600MW汽机疏水系统
施晶
一、汽机疏水系统的作用
在汽轮机组各种运行工况下，当蒸汽流过汽轮机和管道时，都可能积聚凝结水。例如：机组启动暖管、暖机或蒸汽长时间处于停滞状态，蒸汽被金属壁面冷却而形成的凝结水；正常运行时,蒸汽带水或减温喷水过量的积水等。当机组运行时,这些积水将与蒸汽一起流动,由于汽、水密度和流速不同,就会对热力设备和管道造成热冲击和机械冲击。轻者引起设备和管道振动,重者使设备损坏及管道发生破裂。一旦积水进入汽轮机,将会造成叶片和围带损坏,推力轴承磨损,转子和隔板裂纹,转子永久性弯曲,静体变形及汽封损坏等严重事故。另外,停机后的积水还会引起设备和管道的腐蚀。为了保证机组的安全经济运行,必须及时地把汽缸和管道内的积水疏放出去,同时回收凝结水,减少汽水损失。
汽机疏水系统包括主机本体疏水、再热蒸汽冷、热段管道疏水、各抽汽管疏水、高中压缸主汽门和调节汽门前后疏水、高中压缸缸体疏水及给泵小汽机疏水等。上述疏水管道、阀门和疏水扩容箱等组成了汽轮机的疏水系统。这些疏水的控制对于保证汽轮机的安全启停与正常运行是非常重要的，同时必须重视主蒸汽管道的暖管，如果主蒸汽管道、再热蒸汽管道暖管不充分，就可能在汽轮机冲转时对管道产生过大的热应力及造成水冲击，并直接导致汽轮机进冷水、冷汽事故。
汽轮机在启动过程中和停机后都要进行疏水，其主要作用如下：
1、从汽轮机中或管道中排出凝结水，防止水击发生，或避免在管道中发生水锤的现象。
2、通过疏水使管道和设备升温。
3、保持管道和设备的温度，使在运行时无凝结水产生，或在汽轮机启动时不产生过大的热应力。
水锤：在压力管道中，由于液体流速的急剧变化，从而造成管中液体的压力显著、反复、迅速的变化，对管道有一种“锤击”的特征，称这种现象为水锤（也叫水击）。
二、系统介绍
我厂汽机疏水系统去向分二个部分：第一部分疏水进汽机大气扩容箱减温减压后进入凝汽器；第二部分疏水进凝汽器大气扩容箱减温减压后进入凝汽器。这些疏水装置都采用了疏水立管控制的方式，而这些疏水点都装设在管道及设备的最低点，故称为低点疏水。所有疏水调整门都是由电磁伐控制的气动门，作为保护措施，这些疏水调整门都设计成在电源、汽源和信号中断时打开(电磁伐常带电，通电充气，伐门关闭；失电失气，伐门打开)，只有主蒸汽管路上的疏水门（MS001）设计成在电源、汽源和信号中断时关闭。这是因为机组正常运行中主蒸汽管疏水门一旦误开，高温高压蒸汽进入大气扩容箱无法承受。由于采用了立管低点疏水排放的方法，不但在机组事故及启停情况下，而且在机组正常运行时如有疏水积聚，疏水立管水位达到一定高度后，疏水能及时排放。无论机组在启停或正常运行状态，所有疏水调整门前的隔绝门(MS002除外)必须保持打开状态，以确保疏水的畅通。所有疏水调整门可根据机组的运行情况由汽机疏水功能组程序控制自动开关(自动
方式), 也可由值班员手动开启。疏水功能组包括：汽机疏水去大气扩容箱功能组、汽机疏水去凝汽器扩容箱功能组。下图为疏水装置简图。
机组启动过程中要排出暖管、暖机的凝结水。我厂机组负荷增加到15%MCR约90MW～100MW时，除高加#7、#8抽汽以外的所有低点疏水门调整门自动关闭。机组正常运行时的疏水由于采用单元制蒸汽管道系统,长期热备用管道和设备较少,管道的保温性能好,机组又实现滑参数运行方式,疏水量较少,当疏水筒体水位高时疏水经疏水调整门流入汽机大汽扩容箱或凝汽器扩容箱,从而保证了机组安全运行，又能实现了对工质的回收利用。
进入汽机大气扩容箱的疏水(疏水调整门)有：
1、主蒸汽管低点疏水（MS001）。
2、再热器热段A侧低点疏水（HR001A）。
3、再热器热段B侧低点疏水（HR001B）。
4、高压缸排汽母管低点疏水（CR004）。
5、除氧器进汽管低点疏水（ES035）。
6、#7抽逆止门前低点疏水（ES031）。
7、#7抽逆止门后低点疏水（ES033）。
8、给泵B（A、B共用）冷再进汽门前低点疏水（ES029）。
9、给泵A冷再进汽门后（高压主汽门前）低点疏水（ES038A）。
10、给泵B冷再进汽门后（高压主汽门前）低点疏水（ES038B）。
