汽轮机发生水冲击原因分析及事故处理

WASPCN1971 · 发表于 2012-12-28 10:28:24

汽轮机发生水冲击危害：进入汽轮机的蒸汽必须保持足够的过热度：(当湿蒸汽中的水全部汽化即成为饱和蒸汽，此时蒸汽温度仍为沸点温度。如果对于饱和蒸汽继续加热，使蒸汽温度升高并超过沸点温度，此时得到的蒸汽称为过热蒸汽，过热度指的是蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度的程度。)正常运行中蒸汽应保持在额定参数允许范围内。如果蒸汽带水进入汽轮机，将使推力急剧增大，将转子向后推移，导致推力瓦烧损和动静碰磨。同时汽轮机运行中汽缸、转子、阀门等都处于高温状态，低温蒸汽或水突然进入汽轮机的某一部位，将造成部件急剧收缩，除本身金属产生大的热应力影响寿命外，局部收缩变形可能导致动静碰磨、大轴弯曲、部件裂纹、接合面变形泄漏等等。近年来汽轮机进水事故时有发生，有的甚至造成设备损坏。
现象：
1.主蒸汽温度和汽缸温度急剧下降，汽缸上、下壁温差升高(发生水冲击此现象最为明显和直观，我曾经在运行中遇到过汽包满水事故，最为直接的现象就是主汽温度快速下降，此时机侧能做的就是快速降负荷，并开启机侧的疏水门优先开启主汽管道和高压内缸等疏水，及时联系锅炉调整，同时对机组的本体画面加强监视，如本体个参数发生异常现象无法挽回，必要时打闸停机并破坏真空处理。)
2.主汽门、调速汽门门杆法兰，汽缸结合面，轴封处冒白汽或溅出水滴(此现象说明已经是发生严重水冲击必须立即打闸停机加强放水，并根据情况采取连续盘车或定期盘车。)。
3.蒸汽管道有强烈的水冲击声和振动。(此现象较为严重)
4.机组声音异常，机组振动增加。
5.轴向位移增大：定义：又叫串轴，就是沿着轴的方向上的位移。总位移可能不在这一个轴线上，我们可以将位移按平行、垂直轴两个方向正交分解，在平行轴方向上的位移就是轴向位移。轴向位移反映的是汽轮机转动部分和静止部分的相对位置，轴向位移变化，也是静子和转子轴向相对位置发生了变化。全冷状态下一般以转子推力盘紧贴推力瓦为零为.向发电机为正，反之为负,汽轮机转子沿轴向向后移动的距离就叫轴向位移。发生水冲击(蒸汽带水)：水珠冲击叶片使轴向推力增大，同时水珠在汽轮机内流动速度慢，堵塞蒸汽通路，在叶轮前后造成很大压力差，说的通俗一点就是说水比起蒸汽来走的太慢，而力量又很大，不能像蒸汽一样从动叶片之间钻过去，而是打在了叶片上，就像水枪冲击其他东西似的，所以轴向推力才会加大，推力瓦块温度升高(轴向推力过大会使推力轴承超载，而推力瓦主要是起平衡轴向推力的作用，所以会导致瓦块温度升高而乌金烧毁)，胀差(汽轮机转子与汽缸的相对膨胀，称为胀差。习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差)减小(负涨差大，说明进气温度比缸温低，转子膨胀(收缩)比缸体慢，这在原则上是不允许的。原因：
1. 因为负向间隙要比正向间隙小很多，所以说负胀差过大比正胀差过大更危险
2. 负胀差的出现一般是甩负荷，热态启动等。负胀差的出现对转子来说寿命很大的，因为转子运行时处于加热状态，出现负涨差时转子被冷却了，随着带负荷或热态启动等，转子又被加热。转子完全加热到冷却在到被加热的循环过程。转子的热应力很大，热疲劳损失也很大。对转子的寿命损失影响特别大。所以机组都规定不允许甩负荷维护空转或带厂用电运行)
原因：
1.锅炉满水或汽水共腾(蒸发表面(水面)汽水共同升起，产生大量泡沫并上下波动翻腾的现象，叫汽水共腾。发生汽水共腾时，水位表内也出现泡沫，水位急剧波动，汽水界线难以分清;过热蒸汽温度急剧下降;严重时，蒸汽管道内发生水冲击)原因一是锅水品质太差，二是负荷增加和压力降低过快。
2.锅炉燃烧调整不当。
3.主蒸汽减温水使用不当(特别是刚起炉时由于蒸汽流量较低，减温水投入量过大容易形成水塞，运行人员又忽略其过热度未及时进行调整)。
4.启动过程中，暖管、暖机疏水没排净(热态启动时更是应该充分疏水)。
5.加热器满水，抽汽逆止门不严或保护拒动，使水进入汽轮机。
6.除氧器满水或轴封供汽减温减压器减温水门误开或轴封疏水不够充分，使轴封进水。
处理：
1.当发生水冲击时，应立即破坏真空停机(破坏真空紧急停机的条件通俗的理解就是，我们的汽轮机再也不能转动了，必须马上让其静止下来。所以我们采用破坏真空紧急停机，减少惰走时间(惰走时间是指发电机解列后,从自动主汽门和调门关闭起到转子完全静止的这段时间)，使汽轮机尽快静止以减小故障的危害程度。由于紧急事故停机破环凝汽器真空时，大量冷空气进入凝汽器，对凝汽器和低压缸迅速冷却，产生很大的“冷冲击”，会造成凝汽器铜管急剧收缩，使其胀口松动，产生泄漏。而且使低压缸和低压转子的热应力增大，有时还会诱发机组振动增大)
不破坏真空故障停机指的是汽轮机及附属系统的故障已经无法维持机组的正常运行，但对主机的安全威胁并不大，意思就是汽轮机还是可以转动的，所以就可以采用快速降负荷，然后按正常打闸和正常破坏真空程序来停机)

