再热器冷段水冲击事故的原因分析及防范措施

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再热器冷段水冲击事故的原因分析及防范措施

文章出处：邹治平 横门电厂   发布时间：2006-02-14 [/td]

〔摘 要〕 阐述了水冲击事故产生的机理及其危害性，并着重分析了横门电厂300MW机组再热器冷段发生水冲击的原因，同时提出了相应的预防措施。 〔关键词〕 再热器冷段；水冲击；原因分析；防范措施 水冲击事故在发电厂时有发生，而横门电厂2台300 MW机组就曾发生过较为严重的水冲击事故，为了避免类似水冲击事故发生，笔者认为必须了解水冲击产生的原因机理，认识它的严重危害性，才能采取相应的预防措施。 1 水冲击产生的机理 水冲击又称水锤，是由于蒸汽或水突然产生的冲击力，使承载其流动的管道或容器发生声响和震动的一种现象。水冲击是工质在管道流动不畅的情况下产生的。电厂中的水冲击大多是由于蒸汽管道积水或疏水不畅而形成空气塞、水塞障碍，以致高速蒸汽不能顺畅通过，于是蒸汽冲击这些水塞，从而发出巨响和强烈的震动，甚至造成设备的严重损坏。 2 水冲击的危害性 2.1 水冲击事故实例及其危害性 水冲击事故是电厂的大敌，轻则引起管道的强烈震动，重则破坏管道的支吊架，拉裂管道弯头焊接口，若水冲击事故发生在汽轮机内部，其造成的危害将更大：损伤汽轮机叶片，冷水冲击热态汽轮机会使汽缸、大轴产生巨大的热应力，直接导致汽缸和转子发生变形、弯曲，出现或扩展裂纹，严重损害汽轮机，甚至导致整台机组报废。如： 1969年，美国西屋公司生产的机组有7台汽轮机发生12次水冲击事故，6次造成严重损坏，需整体返修； 1991年，我厂6号机再热器进口处发生水冲击事故，支吊架损坏，再热器进口管与进口联箱焊接处完全断裂，停机抢修一周； 1994-12-25，我厂5号机大修后，首次启动，因再热器冷段积水未疏尽，开启205阀送汽暖管过程中，当高旁开度由10%开大到15%时，再热器冷段发生剧烈的水冲击，导致高压缸A侧排汽管某焊口断裂，再热器冷段管道部分支吊架拉断，承吊钢梁变形，停机抢修一周。 2.2 我厂发生的水冲击事故特点 水冲击事故的相同点是： (1) 都是发生在启动或重新启动过程中； (2) 都是发生在再热器冷段； (3) 都是发生在300 MW机组； (4) 都造成再热器管道支吊架不同程度的损伤， 管道焊接处裂断。 水冲击事故的不同点是：5号机水冲击点发生在再热器冷段靠近高压缸排汽口处，而6号机水冲击点发生在低温再热器进口联箱附近。 3 300MW直流炉再热器冷段发生水冲击的成因分析 3.1 积水源 根据前面所述，蒸汽管道发生水冲击的前提条件是管道形成水塞——积水，那么积水又来自何处？ (1) 积水来自再热器的事故喷水； (2) 积水来自过热器减温水，积于主蒸汽管道经高旁减压阀后积于再热器冷段； (3) 主再热器蒸汽管道在暖管过程中，暖管不充分，操作过快，大量蒸汽遇冷凝结成水积于管道中； (4) 高压旁路减温水门关不严或误开； (5) 锅炉200或201等阀门关不严，炉水经这些阀门泄漏到主蒸汽管。 3.2 积水原因 蒸汽管道形成水塞的另一原因是疏水不畅，疏水不畅的因素有： (1) 疏水管道堵塞或疏水阀故障(如阀芯脱落)； (2) 疏水口安装过高，未安装在管道的最低点； (3) 疏水管径过小； (4) 疏水阀前后压差过小； (5) 疏水管出口与其他高压疏水管连接时高压疏水倒灌至低压疏水管。 3.3 5号机再热器冷段水冲击事故的原因分析 1994-12-25，5号机发生的水冲击事故的可能因素有：3.1(1)、3.1(2)、3.1(3)、3.1(4)、3.1(5)、3.2(1)、3.2(3)。 