摘要:汽轮机是一种能够将蒸汽的能量转化为机械功的旋转式动力机械，这种动力机械也可以被称作蒸汽透平。其主要是应用于进行发电的原动 机。在汽轮机运行中,很容易出现水冲击的问题,这- -现象的出现, 会使得设备出现严重的损害,影响汽轮机的正常运行。而要解决这个问题,就要对造成 汽轮机出现水冲击的原因进行细致的分析,从而采取有效的处理措施,以保障汽轮机的正常运行。本文就汽轮机水冲击与处理进行了简要的分析，仅供参考。
汽轮机与人们的生活息息相关,其能够为通过蒸汽动力为人们提供必要的热能 和电能,因此,要对可能造成汽轮机运行出现异常的问题进行严肃的处理,尤其是对造成汽轮机出现水冲击现象的原因更要重视。水冲击的出现不仅会使得汽轮机的运行受阻,而且还会使得汽轮机的组件受到严重的破坏,导致整体系统的瘫痪,所以,对汽轮机中出现水冲击要进行严格的分析和处理,以保障汽轮机运行的有效性。 之所以会出现水冲击的现象,主要是由于蒸汽或者是水受到各种因素的影响,突然之间产生- -种强大的冲击力,对承载蒸汽或者是水流动的管道以及容器造成严重的振动影响，使得汽轮机的组件受到一定的损害,从而阻碍汽轮机的运行。-般来说,水冲击主要是由工质在管道中流通不畅而产生的,在汽轮机中出现的水冲击,则大多是由于蒸汽管道积水或者是疏水不畅而导致的空气塞、水塞障碍,使得高速蒸汽的运行受阻，从而使得蒸汽堆积;对水塞造成冲击,在冲击的过程中,就会形成巨大的振动和响声,对汽轮机的各种设备组件造成严重的破坏，影响汽轮机的正常运行。 首先,水冲击的出现会使得水和蒸汽的温度急剧降低,这些低温的水和蒸汽进入到汽轮机中,就会使得由于高速运行而产生高温的金属部件瞬间冷却下来,由于温差的影响，使得金属部件出现严重的收缩现象,同时热应力和热变形将会出现，造成汽轮机中的技术组件出现严重的捧膨胀变形问题,这样就会导致机组出现振动的现象,动静部分轴向和径向出现摩擦，从而很容易导致两者出现严重的磨损,不利于运行。 其次,水冲击产生的水或者是冷蒸汽,其在进入汽轮机中后,不能够正常的在喷嘴内获得加速度,之所以会出现这样的现象,是因为进入汽轮机的水和冷蒸汽的密度要大于汽轮机中本文所存在的水和蒸汽的密度,从而使得其不能够有效的进行集中,在喷嘴内处于分散的状态,无法合力获得加速度,以致于在出喷嘴后的绝对速度要比正常的蒸汽小很多、使其相对速度的进汽角远大于蒸汽相对速度进汽角,汽流不能按正确方向进入动叶通道,而对动叶进口边的背弧产生较大冲击。 在汽轮机的运行过程中,会受到很多因素的影响，而由于这些因素的影响,就会造成汽轮机水冲击的出现。，可以说,造成汽轮机水冲击出现的原因包含了各个层面的因素,要想解决水冲击的问题,就要对造成水冲击出现的原因进行有效的分析,而经过分析后,得出造成汽轮机水冲击的原因主要包括以下几个方面: 首先,锅炉中的水量过满，汽轮机的负荷突然增加,管道运行不畅，使得大量的水堆积在管道中，再热蒸汽温度调节阀由于受到各种因素的影响,而出现失灵的问题,这些种种原因的出现,使得带水的整齐进入到汽轮机中,使得汽轮机的运行出现失常,从而出现水冲击的问题。 其次,造成汽轮机水冲击的原因是由于应用于进行热交换的热交换器出现感到暴漏的现象,使得汽测满水进入到汽轮机中,同时由于疏水器出现故障,也使得汽测满水进入到了汽轮机中,从而产生了水冲击。 再次,由于疏水管道在连接的过程中,出现连接不合理的现象,或者是由于所选用的进行疏水的联箱体积过小，在大量疏水时,就很容易造成疏水的压力值过大，从而使得本身的疏水药理比较低的管路出现返水的现象,从而使得水进入到汽轮机中,造成水冲击的出现。