51-50-3型汽轮机高参数冷态冲转后异常现象及分析

51-50-3型汽轮机高参数冷态冲转后异常现象及分析

林 春、郭国忠

（福建永安火电厂发电部 366013）

摘要：分析介绍了51-50-3型汽轮机倒汽倒水现象的原因、汽水来源、现象、与对策及在某次采用特殊高参数冷态冲转试验后出现的异常现象及分析判断。 关键词：高参数冲转；缸温；排汽温度；倒汽倒水

1.引言

汽轮机倒汽倒水现象是指机组在停机或大幅度甩负荷后由于隔离措施不完善，导致来自外界公用系统的汽、水沿着管道进入汽机内部的现象。汽轮机一旦发生倒汽倒水现象轻则使排汽温度持续居高不下，延长盘车时间，重则使汽机超速，汽缸、转子表面因迅速的温变产生巨大热应力，导致出现裂纹或永久性变形。倒汽倒水现象对于热态或极热态汽轮机而言危害性是非常大的，这一点已有很多的事故经验教训。所以在汽轮机停机之后一定要严密监视缸温、排汽温度等关键参数变化趋势，严防倒汽倒水现象的发生。本文将以51-50-3型汽轮机为例，通过分析汽机发生倒汽倒水现象的原因、汽水来源、对缸温及排汽温度的影响、与对策，来对某次高参数冲转试验后出现的异常现象进行剖析。

2. 倒汽的原因、来源、对缸温及排汽温度的影响与对策

图1 51-50-3型汽轮机部分系统图

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A．电动主汽门或其旁路门未关严，使来自锅炉的余汽或邻机的新蒸汽经由

自动主汽门，导汽管，调速汽门进入汽机内。发生时高压缸先进汽，使缸温异常变化、排汽温度上升，且上缸温度变化幅度与速率都高于下缸，发现后应立即手动关闭摇紧主汽母管联络门、电动主汽门及其旁路门，全开电动主汽门前所有疏水门，排放余汽。

B．抽汽逆止阀与相应管道上隔离门未关严，使来自公用系统或抽汽管道内

余汽有可能经卡涩的逆止门倒入汽缸。发生时高、低压缸都有可能先进汽使缸温异常变化、排汽温度上升，但下缸反应更迅速。发现后应立即手动关闭摇紧抽汽管道上隔离门，关闭抽汽逆止阀前后疏水门，待停止盘车后检修逆止阀。

C．轴封进汽门未关严，使轴封供汽经转子轴端进入汽缸内。发生时高、低

压缸同时进汽，缸温发生异常变化，排汽温度上升，但上、下缸温变化幅度与反应时间相差无几。发现后应立即手动关闭并摇紧轴封进汽总门及调节阀前后手动门。

D．新蒸汽或汽平衡母管至集汽箱进汽门未关严，使得蒸汽一路由集汽箱进

入法兰螺栓加热装臵，另一路由集汽箱疏水门进入疏水扩容器。发生时缸温发生异常变化，排汽温度上升，但法兰螺栓温度变化更为明显。发现后应立即手动关闭摇紧新蒸汽或汽平衡母管至集汽箱进汽门及集汽箱疏水门与左右法兰螺栓加热进汽总门。

E．凝疏门未关严，使来自锅炉的余汽或邻机的新蒸汽经凝疏管由凝结器喉

部进入汽机内。发生时低压缸先进汽，对高压缸温度几乎没有影响但排汽温度迅速上升，发现后应立即手动关闭摇紧主汽母管联络门、凝疏门，全开电动主汽门前所有疏水门，排放余汽。

F．高加至低加疏水手动门未关严，使来自除氧器的蒸汽或高加水侧漏水有

可能经卡涩的逆止门倒入热井。发生时对缸温几乎没有影响，排汽温度上升。发现后应立即手动关闭摇紧高加至低加疏水手动门及高加至除氧器疏水门，开启高加汽侧疏水排地沟门，如高加钢管有泄漏还应退出高加水侧，开启水侧放门。

G．#4低加出水电动门未关严，使来自除氧器的蒸汽有可能经卡涩的逆止门

倒入热井。发生时对缸温几乎没有影响，排汽温度上升。发现后应立即手动关闭摇紧#4低加出水电动门。

H．门杆漏汽手动门未关严，使来自除氧器的蒸汽有可能经卡涩的逆止门，

由自动主汽门、高压轴端及二级抽汽管倒入高压缸。发生时缸温有异常变化，排汽温度上升。发现后应立即手动关闭摇紧门杆漏汽手动门。

3. 倒水的原因、来源、对缸温及排汽温度的影响与对策

A．热井除盐水补水门未关严。热井水位较低时对缸温与排汽温度几乎没有影响。发现后应立即手动关闭热井除盐水补水门。

B．低压给水至抽汽联动装臵进水门未关严，使得低压给水经抽汽逆止阀泄水管进入热井。发生时短时间内对缸温并无影响，但排汽温度将持续上升。发现后应立即手动关闭摇紧低压给水至抽汽联动装臵进水门。 C．凝结水至氢站联络门未关严，使得来自邻机的凝结水有可能经卡涩的逆止门倒入热井。热井水位较低时对缸温与排汽温度几乎没有影响。发现