第一：两者停机的条件有区别，是不一样的。
第二：两者对于凝汽器真空的处理有区别。一个是强制破坏真空，一个是自然消除真空。第三：两者产生的结果有区别。
一个对设备伤害大(破坏真空停)，一个对设备伤害小(不破坏真空停)。
第四：两者导致转子惰走时间有区别。破坏真空惰走短，不破坏真空惰走时间长。
最后：两者让领导的感受有区别。如果领导听说自己的汽轮机破坏真空停机了，那绝对是心头一沉，额头冒汗。后者就好多了。
2.开启主汽母管、主汽管道、汽轮机本体所有疏水。
倾听机组声音(这点需要到就地用听针判断，倾听是否有摩擦声等)记录振动、惰走时间(如惰走时间延长，表明机组进汽阀门有漏汽现象或不严，或有其它蒸汽倒入汽缸内。如惰走时间缩短，则表明动静之间有碰磨或轴承损坏)，注意除氧器、凝汽器水位的变化。
3.若因加热器满水引起水冲击，应迅速关闭加热器进汽门和进、出水门，打开加热器危急疏水门和水侧旁路门(给水直接走旁路切除加热器，必要时隔离放水)，降低加热器水位。若因高、低除氧器满水引起水冲击，应立即停用四、五段抽汽，关闭四、五段抽汽门，开启放水门降低除氧器水位。
4.惰走中检查下列参数，记录在记录本中：轴向位移，推力瓦块金属温度，汽机振动，高、低压缸胀差，高压缸上、下缸金属温度。
5.汽机转速到零后立即投入连续盘车(这样可以减小上下缸温,同时也可以防止转子因受热不均引起弯曲)。记录盘车电流、转子偏心。若动导部分摩擦，盘车盘不动时(有可能是大轴弯曲，说明问题较严重)，严禁强行盘车(可采用手动定期盘动转子180°消除热弯曲，强行连盘的话，会动静摩擦;1：先开启高压缸调节级疏水，排尽疏水关闭2：同时组织人员定盘转子，找到转子晃动度最大值，做好标记，转动该标记对准下缸，然后每30分钟定盘180度;3：多注意晃动值的变化，到规程定值后，投连续电动盘车，多观查盘车电流，)。
6.如果惰走时间、转子偏心及盘车电流正常，汽轮机内部无异常(说明问题不严重)，符合热态启动条件，停机24小时后可重新启动，但全部管道应充分疏水。升速及带负荷过程中应注意轴向位移，推力瓦块温度及高、低缸胀差指示，仔细倾听机组声音，测量机组振动，如发现汽机内部有异常或磨擦声音应立即停止启动(加强监视和检查，发现问题及时处理。按规定是要总工批准方可启动的)。
7.如果惰走中轴向位移、胀差、振动、推力轴承金属温度明显升高，惰走时间明显缩短，盘车电流增大或摆动范围增加(说明内部动静部分已发生摩擦)，禁止启动。停机后应根据检查推力轴承情况决定是否揭缸检查，不经检查，汽机不允许重新启动。
8.如果停机时发现汽轮机内部有异音和转动部分有摩擦，则应揭缸检查。
案例分析