最后,轴封由于受到各种因素的影响而出现进水的现象，或者是轴封在供汽上出现问题,回路抽汽管道在进行疏水时,由于各种因素的影响而出现疏水不畅的现象，这就会使得管道内积聚的水进入到气缸中,从而造成水冲击的出现。3.1正确设置疏水点,布置疏水管。应在锅炉出口至汽轮机主汽阀问的主蒸汽管道的每个最低点处设置疏水点。改进疏水系统使其管道、联箱、容器的断面或容积适应疏水量的需要。3.2设置可靠的水位监视和报警装置,除氧器、加热器和凝汽器应装高水位报:加热器水位高时,应有自动事故放水保护,抽汽逆止门应能自动关闭。完善调节级、高压排汽、再热蒸汽进口、各抽汽口等可能有水进入汽缸处的温度测点，以便于及时监视汽缸进水或进冷汽,并坚持定期试验,确保抽汽逆止门动作可靠,严密不漏。3.3运行人员应该明确,在汽轮机低转速下进水,对设备的威胁更大，此时尤其要监督汽轮机进水的可能性。因为在低转速下,此时转子中部挠曲最大。一旦发生动静摩擦,容易造成大轴弯曲事故。 水冲击对机组的危害极大, 一旦发生水冲击应果断处理,而处理的具体方法包括以下几个方面:①发现水冲击应立即破坏真空紧急停机:②开启进汽管道、抽汽管道、汽轮机本体的所有疏水门;③由于加热器水侧泄漏引起的汽轮机进水,应关闭抽汽逆止门、关闭加热器进汽门,停止该加热器运行,开启加热器事故放水门及抽汽管道疏水门,④准确记录和分析惰走时间和情走时的真空变化,并在情走时细昕倾听汽轮机内部声音⑤转子静止,投入盘车运行,检查偏心、轴向位移、差胀、汽缸上下温差的变化;⑥运行中主、再热蒸汽温度突降超过规定值是水冲击前兆,应立即紧急故障停机;⑦汽轮机盘车中发现进水,必须保持盘车运行,直到汽轮机上下缸温差恢复正常。同时强汽轮机内部声、转子偏心度盘车电流等的监视;⑧汽轮机升速过程中发现进水,应立即停机进行盘车;⑨汽轮机运行中进水监测报警时，应迅速查明原因并消除,若振动、胀差、上下缸温差的变化达到停机值时应立即停机: 0在情走时未能听出异音和察觉转动部分有磨擦声。同时惰走时间轴高位移、差胀、推力轴承金属温度均正常,充分放尽疏水后重新启动。只有对水冲击处理得及时,才能够从根本上减轻水冲击造成 汽轮机水冲击事故在国内外时有发生，其造成的后果是非常严重的，因而要求锅炉和汽机运行人员予以高度重视。一旦发生此类事故,必须正确、迅速、果断地处理,以免造成汽轮机设备的严重损坏。汽轮机进水或进冷气会引起汽缸变形、动静间隙消失发生碰磨、大轴弯曲等，直接表现为叶片的损伤与断裂、阀门及汽缸结合面漏汽、动静部分碰磨、推力瓦的烧损、汽轮机的高温金属部件产生永久变形、热应力引起金属裂纹影响使用寿命根据事故调查规程有关规定，对于大型机组，汽轮机进水或进冷气后如果产生上述后果均为重大设备事故。汽轮机进水或冷气后一般都有比较明显现象，主要如下:1.高中压缸上、下缸温差明显增大，或增大趋势加快。高中压缸上、下缸温差在机组启动停运、正常运行过程中基本是在小于50°C之内，差值的变化趋势一般也在5°C/分钟的范围，如果超限就必须采取措施。2.主、再热蒸汽温度突降，过热度减小。主汽温度要高于汽缸最高金属温度50度，蒸汽过热度不低于50度，主汽温度变化率在5°C/分钟的范围，机侧主汽温度不得低于炉侧10°C等。3.汽轮机振动增大。汽轮机进水或冷蒸汽，使高温金属部件突然冷却而急剧收缩，易产生较大热应力和热变形,机组胀差变化，机组强烈振动，动静部分轴向和径向碰磨，因此，机组正常运行时，轴振异常增大的主要原因为汽轮机进水或冷气。4.