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后应立即手动关闭凝结水至氢站联络门。

4. #4机高参数冷态冲转后异常现象介绍

某厂#3，4机为武汉汽轮机厂于上世纪七十年代生产的单缸、单轴、纯凝汽式老机组，型号为51-50-3。两机因对外供热需要，恢复了主汽母管，但为安全考虑中间装有两道隔离门。#4机组大修后，决定利用邻机的新蒸汽对#4机进行冲转试验。因试验时经主汽母管节流后#4机电动主汽门前参数仍高达483℃、9.0Mpa远超过运行规程中规定的冷态滑参数启动时要求的冲转参数150℃、0.3Mpa。为了避免在冲转时因巨大的温差带来的破坏性的热应力，同时也为了能使上下汽缸均匀受热，采用了全开自动主汽门、调速汽门通过电动主汽门旁路门冲转的操作方法。冲转试验在转速升至2800R/Min后结束，当班运行人员在打闸停机，转子正常惰走结束后立即投入连盘运行。值班人员在随后的定时巡回检查抄表时，发现上下缸温、热膨胀在缓慢上升，怀疑可能是发生了倒汽倒水现象。同时其他人员也发现在此过程中排汽温度却稳中有降，热井水位在连盘的头两小时内热井水位始终保持在0.72米未有上升。

5. 异常现象的疑点分析

从上文对汽机发生倒汽倒水的原因、对缸温及排汽温度影响的分析可以

看出如果只发生倒水至热井现象时，在水位未能淹没汽缸时对缸温变化几

乎没有影响，而一旦水位上涨失去控制淹没了汽缸缸温必定会急剧下降。故从现场缸温变化趋势及一直保持稳定的热井水位来看可以排除发生了倒水现象。

汽轮机如果发生倒汽现象时，蒸汽因参数不同；进入汽机的方式与路

径不同；发生倒汽时汽缸温度温度不同所以对缸温、热膨胀、差胀的影响各有差异。但在发生倒汽现象时都有一个共同的特点既：后汽缸排汽温度必定上升，这也是现场中判断汽机是否发生倒汽现象最直接明显的“硬指标”。所以，当班运行人员在仔细检查所有可疑的热力系统后，果断地排除了发生倒汽现象的可能性。那到底是何原因导致这种怪异现象的发生呢？

6. 异常现象原因分析

在排除了倒汽倒水的可能之后，当班运行人员注意到自动主汽门处金属

温度呈现出与上下缸温截然不同的逐步下降趋势。现将投入连盘后3小时内缸温、自动主汽门处金属温度、排汽温度变化抄表描绘成曲线图如下所示：

表1 连盘后各点温度抄表 时间(Min) 120 15 30 45 60 75 90 105 180 0 温度(℃) 汽缸

188 192 195 199 202 204 207 207 207 204.5 3

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自动主汽门 排汽 352 32 315 32 306 298 292 285 279.5 30 273 30 266.5 30 261 30 31.5 31.5 31.5 31.5

图2 缸温、自动主汽门处金属温度、排汽温度变化曲线图

自动主汽门处金属温度在刚投入连盘时温度为仍高达325℃较同一时间的上缸温188℃超出整整137℃。在试验结束打闸之后，汽机已经被证明并没有其它任何外来汽水热源，自动主汽门处及其前的主汽管壁金属温度都远高于汽缸与转子温度，不能排除这样一种可能性的存在，即：自动主汽门处金属及其前的主汽管的蓄热在巨大的温差驱使下经导汽管的热传递使得缸温继续保持上升趋势。由于没有真正的汽水热源进入低压缸，所以排汽温度稳中有降。又由于自动主汽门处及其前的主汽管金属质量远小于汽缸及转子金属质量总合，故这种热传递作用不会持续很久，缸温等上升幅度很有限，而且以自动主汽门处金属温度为代表的热源温度下降幅度、速度必定大于受热体汽缸及转子。实际上汽缸温度在120分钟内爬升到最高的207℃之后就逐步地稳定下降，总升幅为19℃。运行人员的这种判断在随后接连几天的数次同条件冲转试验后必定出现的类似异常现象身上得以充分得验证。 51-50-3型汽轮机在普通的滑参数停机过程中由于规定新蒸汽温度要

低于调节级处缸温，而且差值被严格控制在35℃以内。所以不存在打闸停机后自动主汽门处及其前的主汽管壁金属温度高于缸温的现象，自然也就不会有上述的热传递现象发生。

7. 结束语

本文介绍的51-50-3型汽轮机在某次高参数条件下进行的冲转试验,并出现了一些异常现象。虽然现象比较特殊，很容易被误认为是“倒汽、倒水”但通过剖析疑点，对今后类似现象的分析与处理将具有一定的借鉴作用。

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[参考文献]

[1]山东省电力学校.汽轮机设备及运行. 水利电力出版社.1979.9. [2]北京热电总厂.高压汽轮机运行. 水利电力出版社.1984.10.

[3]詹正辉.福建省永安火电厂汽机运行规程. 福建省永安火电厂.2002.1.

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