王曉建，徐盛昌

余熱電站汽輪機(jī)水沖擊事故的危害及預(yù)防

The Harm and Prevention of Water Impact Accidentof Steam Turbine in Waste Heat Power Station

王曉建，徐盛昌

1 汽輪機(jī)水沖擊事故的危害

汽輪機(jī)水沖擊，即水或飽和蒸汽隨主蒸汽帶入汽輪機(jī)而引起的事故。水沖擊是造成汽輪機(jī)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的惡性事故之一，直接危害到機(jī)組的安全運(yùn)行。

1.1 汽輪機(jī)動(dòng)葉和推力軸承的損壞

發(fā)生水沖擊事故時(shí)，最容易受到損壞的是汽輪機(jī)動(dòng)葉和推力軸承。

飽和水隨蒸汽通過汽輪機(jī)噴嘴時(shí)，在噴嘴內(nèi)不能獲得與蒸汽同樣的加速度。如圖1所示，出噴嘴時(shí)水的絕對(duì)速度c1W比蒸汽的絕對(duì)速度c1小得多，進(jìn)入動(dòng)葉后，不僅水與動(dòng)葉的相對(duì)速度W1W比蒸汽與動(dòng)葉的相對(duì)速度W1小得多，而且由于輪周速度u的存在，在動(dòng)葉中水的進(jìn)汽角β1W也會(huì)大于蒸汽的相對(duì)速度進(jìn)汽角β1，即帶水后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)汽邊的背弧進(jìn)行沖擊，由此產(chǎn)生的力將阻止動(dòng)葉的運(yùn)動(dòng)，形成能量損失，并使動(dòng)葉應(yīng)力超限而損壞，水沖擊動(dòng)葉背弧本身就會(huì)使軸向推力大幅度升高。

圖1 蒸汽攜帶水后噴嘴出口速度三角形變化

以下根據(jù)某汽輪機(jī)級(jí)的動(dòng)葉進(jìn)口速度三角形，試分析帶水后的蒸汽與動(dòng)葉的相對(duì)速度W1和蒸汽相對(duì)速度的進(jìn)汽角β1的變化。

例如，某汽輪機(jī)級(jí)的平均直徑dm=1042.5mm，噴嘴出口角α1=11.3°，根據(jù)計(jì)算得出噴嘴出口絕對(duì)速度c1= 300.5m/s，由三角形的余弦定理和正弦定理求得蒸汽與動(dòng)葉的相對(duì)速度W1和蒸汽相對(duì)速度的進(jìn)汽角β1。

假設(shè)蒸汽出噴嘴攜帶水的絕對(duì)速度為上述相對(duì)速度c1的60%，即c1W為180.3m/s，按上述方式同樣求得蒸汽攜帶水與動(dòng)葉的相對(duì)速度W1W和蒸汽攜帶水相對(duì)速度的進(jìn)汽角β1W：

由以上分析可知，蒸汽攜帶水后，其進(jìn)汽角β1W隨相對(duì)速度的降低而增加了45°以上，即θ=β1W-β1=69.6°-24.2°=45.4°，這會(huì)沖擊動(dòng)葉進(jìn)口邊的背弧，形成能量的損失。蒸汽攜帶水與動(dòng)葉的相對(duì)速度W1W及沖擊示意如圖2所示。

圖2 蒸汽攜帶水對(duì)動(dòng)葉進(jìn)口邊背弧的沖擊

濕蒸汽的影響和上述分析結(jié)果相同，但凝結(jié)過程不同。當(dāng)濕蒸汽離開噴嘴時(shí)，在動(dòng)葉進(jìn)口處由于凝結(jié)過程延長(zhǎng)而形成不同直徑的水滴。這些水滴中較小的一部分很快又蒸發(fā)為汽體，然后再凝結(jié)在一些較大的水滴上，較大水滴的一部分聚集在噴嘴壁面上形成水膜，在噴嘴出汽邊附近水膜被高速汽流撕破，形成更大的水滴；在噴嘴出口到動(dòng)葉進(jìn)口這段距離內(nèi)，在高速汽流摩擦力的作用下克服表面張力的約束而散裂成更大的水滴。這類水滴在動(dòng)葉進(jìn)口處的速度同樣遠(yuǎn)低于蒸汽速度，汽流不能按正確方向進(jìn)入動(dòng)葉通道，沖擊動(dòng)葉進(jìn)汽邊的背弧，并對(duì)動(dòng)葉產(chǎn)生制動(dòng)作用。

