汽轮机发生水冲击原因分析及事故处理

汽轮机发生水冲击原因分析及事故处理

杨鸾飞     指导：李创业

 安徽晋煤中能化工股份有限公司

摘要：汽轮机发生水冲击的原因主要包括蒸汽品质不良、锅炉满水、汽水共腾、加热器泄露、主蒸汽管道积水等。当水进入汽轮机，会对叶片产生冲击力，导致叶片损伤、断裂，甚至整机毁坏。为处理此类事故，需立即破坏真空、停机，并开启疏水阀排除积水。此外，还需检查汽轮机叶片、轴承等关键部件，确保无损坏。为预防此类事故，应定期检查蒸汽品质，加强设备维护，及时处理汽水共腾等问题，确保汽轮机安全运行。

关键词：汽轮机,叶片,事故,积水,问题,原因,冲击力,蒸汽品质

一、引言

汽轮机是化工企业中的重要设备之一，其稳定运行对于整个生产流程具有至关重要的作用。然而，在实际运行过程中，汽轮机可能会遇到各种故障，其中水冲击是一种常见的故障类型。本文将对汽轮机发生水冲击的原因进行深入分析，并提出相应的事故处理措施。

二汽轮机水冲击的定义及危害

水冲击，是指汽轮机在运行过程中，由于某种原因，水或含有大量水分的蒸汽进入汽轮机内部，与高速旋转的叶片等部件发生撞击，造成设备损坏的现象。

汽轮机发生水冲击危害:进入汽轮机的蒸汽必须保持足够的过热度:(当湿蒸汽中的水全部汽化即成为饱和蒸汽，此时蒸汽温度仍为沸点温度。如果对于饱和蒸汽继续加热，使蒸汽温度于高并超过沸点温度，此时得到的蒸汽称为过热蒸汽，过热度指的是蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度的程度。)正常运行中蒸汽应保持在额定参数允许范围内。如果蒸汽带水进入汽轮机，将使推力急剧增大，将转子向后推移，导致推力瓦烧损和动静碰磨。同时汽轮机运行中汽缸、转子、阀门等都处于高温状态，低温蒸汽或水突然进入汽轮机的某一部位，将造成部件急剧收缩，除本身金属产生大的热应力影响寿命外，局部收缩变形可能导致动静碰磨、大轴弯曲、部件裂纹、接合面变形泄漏等等。近年来汽轮机进水事故时有发生，有的甚至造成设备损坏。

二、水冲击现象的原因

水冲击现象的产生通常与以下几种情况有关：

1. 锅炉给水品质不良，导致蒸汽中携带大量水分。

2. 汽轮机启动或负荷变化时，操作不当导致蒸汽带水。

3. 凝汽器满水，使得部分水进入汽轮机。

4. 管道设计或安装不合理，存在局部低压区，造成蒸汽冷凝成水。

三、水冲击现象的表现:

当汽轮机发生水冲击时，通常会出现以下现象：

1. 汽轮机振动增大：由于水流的冲击，汽轮机转子受到不均匀的力，导致振动增大。

2. 汽缸内部发出异常声音：水流冲击叶片时，会发出金属撞击般的异常声音。

3. 轴向推力增大：水冲击可能导致汽轮机轴向推力增大，影响机组的稳定性。

4. 叶片损伤：严重的水冲击可能导致汽轮机叶片断裂或损伤。

5. 推力轴承温度升高：由于轴向推力的增大，推力轴承的负荷增加，导致其温度升高。

6.主蒸汽温度急剧下降。

  7.主蒸汽管道、法兰或汽缸结合面、轴封冒出白色的湿蒸汽或溅出水点。

   8.轴向位移指示增大。

9.负荷下降，汽轮机声音变沉。

10.主蒸汽温度和汽缸温度急剧下降，汽缸上、下壁温差升高(发生水冲击此现象最为明显和直观，我曾经在运行中遇到过汽包满水事故，最为直接的现象就是主汽温度快速下降，此时机侧能做的就是快速降负荷，并开启机侧的疏水门优先开启主汽管道和高压内缸等疏水，及时联系锅炉调整，同时对机组的本体画面加强监视，如本体个参数发生异常现象无法挽回，必要时打闸停机并破坏真空处理。)

11.、主汽门、调速汽门门杆法兰，汽缸结合面，轴封处冒白汽或溅出水滴(此现象说明已经是发生严重水冲击必须立即打闸停机加强放水，并根据情况采取连续盘车或定期盘车。)。

四、汽轮机水冲击的原因分析：

1. 锅炉给水品质不良：如果锅炉给水中含有过多的杂质和盐分，这些杂质在高温高压下会结垢，导致蒸汽管道堵塞，进而引发水冲击。

2. 蒸汽管道积水：蒸汽管道在长期使用过程中，可能会因为管道老化、连接处松动等原因，导致管道内部积水。当这些积水被高速流动的蒸汽冲刷时，会被带入汽轮机内部，引发水冲击。

