火力發(fā)電廠汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的常見(jiàn)故障及其對(duì)策研究

劉暢

摘要：汽輪機(jī)一直是火力發(fā)電廠三大最為主要的設(shè)備之一。汽輪機(jī)起步的過(guò)程中，部件的熱應(yīng)力和疲勞、轉(zhuǎn)子與汽缸之間的膨脹和震動(dòng)、機(jī)組內(nèi)部的振蕩等會(huì)隨之發(fā)生巨大的改變，這會(huì)極大地威脅到汽輪機(jī)的安全，降低整個(gè)火力發(fā)電廠的風(fēng)量和發(fā)電負(fù)荷，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文重點(diǎn)分析了汽輪機(jī)系統(tǒng)中疏水系統(tǒng)的常見(jiàn)故障，查明是由什么原因引發(fā)的故障，并及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策和正確的運(yùn)行方式進(jìn)行故障維修，這樣對(duì)保證設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有深刻的意義。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);火力發(fā)電廠;疏水系統(tǒng);故障

引言

在汽輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，疏水系統(tǒng)是其重要的組成部分，通過(guò)設(shè)置疏水管可以在汽輪機(jī)的啟停、負(fù)荷變動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中，有效控制疏水閥，將汽輪機(jī)內(nèi)部積水排出，避免汽輪機(jī)設(shè)備和相關(guān)管道等出現(xiàn)冷蒸汽回流問(wèn)題，造成設(shè)備損傷。因此，相關(guān)人員在對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備進(jìn)行管理時(shí)，需要掌握疏水系統(tǒng)的常見(jiàn)故障，并采取有效對(duì)策，保證汽輪機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

通常情況下，汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要遵循一定的原則，即汽輪機(jī)在啟停、運(yùn)行以及變負(fù)荷運(yùn)行、故障、熱備用等狀態(tài)下，可以及時(shí)地將設(shè)備內(nèi)部和管道內(nèi)存在的積水有效排出從而在很大程度上避免出現(xiàn)進(jìn)水和冷蒸汽回流等情況。實(shí)際上，汽輪機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)積水是因?yàn)槠湓诶鋺B(tài)下啟動(dòng)，內(nèi)部蒸汽冷凝產(chǎn)生積水。管道中出現(xiàn)積水是由于汽輪機(jī)跳閘使積水汽化?；诖耍啓C(jī)疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：

（1）在可能存在積水的設(shè)備和相關(guān)管道部位設(shè)計(jì)具有一定通流能力的疏水管閥。

（2）在適當(dāng)?shù)脑O(shè)備及管道部位安裝監(jiān)測(cè)和控制積水、進(jìn)水和冷蒸汽回流的儀器。

（3）合理設(shè)計(jì)聯(lián)鎖保護(hù)邏輯控制程序，實(shí)現(xiàn)疏水閥的自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，避免出現(xiàn)積水、進(jìn)水及冷蒸汽回流等情況。

（4）在確保汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，盡量減少運(yùn)行成本。

2汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的常見(jiàn)故障

2.1.冷蒸汽回流造成汽缸溫差大

汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的主要故障之一就是由于汽缸上下溫度之間的溫差較大，這也是由于冷蒸汽的回流所引起。中壓氣缸上下溫差通常是指在50℃和60℃之間時(shí)，當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)或停機(jī)時(shí)，最大溫差不超過(guò)86℃。汽輪機(jī)首次起步時(shí)，高壓氣缸上下的溫差最大可達(dá)110℃左右，高壓外缸與中壓氣缸上下的溫差最大可達(dá)150℃。這種情況已嚴(yán)重超過(guò)汽輪機(jī)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，將導(dǎo)致汽輪機(jī)的運(yùn)行故障

2.2.疏水回流造成中壓調(diào)門擴(kuò)散器出現(xiàn)裂紋

中間壓力調(diào)節(jié)閥擴(kuò)散器底部多發(fā)生縱向裂紋，容易向中壓內(nèi)外筒中間層產(chǎn)生高溫蒸汽泄漏，對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性有很大影響。更一般的故障現(xiàn)象是，當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載小于20%時(shí)，高壓汽缸內(nèi)的壓力相對(duì)較高，這導(dǎo)致漏極水壓力迅速上升。中間壓力汽缸與低壓汽缸的電容器連接的話，壓力變成真空狀態(tài)。中壓調(diào)節(jié)閥后面的排水閥打開(kāi)后，排水管的壓力上升，這與管道的冷凝逆流相連，有若干底材的溫度急劇變化。由于相對(duì)高溫的應(yīng)力的影響，中壓調(diào)節(jié)閥的擴(kuò)散器產(chǎn)生裂縫。

2.3.抽汽管道積水導(dǎo)致轉(zhuǎn)速失控

汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，容易出現(xiàn)抽汽管道積水現(xiàn)象，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速失控，甚至損壞轉(zhuǎn)子葉片。這主要是因?yàn)槠啓C(jī)組在高速跳閘后，抽汽管道中會(huì)發(fā)生飽和的水汽化，并流回汽缸。在一定程度上，會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生較大的沖擊，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片脫落。另外，當(dāng)一臺(tái)汽輪機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷下達(dá)到25%以上，抽汽逆止閥前的疏水閥可以按邏輯控制而自動(dòng)停機(jī)或關(guān)閉。如果回?zé)崾匠闅庀到y(tǒng)沒(méi)有正常投入使用，此時(shí)如果抽氣逆止閥被關(guān)閉，可能會(huì)造成蒸汽管道中大量積水。在此技術(shù)基礎(chǔ)上，機(jī)組進(jìn)行跳閘后，飽和度的水蒸發(fā)再返回到汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速失控。

