汽輪機疏水系統故障問題及對策研究

石 崇

（唐山鋼鐵集團有限責任公司能源科技分公司 河北 唐山 063000）

1 引言

汽輪機在重新啟動或者長時間停機后啟動的過程中，勢必需要蒸汽管道與汽缸的預熱處理過程，同時還需要確保溫度能夠達到允許汽輪機升速以及帶負荷的條件。通常情況下，汽輪機設備在實際運行過程中所出現的跳閘后轉速失控、疏水口附近管道泄漏以及汽缸上下溫差高等狀況與疏水系統具有較大關系，汽輪機設備具有多樣性與復雜性的運行模式，所以在不同的工況下疏水系統可能無法確保其能安全疏水。疏水系統在汽輪機中的主要作用在于將汽缸與管道在預熱過程中產生的凝結水進行去除，以此來確保汽輪機的正常運行。但是若疏水系統設計不合理或存在問題，則會對汽輪機啟動速度與經濟性、安全性造成嚴重影響。

除此之外，為了能夠提高汽輪機設備在實際運行過程中的經濟性，就需要盡可能地控制疏水介質與熱量的損失。現階段，隨著我國汽輪機設備的進汽參數的提高，也隨之增加了單機容量，同時也在一定程度上使得汽輪機的運行控制與結構越來越復雜化和精細化，因而也對汽輪機疏水系統的要求更高。由于汽輪機設備在實際運行中時常出現各類問題，這就要求加強對疏水系統存在的故障及問題進行仔細問題，并針對其提出相應的解決措施。

2 疏水系統存在的問題及故障

2.1 排查故障原因

通常情況下疏水系統在運行過程中出現高壓外缸上下內壁溫差過大的原因較多，具體體現在以下幾個方面：

（1）機組在啟停的過程中，運行人員沒有對高壓缸疏水系統進行正確使用，也就是沒有及時地開疏水門，或者對于疏水路徑沒有進行合理選擇。

（2）汽缸疏水系統的設計存在不合理性。

（3）機組在啟停的過程中，因主蒸汽過熱度不足或者氣溫下降速度過快、溫度過低。

（4）各個加熱器或者凝汽器的水位過高，從而使得水進入汽缸。

（5）汽缸的保溫措施不佳。

（6）運行人員對于各個加熱裝置如螺栓、軸封系統以及夾層加熱裝置沒有采取正確方式進行操作。

2.2 系統問題

系統問題主要體現在以下幾個方面：

（1）該機組的本體與主蒸汽疏水管的管端接入聯箱均經過同一個U形管，然后再將擴容器接入，也就是均有一段管壁疏水聯箱要低。

（2）夾層的加熱聯箱直至夾層加熱進汽手動門后未疏水門，因而極其容易出現積水。

（3）套缸的疏水與導管疏水、高旁前疏水以及主蒸汽管道疏水等均處于同一疏水聯箱。

2.3 運行操作

本次研究中某汽輪機曾經出現2次溫度突降狀況，其中一次是在跳機的過程中，也就是轉速在2850r/min左右時，第二次是在前一次溫度降低后的5min，轉速在628r/min時，高壓外缸內壁上下缸的最大溫差在60K以上。除此之外，在緊急停機以及熱態開機的過程中，高壓缸的上下最大溫差在70K以上，此類狀況對機組的安全運行造成嚴重影響。

3 解決措施

3.1 管道積水監測

通常情況下對于管道積水采取以下方式進行監測：于管道的低點位置設置疏水罐，監測方式主要是利用筒壁上下溫度或者液位開關進行。也可以于管道的頂部與底部位置布置溫度測點，根據管道的溫度對其積水狀況進行檢監測。而對于其他部位或蒸汽管道積水狀況，可以通過這些部位的已有溫度或者增加溫度的測點，同時結合管道內部的蒸汽壓力狀況來對其有無積水進行判斷。

3.2 疏水合并

汽輪機疏水系統運行的安全性具有非常重要作用，對于疏水合并所需要遵循的原則為：必須確保其屬于同一臺機組的同類疏水，同時在不同工況要求下，屬于確保疏水壓力與疏水口標高的一致性等，并且對于疏水合并不僅需要全面地考慮疏水閥在開啟過程中的疏水情況，也需要對疏水閥關閉時的狀態進行考慮，確保各個疏水口壓力一致。除此之外，對于接入同一疏水集管的不同疏水也必須確保其為同一壓力等級，最好是能夠處于完全相等狀況。并且還要考慮當處于特殊的運行工況時，設備及管道內部可能會處于真空狀態，在此過程中若疏水排放口存在壓力，將疏水閥打開可能會導致冷蒸汽回流或積水回流。因此，無論是疏水閥前疏水合并或疏水閥后合并到同一疏水集管，均需要對其進行仔細分析與研究，以便更好地避免冷蒸汽回流或疏水竄流的發生。

3.3 疏水閥控制

一般來說，汽輪機啟停階段疏水閥控制方式為機組負荷，當機組負荷低于一定值時便會自動打開疏水閥。當汽輪機處于冷態啟動時，由于金屬的溫度較低，從而便使得蒸汽被冷卻從而產生凝結水，此時便需要進行疏水操作。但在停機、熱態啟動狀態時，汽缸或者汽門具有較高的金屬溫度，再加上汽輪機的本體與凝汽器處于真空狀態，因此其內部不會出現凝結水，而疏水集管及疏水擴容器會因為壓力存在冷蒸汽回流到汽輪機風險。因此，對于汽輪機疏水閥的控制需要根據不同地點與不同工況進。建議僅在冷態啟動的過程中按照負荷進行控制，當內部無積水時便無須開啟，同時要確保汽缸疏水閥排放口無壓力后才能將其打開。

4 結語

綜上所述，疏水系統在汽輪機中主要是指在本體設備及其相關管道的低點部位設置疏水管，并且通過對疏水閥的合理控制、避免相關管道與汽輪機設備進水等措施在汽輪機的穩定運行、甩負荷、啟動以及停機等過程中，來確保汽輪機設備的運行安全。對疏水系統進行改造能夠有效地避免汽輪機在實際運行中因高中壓缸上下缸溫差大而拖延啟動狀況，從而便能有效減少因反復加熱使得汽缸金屬因出現的熱疲勞損傷。同時在一定程度上延長了機組的使用壽命，避免事故隱患的發生，最終提高機組運行的安全性與經濟性。