3. 汽轮机启动过程中的操作不当：在汽轮机启动过程中，如果暖管不充分，或者暖管速度过快，都可能导致蒸汽管道内部积水无法完全排出，进而引发水冲击。

4. 凝汽器满水：凝汽器是汽轮机的重要组成部分，如果凝汽器水位过高，导致凝结水无法及时排出，当凝结水与蒸汽混合后，也可能引发水冲击。

5.锅炉满水或减温器漏水。

6.锅炉蒸发量过大，汽水共沸腾。

7.启动前或并炉时没有充分暖管疏水。

8.锅炉燃烧不稳定或调整不当。

9.轴封进水。

10.4.9Mpa蒸汽过热度低时调节汽门大幅度来回晃动。

五、  水冲击现象的预防

为了预防水冲击现象的发生，可以采取以下措施：

1. 提高锅炉给水品质，减少蒸汽中的含水量。

2. 优化汽轮机启动和负荷变化时的操作，避免蒸汽带水。

3. 定期检查凝汽器的水位，确保其正常工作。

4. 优化管道设计，避免产生局部低压区。

六

、  汽轮机水冲击的处理

（1）、当发生水冲击时，应立即破坏真空停机(破坏真空紧急停机的条件通俗的理解就是，我们的汽轮机再也不能转动了，必须马上让其静止下来。所以我们采用破坏真空紧急停机，减少惰走时间(惰走时间是指发电机解列后,从自动主汽门和调门关闭起到转子完全静止的这段时间)，使汽轮机尽快静止以减小故障的危害程度。由于紧急事故停机破坏凝汽器真空时，大量冷空气进入凝汽器，对凝汽器和低压缸迅速冷却，产生很大的“冷冲击”，会造成凝汽器铜管急剧收缩，使其胀口松动，产生泄漏。而且使低压缸和低压转子的热应力增大，有时还会诱发机组振动增大) 不破坏真空故障停机指的是汽轮机及附属系统的故障已经无法维持机组的正常运行，但对主机的安全威胁并不大，意思就是汽轮机还是可以转动的，所以就可以采用快速降负荷，然后按正常打闸和正常破坏真空程序来停机)

第一:两者停机的条件有区别，是不一样的。

第二:两者对于凝汽器真空的处理有区别。一个是强制破坏真空，一个是自然消除真空。

第三:两者产生的结果有区别。一个对设备伤害大(破坏真空停)，一个对设备伤害小(不破坏真空停)。

第四:两者导致转子惰走时间有区别。破坏真空惰走短，不破坏真空惰走时间长。

（2）、开启主汽母管、主汽管道、汽轮机本体所有疏水。倾听机组声音(这点需要到就地用听针判断，倾听是否有摩擦声等)记录振动、惰走时间(如惰走时间延长，表明机组进汽阀门有漏汽现象或不严，或有其它蒸汽倒入汽缸内。如惰走时间缩短，则表明动静之间有碰磨或轴承损坏)，注意除氧器、凝汽器水位的变化。

（3）、若因加热器满水引起水冲击，应迅速关闭加热器进汽门和进、出水门，打开加热器危急疏水门和水侧旁路门(给水直接走旁路切除加热器，必要时隔离放水)，降低加热器水位。若因高、低除氧器满水引起水冲击，应立即停用四、五段抽汽，关闭四、五段抽汽门，开启放水门降低除氧器水位。

（4）、惰走中检查下列参数，记录在记录本中:轴向位移，推力瓦块金属温度，汽机振动，高、低压缸胀差，高压缸上、下缸金属温度。

（5）、汽机转速到零后立即投入连续盘车(这样可以减小上下缸温,同时也可以防止转子因受热不均引起弯曲)。记录盘车电流、转子偏心。若动导部分摩擦，盘车盘不动时(有可能是大轴弯曲说明问题较严重)，严禁强行盘车(可采用手动定期盘动转子180°消除热弯曲，强行连盘的话会动静摩擦;1:先开启高压缸调节级疏水，排尽疏水关闭2:同时组织人员定盘转子，找到转子晃动度最大值，做好标记，转动该标记对准下缸，然后每30分钟定盘180度;3:多注意晃动值的变化，到规程定值后，投连续电动盘车，多观查盘车电流，)。

（6）、如果惰走时间、转子偏心及盘车电流正常，汽轮机内部无异常(说明问题不严重)，符合热态启动条件，停机24小时后可重新启动，但全部管道应充分疏水。升速及带负荷过程中应注意轴向位移，推力瓦块温度及高、低缸胀差指示，仔细倾听机组声音，测量机组振动，如发现汽机内部有异常或磨擦声音应立即停止启动(加强监视和检查，发现问题及时处理。按规定是要总工批准方可启动的)。

（7）、如果惰走中轴向位移、胀差、振动、推力轴承金属温度明显升高，惰走时间明显缩短，盘车电流增大或摆动范围增加(说明内部动静部分已发生摩擦)，禁止启动。停机后应根据检查推力轴承情况决定是否揭缸检查，不经检查，汽机不允许重新启动。

（8）、如果停机时发现汽轮机内部有异音和转动部分有摩擦，则应揭缸检查。

七、结论

汽轮机发生水冲击现象是一种严重的运行故障，可能导致设备损坏和机组停机。因此，对于汽轮机的运行和维护人员来说，了解和掌握水冲击现象的相关知识，对于确保机组的安全稳定运行具有重要意义。通过采取有效的预防措施和及时处理，可以最大程度地减少水冲击现象的发生及其带来的损失。