汽轮机防进水监控与预警探讨

蔡世峰

摘 要：通过对汽轮机进冷水、冷气情况分析，提出汽轮机防进水可以通过监控与预警系统来保证机组的安全运行。

关键词：汽轮机进水；监控；预警

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

0 引言

汽轮机进水事故，即汽轮机水冲击事故，实际过程是水或冷蒸汽进入汽轮机，导致汽轮机机械故障和非计划停运乃至结构严重损坏，机组一旦发生此类事故，轻则汽轮机动静摩擦，机组振动，重则造成汽轮机转子弯曲，设备报废，给电厂和设造成严重的经济损失，因此，防止汽轮机进冷水、冷汽引起了高度的重视，监测和预防汽轮机在运行和启停过程中进水或冷蒸汽，是确保汽轮机安全上重要的一环。

1 汽轮机进水的主要现象及原因

1.1 汽轮机进水现象

（1）高中压缸上下缸温差明显增大，或增大趋势加快，正常情况下高中压缸上下缸温差都应该在42℃以内，或差值的变化在5℃/MIN以内，如超过上述温度，则说明汽轮机存在进水危险。

（2）主再热蒸汽温度10分钟下降50℃以上。

（3）汽轮机运行参数异常，如胀差，轴向位移，推力瓦温度等异常变化，汽缸结合面等位置有蒸汽冒出。

（4）停机盘车状态下盘车电流增大、大幅摆动或盘车跳闸，或引起碰磨则在盘车状态下可以听到金属摩擦声。

1.2 汽轮机进水原因

（1）锅炉主、再热蒸汽温度控制不当或主蒸汽流量突变，使蒸汽过热度降低，接近或达到饱和温度，导致管道内有凝结水。

（2）汽轮机高低加、除氧器、凝汽器，且保护装置失灵，从抽汽管道返回汽轮机造成水冲击，或凝汽器满水至汽缸。

（3）启动时，轴封供汽或会热抽汽管道疏水不畅或未能充分暖管，积水进入汽缸；或热态启动先抽真空后送轴封；停机时，切换备用轴封汽源，处理不当使轴封供汽带水。

（4）滑参数停机后，闷缸措施错误，造成汽缸积水或汽缸进冷气。或停机后由于阀门关闭不严积水被蒸汽带入汽轮机内。

（5）高排减温水在高旁关闭后未关或阀门泄漏，或再热器进水，通过冷再进入汽缸。

2 需实现的功能

针对汽轮机进水的现象及原因，可以看出汽轮机进水可以监控，并实现报警功能，同时重要参数异常还可以自动动作，以保证汽轮机安全，汽轮机监控报警应实现以下功能：

（1）设置汽轮机防进水监控画面，便于运行人员监控与操作。

（2）设分级设置报警，信号应准确可靠，防止误报。

（3）当参数异常直接危及机组安全时，能自动动作切断冷水、冷气，确保汽轮机安全。

3 实施方案

根据对汽轮机进水原因分析，对汽轮机防进水监控、报警系统进行了一下优化改进：

（1）为对汽轮机汽轮机进水主参数进行监视，增加汽轮机防进水重点参数监控画面。利用直观的柱状图、流程图、数据列表分类对以下重点参数进行监视：汽轮机运行或启停过程中盘车的运行情况和电流、汽轮机高中压缸上下缸温差、汽轮机停运后重要阀门的状态、凝汽器水位、高排疏水罐水位、抽汽管温度及抽汽管温差。通过该画面还能对汽轮机防进水的重要阀门进行直接操作，包括：高旁、高旁减温水、高排疏水罐放水门、汽泵中抽电动门、各汽机本体疏水门。

（2）为将报警级别分为三级，一级：声光报警且报警不能复位；二级：声光报警；三级：字体变色报警。

（3）增加汽轮机进水报警专用光字牌，主要报警参数如下：1）一级报警触发声、光同时报警，运行人员不能复位，需热工人员复位后报警方可消失，一级报警有：盘车异常，汽轮机缸温异常。2）二级报警触发声、光同时报警，运行人员可以复位不再声光警报，无需热工人员复位。二级报警有：主蒸汽温度异常；抽汽管温度超过异常；停机后高排压力5S内上升0.1Mpa；高排温度、调节级温度5S内突降3℃；容器水位异常；重要操作异常，如缸温高于100℃，轴封压力低时启动真空泵触发第二级报警。3）三级报警触发参数显示变黄色或红色，并发光报警。三级报警有：高加、低加、除氧器、凝汽器水位高一值、低一值时触发报警。同时相应参数显示值或柱状图显示红色。

（4）为避免人员操作不及时，设置了自保护功能，通过参数判断异常，逻辑自动动作。1）增加高排减温水联锁逻辑：当#1、2、3、4机高旁后温度低于250℃时发出第二级报警，联锁关闭高旁减温水电动门，并闭锁开启减温水电动门。2）自动开疏水逻辑：当汽轮机抽汽管道上下壁温差过大、加热器解列等情况发生时，抽汽管道疏水门均自动打开进行疏水；当机组负荷降低至低于10%联开启高压缸疏水阀，低于20%联开启中压缸疏水阀。同时为提高执行机构的可靠性，更换了抽汽、本体疏水的部分电动执行机构，大幅提高了自动动作的可靠性。

（5）提高测量信号和报警的可靠性。1）对高加水位测量装置进行改造。原来采用单室平衡容器和差压变送器测量高加水位，但平衡容器参比水柱因建立延迟和取样管较长等原因导致测量不准，机组启动过程中需排污并建立参比水柱后才能使水位测量准确，不能机组启停过程中全程投入以监控水位。改造取消了平衡容器，直接从高加的汽、水侧取样，并缩短取样管长度，减少中间环节，在启动过程中不需要建立参比水柱而直接投入，大幅提高了测量的可靠性。2）对除氧器水位测量装置改造。除氧器水位原采用差压液位计，因参比水柱滞后在开停机过程中经常导致水位失去监视，在除氧器上安装一台导波雷达液位计，并结合原差压水位计，在任何工况下都能准确测量除氧器水位，大幅提高除氧器水位测量的准确性和可靠性。3）盘车电流变化速率报警中，引入盘车启动指令信号对报警进行屏蔽，避免启动电流的影响产生信号误报。4）为避免温度信号误报警，所有温度信号均经过坏质量判断逻辑处理，当测点故障、接线松动、信号干扰造成测量值异常时自动屏蔽防进水报警输出。

4 实施情况

2016年在某电厂4台机组上实施，实施后报警可靠，及时反映了汽轮机进水的相关异常，取得了良好的效果。

5 结语

汽轮机通过设置防进水监控与报警系统，并完善报警系统运行中的一些问题，提高系统运行的可靠性，能及时、可靠的提醒运行人员处理异常，确保了汽轮机安全稳定正常。

参考文献：

[1]朱小令，危师让，刘安.DLT834-2003_火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则，DLT834-2003.

[2]戴光仕.汽輪机进水事故的危害及预防.云南电力技术，2017，8（35）：4-5.