国内外火力发电厂汽轮机防进水的设计

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【摘要】随着现电厂单机容量增加，主系统逐渐以单元的趋势呈现，它拥有更加安全的机组。本文结合国内外火力发电厂汽轮机防进水原则与设计形式，对汽轮机进水事故和防进水设计进行了简单的分析。

【关键词】国内外火力；发电厂；汽轮机；防进水设计

随着海外电力市场在国内的渗透，愈来愈多的电力承包商进入电力市场，国外业主将此标准定义为ASME标准。国内电力市场根据已有经验依然使用国内标准，即使国内标准和ASME有很多相似的地方，但是在细节上还是存在差异。从现行的发电厂状况来看：它具有系统单元化、容量增大、滑参数迅速启停等优势。随着冷蒸、冷蒸流入汽机内部，即使时间很短，也可能造成较大的事故。对此，在工作中，我们必须做好电厂疏水的设计与审核工作。

1.水蒸汽来源

随着科学技术的迅猛发展，水蒸汽应用得到了很大的推广，其来源主要包含以下方面：

首先是主蒸汽与锅炉，具体包含低负载、启动式管道疏水，低载荷与启动时的减温水与运转正常时的突降参数等，都可能出现汽轮进水。

其次，是自再热蒸汽系统，包含热再管道疏水、再热减温水等。

然后，是自抽汽回热体系。该系统作为汽轮机预防进水的重点工作，汽轮进水的很大比例是加热器满水、疏水等造成的故障。

最后，是轴封蒸汽系统。它的防水任务只能在机务上进行，或者选择没有水的蒸汽源、更科学的管道进行布置，通过在蒸汽轴封管道上设置好节流孔板代替阀门，明确汽轮机与蒸汽管道之间的距离，以控制蒸汽损耗。

2.汽轮机出现事故的原因

汽轮机进水事故又称汽轮机冲击事故，它是蒸汽或者水进入汽轮机对结构造成的破损或者故障，甚至出现非计划的停机。一旦汽轮机进水，它将对汽轮机造成严重的破坏，在汽轮机轴线上升的情况下，出现烧瓦的情况，甚至还会造成转子变形，让转子内部动静构件出现摩擦，出现叶片磨损、断裂。磨损轴封很可能带来严重的蒸汽泄露，或者破坏转子。一旦大轴出现弯曲，必须对其进行大修，这样不仅消耗较大，还会影响转子使用周期。

汽轮机作为复杂、系统的旋转类机械，高压、高温蒸汽是它的工作介质，任一与汽轮机在连接中出现故障，都可能让汽轮机进水，一般情况下都是由外部管道入内。受维护、安装、设计、制造等各种因素作用，机组各个热力体系都存在问题，防进水功能存在严重缺陷。一般情况下，进水都是在机组启停、荷载出现大幅度变化时出现。当然，正常情况下也可能进水。为此，在实际工作中，必须考虑到以上两种情况，这样才能优化防进水设计方案。

3.国内外火力发电厂汽轮机防进水设计的比较

在现行的工作中，很多国外企业结合施工标准，对防进水设计进行了一定的改良，利用个性化设计，让其拥有更好的适应性。

3.1两种标准对系统的要求

目前，国内大多数火力发电厂依据的依然是DL/T834-2003的冷蒸汽与汽轮机防进水准则，对疏水管道与热力蒸汽设计。在设计中，它联合了国内DL/T5054-196汽水管道设计中的技术规则。而美国的AMSE TDP-1-2006，利用汽轮机控制进水，则是当前国际上最低的实施标准。

DL/T834-2003火力发电厂制造的冷蒸汽与汽轮机防进水准则，仔细的阐述了疏水的最低点原则，疏水管径最好使用DN50，阀门最好是手动阀门与动力操作常开，并且确保蒸汽输水管的连接独立。在概括技术的同时，整合DL/T5054-19汽水管道设计原则与技术要求，设计好管道的坡度安装，并且整合热态、冷态位移可能对坡度构成的影响。在对位移温度和设计压力进行计算时，一旦蒸汽管道的温度大于等于430度，其放水最小坡度必须在0.004以上。