1.2 蒸汽動(dòng)能的變化

水沖擊事故危害之所以嚴(yán)重，是因?yàn)樗拿芏缺日羝蟮枚唷Ｒ运喔G余熱汽輪機(jī)為例，機(jī)組的額定蒸汽參數(shù)一般為1.25MPa，320℃，密度為ρs=4.694kg/m3，相同壓力下飽和水的密度為ρW=876.271kg/m3，飽和水和蒸汽的密度比值約為R=ρW/ρs=876.271/4.694≈190倍。

仍以上述某汽輪機(jī)級(jí)為例，分析蒸汽動(dòng)能的變化。我們知道，當(dāng)質(zhì)量為m的物體以速度c運(yùn)動(dòng)時(shí)，所具有的動(dòng)能為mc2/2。由此得出單位體積的蒸汽進(jìn)入動(dòng)葉的動(dòng)能ES為：

鍋爐蒸汽攜帶飽和水時(shí)，因蒸汽流速快，后面流過的過熱蒸汽在加熱汽化這部分飽和水的過程中，繼續(xù)對(duì)飽和蒸汽加熱并混合為較低過熱度的蒸汽，其低溫蒸汽的過熱度與過熱蒸汽的溫度、流速成正比，與飽和水量成反比。當(dāng)蒸汽攜帶飽和水進(jìn)入汽輪機(jī)的級(jí)后，后面流過的過熱蒸汽已經(jīng)來不及混合并加熱這部分飽和水與飽和蒸汽。

假設(shè)單位體積的蒸汽中攜帶了1%的飽和水進(jìn)入汽輪機(jī)，這時(shí)的蒸汽溫度則為接近對(duì)應(yīng)壓力下的飽和蒸汽溫度，即189.82℃，單位體積的流體進(jìn)入動(dòng)葉的動(dòng)能應(yīng)為飽和蒸汽和飽和水兩部分。不考慮飽和蒸汽密度增加的速度變化，即噴嘴出口蒸汽絕對(duì)速度為c1=300.5m/ s，蒸汽攜帶水出噴嘴的絕對(duì)速度為上述相對(duì)速度c1的60%，即c1W為180.3m/s，由此得出單位體積的飽和蒸汽和水進(jìn)入動(dòng)葉的動(dòng)能ESW為：

由以上分析看出，蒸汽攜帶水的速度雖低，但動(dòng)能較大。即使單位體積的蒸汽中攜帶1%的飽和水進(jìn)入汽輪機(jī)動(dòng)葉，其蒸汽動(dòng)能的變化還是明顯增加。由于這兩個(gè)動(dòng)能的方向不同，所以不能用求和的方法得出相對(duì)動(dòng)能值。

1.3 汽輪機(jī)軸向推力的變化

1.3.1 汽輪機(jī)蒸汽動(dòng)能變化對(duì)軸向推力的影響

蒸汽攜帶水或冷蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，其軸向推力比正常運(yùn)行時(shí)要大得多。這是因?yàn)槊芏却蟮乃休^大的附著力，會(huì)使通流部分阻塞，使蒸汽不能連續(xù)向后移動(dòng)，造成各級(jí)葉片前后壓差增大，并使各級(jí)葉片反動(dòng)度猛增，產(chǎn)生巨大的軸向推力，造成汽輪機(jī)動(dòng)靜之間摩擦碰撞損壞機(jī)組。水沖擊事故時(shí)，軸向推力甚至可增大到正常情況時(shí)的數(shù)倍，使推力軸承超載而導(dǎo)致烏金燒毀。

仍以上述某汽輪機(jī)級(jí)為例，分析蒸汽攜帶水后的變化。若單位體積的蒸汽中攜帶1%的飽和水進(jìn)入汽輪機(jī)動(dòng)葉，雖然其動(dòng)能的變化明顯增加，但通過分析可以看出，蒸汽與動(dòng)葉相對(duì)速度的進(jìn)汽角β1和水與動(dòng)葉相對(duì)速度的進(jìn)汽角β1W不同，即兩個(gè)動(dòng)能方向不同，蒸汽和水與動(dòng)葉的相對(duì)動(dòng)能是兩個(gè)動(dòng)能的矢量之和。