抽汽管道发生振动。回热抽气管道进水或进冷气，饱和蒸汽产生的气锤效应和金属材料热变形都会产生管道的强烈振动，即如高加投运过快造成的管道振动，在损坏设备的同时有可能造成人身伤害。5.盘车状态下盘车电流增大或盘车跳闸。机组启停过程中，盘车电流变化一般2-3A，转子与汽封摩擦时容易造成电流异常增大或盘车跳闸。1、主蒸汽系统除汽轮机电动主气门前疏水管外，在其他的管段口也应装设内径不小于25mm的疏水管，并装设排水至地沟的检查管。2、主蒸汽管道的旁路系统和凝疏管，除主要用以排汽外，还能起到良好的疏水作用，所以旁路和凝疏管路布置应从蒸汽管道的最低水平管路的底部引出并尽可能接近汽轮机。3、接到疏水扩容器的疏水，应按压力等级分别接到高、中、低压疏水联箱上，汽轮机本体疏水应单独接入扩容器或联箱，不得接入其他疏水。疏水管按压力等级由高到低的顺序成45°斜切连接，压力高的疏水远离疏水扩容器，导气管疏水器通往凝汽器的连接管道应足够大。4、所有抽汽管道必须装设足够大的疏水管，各逆止门和截止阀前后的疏水管不要连接在一起，应单独接到通往凝汽器的疏水联箱上，凝汽器上所有疏水连接管均应安装在热井最高水位以上，抽汽逆止门在加热器满水时应能自动关闭。5、在抽汽管上应有两个温度测点，一个装在加热器附近，另-一个装在抽气口附近，以便根据此两个温度指示判断加热器工作是否正常。6、汽封供汽管应尽量缩短，在汽封调节器前后和汽封供汽联箱上都要设疏水管，在接到低压加热器的轴封汽管上必须装设有逆止阀门。7、回热加热器和除氧器应有可靠的多重保护，防止水位升高返回汽轮机，并有提示运行人员注意的报警装置。8、再热冷段管应设置疏水罐，并设置高、低水位自动疏水装置，再热蒸汽减温水除调节阀外，还应装设动力操纵的截止门，当再热器内蒸汽停止流动时调节阀和截止阀应能迅速关闭，汽轮机甩负荷时，减温水门应能自动关闭。1、加强运行监督、严防发生水冲击现象，一旦发生汽轮机水冲击的征兆，应果断地采取紧急事故停机措施。2、在机组启动前应全开主、冷再热、热再热蒸汽管道疏水门，特别是热态启动前，主蒸汽和在热蒸汽要充分暖管，以保证疏水通畅。3、在机组开机时，真空未抽正常前，汽机控制员投运轴封后，在DCS“ 轴封系统”上投“自动”设定轴封母管温度120°C，维持轴封母管温度120°C-200°C;轴封母管压力投“自动”设定50mbar运行。4、注意监督汽缸的金属温度变化和高低加热器、凝汽器的水位，即使在停机以后也不能忽视对水位的监督，当发现有进水的危险时，要及时查明原因，注意切断可能引起汽缸进水的水源。5、在汽轮机滑参数停机、启动过程中，汽温、汽压要严格按照运行规程规定，保证必要的蒸汽过热度。6、高压加热器水位调整和保护装置要定期进行检查试验，保证其工作性能符合设计要求，高压加热器保护不能满足运行要求时，禁止高压加热器投入运行。7、在锅炉熄火后，蒸汽参数得不到可靠保证的情况下，一般不向汽轮机供汽，如因特殊要求，应事先制定必要的技术措施。8、定期检查加热器管束，一旦发现泄漏情况应立即切断水源与汽轮机隔离，并及时检修处理。9、加强除氧器水位监督，定期检查水位调节装置，杜绝发生满水事故。10、汽封系统应能满足机组各种状态启动供汽要求，正常运行中要检查各个连续疏水情况正常。11、停机过程中保持蒸汽有必要的过热度，注意辅助蒸汽汽源切换:辅汽联箱汽源、除氧器汽源及时切换。停机后应认真做好停机记录，分析、记录汽缸金属温度、盘车电流、偏心、汽缸绝对膨胀、胀差等参数变化，检查所有厂用蒸汽系统、疏水系统及有可能向汽缸返冷汽冷水的管路阀门均应关闭严密，防止除氧器、凝汽器、加热器满水进入汽缸事件发生。