AMSE TDP-1-2006利用汽轮机避免进水损伤的要求，更多的包含了DL/T834-2003的相关要求，它具有很强的指导性，同时也明确定义了冷态与热态区别。它们的差异是：TDP-1没有推出疏水管尺寸，它只是要求疏水管的内部直径必须大于等于25毫米；在对疏水点的设计中，必须明确冷态与热态下的最低点。

3.2疏水点与坡度设计

在现实生活中，一旦过热蒸汽的管架与水平管的过热度大于83度，不得有坡度存在，为了确保管道分隔点与末端位置有充足的疏水，一般将汽轮机蒸汽连接的上下游控制在25米以内的管道内，在12米的区域设置疏水点和坡度。当管道不需要放坡时，在和汽轮机相距25米的区域安装疏水罐。一般情况下，国内设计院在主蒸汽系统设计中，必须以全程放坡的形式，保障使用安全。西方国家考虑到它需要较大的造价成本与工程量，选用局部放坡，管架内部没有水平布置的原则设计。

此次工程的气管道在入口的前25米出设置了1.2度的坡度，在25米前一直使用的是平坡。经过运转后，我们发现这种设计能够得到比较理想的运行。它的运行状况也说明了：主气管道能够使用水平设计，但是要求在蒸汽进入25米之外设置好坡度。鉴于此，国内存在保守值。从运行经验反馈的信息来看：1.2度的坡度设置能够满足进防水要求。

对于旁路启动的机组，国家规定使用DN50疏水管径，整合实际经验，国外一直使用的是不同形式的疏水罐。如：国外某项目在蒸汽入口管道最低点处，设置的管径为150的疏水罐，下部设置的疏水罐主要用于疏水扩容，它的管径为50.从应用反馈的信息来看：这种方式对避免汽轮机进水有很好的效果，同时还节省了施工成本。

3.3无低点疏水

在国外火力发电厂中，工程师普遍表示：将疏水罐应用到汽轮机防进水中有很好的现实意义。对于特殊的主蒸汽疏水，必须单独设置疏水。需要注意的是：为了保障气流方向与坡度方向一致，必须结合管道布置，适当的调整主汽阀最低点，将主汽阀与主气管道之间的距离控制在20米以内，并且汽轮机制造商需要提前以书面的方式确立门阀疏水。在选用疏水阀时，当管径在65毫米以上时使用Y型截止阀、闸阀、球阀具有很好的应用效果；当管不到50毫米时，使用球阀或者Y型截止阀。

3.4冷段系统与设计要求

在火力发电中，再热热段是动力性驱动蒸汽，国内疏水设计与美国标准几乎一致，并且其主蒸汽管道与疏水设计相同。

国内专家认为：科学合理的疏水设计排除水源，对再热冷段管道具有很强的现实意义。具体有两种不同的疏水方式：其一，是典型再热冷段管道疏水罐；其二是再热冷段管道疏水筒。在美国的标准中，对于冷段管道，最大径必须是超过150毫米的疏水罐，在设置水平装置的同时，能够排除并收集管道疏水。其尺寸设定，整合蒸汽流量的20%计算，绝对不能低于水位安装需要的尺寸。

在布置疏水管线时，主蒸汽管道疏水不能与疏水管连接，当疏水管线压力一致时，将其汇集在同样的管道内部。另外，热段、冷段也能汇聚在同一母管内部。

4.结语

针对国内火力发电汽轮机防水设计量化少、技术要求多的情况，必须掌握工程实际情况与运行环节，通过优化设计范围，从源头上增强防火设施的安全系数，节省成本。从国外阀门、疏水、坡度设计反馈的消息来看：国外设计更加合理、科学，值得我们不断借鉴与学习。

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