摘要 闡述了水沖擊事故產(chǎn)生的機(jī)理及其危害性，并著重分析了橫門電廠300MW機(jī)組再熱器冷段發(fā)生水沖擊的原因，同時(shí)提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞 再熱器冷段 水沖擊 原因分析 防范措施

水沖擊事故在發(fā)電廠時(shí)有發(fā)生，而橫門電廠2臺(tái)300MW機(jī)組就曾發(fā)生過較為嚴(yán)重的水沖擊事故，為了避免類似水沖擊事故發(fā)生，筆者認(rèn)為必須了解水沖擊產(chǎn)生的原因機(jī)理，認(rèn)識(shí)它的嚴(yán)重危害性，才能采取相應(yīng)在的預(yù)防措施。

1水沖擊產(chǎn)生的機(jī)理

水沖擊又稱水錘，是由于蒸汽或水突然產(chǎn)生的沖擊力，使承載其流動(dòng)的管道或容器發(fā)生不暢的情況下產(chǎn)生的。電廠中的水沖擊大多是由于蒸汽管道積水或疏水不暢而形成空氣塞、水塞障礙，以致高速蒸汽不能順暢通過，于是蒸汽沖擊這些水塞，從而發(fā)出巨響和強(qiáng)烈的震動(dòng)，甚至造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。

2水沖擊的危害性

2.1水沖事故實(shí)例及其危害性

水沖擊事故是電廠的大敵，輕則引起管道的強(qiáng)裂震動(dòng)，重則破壞管道的支吊架，拉裂管道彎頭焊接口，若水沖擊事故發(fā)生在汽輪機(jī)內(nèi)部，其造成的危害將更大：損傷汽輪機(jī)葉片，冷水沖擊熱態(tài)汽輪機(jī)會(huì)使汽缸、大軸產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力，直接導(dǎo)致汽缸和轉(zhuǎn)子發(fā)生變形、彎曲，出現(xiàn)或擴(kuò)展裂紋，嚴(yán)重?fù)p害汽輪機(jī)，甚至導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)組報(bào)廢。如：

1996年，美國西屋公司生產(chǎn)的機(jī)組有7臺(tái)汽輪機(jī)發(fā)生12次水沖擊事故，6次造成嚴(yán)重?fù)p壞，需整體返修；

1991年，我廠6號(hào)機(jī)再熱器進(jìn)口處發(fā)生水沖擊事故，支吊架損壞，再熱器進(jìn)口管與進(jìn)口聯(lián)箱焊接處完全斷裂，停機(jī)搶修一周；

1994-12-25，我廠5號(hào)機(jī)大修后，首次啟動(dòng)，因再熱器冷段積水未疏盡，開啟205閥送汽暖管過程中，當(dāng)高旁開度由10％開大到15％時(shí)，再熱器冷段發(fā)生劇烈的水沖吉，導(dǎo)致高壓缸A側(cè)排汽管某焊口斷裂，再熱器冷段管道部分支吊架拉斷，承吊鋼梁變形，停機(jī)搶修一周。

2.2我廠發(fā)生的水沖擊事礦特點(diǎn)

水沖擊事故的相同點(diǎn)是：

（1）都是發(fā)生在啟動(dòng)或重新啟動(dòng)過程中；

（2）都是發(fā)生在再熱器冷段；

（3）都是發(fā)生在300MW機(jī)組；

（4）都造成再熱器管道支吊架不同程度的損傷，管道焊接處裂斷。

水沖擊事故的不同點(diǎn)是：5號(hào)機(jī)水沖擊點(diǎn)發(fā)生在再熱器冷段靠近高壓缸排汽口處，而6號(hào)機(jī)水沖擊點(diǎn)發(fā)生在低溫再熱器進(jìn)口聯(lián)箱附近。

3 300MW直流爐再熱器冷段發(fā)生水沖擊的成因分析

3.1積水源

根據(jù)前面所述，蒸汽管道發(fā)生水沖擊的前提條件是管道形成水塞——積水，那么積水又來自何處：

（1）積水來自再熱器的事故噴水；

（2）積水來自過熱器減溫水，積于主蒸汽管道經(jīng)高旁減壓閥后積于再熱器冷段；

（3）主再熱器蒸汽管道在暖管過程中，暖管不充分，操作過快，大量蒸汽遇冷凝結(jié)成水積于管道中；

（4）高壓旁路減溫水門關(guān)不嚴(yán)或誤開；

（5）鍋爐200或201等閥門關(guān)不嚴(yán)，爐水經(jīng)這些閥門泄漏到主蒸汽管。

3.2積水原因

蒸汽管道形成水塞的另一原因是疏水不暢，疏水不暢的因素有：

（1）疏水管道堵塞或疏水閥故障（如閥芯脫落）；

（2）疏水口安裝過高，未安裝在管道的最低點(diǎn)；

（3）疏水管徑過??；

（4）疏水閥前后壓差過小；

（5）疏水管出口與其他高壓疏水管連接時(shí)高壓疏水倒灌至低壓疏水管。

3.3 5號(hào)機(jī)再熱器冷段水沖擊事故的原因分析

1994-12-25，5號(hào)機(jī)發(fā)生的水沖擊事故的可能因素有：3.1（1）、3.1（2）、3.1（3）、3.1（4）、3.1（5）、3.2（1）、3.2（3）。