由圖3所示，蒸汽和水的共同作用，仍可根據(jù)汽輪機(jī)級(jí)的噴嘴出口速度三角形分析，用余弦定理和正弦定理求得單位體積的蒸汽和水與動(dòng)葉的相對(duì)動(dòng)能的矢量和E1SW，以及單位體積的蒸汽和水與動(dòng)葉的相對(duì)動(dòng)能的矢量角β1SW。

由平行四邊形的對(duì)頂角相等法則，可得角度γ= 180°-θ=180°-45.4°=134.6°，則

分析上述計(jì)算結(jié)果可知，單位體積的蒸汽和水綜合的動(dòng)能作用在動(dòng)葉上，矢量E1SW的垂直分量為，E1SWsinβ1SW=522832×sin52.8°=416451（Nm），即是對(duì)動(dòng)葉的軸向推力。而單位體積的蒸汽動(dòng)能作用在動(dòng)葉上，矢量的垂直分量為，ESsinβ1=211934.7×sin24.2°=86877（Nm），兩者的比值

分析比較說明，此時(shí)汽輪機(jī)軸向推力的增加確實(shí)較快。

圖3 單位體積的蒸汽和水與動(dòng)葉的相對(duì)動(dòng)能分析

1.3.2 汽輪機(jī)蒸汽壓力等變化對(duì)軸向推力的影響

作用在沖動(dòng)級(jí)上的軸向推力是由作用在動(dòng)葉片上的軸向推力Fz1，作用在葉輪輪面上的軸向推力Fz2，以及作用在軸的凸肩處的軸向推力Fz3三部分組成。

（1）作用在動(dòng)葉上的軸向推力Fz1為

式中：

dm——某汽輪機(jī)級(jí)的平均直徑，m

lb——葉片高度，m

Ωp——壓力反動(dòng)度，定義為Ωp=

p0、p1、p2——級(jí)前、噴嘴后和級(jí)后的蒸汽壓力，MPa

由上式可知，作用在動(dòng)葉上的軸向推力Fz1正比于Ωp（p0-p2）。

（2）作用在葉輪輪面上的軸向推力Fz2為：

式中：

d——葉輪兩側(cè)的輪轂直徑，m

Ωd——葉輪反動(dòng)度，定義為Ωd=

pd——隔板和輪盤之間的蒸汽壓力pd，MPa

由上式可知，葉輪輪面上的軸向推力Fz2也正比于Ωd（p0-p2）。

（3）作用在軸的凸肩上的軸向推力Fz3

在汽輪機(jī)軸的軸封套和隔板軸封內(nèi)軸上的凸肩等處，都會(huì)承受一定的軸向推力。一般Fz3的數(shù)值很小。

作用在一個(gè)級(jí)上的軸向推力即為上述三部分推力之和，即

Fz=Fz1+Fz2+Fz3

對(duì)于有n個(gè)級(jí)的轉(zhuǎn)子，其總的軸向推力為：

式中：

z——汽輪機(jī)級(jí)數(shù)

m——軸的凸肩數(shù)

汽輪機(jī)的運(yùn)行要求推力軸承平衡軸向推力，以達(dá)到轉(zhuǎn)子與隔板等靜止部件的相對(duì)定位并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。推力軸承的安全系數(shù)設(shè)計(jì)值一般為：

即pA-ΣFz3＞1.5～1.7（ΣFz1+ΣFz2）

式中：

p——推力瓦塊所能承受的壓力，MPa

A——推力瓦塊的承壓面積，m2

蒸汽攜帶水或冷蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，蒸汽不能連續(xù)向后移動(dòng)，會(huì)造成級(jí)葉片前后壓差增大，級(jí)葉片反動(dòng)度增加，即軸向推力Fz1和Fz2同時(shí)增加。由上式可看出，當(dāng)（ΣFz1+ΣFz2）的1.7倍遠(yuǎn)大于（pA-ΣFz3）項(xiàng)后，使推力瓦塊承受的壓力p大于設(shè)計(jì)壓力。

1.4 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，局部收縮變形導(dǎo)致動(dòng)靜部分軸向和徑向碰磨。

