汽輪機(jī)防進(jìn)水監(jiān)控與預(yù)警探討

蔡世峰

摘 要：通過對汽輪機(jī)進(jìn)冷水、冷氣情況分析，提出汽輪機(jī)防進(jìn)水可以通過監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)來保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)進(jìn)水；監(jiān)控；預(yù)警

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

0 引言

汽輪機(jī)進(jìn)水事故，即汽輪機(jī)水沖擊事故，實(shí)際過程是水或冷蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，導(dǎo)致汽輪機(jī)機(jī)械故障和非計(jì)劃停運(yùn)乃至結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞，機(jī)組一旦發(fā)生此類事故，輕則汽輪機(jī)動(dòng)靜摩擦，機(jī)組振動(dòng)，重則造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲，設(shè)備報(bào)廢，給電廠和設(shè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，防止汽輪機(jī)進(jìn)冷水、冷汽引起了高度的重視，監(jiān)測和預(yù)防汽輪機(jī)在運(yùn)行和啟停過程中進(jìn)水或冷蒸汽，是確保汽輪機(jī)安全上重要的一環(huán)。

1 汽輪機(jī)進(jìn)水的主要現(xiàn)象及原因

1.1 汽輪機(jī)進(jìn)水現(xiàn)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(yīng)該在42℃以內(nèi)，或差值的變化在5℃/MIN以內(nèi)，如超過上述溫度，則說明汽輪機(jī)存在進(jìn)水危險(xiǎn)。

（2）主再熱蒸汽溫度10分鐘下降50℃以上。

（3）汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)異常，如脹差，軸向位移，推力瓦溫度等異常變化，汽缸結(jié)合面等位置有蒸汽冒出。

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

1.2 汽輪機(jī)進(jìn)水原因

（1）鍋爐主、再熱蒸汽溫度控制不當(dāng)或主蒸汽流量突變，使蒸汽過熱度降低，接近或達(dá)到飽和溫度，導(dǎo)致管道內(nèi)有凝結(jié)水。

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

（3）啟動(dòng)時(shí)，軸封供汽或會(huì)熱抽汽管道疏水不暢或未能充分暖管，積水進(jìn)入汽缸；或熱態(tài)啟動(dòng)先抽真空后送軸封；停機(jī)時(shí)，切換備用軸封汽源，處理不當(dāng)使軸封供汽帶水。

（4）滑參數(shù)停機(jī)后，悶缸措施錯(cuò)誤，造成汽缸積水或汽缸進(jìn)冷氣?；蛲C(jī)后由于閥門關(guān)閉不嚴(yán)積水被蒸汽帶入汽輪機(jī)內(nèi)。

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

2 需實(shí)現(xiàn)的功能

針對汽輪機(jī)進(jìn)水的現(xiàn)象及原因，可以看出汽輪機(jī)進(jìn)水可以監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，同時(shí)重要參數(shù)異常還可以自動(dòng)動(dòng)作，以保證汽輪機(jī)安全，汽輪機(jī)監(jiān)控報(bào)警應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）設(shè)置汽輪機(jī)防進(jìn)水監(jiān)控畫面，便于運(yùn)行人員監(jiān)控與操作。

（2）設(shè)分級(jí)設(shè)置報(bào)警，信號(hào)應(yīng)準(zhǔn)確可靠，防止誤報(bào)。

（3）當(dāng)參數(shù)異常直接危及機(jī)組安全時(shí)，能自動(dòng)動(dòng)作切斷冷水、冷氣，確保汽輪機(jī)安全。

3 實(shí)施方案

根據(jù)對汽輪機(jī)進(jìn)水原因分析，對汽輪機(jī)防進(jìn)水監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了一下優(yōu)化改進(jìn)：

（1）為對汽輪機(jī)汽輪機(jī)進(jìn)水主參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，增加汽輪機(jī)防進(jìn)水重點(diǎn)參數(shù)監(jiān)控畫面。利用直觀的柱狀圖、流程圖、數(shù)據(jù)列表分類對以下重點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視：汽輪機(jī)運(yùn)行或啟停過程中盤車的運(yùn)行情況和電流、汽輪機(jī)高中壓缸上下缸溫差、汽輪機(jī)停運(yùn)后重要閥門的狀態(tài)、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(jī)防進(jìn)水的重要閥門進(jìn)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(dòng)門、各汽機(jī)本體疏水門。

（2）為將報(bào)警級(jí)別分為三級(jí)，一級(jí)：聲光報(bào)警且報(bào)警不能復(fù)位；二級(jí)：聲光報(bào)警；三級(jí)：字體變色報(bào)警。