12、在停机过程中最好是真空和转速同时为零。这样可以防止进冷气。检查汽轮机本体疏水及时打开。13、运行人员应该明确:在汽轮机低转速下进水，对设备的威胁要比额定转速下或带负荷运行下状态是要大得多。14、投运汽机轴封前必须先启动盘车，投汽前应充分疏水暖管，保证轴封供汽有14°C过热度，减负荷时注意轴封汽源及时调整;破坏真空后，真空到0后方可停止轴封供汽及轴封风机。1、启动前确认高、中压疏水门开关和高压、低加热器水位连锁试验合格，联锁自动好用。2、汽轮机本体、主蒸汽、再热蒸汽供汽管道、各抽汽管道疏水门应按照规定，及时自动开启或关闭。1、机组停运后，检修人员要认真检查汽轮机保护动作情况，防止保护不动作。2、汽轮机盘车中发现进泠气或冷水，必须保持盘车运行一直到汽轮机上下缸温差恢复正常。同时加强汽轮机内部声音、转子偏心度、盘车电流等的监视。3、机组在启动时或停机后，一旦发生汽轮机进冷气或冷水，应采取紧急停机措施;即停运真空系统，汽机转速低于2700rpm, 破坏真空，真空到零后停运轴封系统，维持盘车正常运行。汽轮机发生水冲击危害：进入汽轮机的蒸汽必须保持足够的过热度：(当湿蒸汽中的水全部汽化即成为饱和蒸汽，此时蒸汽温度仍为沸点温度。如果对于饱和蒸汽继续加热，使蒸汽温度升高并超过沸点温度，此时得到的蒸汽称为过热蒸汽，过热度指的是蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度的程度。)正常运行中蒸汽应保持在额定参数允许范围内。如果蒸汽带水进入汽轮机，将使推力急剧增大，将转子向后推移，导致推力瓦烧损和动静碰磨。同时汽轮机运行中汽缸、转子、阀门等都处于高温状态，低温蒸汽或水突然进入汽轮机的某一部位，将造成部件急剧收缩，除本身金属产生大的热应力影响寿命外，局部收缩变形可能导致动静碰磨、大轴弯曲、部件裂纹、接合面变形泄漏等等。近年来汽轮机进水事故时有发生，有的甚至造成设备损坏。
现象：
1.主蒸汽温度和汽缸温度急剧下降，汽缸上、下壁温差升高(发生水冲击此现象最为明显和直观，我曾经在运行中遇到过汽包满水事故，最为直接的现象就是主汽温度快速下降，此时机侧能做的就是快速降负荷，并开启机侧的疏水门优先开启主汽管道和高压内缸等疏水，及时联系锅炉调整，同时对机组的本体画面加强监视，如本体个参数发生异常现象无法挽回，必要时打闸停机并破坏真空处理。)
2.主汽门、调速汽门门杆法兰，汽缸结合面，轴封处冒白汽或溅出水滴(此现象说明已经是发生严重水冲击必须立即打闸停机加强放水，并根据情况采取连续盘车或定期盘车。)。
3.蒸汽管道有强烈的水冲击声和振动。(此现象较为严重)
4.机组声音异常，机组振动增加。
5.轴向位移增大：定义：又叫串轴，就是沿着轴的方向上的位移。总位移可能不在这一个轴线上，我们可以将位移按平行、垂直轴两个方向正交分解，在平行轴方向上的位移就是轴向位移。轴向位移反映的是汽轮机转动部分和静止部分的相对位置，轴向位移变化，也是静子和转子轴向相对位置发生了变化。全冷状态下一般以转子推力盘紧贴推力瓦为零为.向发电机为正，反之为负,汽轮机转子沿轴向向后移动的距离就叫轴向位移。发生水冲击(蒸汽带水)：水珠冲击叶片使轴向推力增大，同时水珠在汽轮机内流动速度慢，堵塞蒸汽通路，在叶轮前后造成很大压力差 ，说的通俗一点就是说水比起蒸汽来走的太慢，而力量又很大，不能像蒸汽一样从动叶片之间钻过去，而是打在了叶片上，就像水枪冲击其他东西似的，所以轴向推力才会加大，推力瓦块温度升高(轴向推力过大会使推力轴承超载，而推力瓦主要是起平衡轴向推力的作用，所以会导致瓦块温度升高而乌金烧毁)，胀差(汽轮机转子与汽缸的相对膨胀，称为胀差。习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差)减小(负涨差大，说明进气温度比缸温低，转子膨胀(收缩)比缸体慢，这在原则上是不允许的。原因：
