暖管时应做到:操作缓慢,暖管充分,为防止蒸汽在管道内大量凝结而积水,开启阀门时应缓慢进行,同时注意管道的震动,当发现管道有撞击声,应减慢操作速度,必要时关小或关闭阀门,直至撞击声消除后才可继续操作。机组启动前必须对来汽管道充分进行疏水,启动中蒸汽必须保持较高的过热度。当启动中或运行中蒸汽温度突然直线下降50℃或10min内下降50℃应立即打闸停机,或者发现汽温突然下降,并且来汽管道、主汽门、调节汽门冒白汽时,也应立即打闸停机,不需向上请示汇报。④机组启动前应将各种保护正确投入,运行中不得将保护退出。机组热态启动前应检查停机记录和停机后汽缸金属温度记录。若有异常应认真分析,查明原因,及时处理。⑤在机组启、停过程中要严格按规程规定控制升(降)速、升(降)温、升(降)压、加(减)负荷的速率,并保证蒸汽过热度不少于80℃;应认真监视和记录各主要参数,包括主、再热汽温,压力,各缸温度,法兰、螺栓温度,缸差,轴向位移,排汽温度等。机组冲转过程中因振动异常停机而必须回到盘车状态时,应全面检查,认真分析,查明原因,严禁盲目启动。当机组已符合启动条件时,应连续盘车不少于4 h,才允许再次启动。同时在机组停运后,仍应监视除氧器水位和凝汽器水位,防止除氧器、凝汽器满水返入汽缸。⑥运行人员应加强实际操作和理论知识学习。运行中要严密监视锅炉汽包水位,注意调整汽压和汽温;注意监视除氧器,凝汽器水位,防止满水;定期检查加热器水位调节及高水位报警装置;定期检查加热器高水位事故放水门、抽汽逆止门动作是否正常。⑦运行人员应该明确,在汽轮机低转速下进水,对设备的威胁更大,此时尤其要监督汽轮机进水的可能性。因为在低转速下,此时转子中部挠曲最大。一旦发生动静摩擦,容易造成大轴弯曲事故。

水冲击对机组的危害极大,一旦发生水冲击应果断处理:①发现水冲击应立即破坏真空紧急停机;②开启进汽管道、抽汽管道、汽轮机本体的所有疏水门;③由于加热器水侧泄漏引起的汽轮机进水,应关闭抽汽逆止门、关闭加热器进汽门,停止该加热器运行,开启加热器事故放水门及抽汽管道疏水门;④准确记录和分析惰走时间和惰走时的真空变化,并在惰走时仔细听倾听汽轮机内部声音;⑤转子静止,投入盘车运行,检查偏心、轴向位移、差胀、汽缸上下温差的变化;⑥运行中主、再热蒸汽温度突降超过规定值是水冲击前兆,应立即紧急故障停机;⑦汽轮机盘车中发现进水,必须保持盘车运行,直到汽轮机上下缸温差恢复正常。同时加强汽轮机内部声、转子偏心度、盘车电流等的监视;⑧汽轮机升速过程中发现进水,应立即停机进行盘车;⑨汽轮机运行中进水监测报警时,应迅速查明原因并消除,若振动、胀差、上下缸温差的变化达到停机值时应立即停机;⑩在惰走时未能听出异音和察觉转动部分有磨擦声。同时惰走时间、轴高位移、差胀、推力轴承金属温度均正常,充分放尽疏水后重新启动; 如检查发现轴向位移超限、惰走时间明显缩短,推力轴承金属温度超限,不准启动,应揭缸检查。

汽轮机水冲击事故在国内外时有发生,其造成的后果是非常严重的,因而要求锅炉和汽机运行人员予以高度重视。一旦发生此类事故,必须正确、迅速、果断地处理,以免造成汽轮机设备的严重损坏。

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