汽輪機防進水監控與預警探討

蔡世峰

摘 要：通過對汽輪機進冷水、冷氣情況分析，提出汽輪機防進水可以通過監控與預警系統來保證機組的安全運行。

關鍵詞：汽輪機進水；監控；預警

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.045

0 引言

汽輪機進水事故，即汽輪機水沖擊事故，實際過程是水或冷蒸汽進入汽輪機，導致汽輪機機械故障和非計劃停運乃至結構嚴重損壞，機組一旦發生此類事故，輕則汽輪機動靜摩擦，機組振動，重則造成汽輪機轉子彎曲，設備報廢，給電廠和設造成嚴重的經濟損失，因此，防止汽輪機進冷水、冷汽引起了高度的重視，監測和預防汽輪機在運行和啟停過程中進水或冷蒸汽，是確保汽輪機安全上重要的一環。

1 汽輪機進水的主要現象及原因

1.1 汽輪機進水現象

（1）高中壓缸上下缸溫差明顯增大，或增大趨勢加快，正常情況下高中壓缸上下缸溫差都應該在42℃以內，或差值的變化在5℃/MIN以內，如超過上述溫度，則說明汽輪機存在進水危險。

（2）主再熱蒸汽溫度10分鐘下降50℃以上。

（3）汽輪機運行參數異常，如脹差，軸向位移，推力瓦溫度等異常變化，汽缸結合面等位置有蒸汽冒出。

（4）停機盤車狀態下盤車電流增大、大幅擺動或盤車跳閘，或引起碰磨則在盤車狀態下可以聽到金屬摩擦聲。

1.2 汽輪機進水原因

（1）鍋爐主、再熱蒸汽溫度控制不當或主蒸汽流量突變，使蒸汽過熱度降低，接近或達到飽和溫度，導致管道內有凝結水。

（2）汽輪機高低加、除氧器、凝汽器，且保護裝置失靈，從抽汽管道返回汽輪機造成水沖擊，或凝汽器滿水至汽缸。

（3）啟動時，軸封供汽或會熱抽汽管道疏水不暢或未能充分暖管，積水進入汽缸；或熱態啟動先抽真空后送軸封；停機時，切換備用軸封汽源，處理不當使軸封供汽帶水。

（4）滑參數停機后，悶缸措施錯誤，造成汽缸積水或汽缸進冷氣。或停機后由于閥門關閉不嚴積水被蒸汽帶入汽輪機內。

（5）高排減溫水在高旁關閉后未關或閥門泄漏，或再熱器進水，通過冷再進入汽缸。

2 需實現的功能

針對汽輪機進水的現象及原因，可以看出汽輪機進水可以監控，并實現報警功能，同時重要參數異常還可以自動動作，以保證汽輪機安全，汽輪機監控報警應實現以下功能：

（1）設置汽輪機防進水監控畫面，便于運行人員監控與操作。

（2）設分級設置報警，信號應準確可靠，防止誤報。

（3）當參數異常直接危及機組安全時，能自動動作切斷冷水、冷氣，確保汽輪機安全。

3 實施方案

根據對汽輪機進水原因分析，對汽輪機防進水監控、報警系統進行了一下優化改進：

（1）為對汽輪機汽輪機進水主參數進行監視，增加汽輪機防進水重點參數監控畫面。利用直觀的柱狀圖、流程圖、數據列表分類對以下重點參數進行監視：汽輪機運行或啟停過程中盤車的運行情況和電流、汽輪機高中壓缸上下缸溫差、汽輪機停運后重要閥門的狀態、凝汽器水位、高排疏水罐水位、抽汽管溫度及抽汽管溫差。通過該畫面還能對汽輪機防進水的重要閥門進行直接操作，包括：高旁、高旁減溫水、高排疏水罐放水門、汽泵中抽電動門、各汽機本體疏水門。

（2）為將報警級別分為三級，一級：聲光報警且報警不能復位；二級：聲光報警；三級：字體變色報警。

（3）增加汽輪機進水報警專用光字牌，主要報警參數如下：1）一級報警觸發聲、光同時報警，運行人員不能復位，需熱工人員復位后報警方可消失，一級報警有：盤車異常，汽輪機缸溫異常。2）二級報警觸發聲、光同時報警，運行人員可以復位不再聲光警報，無需熱工人員復位。二級報警有：主蒸汽溫度異常；抽汽管溫度超過異常；停機后高排壓力5S內上升0.1Mpa；高排溫度、調節級溫度5S內突降3℃；容器水位異常；重要操作異常，如缸溫高于100℃，軸封壓力低時啟動真空泵觸發第二級報警。3）三級報警觸發參數顯示變黃色或紅色，并發光報警。三級報警有：高加、低加、除氧器、凝汽器水位高一值、低一值時觸發報警。同時相應參數顯示值或柱狀圖顯示紅色。

（4）為避免人員操作不及時，設置了自保護功能，通過參數判斷異常，邏輯自動動作。1）增加高排減溫水聯鎖邏輯：當#1、2、3、4機高旁后溫度低于250℃時發出第二級報警，聯鎖關閉高旁減溫水電動門，并閉鎖開啟減溫水電動門。2）自動開疏水邏輯：當汽輪機抽汽管道上下壁溫差過大、加熱器解列等情況發生時，抽汽管道疏水門均自動打開進行疏水；當機組負荷降低至低于10%聯開啟高壓缸疏水閥，低于20%聯開啟中壓缸疏水閥。同時為提高執行機構的可靠性，更換了抽汽、本體疏水的部分電動執行機構，大幅提高了自動動作的可靠性。

（5）提高測量信號和報警的可靠性。1）對高加水位測量裝置進行改造。原來采用單室平衡容器和差壓變送器測量高加水位，但平衡容器參比水柱因建立延遲和取樣管較長等原因導致測量不準，機組啟動過程中需排污并建立參比水柱后才能使水位測量準確，不能機組啟停過程中全程投入以監控水位。改造取消了平衡容器，直接從高加的汽、水側取樣，并縮短取樣管長度，減少中間環節，在啟動過程中不需要建立參比水柱而直接投入，大幅提高了測量的可靠性。2）對除氧器水位測量裝置改造。除氧器水位原采用差壓液位計，因參比水柱滯后在開停機過程中經常導致水位失去監視，在除氧器上安裝一臺導波雷達液位計，并結合原差壓水位計，在任何工況下都能準確測量除氧器水位，大幅提高除氧器水位測量的準確性和可靠性。3）盤車電流變化速率報警中，引入盤車啟動指令信號對報警進行屏蔽，避免啟動電流的影響產生信號誤報。4）為避免溫度信號誤報警，所有溫度信號均經過壞質量判斷邏輯處理，當測點故障、接線松動、信號干擾造成測量值異常時自動屏蔽防進水報警輸出。

4 實施情況

2016年在某電廠4臺機組上實施，實施后報警可靠，及時反映了汽輪機進水的相關異常，取得了良好的效果。

5 結語

汽輪機通過設置防進水監控與報警系統，并完善報警系統運行中的一些問題，提高系統運行的可靠性，能及時、可靠的提醒運行人員處理異常，確保了汽輪機安全穩定正常。

參考文獻：

[1]朱小令，危師讓，劉安.DLT834-2003_火力發電廠汽輪機防進水和冷蒸汽導則，DLT834-2003.

[2]戴光仕.汽輪機進水事故的危害及預防.云南電力技術，2017，8（35）：4-5.