2 水沖擊事故的分析和判斷

余熱電站機(jī)組與火電廠機(jī)組的水沖擊事故因素既相似，也有不同。因此有必要針對(duì)余熱電站機(jī)組的水沖擊故障因素，提出合理的預(yù)防和處理建議。

2.1 汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊的幾個(gè)象征及原因

（1）主蒸汽溫度急劇下降50℃以上，汽缸溫度急劇下降，汽缸的上、下缸壁溫差增大。上、下缸壁溫差增大的原因是飽和水的重度大和溫度低，匯集在下汽缸，使其溫降速度快。

（2）主汽閥法蘭處、汽缸結(jié)合面，調(diào)節(jié)汽閥閥桿，軸封處冒白汽或?yàn)R出水珠。因?yàn)樘幱诟邷叵碌慕饘俨考鏊蝗焕鋮s而急劇收縮，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形，局部收縮變形造成法蘭結(jié)合面的漏汽，冒白汽和濺出水珠說明漏出的蒸汽是低溫的飽和濕蒸汽和水。

（3）負(fù)荷下降，汽輪機(jī)聲音變沉，機(jī)組振動(dòng)增大。原因是蒸汽帶水是不穩(wěn)定的變化過程，即動(dòng)能是不斷變化的，在動(dòng)能變化的作用下，汽輪機(jī)會(huì)出現(xiàn)大小不規(guī)則變化的振動(dòng)。通過以上分析可看出，即使蒸汽攜帶1%的飽和水進(jìn)入汽輪機(jī)，其結(jié)果也會(huì)造成汽機(jī)振動(dòng)增大。

（4）轉(zhuǎn)子的軸向位移增大，推力瓦溫度升高，脹差減小或出現(xiàn)負(fù)脹差。通過以上分析可以看出，因軸向推力的增大，會(huì)使軸向位移增大和推力瓦溫度升高。脹差減小的原因是轉(zhuǎn)子的質(zhì)量小于靜子，遇冷時(shí)相對(duì)收縮較快，脹差減小或出現(xiàn)負(fù)脹差，而出現(xiàn)負(fù)脹差是很危險(xiǎn)的。

2.2 余熱汽輪機(jī)水沖擊事故的影響因素

水泥窯余熱電站鍋爐有其特殊的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式，因而余熱汽輪機(jī)水沖擊的影響因素也有其特點(diǎn)。

2.2.1 余熱電站汽輪機(jī)的額定蒸汽參數(shù)過熱度低

從表1可以看出，余熱電站汽輪機(jī)的蒸汽過熱度比火電機(jī)組過熱度低很多，因此，運(yùn)行中稍微疏忽，出現(xiàn)蒸汽溫度下降，即接近規(guī)范要求過熱度＞70℃的極限。

2.2.2 余熱電站汽輪機(jī)的閃蒸補(bǔ)汽方式

采用閃蒸補(bǔ)汽方式的余熱電站汽輪機(jī)，即在汽輪機(jī)的末端的幾級(jí)補(bǔ)入飽和蒸汽，實(shí)質(zhì)上是增加了汽輪機(jī)末級(jí)的濕度。如果運(yùn)行中補(bǔ)汽流量過大，會(huì)在末級(jí)葉片因過多水珠的匯集出現(xiàn)水沖擊，并且如果補(bǔ)汽管道上未開啟疏水閥，積水會(huì)隨補(bǔ)汽的飽和蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，作用在后面補(bǔ)汽的幾級(jí)葉片上，造成水沖擊事故。

2.2.3 水泥生產(chǎn)線窯頭鍋爐溫度變化頻繁

受生產(chǎn)線熟料量變化等因素的影響，窯頭AQC鍋爐的煙氣溫度變化較大，鍋爐蒸發(fā)量變化較大，調(diào)整負(fù)荷速度快，汽包水位變化大，很容易造成汽包滿水，發(fā)生水沖擊事故。

2.2.4 水沖擊事故發(fā)生時(shí)的速度

以某臺(tái)9MW余熱電站汽輪機(jī)組為例，AQC鍋爐和SP鍋爐的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