1. 因为负向间隙要比正向间隙小很多，所以说负胀差过大比正胀差过大更危险
2. 负胀差的出现一般是甩负荷，热态启动等。负胀差的出现对转子来说寿命很大的，因为转子运行时处于加热状态，出现负涨差时转子被冷却了，随着带负荷或热态启动等，转子又被加热。转子完全加热到冷却在到被加热的循环过程。转子的热应力很大，热疲劳损失也很大。对转子的寿命损失影响特别大。所以机组都规定不允许甩负荷维护空转或带厂用电运行)
原因：
1.锅炉满水或汽水共腾(蒸发表面(水面)汽水共同升起，产生大量泡沫并上下波动翻腾的现象，叫汽水共腾。发生汽水共腾时，水位表内也出现泡沫，水位急剧波动，汽水界线难以分清;过热蒸汽温度急剧下降;严重时，蒸汽管道内发生水冲击)原因一是锅水品质太差，二是负荷增加和压力降低过快。
2.锅炉燃烧调整不当。
3.主蒸汽减温水使用不当(特别是刚起炉时由于蒸汽流量较低，减温水投入量过大容易形成水塞，运行人员又忽略其过热度未及时进行调整)。
4.启动过程中，暖管、暖机疏水没排净(热态启动时更是应该充分疏水)。
5.加热器满水，抽汽逆止门不严或保护拒动，使水进入汽轮机。
6.除氧器满水或轴封供汽减温减压器减温水门误开或轴封疏水不够充分，使轴封进水。
处理：
1.当发生水冲击时，应立即破坏真空停机(破坏真空紧急停机的条件通俗的理解就是，我们的汽轮机再也不能转动了，必须马上让其静止下来。所以我们采用破坏真空紧急停机，减少惰走时间(惰走时间是指发电机解列后,从自动主汽门和调门关闭起到转子完全静止的这段时间)，使汽轮机尽快静止以减小故障的危害程度。由于紧急事故停机破环凝汽器真空时，大量冷空气进入凝汽器，对凝汽器和低压缸迅速冷却，产生很大的“冷冲击”，会造成凝汽器铜管急剧收缩，使其胀口松动，产生泄漏。而且使低压缸和低压转子的热应力增大，有时还会诱发机组振动增大) 不破坏真空故障停机指的是汽轮机及附属系统的故障已经无法维持机组的正常运行，但对主机的安全威胁并不大，意思就是汽轮机还是可以转动的，所以就可以采用快速降负荷，然后按正常打闸和正常破坏真空程序来停机)
第一：两者停机的条件有区别，是不一样的。
第二：两者对于凝汽器真空的处理有区别。 一个是强制破坏真空，一个是自然消除真空。第三：两者产生的结果有区别。 一个对设备伤害大(破坏真空停)，一个对设备伤害小(不破坏真空停)。
第四：两者导致转子惰走时间有区别。 破坏真空惰走短，不破坏真空惰走时间长。
最后：两者让领导的感受有区别。 如果领导听说自己的汽轮机破坏真空停机了，那绝对是心头一沉，额头冒汗。后者就好多了，
2.开启主汽母管、主汽管道、汽轮机本体所有疏水。倾听机组声音(这点需要到就地用听针判断，倾听是否有摩擦声等)记录振动、惰走时间(如惰走时间延长，表明机组进汽阀门有漏汽现象或不严，或有其它蒸汽倒入汽缸内。如惰走时间缩短，则表明动静之间有碰磨或轴承损坏)，注意除氧器、凝汽器水位的变化。
3.若因加热器满水引起水冲击，应迅速关闭加热器进汽门和进、出水门，打开加热器危急疏水门和水侧旁路门(给水直接走旁路切除加热器，必要时隔离放水)，降低加热器水位。若因高、低除氧器满水引起水冲击，应立即停用四、五段抽汽，关闭四、五段抽汽门，开启放水门降低除氧器水位。
