電廠汽輪機疏水系統(tǒng)的優(yōu)化

劉昌龍

貴州省盤縣盤江煤電（集團）公司火鋪矸石發(fā)電廠，貴州六盤水 553539

作為重大惡性事故之一，電廠汽輪機發(fā)生大軸永久性彎曲事故時有發(fā)生。有數(shù)據(jù)表明，70%的彎曲事故是在熱態(tài)起動時發(fā)生，也即與汽缸上、下缸溫差大有關(guān)。而究其原因，除去冷水、冷汽的意外進入的因素，大多與疏水系統(tǒng)的設(shè)計和操作不合理密切相關(guān)。疏水系統(tǒng)的設(shè)計往往只重視正常運行或機組冷態(tài)啟動時疏水壓力高低的分布，而忽視了慮溫、熱態(tài)開機及甩負(fù)荷后的啟動情況。目前，電廠汽輪機機組典型的疏水系統(tǒng)設(shè)計和操作容易導(dǎo)致高負(fù)荷停機、甩負(fù)荷后溫、熱態(tài)開機出現(xiàn)高、中壓缸溫差、汽缸內(nèi)外壁溫差逐漸增大現(xiàn)象，既存在安全隱患，又不利于機組的及時再次啟動。因此對電廠汽輪機疏水系統(tǒng)進行優(yōu)化，尤為必要。

1 電廠汽輪機疏水系統(tǒng)的功能及可能出現(xiàn)的相關(guān)問題

實踐表明，在長時間停機后的啟動或重新啟動過程中，電廠汽輪機的汽缸和蒸汽管道必須經(jīng)過預(yù)熱的手段，使溫度達到允許汽輪機升速和加載的條件。而疏水系統(tǒng)的功能，則是去除汽缸和管道在預(yù)熱過程中由于低于飽和溫度所產(chǎn)生的凝結(jié)水，從而保障機組的正常運行。如若疏水程序得不到充分保障，可能導(dǎo)致以下?lián)p害汽輪發(fā)電機組的不正常工作情況發(fā)生。

一是汽輪機機組啟停過程中主蒸汽過熱度不足或汽溫過低、下降過快，影響機組正常運行；二是凝結(jié)水從蒸汽管線進入汽輪機時，對汽缸和軸產(chǎn)生過冷卻從而導(dǎo)致其變形，損害汽輪發(fā)電機組；三是汽缸的保溫不良，或各加熱器及凝汽器水位過高，導(dǎo)致水進入汽缸；四是在汽輪機低部積聚凝結(jié)水，從而對汽缸產(chǎn)生單側(cè)冷卻導(dǎo)致其變形，損害了汽輪發(fā)電機組；五是管道和支吊架由于損壞的原因，從而導(dǎo)致汽輪機對中變化，影響汽輪機機組正常運行；六是在機組啟停過程中由于在軸封蒸汽母管積聚凝結(jié)水，從而導(dǎo)致軸封蒸汽壓力控制系統(tǒng)失靈；七是汽輪機機組由于疏水管線過大、疏水閥控制不合理，而蒸汽管線產(chǎn)生的凝結(jié)水量小，疏出來的高溫高壓蒸汽將對疏水?dāng)U容器和凝汽器造成較大的沖擊。

2 電廠汽輪機疏水系統(tǒng)的優(yōu)化

電廠汽輪機機組疏水系統(tǒng)設(shè)計，直接影響著機組運行的安全性和經(jīng)濟性及機組啟動速度，因此設(shè)計合理的疏水系統(tǒng)和控制方式，是可以增加機組整體運行的可靠性的。結(jié)合筆者實踐，疏水系統(tǒng)設(shè)計及運行操作時應(yīng)注意以下問題以保障汽輪機機組能安全可靠地運行：

一是應(yīng)保證各疏水支管匯入疏水母管時各疏水點的疏水壓力分類、排列，在同一母管的情況下，對于接入的疏水點壓力較高者須在疏水?dāng)U容器相對較遠(yuǎn)處接入，而壓力較低者應(yīng)在疏水?dāng)U容器較近處接入，同時各支管應(yīng)與母管成一定夾角接入，以保證各疏水點疏水暢通。另外值得注意的是，各疏水管應(yīng)沿疏水流動方向連續(xù)向下傾斜，以免管道積水。