1.1977年某厂一台苏制100MW高压机组，用电动主汽门旁路门启动，机组达到3000r/min时，由于锅炉减温水量过大，加之电动主汽门前积水未疏净，开启电动主汽门后，蒸汽带水进入汽轮机，主汽门、调节汽门冒白汽，现场值班人员层层请示汇报延误了打闸停机，加之启动前未投轴向位移保护，致使推力瓦片磨损6mm之多，动静部分严重磨损，叶轮同隔板磨擦产生的溶渣约4mm厚，虽然两个月抢修恢复了运行，但遗留隐患造成低压转子叶轮轮缘甩脱、隔板裂纹等多次事故。
( 锅炉满水或蒸汽管道积水，使蒸汽带水进入汽轮机 )
2 1988年某厂一台国产100MW高压机组停机后，除氧器满水经机组轴封溢汽管(逆止门不严)返到高压汽封处，造成高压缸前端剧冷收缩变形，接合面间隙增大漏汽，被迫转大修对按合面刷镀找平后，才恢复正常。(
回热设备热交换器管子爆漏或汽侧满水，若抽汽逆止门不严，水将进入汽轮机 )
3 1993年某厂一台300MW机组运行中主汽温度降低，由于现场运行规程规定1min下降50℃才打闸停机，致使低到400℃左右才打闸停机，导致推力瓦片磨损。(此类事故也较为常见，由于锅炉的的汽包满水或汽温调整不当导致主汽温度快速下降，运行人员存在侥幸心理对事故的判断与处理反应迟钝错过最佳处理时机。本是完全可以避免的.)
4 70年代某厂一台50MW机组，停机中进行凝汽器汽侧灌水查漏中对水位缺乏监视，以致凝汽器满水进入汽缸，直到从汽封洼窝处往外溢水才被发现 (4.凝汽器汽侧灌水找漏或停机后对凝汽器汽侧水位缺乏监视，凝汽器满水进入汽轮机。因凝汽器水位计最高量程在1500MM-2000MM左右，一般是以凝结水泵的入口静压和真空信号管做为灌水找漏时凝汽器的水位监督。这在今后运行中是有可能遇到的。所以要严格按规程执行缸温低于83°才可对凝汽器灌水找漏。

sos2197108 · 发表于 2012-12-28 18:33:19

的确是好东西，谢谢楼主。

LGJMFYX · 发表于 2012-12-29 20:29:37

的确是好东西，谢谢楼主。

hnxxdy · 发表于 2013-1-2 10:36:00

谢谢楼主，的确不错！

lyxb68 · 发表于 2013-1-3 10:26:27

的确是好东西，谢谢楼主

lisy71213 · 发表于 2013-1-11 09:06:24

的确是好东西，写的很详细，谢谢楼主！

热火1112111 · 发表于 2016-12-27 09:31:29

好东西，谢谢楼主

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