試分析水沖擊的速度。由連續(xù)性方程Gv=Ac，則AQC鍋爐的蒸汽流速c為：

SP鍋爐的蒸汽流速c為：

以AQC鍋爐為例，蒸汽流速為25.3m/s。假設(shè)鍋爐至汽輪機(jī)蒸汽管道的長(zhǎng)度為400m，蒸汽攜帶飽和水的流速為蒸汽流速的二十分之一，即1.3m/s，則蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的時(shí)間約為16s，而飽和水被攜帶進(jìn)入汽輪機(jī)的時(shí)間約為307s。由此可見鍋爐蒸汽帶水造成汽輪機(jī)的水沖擊是非?？斓模窃趲追昼妰?nèi)就能發(fā)生的故障，必須及時(shí)采取措施。

表1 幾種類型汽輪機(jī)額定蒸汽參數(shù)的過熱度

表2 AQC鍋爐和SP鍋爐的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.5 余熱電站鍋爐滿水后事故形成分析

分析認(rèn)為，是帶入過熱器的飽和水被加熱為飽和蒸汽。由于水的汽化潛熱大和過熱器的能力限制，當(dāng)攜帶的飽和水質(zhì)量過大，則導(dǎo)致飽和蒸汽攜帶飽和水通過過熱器進(jìn)入主汽系統(tǒng)。此時(shí)飽和蒸汽在流程中吸收了系統(tǒng)的熱量，至汽輪機(jī)前為低溫過熱蒸汽。蒸汽的流動(dòng)速度快，先進(jìn)入汽輪機(jī)；而飽和水流動(dòng)速度慢，和后面流過的過熱蒸汽繼續(xù)被加熱，混合為低溫過熱蒸汽后以蒸汽的速度流動(dòng)。只有較低速度的飽和水和低溫飽和蒸汽同時(shí)進(jìn)入汽輪機(jī)后，水沖擊對(duì)設(shè)備的損害才達(dá)到極限。

由此可知，余熱電站鍋爐滿水后，水沖擊事故的形成方式為，先是在鍋爐側(cè)顯示接近飽和溫度的蒸汽低溫，持續(xù)幾秒鐘后恢復(fù)正常，然后在汽機(jī)側(cè)出現(xiàn)蒸汽溫度降低，幾分鐘后汽機(jī)側(cè)蒸汽溫度迅速下降至接近飽和溫度，并攜帶飽和水進(jìn)入汽輪機(jī)。

2.2.6 其他影響因素

（1）誤操作以及給水DCS設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)差，造成鍋爐滿水。

（2）啟動(dòng)過程中，主汽系統(tǒng)暖管時(shí)間短，管道積水，使冷水汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)。

3 余熱電站汽輪機(jī)水沖擊事故的預(yù)防

針對(duì)水沖擊事故因素，應(yīng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行上給予重視。

3.1 設(shè)計(jì)

（1）正確設(shè)置疏水點(diǎn)。主蒸汽管道上每個(gè)最低點(diǎn)處均應(yīng)設(shè)置疏水點(diǎn)。速關(guān)閥前的水平管道上應(yīng)選較大直徑的疏水閥，這種方式可以合理地縮短機(jī)組啟動(dòng)的暖管時(shí)間。

（2）設(shè)置可靠的鍋爐水位監(jiān)視裝置和報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)功能。監(jiān)視水位通常設(shè)置是5件水位計(jì)，即1件就地石英玻璃管水位計(jì)，1件電接點(diǎn)水位計(jì)，1件配置攝像頭的水色水位計(jì)和2件平衡容器水位計(jì)。報(bào)警功能在電接點(diǎn)水位計(jì)和平衡容器水位計(jì)的液位中設(shè)置，聯(lián)鎖保護(hù)功能在平衡容器水位計(jì)的液位中設(shè)置。例如，DCS系統(tǒng)分別設(shè)置，報(bào)警Ⅰ值，H≥+ 75mm；報(bào)警Ⅱ值，HH≥+100mm；聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作值，H3≥+200mm，開啟自動(dòng)事故放水閥直到水位恢復(fù)至100mm關(guān)閉。做到在鍋爐水位高限時(shí)，事故放水閥即自動(dòng)開啟，保護(hù)功能能夠可靠地實(shí)現(xiàn)。

（3）分別將鍋爐和汽機(jī)側(cè)的主汽溫度設(shè)置溫度的報(bào)警功能。

3.2 運(yùn)行

（1）加強(qiáng)運(yùn)行人員的學(xué)習(xí)，使其認(rèn)識(shí)到汽輪機(jī)水沖擊事故的危害和熟悉應(yīng)對(duì)措施。