二是在機組長時間停機后，兩次溫態(tài)啟動過程中因注意各處疏水管道積水排空的情況，尤其是高壓套缸疏水管段，當(dāng)沖轉(zhuǎn)前打開疏水門時，由于高壓套缸疏水與主蒸汽疏水在同一個疏水聯(lián)箱，再者沖轉(zhuǎn)前高、低旁路門已關(guān)小，因而主蒸汽壓力較高，隨之主蒸汽疏水至疏水?dāng)U容器的疏水壓力也較高，此時可能產(chǎn)生高壓套缸疏水管段內(nèi)的積水倒流回高壓套缸內(nèi)的情況，從而導(dǎo)致高壓外缸下內(nèi)缸溫度急劇下降、進而造成高壓外缸內(nèi)壁上、下缸溫差大的情況發(fā)生，因此要特別注意。

三是汽輪機機組啟動前，應(yīng)保障凝汽器運行正常并建立確值真空后，由程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動開啟各疏水支管高、中、低壓段上的氣動截止閥。當(dāng)負(fù)荷升至需要關(guān)閉高壓段氣動截止閥的額定負(fù)荷時，進行關(guān)閉操作；當(dāng)負(fù)荷升至需要關(guān)閉中壓段氣動截止閥的額定負(fù)荷時，進行關(guān)閉操作；當(dāng)負(fù)荷升至需要關(guān)閉低壓段氣動截止閥的額定負(fù)荷時，進行關(guān)閉操作。

四是在機組沖轉(zhuǎn)時，由于高壓缸夾層加熱裝置的投入，應(yīng)注意夾層加熱聯(lián)箱至夾層手動門后積水的情況，這也是使高壓外缸下內(nèi)壁溫急劇下降、進而造成高壓外缸內(nèi)壁上、下溫差大原因。在機組極熱態(tài)啟動中，操作雖然也同溫態(tài)啟動操作一樣，都是在機組沖轉(zhuǎn)前打開所有本體疏水門，這是由于極熱態(tài)啟動時停機的時間很短，高壓套缸疏水管沒有積水，且主蒸汽管的疏水排大氣門是全開的，進入疏水?dāng)U容器的疏水相對較少，疏水壓力較低，沒有足夠的壓力使高壓套缸疏水管道中的積水倒流，因此沒有出現(xiàn)使高壓外缸內(nèi)壁溫度大幅度下降的現(xiàn)象。

五是在保護誤動作停機過程中，由于所有疏水門都聯(lián)鎖打開，導(dǎo)致主蒸汽管道大量疏水進入疏水?dāng)U容器、進而使得高壓疏水壓力較高。在高壓套缸的疏水門也打開的情況下，其疏水管內(nèi)的積水就有可能倒流回高壓缸外缸，使得高壓外缸內(nèi)下壁溫急劇下降，但因為疏水量少，隨后高壓缸下半壁溫回升較快，故運行操作時，應(yīng)盡量減少故障事件的發(fā)生。

六是在汽輪機機組疏水閥的啟閉過程中，其控制信號就是機組的負(fù)荷，如此機組在啟停過程中，汽輪機本體內(nèi)的疏水則可以得到及時地排出，由此避免在汽輪機機組內(nèi)發(fā)生汽水沖擊事故。同時，當(dāng)機組汽機跳閘時，其疏水閥會自動開啟，能盡快地將導(dǎo)汽管及汽缸內(nèi)積存的蒸汽排至凝汽器，以防止機組超速。

七是在蒸汽管道疏水閥的啟閉時，不用汽輪機機組負(fù)荷來作為控制主因，則可以極大縮短三大蒸汽管道疏水進入高壓疏水?dāng)U容器的時間，尤其是高溫蒸汽進入高壓疏水?dāng)U容器的時間，從而避免高溫蒸汽進入高壓疏水?dāng)U容器，起到減輕高壓疏水?dāng)U容器負(fù)擔(dān)的作用。同時，可利用管內(nèi)蒸汽熱量減緩管道的冷卻速度，以起到減少汽輪機機組再次啟動的暖管時間，以及避免高壓疏水?dāng)U容器的低溫蒸汽返回汽缸對汽輪機所產(chǎn)生的傷害的作用。

3 結(jié)論

綜上所述，對電廠汽輪機疏水系統(tǒng)的優(yōu)化，可從減少高溫高壓蒸汽對疏水?dāng)U容器和凝汽器的沖擊、減小擴容器擴容負(fù)荷、減輕高壓疏水?dāng)U容器的負(fù)擔(dān)等具體方面來著手實施，由此避免因高、中壓缸上、下缸溫差大而影響汽輪機啟動的情況，同時減少汽缸因反復(fù)加熱而產(chǎn)生的熱疲勞損傷，以及減少了凝汽器的冷源熱損失，提高了汽輪機機組的循環(huán)熱效率，從根本上消除事故隱患，延長了機組的壽命，同時簡化了系統(tǒng)、節(jié)省了成本、減少了廠用電消耗和檢修、運行維護工作量，以此保證了機組的安全可靠性和經(jīng)濟性。

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