11、轴封辅汽低点疏水（轴封辅汽进汽门GS003前）（GS005）。
12、#1、#2号机冷再进汽连通门前低点疏水（ES064）。
13、高压主汽门后低点疏水（TD011）。
进入凝汽器扩容箱的疏水(疏水调整门)有：
1、 #1级抽汽A侧低点疏水（ES022）。
2、 #1级抽汽B侧低点疏水（ES021）。
3、轴封母管低点疏水。
4、轴封冷再进汽逆止门后低点疏水。
5、 #2级抽汽低点疏水（ES001）。
6、 #3级抽汽逆止门前低点疏水（ES002）。
7、 #3级抽汽逆止门后低点疏水（ES005）。
8、 #4级抽汽逆止门前低点疏水（ES006）。
9、 #4级抽汽逆止门后低点疏水（ES007）。
10、#5级抽汽逆止门前低点疏水（ES010）。
11、#5级抽汽逆止门后低点疏水（ES012）。
12、#6级抽汽逆止门前低点疏水（ES016）。
13、#6级抽汽逆止门后低点疏水（ES019）。
14、#8级抽汽逆止门前低点疏水（ES023）。
15、#8级抽汽逆止门后低点疏水（ES026）。
16、高压调门后低点疏水（MAL10）。
17、中压调门后低点疏水（MAL20）。
18、高压缸排汽逆止门A前低点疏水（CR003A）。
19、高压缸排汽逆止门B前低点疏水（CR003B）。
20、给泵小汽机A缸体低点疏水（XAL12）。
21、给泵小汽机B缸体低点疏水（XAL22）。
22、给泵A#5级抽汽进汽门后低点疏水（ES032A）。
23、给泵B#5级抽汽进汽门后低点疏水（ES032B）。
24、给泵小汽机A低压主汽门前低点疏水（ES037A）。
25、给泵小汽机B低压主汽门前低点疏水（ES037B）。
三、疏水调整门的控制
1、主蒸汽管路上的疏水调整门（MS001）
主蒸汽管路上的疏水调整门（MS001），除了排放主蒸汽管道的疏水以外，主要是加热主蒸汽管道。由于高压旁路的接口移到锅炉过热器出口，主蒸汽管道的加热就全靠这个疏水管，如果疏水量太小，主蒸汽管道的加热就慢，就会延长起动时间，而如果疏水量太大，又会使汽机的大气扩容箱承受不了。
主蒸汽管路上的疏水调整门（MS001）专设一手动、自动站对其进行控制，它共有三个状态，即全关状态、20%开度状态及自动控制状态。
机组启动时，值班员将其控制投入自动后，MS001控制即由伐位控制转入主蒸汽管升温率控制。主蒸汽管升温率控制分为二个部分，当主蒸汽管温度在344℃之内时，其升温率控制在3.89℃/分，当主蒸汽管温度大于344℃后，升温率降为控制在1.67℃/分，当主蒸汽温度达到399℃时，MS001又改为20%伐位控制。另外，当汽机复置且主蒸汽温度大于399℃时该疏水调整门自动开至20%开度。
MS001当机组启动至机组负荷大于15%MCR后即自动关闭。另外，当发生汽机脱扣、RUNBACK、MFT时，该疏水调整门也会自动关闭。
MS001在下列情况下需打开：
1）机组启动到负荷15%MCR之前。
2）汽机脱扣，锅炉仍运行，汽机重新启动时。
3）汽机和锅炉都跳闸，机组正常启动时。
MS001是电磁阀控制的气控门，为了增加可靠性，这个疏水门与其它疏水门不同，设计成在电源、汽源和信号中断时关闭。
2、除七级抽汽管的疏水外，一级至八级抽汽管共十三个抽汽管低点疏水都排至凝汽器扩容箱加以回收，它们除了去向一致外，其动作的控制也都基本相同。在这个疏水伐功能组中，这些疏水伐只要符合下列条件之一，便会打开：
1）该级加热器水位高高。
2）该级抽汽管低点疏水立管水位高。
3）该级抽汽伐未全开。
4）汽机负荷小于15%。
5）汽机脱扣。
3、高压缸排汽逆止门前A、B低点疏水的控制与抽汽管疏水基本相同，所不同的是当机组用自启停程序进行停机时，会闭锁汽机脱扣及负荷小于15%的信号，即在用自启停程序停机时，负荷及脱扣信号不参与疏水伐的控制。本厂机组自启停程序不用，所以，高压缸排汽逆止门前A、B低点疏水的控制与抽汽管疏水完全相同。
4、给泵小汽机A、B缸体低点疏水伐的开关，只取决于给泵小汽机的转速，当转速小于2000rpm时打开，大于2000rpm时关闭。
