摘要 闡述了水沖擊事故產生的機理及其危害性，并著重分析了橫門電廠300MW機組再熱器冷段發生水沖擊的原因，同時提出了相應的預防措施。
關鍵詞 再熱器冷段 水沖擊 原因分析 防范措施
水沖擊事故在發電廠時有發生，而橫門電廠2臺300MW機組就曾發生過較為嚴重的水沖擊事故，為了避免類似水沖擊事故發生，筆者認為必須了解水沖擊產生的原因機理，認識它的嚴重危害性，才能采取相應在的預防措施。
1水沖擊產生的機理
水沖擊又稱水錘，是由于蒸汽或水突然產生的沖擊力，使承載其流動的管道或容器發生不暢的情況下產生的。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，從而發出巨響和強烈的震動，甚至造成設備的嚴重損壞。
2水沖擊的危害性
2.1水沖事故實例及其危害性
水沖擊事故是電廠的大敵，輕則引起管道的強裂震動，重則破壞管道的支吊架，拉裂管道彎頭焊接口，若水沖擊事故發生在汽輪機內部，其造成的危害將更大：損傷汽輪機葉片，冷水沖擊熱態汽輪機會使汽缸、大軸產生巨大的熱應力，直接導致汽缸和轉子發生變形、彎曲，出現或擴展裂紋，嚴重損害汽輪機，甚至導致整臺機組報廢。如：
1996年，美國西屋公司生產的機組有7臺汽輪機發生12次水沖擊事故，6次造成嚴重損壞，需整體返修；
1991年，我廠6號機再熱器進口處發生水沖擊事故，支吊架損壞，再熱器進口管與進口聯箱焊接處完全斷裂，停機搶修一周；
1994-12-25，我廠5號機大修后，首次啟動，因再熱器冷段積水未疏盡，開啟205閥送汽暖管過程中，當高旁開度由10％開大到15％時，再熱器冷段發生劇烈的水沖吉，導致高壓缸A側排汽管某焊口斷裂，再熱器冷段管道部分支吊架拉斷，承吊鋼梁變形，停機搶修一周。
2.2我廠發生的水沖擊事礦特點
水沖擊事故的相同點是：
（1）都是發生在啟動或重新啟動過程中；
（2）都是發生在再熱器冷段；
（3）都是發生在300MW機組；
（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是：5號機水沖擊點發生在再熱器冷段靠近高壓缸排汽口處，而6號機水沖擊點發生在低溫再熱器進口聯箱附近。
3 300MW直流爐再熱器冷段發生水沖擊的成因分析
3.1積水源
根據前面所述，蒸汽管道發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，大量蒸汽遇冷凝結成水積于管道中；
（4）高壓旁路減溫水門關不嚴或誤開；
（5）鍋爐200或201等閥門關不嚴，爐水經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；
（3）疏水管徑過小；
（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高壓疏水倒灌至低壓疏水管。
3.3 5號機再熱器冷段水沖擊事故的原因分析
1994-12-25，5號機發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）。
因水沖擊發生在開啟高旁之時，說明水沖擊事故與操作不無關系，有關記錄顯示，操作符合3.1（3）的情況。再者，事故后發現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節閥一般投自動運行方式，只有當疏水袋水位高時才自動打開疏水電磁閥，這對啟動初期的疏水狀況極為不利。再者，該疏水袋的旁路管過細（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閉狀態。于是在啟動初期快速開大一級旁路時，高壓飽和蒸汽夾帶著凝結水沖至再熱器冷段，因疏水不通致水袋水位快速升高，形成水塞，于是就發生了水沖擊事故。
4再熱器冷段水沖擊事故的預防措施
4.1從設計安裝方面預防水沖擊
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，故而國內外的專家都十分重視水沖擊事故，特別是對預防汽輪機水沖擊尤為重視。美國西層公司為此對設計安裝、運行維護等方面作了十分詳細的指導性建議，我國有關調試和設計安裝部門也為此結合國產機組作了若干規定。1975年“中間再熱機組技術經驗交流會”汽輪機專業小組就曾提出了以下建議：
（1）接到疏水聯箱和疏水膨脹箱的疏水管應按壓力等級分開，聯箱上壓力高的管道應放在最外側；
（2）疏水管應有足夠的通流面積，而再熱器系統設備龐大，壓力較低，為此，其冷、熱段的疏水管徑應大些；
（3）疏水聯箱和疏水膨脹箱應有足夠的容積和排泄能力；
（4）疏水節流孔板的結構應便于防止堵塞和檢查；
（5）裝設溫度測點，借助溫差預報積水情況。
4.2從運行維護方面預防水沖擊
（1）杜絕一切能夠流積于主、再熱蒸汽管道的水源。機組啟動前的系統檢查尤為重要，應核實各減溫水門在關閉狀態；
（2）確保疏水暢通，消除水塞，檢查確認各疏水門在應開的位置；
（3）操作緩慢，暖管充分，為防止蒸汽在管道內大量凝結而積水，開啟205閥時應緩慢進行，并確認高旁減壓閥開度不大于10％，注意高壓旁路后溫度變化速度，同時注意管道的震動，當發現管道有撞擊聲，應減慢操作速度，必要時關小或關閉高壓旁路減壓閥，直至撞擊聲消除后才可繼續操作。
（4）增設疏水管道，及時疏盡積水
由于205閥前的管道與分離器直接相通，且有一段長達數十米的水平管段。然而205閥前沒有裝設疏水管及疏水管及疏水門，不便疏水排放，因此若在205閥前增設一疏水門，不僅可及時將積水疏盡，同時也使得205閥前的一段管道得到充分的暖管。
