给水泵汽轮机水冲击的预防

给水泵汽轮机水冲击的预防

张晓东陈泉王永红

（国投南阳发电有限公司河南南阳市473024）

摘要：介绍了国投南阳电厂2×1000MW机组给水系统的配置，汽动给水泵在生产运行中的特殊地位，为了防止发生汽轮机水冲击事件，我们在设计、安装、运行方面所采取的措施。

关键词：水冲击；损坏；安全稳定；预防

0引言

国投南阳电厂2×1000MW机组汽轮机采用上海电气集团股份有限公司的超超临界、一次中间再热、反动式、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机。型号为：N1000-28/600/620。给水泵的配置为1×100%汽动给水泵和1×50%的电动给水泵。汽动给水泵的驱动装置为杭州汽轮机股份有限公司的单缸、双流、纯冷凝、下排汽、补汽、反动式汽轮机，型号为WK71/2.5，汽源配置有辅汽联箱供汽、汽轮机四段抽汽和五段抽汽补汽。给水泵汽轮机排汽采用单独的凝汽器，设置2×100%小机凝结水泵将凝结水排至大机热井内。

一水冲击的定义和危害

汽轮机水冲击，即水或冷蒸汽(低温饱和蒸汽)进入汽轮机而引起的事故，是汽轮机运行中最危险的事故之一。水冲击的危害：1动静部分碰磨。2叶片的损伤及断裂。3推力瓦烧毁。4阀门或汽缸接合面漏汽。5引起金属裂纹。

二造成给水泵水冲击的危险点主要有以下几个方面：

1给水泵汽轮机启动过程中和汽源切换过程，供汽管道系统暖管时间不够，疏水不净。或者进汽汽源过热度不满足要求，使冷水汽进入给水泵汽轮机内。如图，小机三路汽源是根据给水泵不同负荷进行切换，如果因疏水系统故障或疏水时间不充分，进汽温度波动过大极易发生水冲击事故。

2汽轮机在冲转过程中没有及时监视到汽缸温度以及上下缸温差的变化，没有及时发现汽轮机进水或冷蒸汽，没有监视到汽轮机振动和轴向位移的变化。如某厂一台200MW汽轮机组启动过程中发生大轴弯曲事故，根据当时汽缸壁温记录，从09:49:00汽机冲转开始高压上下缸温差开始拉大，到09:59:00达到42℃，冲转过程中没有及时监视到汽缸温度以及上下缸温差的变化，没有及时发现高压缸进水或冷蒸汽；汽机跳闸后没有全面检查，没发现缸温已超标，就再次挂闸冲转，且升速过快，没有及时发现机组振动异常增大。

3除氧器发生满水或再沸腾事故，使冷水或湿蒸汽通过四段抽汽管道进入给水泵汽轮机内。

2016年8月17日某1000MW电厂#4机在168试运行中由于空预器跳闸发生RB事件，#4A小机紧急手动停运（该厂配置2×100%汽动给水泵），在随后恢复的过程中，#4A小机冲转至升速至2000rpm时小机轴承振动均为50um左右，升速至3000rpm时，小机后径向轴承振动达到80um报警，立即降转速，再此过程中振动上升，将小机打闸，重新挂闸800rpm暖机。小机升速至2000rpm暖机半小时后振动上升，小机后径向轴承振动达到75um，停止升速，小机打闸。随后为了查找分析原因，先后进行13次冲转，大部分转速2000rpm开始升高，至3300rpm振动达到100um并继续缓慢升高。在小机揭缸后发现上下静叶围带磨损如下图：

根据#4A小机振动现象和转子和围带的受损情况分析判断小机发生水冲击事故。分析原因主要是因为在甩负荷时除氧器温度变化较慢，发生再沸腾，低温蒸汽通过不严密的除氧器进汽逆止门（如下图）倒流进入#4A汽轮机内。

4启动时，轴封管道未能充分暖管和疏水，也可能将积水带到轴封内，另外，在小机投轴封前盘车未投，使转子轴封处受热不均易引起大轴弯曲。

三防止汽轮机水冲击的措施

因我厂给水泵采用1×100%汽动给水泵和1×50%的电动给水泵方式，汽动给水泵发生损坏事故后不但影响机组的负荷出力，而且运行的安全稳定有极大威胁。因此防止给水泵汽轮机水冲击事故损坏尤其重要，我厂相关专业人员为此付出很大的努力，采取执行以下措施以保证机组的安全稳定运行。