（2）在機(jī)組啟動(dòng)過程中要嚴(yán)格按規(guī)定控制加負(fù)荷的速率，并保證蒸汽過熱度≮70℃。

（3）蒸汽管道在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前應(yīng)充分暖管疏水，嚴(yán)防低溫水汽進(jìn)入汽輪機(jī)。

（4）采用閃蒸補(bǔ)汽方式的余熱電站汽輪機(jī)，補(bǔ)汽運(yùn)行過程中，注意補(bǔ)汽流量不要過大，避免汽輪機(jī)末級(jí)過多水珠的沖擊。應(yīng)在汽輪機(jī)補(bǔ)汽入口前的水平管道上設(shè)疏水閥，并保持稍微的開度運(yùn)行，隨時(shí)排出飽和蒸汽的疏水。

（5）余熱電站鍋爐與電站鍋爐不同，其蒸汽溫度及壓力隨水泥生產(chǎn)線的變化波動(dòng)很大，即負(fù)荷的變化也較大，這時(shí)更應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視汽包水位。由于余熱鍋爐的溫度特點(diǎn)，因而采用低水位運(yùn)行方式是很適用的。一般余熱電站鍋爐是保持在-100～-50mm的低水位方式運(yùn)行。

（6）汽輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，各鍋爐水位的聯(lián)鎖保護(hù)必須開啟，不得退出。

（7）經(jīng)常檢查DCS鍋爐水位調(diào)節(jié)設(shè)置，高水位報(bào)警和高水位事故放水聯(lián)鎖保護(hù)可靠。

（8）增加負(fù)荷和開啟排汽閥時(shí)要緩慢操作，必須注意不能連續(xù)加負(fù)荷或過快開啟排汽閥。避免出現(xiàn)鍋爐水位滿水和滿水進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)。鍋爐熱負(fù)荷出現(xiàn)增加過快時(shí)，可及時(shí)調(diào)整鍋爐的煙氣旁通閥。

（9）鍋爐側(cè)的蒸汽溫度如果出現(xiàn)快速下降，應(yīng)立即開啟該鍋爐在主汽集箱前的疏水閥，關(guān)閉該鍋爐的并汽閥，并配合壓力情況開啟該鍋爐的排汽閥和降低機(jī)組負(fù)荷。疏水20min左右，確認(rèn)蒸汽帶水被排出后，再緩慢并汽進(jìn)入主汽集箱。

4 汽輪機(jī)水沖擊事故的處理

（1）汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊時(shí)，應(yīng)立即破壞真空停機(jī)。

（2）主蒸汽溫度和壓力不穩(wěn)定時(shí)，要注意監(jiān)視，特別是汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度急劇下降到規(guī)定值，通常為50℃時(shí)，應(yīng)按緊急停機(jī)處理。

（3）發(fā)現(xiàn)汽溫突然下降，并且主汽管道、主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥冒白汽時(shí)，也應(yīng)按緊急停機(jī)處理。

（4）開啟主汽集箱和主汽管道所有疏水。

（5）汽機(jī)轉(zhuǎn)速到零后立即連續(xù)盤車，盤車電流應(yīng)在正常數(shù)值且穩(wěn)定。

（6）停機(jī)過程中軸向位移、脹差、振動(dòng)、推力軸承金屬溫度明顯升高，惰走時(shí)間明顯縮短，盤車電流增大或擺動(dòng)范圍增加，應(yīng)檢查推力軸承情況后決定是否揭缸檢查。

（7）惰走時(shí)間及盤車電流正常，汽輪機(jī)內(nèi)部無異常聲音，停機(jī)24h后可重新啟動(dòng)。升速及帶負(fù)荷過程中應(yīng)注意軸向位移，推力瓦塊溫度及汽缸脹差指示，仔細(xì)傾聽機(jī)組聲音，測(cè)量機(jī)組振動(dòng)，如發(fā)現(xiàn)汽機(jī)內(nèi)部有異常或摩擦聲音應(yīng)立即停止啟動(dòng)。

5 余熱電站汽輪機(jī)水沖擊事故處理實(shí)例

（1）某臺(tái)余熱電站汽輪機(jī)在啟動(dòng)并網(wǎng)后的運(yùn)行中，發(fā)生蒸汽速關(guān)閥的法蘭墊片沖壞，并伴隨軸移保護(hù)± 0.6mm的停機(jī)值聯(lián)鎖動(dòng)作停機(jī)。