（3）增加汽輪機(jī)進(jìn)水報(bào)警專用光字牌，主要報(bào)警參數(shù)如下：1）一級(jí)報(bào)警觸發(fā)聲、光同時(shí)報(bào)警，運(yùn)行人員不能復(fù)位，需熱工人員復(fù)位后報(bào)警方可消失，一級(jí)報(bào)警有：盤車異常，汽輪機(jī)缸溫異常。2）二級(jí)報(bào)警觸發(fā)聲、光同時(shí)報(bào)警，運(yùn)行人員可以復(fù)位不再聲光警報(bào)，無需熱工人員復(fù)位。二級(jí)報(bào)警有：主蒸汽溫度異常；抽汽管溫度超過異常；停機(jī)后高排壓力5S內(nèi)上升0.1Mpa；高排溫度、調(diào)節(jié)級(jí)溫度5S內(nèi)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(shí)啟動(dòng)真空泵觸發(fā)第二級(jí)報(bào)警。3）三級(jí)報(bào)警觸發(fā)參數(shù)顯示變黃色或紅色，并發(fā)光報(bào)警。三級(jí)報(bào)警有：高加、低加、除氧器、凝汽器水位高一值、低一值時(shí)觸發(fā)報(bào)警。同時(shí)相應(yīng)參數(shù)顯示值或柱狀圖顯示紅色。

（4）為避免人員操作不及時(shí)，設(shè)置了自保護(hù)功能，通過參數(shù)判斷異常，邏輯自動(dòng)動(dòng)作。1）增加高排減溫水聯(lián)鎖邏輯：當(dāng)#1、2、3、4機(jī)高旁后溫度低于250℃時(shí)發(fā)出第二級(jí)報(bào)警，聯(lián)鎖關(guān)閉高旁減溫水電動(dòng)門，并閉鎖開啟減溫水電動(dòng)門。2）自動(dòng)開疏水邏輯：當(dāng)汽輪機(jī)抽汽管道上下壁溫差過大、加熱器解列等情況發(fā)生時(shí)，抽汽管道疏水門均自動(dòng)打開進(jìn)行疏水；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低至低于10%聯(lián)開啟高壓缸疏水閥，低于20%聯(lián)開啟中壓缸疏水閥。同時(shí)為提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性，更換了抽汽、本體疏水的部分電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大幅提高了自動(dòng)動(dòng)作的可靠性。

（5）提高測量信號(hào)和報(bào)警的可靠性。1）對高加水位測量裝置進(jìn)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?qū)е聹y量不準(zhǔn)，機(jī)組啟動(dòng)過程中需排污并建立參比水柱后才能使水位測量準(zhǔn)確，不能機(jī)組啟停過程中全程投入以監(jiān)控水位。改造取消了平衡容器，直接從高加的汽、水側(cè)取樣，并縮短取樣管長度，減少中間環(huán)節(jié)，在啟動(dòng)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(jì)，因參比水柱滯后在開停機(jī)過程中經(jīng)常導(dǎo)致水位失去監(jiān)視，在除氧器上安裝一臺(tái)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，并結(jié)合原差壓水位計(jì)，在任何工況下都能準(zhǔn)確測量除氧器水位，大幅提高除氧器水位測量的準(zhǔn)確性和可靠性。3）盤車電流變化速率報(bào)警中，引入盤車啟動(dòng)指令信號(hào)對報(bào)警進(jìn)行屏蔽，避免啟動(dòng)電流的影響產(chǎn)生信號(hào)誤報(bào)。4）為避免溫度信號(hào)誤報(bào)警，所有溫度信號(hào)均經(jīng)過壞質(zhì)量判斷邏輯處理，當(dāng)測點(diǎn)故障、接線松動(dòng)、信號(hào)干擾造成測量值異常時(shí)自動(dòng)屏蔽防進(jìn)水報(bào)警輸出。

4 實(shí)施情況

2016年在某電廠4臺(tái)機(jī)組上實(shí)施，實(shí)施后報(bào)警可靠，及時(shí)反映了汽輪機(jī)進(jìn)水的相關(guān)異常，取得了良好的效果。

5 結(jié)語

汽輪機(jī)通過設(shè)置防進(jìn)水監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)，并完善報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行中的一些問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，能及時(shí)、可靠的提醒運(yùn)行人員處理異常，確保了汽輪機(jī)安全穩(wěn)定正常。

參考文獻(xiàn)：

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