（一）设计和安装方面

(1)正确设置疏水点和布置疏水管。装设疏水管内径不小于25mm，并装设排水至地沟的检查管，保证疏水畅通。在给水泵汽轮机的三路进汽管道上，每个最低点处均应设置疏水点，特别是辅助蒸汽供汽管道上，设置自动疏水器。要经常检查供汽管道疏水正常，避免出现死汽憋汽现象。

(2)汽封供汽管应尽可能短，在汽封调节器前后以及汽封供汽联箱处均应装疏水管。

（3）为防止机组甩负荷期间除氧器发生满水返汽现象，在四段抽汽至除氧器供汽管道上加装一道抽汽逆止门，两道逆止门都采用进口设备，可靠性更高。如下图：

（4）增设温度测点，并根据温度限值增加报警内容。四段抽汽管道至给水泵汽轮机、至除氧器增设四个温度测点，在疏水管道除了原设计的温度测点外，还设置明显的手动测温点。

2运行维护操作方面

（1）在给水泵启、停过程中要严格按规程规定控制负荷的变化速率，汽源切换时注意压力和温度的匹配，防止波动过大，并保证蒸汽过热度不少于80℃。

（2）给水泵备用供汽汽源和管道要加强检查，保证疏水通畅，温度压力正常。

（3）根据1000MW机组设计，负荷变化率上限为20MW/min。我厂机组在正常的调峰（AGC投遥调）运行中，负荷率一般设置10MW/min，以留足足够的安全裕度。

（4）当发生电网事故需要快速减负荷或炉侧辅机故障RB时，严密监视给水泵供汽汽源的稳定，要快速将小机汽源切至辅助蒸汽供汽，启动电动给水泵备用。

（5）汽封系统应能满足机组各种状态启动供汽要求，投运轴封前必须盘车运行正常，冷态启动时投轴封前要充分暖管，保证轴封供汽有14℃过热度，轴封供汽温度满足于高压转子的对应曲线要求。减负荷时注意轴封汽源及时调整；破坏真空后，真空到零后方可停止轴封供汽。正常运行中要检查各个连续疏水情况正常。

（6）注意监视除氧器，小机凝汽器水位，防止满水，当水位调节不正常时应及时查找原因进行处理。必要时可切至手动调节。

（7）定期检查除氧器水位调节及高水位报警装置；定期检查除氧器高水位事故放水门、检查四段抽汽逆止门动作是否正常。

（8）给水泵汽轮机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。

（9）应认真监视和记录各主要参数。包括进汽温度，压力，汽缸各部温度、轴向位移，排汽温度等。

（10）给水泵汽轮机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。

（11）当汽轮机发生水冲击时，应立即破坏真空、停机。在停机过程中应注意机内声音、振动、轴向位移、推力瓦温、上下缸温差及惰走时间，并测量大轴幌度。如无不正常现象，在经过充分疏水后，方可重新启动。在重新启动过程中，若发现汽机内部或转动部分有异音，或转动部分有摩擦，应立即打跳，进行连续盘车，电动盘车故障时要手动盘车，直至缸温将至120℃以下。

（12）在停机过程中转子转速到零，停真空泵，真空到零后破坏轴封，检查汽轮机本体疏水及时打开，这样可以防止进冷气。如果发现上下缸温差超过50℃，应及时查找原因进行消除。

（13）运行人员应该明确：在给水泵汽轮机低速下进水，对设备的威胁要比额定转速下或带负荷状态下要大得多。

（14）给水泵汽轮机热态启动进汽汽温必须大于缸温50℃，且有50℃以上的过热度。

（三）组织处置预控措施

（1）启动前确认高、中压疏水门开关和高压、低压加热器水位连锁试验合格，连锁自动好用。

（2）汽轮机本体、主蒸汽、再热蒸汽供汽管道、各抽汽管道疏水门应按照规定、及时自动开启和关闭。

（四）安全处置预控措施：

1.机组停运后，检修人员要认真检查汽轮机保护动作情况，防止保护不动作。

2.汽轮机盘车中发现进冷水或冷气，必须保持盘车运行一直到汽轮机上下缸温差恢复正常。同时加强汽轮机内部声音、转子偏心度等的监视。

（3）机组在启动时或停机后，一旦发生汽轮机进冷气或冷水，应采取紧急停机措施。

总结：国投南阳内乡电厂给水泵汽轮机水冲击的预防涉及管理、设计、维护、运行等电厂生产的各个环节。单台汽泵的设置决定了它在整机稳定运行的重要地位，需要相关人员切实遵守相关规定，避免出现水冲击事故。

参考文献：

1《1000MW超超临界机组调试技术丛书汽轮机》中国电力出版社。

2《防止电力生产事故的二十五项重点要求》国家能源局国能安全【2014】161号

3《汽机专业事故案例汇编》国投南阳内乡电厂