檢查發(fā)現(xiàn)軸向位移傳感器的端面部位被撞擊損壞。軸向位移傳感器在汽機(jī)轉(zhuǎn)子凸肩端面的前方，與轉(zhuǎn)子端面有1mm的安裝間隙。正常的停機(jī)不會(huì)造成傳感器的損壞，顯然是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)異常的負(fù)向位移的事故。由于未考慮到水沖擊事故影響造成負(fù)向位移，更換蒸汽速關(guān)閥的法蘭墊片和軸向位移傳感器后機(jī)組繼續(xù)啟動(dòng)，并網(wǎng)后蒸汽速關(guān)閥的法蘭墊片再次損壞。此時(shí)才判斷一定是水沖擊事故。

分析認(rèn)為，水沖擊發(fā)生時(shí)，水的較大附著力使通流部分阻塞，蒸汽不能連續(xù)向后移動(dòng)，先是冷卻蒸汽速關(guān)閥，并在汽輪機(jī)內(nèi)產(chǎn)生巨大的軸向推力，然后是隨著速關(guān)閥法蘭變形的泄漏，大量蒸汽從沖壞的墊片處噴出，以及水通過級(jí)后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子又在迅速失去軸向推力的情況下，轉(zhuǎn)子迅速前移，伴隨軸移保護(hù)±0.6mm的停機(jī)值聯(lián)鎖，電磁閥動(dòng)作速關(guān)閥關(guān)閉，并使轉(zhuǎn)子的測(cè)量平面與軸向位移傳感器端面發(fā)生撞擊，導(dǎo)致傳感器損壞。

汽機(jī)通過兩路經(jīng)速關(guān)閥進(jìn)汽。檢查發(fā)現(xiàn)，其中一路在速關(guān)閥前進(jìn)汽的水平管道上，疏水閥損壞，未更換處理，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)一直未打開此閥進(jìn)行疏水。經(jīng)更換疏水閥處理后，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行疏水，水沖擊現(xiàn)象消失。

（2）某臺(tái)余熱電站汽輪機(jī)運(yùn)行中由于窯頭AQC鍋爐熱量迅速增加，加負(fù)荷過快，汽包水位滿水。這時(shí)主汽溫度突然降低，幾秒鐘后又逐漸恢復(fù)正常。判斷是蒸發(fā)管段帶水進(jìn)入過熱器和主汽系統(tǒng)，以前也曾發(fā)生過此類水沖擊事故的案例?，F(xiàn)場(chǎng)的及時(shí)反映是，迅速開啟AQC鍋爐進(jìn)入汽機(jī)房主汽集箱管道前的疏水，在關(guān)閉該管道的并汽閥過程中，根據(jù)壓力的變化，配合開啟該管道的排汽閥和降低機(jī)組負(fù)荷。約20～30min后，緩慢恢復(fù)投入AQC鍋爐蒸汽系統(tǒng)。由于應(yīng)對(duì)措施正確及時(shí)，避免了一次水沖擊事故。

（3）某臺(tái)余熱電站汽輪機(jī)運(yùn)行中振動(dòng)增加，檢查運(yùn)行參數(shù)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)汽壓力較低，流量偏大。分析認(rèn)為是較大流量的補(bǔ)汽使汽輪機(jī)末幾級(jí)的濕度過大，水滴的沖擊增加。經(jīng)減小補(bǔ)汽流量，并開啟補(bǔ)汽管道的疏水后，振動(dòng)值恢復(fù)正常。

6 結(jié)語

由上述分析可知，只要正確設(shè)置疏水點(diǎn)，在運(yùn)行中密切監(jiān)視鍋爐水位，確保鍋爐系統(tǒng)保護(hù)設(shè)置開啟，并有針對(duì)性的預(yù)案和正確及時(shí)的反應(yīng)，余熱電站汽輪機(jī)的水沖擊事故是完全可以避免的。

[1]馮慧雯.汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)參考資料[M].水力電力出版社,1991.

[2]康松，楊建明，胥建群.汽輪機(jī)原理[M].中國電力出版社，2000.■

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2013-11-13；編輯：呂光