汽轮机疏水系统问题分析及对策研究

汽轮机疏水系统问题分析及对策研究

发表时间：2018-03-21T15:14:48.843Z 来源：《防护工程》2017年第32期作者：李英杰[导读] 本文上述对策也相对简便、实用，其他具有类似情况的电厂可以参考本研究，进行相应的疏水系统改进，避免发生汽缸进水的事故。

陡河发电厂河北唐山 063500 摘要：在汽轮机设备运行的过程中，汽轮机疏水系统对其安全性和经济性有着直接的影响。汽轮机设备发生的汽缸上下温差高、跳闸后转速失控、疏水口金属裂纹、疏水口附近管道泄漏等问题经常与疏水系统设计以及疏水阀控制逻辑有关。由于汽轮机设备运行的复杂性、多样性，在不同工况下投运疏水系统有时能安全地疏水，有时却存在疏水回流或者冷蒸汽回流风险。通过对疏水系统存在问题的分

析，提出了疏水系统设计及疏水阀控制逻辑的改进意见，使之能及时排放汽轮机设备及相关管道内部的积水，又能防止其内部进水和冷蒸汽回流，保证汽轮机设备安全。关键词：汽轮机；疏水系统；问题；对策引言

汽轮机的疏水系统主要指的是在汽轮机的本体设备和其相关的管道低点部位进行疏水管的设置。为了提高汽轮机设备运行的经济性，疏水系统必须能够减少疏水介质及热量损失。当前，汽轮机设备的进汽参数越来越高，单机容量不断增大，汽轮机的结构和运行控制变得越来越精细和复杂，这对汽轮机疏水系统的设计提出了更高的要求。1汽轮机疏水系统设计要求（1）在所有可能积水的部位设计有足够通流能力的疏水管阀；（2）在合适部位设计有用于监测、报警和控制积水、进水、冷蒸汽回流的仪器仪表（如液位开关、温度传感器等）（3）设计合理的联锁保护逻辑，通过控制疏水阀开关，防止汽轮机在各种工况下积水、进水或者冷蒸汽回流；（4）在保证汽轮机设备运行安全基础上提高经济性。2汽轮机疏水系统存在问题及原因分析2.1冷蒸汽回流导致汽缸上下温差大高压缸、中压缸的疏水与其它高压管道的疏水连接到同一疏水集管，在停机后或机组空转时汽缸处于真空状态，而疏水集管内因其它高压管道疏水形成压力，造成冷蒸汽通过汽缸疏水管回流到汽缸，引起汽缸上下温差大。

2.2疏水回流导致中压调门后扩散器裂纹根据疏水控制的逻辑分析，当机组负荷低于20%或者跳闸时，汽轮机疏水阀自动打开，其它工况运行时，这些疏水阀关闭，也可以手动打开。由于中压调门后的疏水管较长，在疏水阀关闭时，疏水管内部蒸汽因冷却而积有凝结水，此时若机组跳闸，因高压缸内部压力较高，疏水同时排放会使疏水集管内的压力迅速升高，而中压缸与低压缸（凝汽器）相通，压力快速下降到真空，当中压调门后的疏水阀打开时，因疏水集管内的压力高于中压缸内压力，造成疏水管内的凝结水倒流，直接回流到中压调门后扩散器底部的疏水孔，引起底部材料温度激变，造成极高的温度应力。

2.3抽汽管道积水造成转子叶片损伤或转速失控如果一旦抽汽管道存在积水，在机组跳闸后饱和水汽化回流到汽缸，冲击转子动叶造成部分围带脱落。检查此抽汽管道布置，从低压缸下部经凝汽器引出后水平布置，因前方空间受阻，管道向上弯曲，跨过干扰后再弯回水平布置，形成一个拱形，在拱形上游的水平管段底部原来设计有疏水管。

2.4疏水管合并引起阀体裂纹机组正常运行时，气动旁路阀及疏水阀均关闭，因疏水管本身的散热作用，疏水管内部蒸汽会慢慢冷却下来形成少量凝结水，在调门滤网压差作用下，凝结水会在调门阀座前的疏水口溢出，溢出的凝结水又马上被高温蒸干，使得疏水口周围金属长期受温度交变作用，从而出现疲劳裂纹。

2.5疏水转注引起管道泄漏当汽轮机低负荷运行时，压力低的话，则难以向辅助蒸汽母管供汽，供汽管道实际处于隔离状态；当机组在高负荷时，如果不向辅助蒸汽母管供汽，该段管道也处于隔离状态。由于管道散热作用，内部蒸汽会冷凝而产生少量疏水，当疏水被转注到垂直管段上后，因管道内蒸汽流速较高，这点疏水被高速汽流冲刷到下游（上方），贴在管壁上迅速蒸干，造成下游管壁温度交变，引起应力疲劳。停机后割管检查发现，该疏水转注孔下游管道内壁上存在大量疲劳裂纹。