因水沖擊發(fā)生在開啟高旁之時(shí)，說明水沖擊事故與操作不無關(guān)系，有關(guān)記錄顯示，操作符合3.1（3）的情況。再者，事故后發(fā)現(xiàn)再熱器冷段疏水袋疏水電磁閥燒壞了，所以3.2（1）也是這起水沖擊事故的主要原因之一。

另外，再熱器冷段疏水袋水位調(diào)節(jié)閥一般投自動(dòng)運(yùn)行方式，只有當(dāng)疏水袋水位高時(shí)才自動(dòng)打開疏水電磁閥，這對(duì)啟動(dòng)初期的疏水狀況極為不利。再者，該疏水袋的旁路管過細(xì)（外徑約28mm），大大小于該處的防腐管徑（外徑約62mm），而且疏水袋的旁路門在關(guān)閉狀態(tài)。于是在啟動(dòng)初期快速開大一級(jí)旁路時(shí)，高壓飽和蒸汽夾帶著凝結(jié)水沖至再熱器冷段，因疏水不通致水袋水位快速升高，形成水塞，于是就發(fā)生了水沖擊事故。

4再熱器冷段水沖擊事故的預(yù)防措施

4.1從設(shè)計(jì)安裝方面預(yù)防水沖擊

正是由于水沖擊事故是電廠的常見事故，且它的危害性比較大，故而國內(nèi)外的專家都十分重視水沖擊事故，特別是對(duì)預(yù)防汽輪機(jī)水沖擊尤為重視。美國西層公司為此對(duì)設(shè)計(jì)安裝、運(yùn)行維護(hù)等方面作了十分詳細(xì)的指導(dǎo)性建議，我國有關(guān)調(diào)試和設(shè)計(jì)安裝部門也為此結(jié)合國產(chǎn)機(jī)組作了若干規(guī)定。1975年“中間再熱機(jī)組技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”汽輪機(jī)專業(yè)小組就曾提出了以下建議：

（1）接到疏水聯(lián)箱和疏水膨脹箱的疏水管應(yīng)按壓力等級(jí)分開，聯(lián)箱上壓力高的管道應(yīng)放在最外側(cè)；

（2）疏水管應(yīng)有足夠的通流面積，而再熱器系統(tǒng)設(shè)備龐大，壓力較低，為此，其冷、熱段的疏水管徑應(yīng)大些；

（3）疏水聯(lián)箱和疏水膨脹箱應(yīng)有足夠的容積和排泄能力；

（4）疏水節(jié)流孔板的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于防止堵塞和檢查；

（5）裝設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)，借助溫差預(yù)報(bào)積水情況。

4.2從運(yùn)行維護(hù)方面預(yù)防水沖擊

（1）杜絕一切能夠流積于主、再熱蒸汽管道的水源。機(jī)組啟動(dòng)前的系統(tǒng)檢查尤為重要，應(yīng)核實(shí)各減溫水門在關(guān)閉狀態(tài)；

（2）確保疏水暢通，消除水塞，檢查確認(rèn)各疏水門在應(yīng)開的位置；

（3）操作緩慢，暖管充分，為防止蒸汽在管道內(nèi)大量凝結(jié)而積水，開啟205閥時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，并確認(rèn)高旁減壓閥開度不大于10％，注意高壓旁路后溫度變化速度，同時(shí)注意管道的震動(dòng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管道有撞擊聲，應(yīng)減慢操作速度，必要時(shí)關(guān)小或關(guān)閉高壓旁路減壓閥，直至撞擊聲消除后才可繼續(xù)操作。

（4）增設(shè)疏水管道，及時(shí)疏盡積水

由于205閥前的管道與分離器直接相通，且有一段長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米的水平管段。然而205閥前沒有裝設(shè)疏水管及疏水管及疏水門，不便疏水排放，因此若在205閥前增設(shè)一疏水門，不僅可及時(shí)將積水疏盡，同時(shí)也使得205閥前的一段管道得到充分的暖管。

（5）增設(shè)旁路門，便于控制暖管速度

分離器出汽閥205是一個(gè)電動(dòng)門，而非調(diào)整門，雖可點(diǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，但它的實(shí)際開度難于掌握和監(jiān)視，也就增加了暖管過程中升溫升壓速度的控制難度。一旦操作不細(xì)心，205閥將全開，1MPa的壓力蒸汽夾帶積水經(jīng)過再熱器在主蒸汽管道大量地、迅速地凝結(jié)成水。若在此加設(shè)旁路門，在開啟205閥之前，先開旁路門，一則可降低205閥前后的壓差，二則可達(dá)到控制蒸汽量之目的。

(6)增大疏水管徑，保證疏水暢通

基于3.2（3）的原因和4.1（2）要求，將再熱器冷段疏水袋旁路的管徑改成與防腐管一樣大小的管子，同時(shí)在啟動(dòng)初期將疏水袋電磁閥切至手動(dòng)（全開）位置，與旁路門并列運(yùn)行，這樣大大增加了再熱器冷段的疏水通流面積，從而加快了疏水速度。

5結(jié)束語

再好的設(shè)備，若忽視主觀因素的影響，亦難完全避免水沖擊事故的發(fā)生。只有做好以上幾點(diǎn)，并進(jìn)行認(rèn)真負(fù)責(zé)的運(yùn)行管理，才可以將水沖擊事故及其損傷降低到最低程度。