因水冲击发生在开启高旁之时，说明水冲击事故与操作不无关系，有关记录显示，操作符合3.1(3)的情况。再者，事故后发现再热器冷段疏水袋疏水电磁阀烧坏了，所以3.2(1)也是这起水冲击事故的主要原因之一。 另外，再热器冷段疏水袋水位调节阀一般投自动运行方式，只有当疏水袋水位高时才自动打开疏水电磁阀，这对启动初期的疏水状况极为不利。再者，该疏水袋的旁路管过细(外径约28 mm)，大大小于该处的防腐管径(外径约62 mm)，而且疏水袋的旁路门在关闭状态。于是在启动初期快速开大一级旁路时，高压饱和蒸汽夹带着凝结水冲至再热器冷段，因疏水不通致疏水袋水位快速升高，形成水塞，于是就发生了水冲击事故。 4 再热器冷段水冲击事故的预防措施 4.1 从设计安装方面预防水冲击 正是由于水冲击事故是电厂的常见事故，且它的危害性比较大，故而国内外的专家都十分重视水冲击事故，特别是对预防汽轮机水冲击尤为重视。美国西屋公司为此对设计安装、运行维护等方面作了十分详细的指导性建议，我国有关调试和设计安装部门也为此结合国产机组作了若干规定。1975年“中间再热机组技术经验交流会”汽轮机专业小组就曾提出了以下建议： (1) 接到疏水联箱和疏水膨胀箱的疏水管应按压力等级分开，联箱上压力高的管段应放在最外侧； (2) 疏水管应有足够的通流面积，而再热器系统设备庞大，压力较低，为此，其冷、热段的疏水管径尤应大些； (3) 疏水联箱和疏水膨胀箱应有足够的容积和排泄能力； (4) 疏水节流孔板的结构应便于防止堵塞和检查； (5) 装设温度测点，借助温差预报积水情况。 4.2 从运行维护方面预防水冲击 (1) 杜绝一切能够流积于主、再热蒸汽管道的水源。机组启动前的系统检查尤为重要，应核实各减温水门在关闭状态； (2) 确保疏水畅通，消除水塞，检查确认各疏水门在应开的位置； (3) 操作缓慢，暖管充分，为防止蒸汽在管道内大量凝结而积水，开启205阀时应缓慢进行，并确认高旁减压阀开度不大于10%，注意高压旁路后温度变化速度，同时注意管道的震动，当发现管道有撞击声，应减慢操作速度，必要时关小或关闭高压旁路减压阀，直至撞击声消除后才可继续操作。 (4) 增设疏水管道，及时疏尽积水 由于205阀前的管道与分离器直接相通，且有一段长达数十米的水平管段。然而205阀前没有装设疏水管及疏水门，不便疏水排放，因此若在205阀前增设一疏水门，不仅可及时将积水疏尽，同时也使得205阀前的一段管道得到充分的暖管。 (5) 增设旁路门，便于控制暖管速度 分离器出汽阀205是一个电动门，而非调整门，虽可点动调节，但它的实际开度难于掌握和监视，也就增加了暖管过程中升温升压速度的控制难度。一旦操作不细心，205阀将全开，1 MPa的压力蒸汽夹带积水经过再热器在主蒸汽管道大量地、迅速地凝结成水。若在此加设旁路门，在开启205阀之前，先开旁路门，一则可降低205阀前后的压差，二则可达到控制蒸汽量之目的。 (6) 增大疏水管径，保证疏水畅通 基于3.2(3)的原因和4.1(2)的要求，将再热器冷段疏水袋旁路的管径改成与防腐管一样大小的管子，同时在启动初期将疏水袋电磁阀切至手动(全开)位置，与旁路门并列运行，这样大大增加了再热器冷段的疏水通流面积，从而加快了疏水速度。 5 结束语 再好的设备，若忽视主观因素的影响，亦难完全避免水冲击事故的发生。只有做好以上几点，并进行认真负责的运行管理，才可以将水冲击事故及其损伤降低到最低程度。

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