4.惰走中检查下列参数，记录在记录本中：轴向位移，推力瓦块金属温度，汽机振动，高、低压缸胀差，高压缸上、下缸金属温度。
5.汽机转速到零后立即投入连续盘车(这样可以减小上下缸温,同时也可以防止转子因受热不均引起弯曲)。记录盘车电流、转子偏心。若动导部分摩擦，盘车盘不动时(有可能是大轴弯曲，说明问题较严重)，严禁强行盘车(可采用手动定期盘动转子180°消除热弯曲，强行连盘的话，会动静摩擦;1：先开启高压缸调节级疏水，排尽疏水关闭2：同时组织人员定盘转子，找到转子晃动度最大值，做好标记，转动该标记对准下缸，然后每30分钟定盘180度;3：多注意晃动值的变化，到规程定值后，投连续电动盘车，多观查盘车电流，)。
6.如果惰走时间、转子偏心及盘车电流正常，汽轮机内部无异常(说明问题不严重)，符合热态启动条件，停机24小时后可重新启动，但全部管道应充分疏水。升速及带负荷过程中应注意轴向位移，推力瓦块温度及高、低缸胀差指示，仔细倾听机组声音，测量机组振动，如发现汽机内部有异常或磨擦声音应立即停止启动(加强监视和检查，发现问题及时处理。按规定是要总工批准方可启动的)。
7.如果惰走中轴向位移、胀差、振动、推力轴承金属温度明显升高，惰走时间明显缩短，盘车电流增大或摆动范围增加(说明内部动静部分已发生摩擦)，禁止启动。停机后应根据检查推力轴承情况决定是否揭缸检查，不经检查，汽机不允许重新启动。
8.如果停机时发现汽轮机内部有异音和转动部分有摩擦，则应揭缸检查。
案例分析
1.某厂一台苏制100MW高压机组，用电动主汽门旁路门启动，机组达到3000r/min时，由于锅炉减温水量过大，加之电动主汽门前积水未疏净，开启电动主汽门后，蒸汽带水进入汽轮机，主汽门、调节汽门冒白汽，现场值班人员层层请示汇报延误了打闸停机，加之启动前未投轴向位移保护，致使推力瓦片磨损6mm之多，动静部分严重磨损，叶轮同隔板磨擦产生的溶渣约4mm厚，虽然两个月抢修恢复了运行，但遗留隐患造成低压转子叶轮轮缘甩脱、隔板裂纹等多次事故。 ( 锅炉满水或蒸汽管道积水，使蒸汽带水进入汽轮机 )
2 某厂一台国产100MW高压机组停机后，除氧器满水经机组轴封溢汽管(逆止门不严)返到高压汽封处，造成高压缸前端剧冷收缩变形，接合面间隙增大漏汽，被迫转大修对按合面刷镀找平后，才恢复正常。( 回热设备热交换器管子爆漏或汽侧满水，若抽汽逆止门不严，水将进入汽轮机 )
3 某厂一台300MW机组运行中主汽温度降低，由于现场运行规程规定1min下降50℃才打闸停机，致使低到400℃左右才打闸停机，导致推力瓦片磨损。(此类事故也较为常见，由于锅炉的的汽包满水或汽温调整不当导致主汽温度快速下降，运行人员存在侥幸心理对事故的判断与处理反应迟钝错过最佳处理时机。本是完全可以避免的.)
4 某厂一台50MW机组，停机中进行凝汽器汽侧灌水查漏中对水位缺乏监视，以致凝汽器满水进入汽缸，直到从汽封洼窝处往外溢水才被发现 (4.凝汽器汽侧灌水找漏或停机后对凝汽器汽侧水位缺乏监视，凝汽器满水进入汽轮机。因凝汽器水位计最高量程在1500MM-2000MM左右，一般是以凝结水泵的入口静压和真空信号管做为灌水找漏时凝汽器的水位监督。这在今后运行中是有可能遇到的。所以要严格按规程执行缸温低于83°才可对凝汽器灌水找漏。
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