2.4排水管的組合會(huì)導(dǎo)致閥體出現(xiàn)裂紋

冷蒸汽的回流就會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)地區(qū)或者其他相應(yīng)地區(qū)的溫度顯著下降，為監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)管道內(nèi)的積水情況，疏水箱等設(shè)備設(shè)置在相應(yīng)管道的最低點(diǎn)，由液位開(kāi)關(guān)控制。此時(shí)，冷凝液會(huì)因溫度過(guò)高而迅速蒸發(fā)。經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間，附近的金屬會(huì)由于交變溫度的影響而產(chǎn)生裂紋。

3汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)故障的對(duì)策研究

3.1.對(duì)冷蒸汽及積水進(jìn)行回流監(jiān)控

針對(duì)目前汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，分析了其主要原因是冷蒸汽和水的回流。因此，首先要對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備及相關(guān)管道內(nèi)冷汽、水的回流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中，冷蒸汽監(jiān)測(cè)可根據(jù)疏水閥開(kāi)啟狀態(tài)、疏水管進(jìn)出口壓力、溫度變化情況進(jìn)行判斷。如果在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)疏水管壓力倒轉(zhuǎn)，可能會(huì)發(fā)生蒸汽回流。如果疏水閥關(guān)閉，則不會(huì)出現(xiàn)冷蒸汽回流問(wèn)題。一旦冷蒸汽回流會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)部位的溫度明顯下降，相關(guān)人員可通過(guò)監(jiān)測(cè)上下對(duì)稱部位的溫度來(lái)監(jiān)測(cè)冷蒸汽是否回流。為監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)管道內(nèi)的積水情況，疏水箱等設(shè)備設(shè)置在相應(yīng)管道的最低點(diǎn)，由液位開(kāi)關(guān)控制。另外，可在管道的上、下端安裝溫度傳感器，根據(jù)實(shí)時(shí)溫度變化監(jiān)測(cè)積水的回流狀態(tài)。

3.2.疏水閥自動(dòng)化控制

當(dāng)汽輪機(jī)啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)，根據(jù)單元的負(fù)載控制蒸汽陷阱。當(dāng)單元的負(fù)載小于20%時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)蒸汽陷阱，并根據(jù)漏極罐的液面電平和上下管的溫度差來(lái)控制。當(dāng)在低溫下啟動(dòng)汽輪機(jī)單元時(shí)，由于金屬溫度低，蒸汽冷卻后會(huì)產(chǎn)生大量的復(fù)水，此時(shí)需要排水。汽輪機(jī)單元啟動(dòng)后，在高溫狀態(tài)下停止或行駛時(shí)，汽缸、閥門的金屬溫度會(huì)逐漸上升。此時(shí)，汽輪機(jī)的主裝置與冷凝器連接后成為相對(duì)的真空狀態(tài)，冷凝液不會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生，但由于對(duì)漏極報(bào)頭和漏極閃存罐施加大的壓力，所以冷熱蒸汽返回汽輪機(jī)的概率很高。因此，在汽輪機(jī)的冷水啟動(dòng)時(shí)，需要在沒(méi)有水的狀態(tài)下關(guān)閉，以便根據(jù)實(shí)際負(fù)荷控制蒸汽陷阱，避免出現(xiàn)冷蒸汽和積水回流現(xiàn)象。

3.3.控制抽汽管道的疏水和蒸汽回流

在汽輪機(jī)啟動(dòng)停止和運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，抽汽管路中如果有大量積水，會(huì)使得機(jī)組發(fā)生跳閘時(shí)出現(xiàn)大量的汽化水返工并回流至設(shè)備中，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速失控?；诖耍仨殞⒊槠艿纼?nèi)部的積水排出，可以在隔離閥前和管道下部低點(diǎn)位置安裝一個(gè)疏水管，或者可以借助疏水管的液位開(kāi)關(guān)、管道的頂部和底部的溫度監(jiān)控等判斷管道內(nèi)是否存在積水，同時(shí)能夠聯(lián)鎖控制疏水閥，保障內(nèi)部積水能夠徹底排空。

3.4.優(yōu)化汽輪機(jī)的疏水管合并

在汽輪機(jī)疏水管合并過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)管道泄漏等問(wèn)題，往往是由于疏水閥有質(zhì)量缺陷、管道施工質(zhì)量不佳等，也不利于疏水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，要對(duì)汽輪機(jī)的疏水管合并進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)同一機(jī)組的同類疏水管在不同工況下保持相同，且疏水口的標(biāo)高也要保持一致。在優(yōu)化疏水管合并時(shí)，要將不同的疏水器安裝后接入相應(yīng)的疏水集管中，保障它們之間的壓力等級(jí)基本相等，并且還要綜合地考慮當(dāng)疏水閥開(kāi)啟和密封或關(guān)閉時(shí)，各個(gè)疏水口之間的壓力相同，避免由于疏水而導(dǎo)致管道內(nèi)部凝結(jié)的水竄流，以減少?zèng)_擊力，防止管道泄漏。

總結(jié)

綜上所述，汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的常見(jiàn)故障包括冷蒸汽回流造成汽缸溫差大、疏水回流造成中壓調(diào)門擴(kuò)散器出現(xiàn)裂紋、抽汽管道積水導(dǎo)致轉(zhuǎn)速失控、疏水管合并導(dǎo)致閥體出現(xiàn)裂紋等，相關(guān)人員可采取對(duì)冷蒸汽以及積水進(jìn)行回流監(jiān)控、疏水閥自動(dòng)化控制、控制抽汽管道的疏水和蒸汽回流以及優(yōu)化汽輪機(jī)的疏水管合并等對(duì)策，充分保障汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

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