2.6暖管内部冷凝水回流导致管接座泄漏因为再热热段管径比较大，从暖管引出点到低旁叉管处的压差很小，从而造成暖管内部的蒸汽流量非常小，由于暖管本身的散热作用，管内蒸汽会冷却形成少量凝结水。由于暖管布置在主管道上方，凝结水倒流回再热热段上的管接座后被蒸干，引起管接座焊缝温度交变，产生应力疲劳。现场测量暖管外壁温度，发现低于相应蒸汽压力下的饱和温度，证实了管道内部存在冷凝水。

2.7疏水罐底部积水引起筒体泄漏由于疏水罐筒体温度较高，流入的凝结水引起引出管口部及其下部筒体产生温度交变应力，随着机组多次启停和长期运行，造成引出管口部出现裂纹，筒体内壁也产生纵向疲劳裂纹。机组正常运行时如果疏水罐液位低，疏水阀将处于关闭状态。如果疏水罐保温设计或者施工质量不理想，则疏水罐底部的温度会降低到相应蒸汽压力下的饱和温度，从而在疏水罐底部产生积水。3汽轮机疏水系统设计应注意的问题

3.1疏水合并

疏水合并不要要对疏水阀开启时的疏水情况进行考虑，还要查看各疏水口的压力是否一致，。对于不同疏水接入同一疏水集管，也必须是同一压力等级，最好是完全相等，即使这样，还要考虑一些特殊运行工况，如汽轮机跳闸、热态启动等，这时设备及管道内部可能处于真空状态，当疏水排放口存在压力时，一旦打开疏水阀就会引起积水回流及冷蒸汽回流。不管是疏水阀前的疏水合并，或者是在疏水阀后合并到同一疏水集管，都应仔细研究，以防止疏水窜流、积水回流及冷蒸汽回流。

3.2疏水阀控制逻辑

当汽轮机在冷态启动时，由于金属的温蒂比较低，蒸汽就会冷却产生凝结水，因而要进行疏水；但在热态启动、停机或者跳闸时，汽缸、汽门的金属温度较高，且汽轮机本体与凝汽器相通，处于真空状态，内部不会产生凝结水，而疏水集管及疏水扩容器因为其它管道的疏水往往会形成一定压力，从而存在冷蒸汽回流到汽轮机的风险。因此，汽轮机疏水阀不能简单地由机组负荷来控制，对不同地点的疏水应分不同工况进行控制。

3.3积水及冷蒸汽回流监测

监测有无冷蒸汽通过疏水管回流，可以根据相应疏水阀是否开启，疏水管进出口压力、温度及温度变化情况来判断。如果疏水管存在压力倒挂，则会引起蒸汽回流；如果疏水阀关闭，肯定不存在蒸汽回流；如果存在冷蒸汽回流，会使这些部位的温度下降，且下降速度明显快于其它部位，布置在管道底部、疏水集管、设备疏水口附近、管道和设备上下对称部位的温度测点均可用来监测有无冷蒸汽回流。

3.4抽汽管道疏水及蒸汽回流控制

一方面要保证在第一个隔离阀前以及管道低点部位设置有疏水管，另一方面要能正确判断管道内部是否存有积水，通过疏水罐的液位开关、管道顶部及底部的温度测点、管道最低点处的温度测点等，来判断管道内部有无积水，并联锁控制疏水阀，排除内部积水。

3.5汽轮机疏水或冷蒸汽回流控制

对于汽轮机本体疏水管的布置，不应与其它疏水管合并，应独立地排放到凝汽器，确保排放口处压力最低。对于汽轮机本体疏水阀的布置，还可考虑尽量接近于疏水口，以便通过高温热传导，使疏水阀前的疏水管温度高于相应蒸汽压力下的饱和温度，避免出现蒸汽冷凝积水，杜绝积水回流风险。

结语

综上所述，汽轮机疏水系统的设计关系到汽轮机设备运行的安全性和经济性，有些电厂为了提高机组运行的经济性，对疏水管道进行优化合并，随着时间的推移，逐渐暴露出安全问题，必须认真对待疏水合并问题，特别要注意疏水窜流与回流问题。本文上述对策也相对简便、实用，其他具有类似情况的电厂可以参考本研究，进行相应的疏水系统改进，避免发生汽缸进水的事故。参考文献

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