5、 A、B热段再热汽管疏水及高压缸排汽母管低点疏水伐的控制与高压缸排汽逆止门前A、B低点疏水伐相同。
6、二路七级抽汽管疏水控制与三至六级及八级抽汽管疏水基本相同，所不同的是自启停程序也对其负荷及汽机脱扣信号进行闭锁。
7、除氧器进汽管低点疏水伐的动作只取决于立管疏水水位的高低。
四、汽机疏水功能组
在08年5月#2号机组A修后启动过程中，出现了主机高压缸疏水调整门MAL10，在主机负荷150MW时还不关闭的不正常现象。此次#2号机组A修进行了DCS改造，但在DCS调试过程中，所有的阀门都经过单体调试，并确认动作正常。是什么原因呢？为此我们查阅了汽机疏水功能组的控制逻辑。
汽机疏水功能组包括：汽机疏水去凝汽器扩容箱功能组（FG05B-FG）、汽机疏水去大气扩容箱功能组（FG06B-FG）、小汽机A疏水功能组（FG38B-FG）、小汽机B疏水功能组（FG38BB-FG）。从控制逻辑中我们看到，所有的汽机疏水调整门在其对应的疏水功能组“OFF”指令发出后都会联锁打开，功能组在收到其控制的所有疏水调整门“开”反馈信号后会复置掉功能组“0FF”信号，而只要有一只疏水调整门不开或开信号不到，功能组“0FF”信号就复置不成功，导致该疏水功能组“0FF”信号常发，而使其控制的疏水调整门常开。
下图是主机高压缸疏水调整门MAL10控制逻辑：
在机组负荷大于15%时（9MW左右），调节级压力大于出0、当时汽机疏水去大气扩容箱功能组在“0FF”位置出1，使主机高压缸疏水调整门MAL10自动开启，该关不关就是这一原因。
另根据控制逻辑，所有汽机疏水功能组的“ON”信号对疏水调整门开、关不起作用（如下图）。
汽机疏水去凝汽器扩容箱功能组、大气扩容箱功能组，小汽机A、B疏水功能组放“ON”位置后复置掉功能组“OFF”信号。从而使疏水调整门在其它信号满足时如：低点疏水水位高、抽汽门关门、小汽机转速大于2000rpm、汽机负荷大于15%等条件满足时，对应的疏水调整门能自动动作正常。
在适当的时候，建议取消汽机疏水去凝汽器扩容箱功能组（FG05B-FG）、汽机疏水去大气扩容箱功能组（FG06B-FG）、小汽机A疏水功能组（FG38B-FG）、小汽机B疏水功能组（FG38BB-FG）。这些功能组非但起不到什么作用，在机组运行中如果值班员不注意或某信号不好，可能会造成疏水调整门不正常开启，影响机组安全经济运行。
五、运行中注意事项
1、起动前所有抽汽逆止门前、后疏水隔绝门及调节门均应开启。
2、一旦出现疏水立管水位高报警时，运行人员必须到现场确认，疏水调节门实际位置，是否真正开启。如疏水调节门已全开，高水位报警消不掉，应找热工人员检查报警信号，同时加强监视。如果疏水调节门不开，有硬手操的，应立即手动开出，并联系检修处理。
3、汽机大气扩容箱水位调节及减温水调节必须正常，减温水调节器温度设定80℃，水位调节在正常水位，一旦低水位出现，确认向凝汽器排放的电动门TD013自动关闭。
4、汽机复置后，如发现高、中压主汽门阀室温度不上升或上升过于缓慢，应立即到现场确认高、中压主阀室疏水门和疏水管是否真正工作，如发现管子是冷的，应立即脱扣汽机，进行处理。有任一低点疏水门不能正常开启，汽机不允许起动。
5、汽机复置后，确认主汽管疏水门MS002开足，MS001在自动方式,并已开启, 负荷增加到90～100MW，确认除高加7、8抽汽以外的所有抽汽管道逆止门前、后低点疏水门，高、中压进汽室疏水门等自动关闭，如在CRT上不能确认，应到现场进行检查。确认高加#7、#8抽汽电动门和抽汽逆止门均在关闭位置，抽汽逆止门前、后疏水门保持在开启位置。负荷在90～100MW范围内，不应长时间停留，以免疏水门开、关频繁。
6、负荷达到50%时，将主蒸汽管疏水隔绝门MS002阀关闭。
7、停机时，当负荷减到90～100MW，确认所有加热器抽汽管道的低点疏水门
自动打开。
思考题
1、汽机疏水系统作用是什么？
2、汽机疏水系统主要阀门位置？
3、什么是水锤？
4、进入汽机大气扩容箱的疏水有哪些？
5、进入凝汽器扩容箱的疏水有哪些？
6、为什么主汽管疏水门MS002设计成在信号中断时关闭？