（5）增設旁路門，便于控制暖管速度
分離器出汽閥205是一個電動門，而非調整門，雖可點動調節，但它的實際開度難于掌握和監視，也就增加了暖管過程中升溫升壓速度的控制難度。一旦操作不細心，205閥將全開，1MPa的壓力蒸汽夾帶積水經過再熱器在主蒸汽管道大量地、迅速地凝結成水。若在此加設旁路門，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，同時在啟動初期將疏水袋電磁閥切至手動（全開）位置，與旁路門并列運行，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結束語
再好的設備，若忽視主觀因素的影響，亦難完全避免水沖擊事故的發生。只有做好以上幾點，并進行認真負責的運行管理，才可以將水沖擊事故及其損傷降低到最低程度。
關鍵詞 再熱器冷段 水沖擊 原因分析 防范措施
水沖擊事故在發電廠時有發生，而橫門電廠2臺300MW機組就曾發生過較為嚴重的水沖擊事故，為了避免類似水沖擊事故發生，筆者認為必須了解水沖擊產生的原因機理，認識它的嚴重危害性，才能采取相應在的預防措施。
1水沖擊產生的機理
水沖擊又稱水錘，是由于蒸汽或水突然產生的沖擊力，使承載其流動的管道或容器發生不暢的情況下產生的。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，從而發出巨響和強烈的震動，甚至造成設備的嚴重損壞。
2水沖擊的危害性
2.1水沖事故實例及其危害性
水沖擊事故是電廠的大敵，輕則引起管道的強裂震動，重則破壞管道的支吊架，拉裂管道彎頭焊接口，若水沖擊事故發生在汽輪機內部，其造成的危害將更大：損傷汽輪機葉片，冷水沖擊熱態汽輪機會使汽缸、大軸產生巨大的熱應力，直接導致汽缸和轉子發生變形、彎曲，出現或擴展裂紋，嚴重損害汽輪機，甚至導致整臺機組報廢。如：
1996年，美國西屋公司生產的機組有7臺汽輪機發生12次水沖擊事故，6次造成嚴重損壞，需整體返修；
1991年，我廠6號機再熱器進口處發生水沖擊事故，支吊架損壞，再熱器進口管與進口聯箱焊接處完全斷裂，停機搶修一周；
1994-12-25，我廠5號機大修后，首次啟動，因再熱器冷段積水未疏盡，開啟205閥送汽暖管過程中，當高旁開度由10％開大到15％時，再熱器冷段發生劇烈的水沖吉，導致高壓缸A側排汽管某焊口斷裂，再熱器冷段管道部分支吊架拉斷，承吊鋼梁變形，停機搶修一周。
2.2我廠發生的水沖擊事礦特點
水沖擊事故的相同點是：
（1）都是發生在啟動或重新啟動過程中；
（2）都是發生在再熱器冷段；
（3）都是發生在300MW機組；
（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是：5號機水沖擊點發生在再熱器冷段靠近高壓缸排汽口處，而6號機水沖擊點發生在低溫再熱器進口聯箱附近。
3 300MW直流爐再熱器冷段發生水沖擊的成因分析
3.1積水源
根據前面所述，蒸汽管道發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，大量蒸汽遇冷凝結成水積于管道中；
（4）高壓旁路減溫水門關不嚴或誤開；
（5）鍋爐200或201等閥門關不嚴，爐水經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；
（3）疏水管徑過小；
（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高壓疏水倒灌至低壓疏水管。
3.3 5號機再熱器冷段水沖擊事故的原因分析
1994-12-25，5號機發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）。
因水沖擊發生在開啟高旁之時，說明水沖擊事故與操作不無關系，有關記錄顯示，操作符合3.1（3）的情況。再者，事故后發現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節閥一般投自動運行方式，只有當疏水袋水位高時才自動打開疏水電磁閥，這對啟動初期的疏水狀況極為不利。再者，該疏水袋的旁路管過細（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閉狀態。于是在啟動初期快速開大一級旁路時，高壓飽和蒸汽夾帶著凝結水沖至再熱器冷段，因疏水不通致水袋水位快速升高，形成水塞，于是就發生了水沖擊事故。
4再熱器冷段水沖擊事故的預防措施
4.1從設計安裝方面預防水沖擊
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，故而國內外的專家都十分重視水沖擊事故，特別是對預防汽輪機水沖擊尤為重視。美國西層公司為此對設計安裝、運行維護等方面作了十分詳細的指導性建議，我國有關調試和設計安裝部門也為此結合國產機組作了若干規定。1975年“中間再熱機組技術經驗交流會”汽輪機專業小組就曾提出了以下建議：
（1）接到疏水聯箱和疏水膨脹箱的疏水管應按壓力等級分開，聯箱上壓力高的管道應放在最外側；
（2）疏水管應有足夠的通流面積，而再熱器系統設備龐大，壓力較低，為此，其冷、熱段的疏水管徑應大些；
（3）疏水聯箱和疏水膨脹箱應有足夠的容積和排泄能力；
（4）疏水節流孔板的結構應便于防止堵塞和檢查；
（5）裝設溫度測點，借助溫差預報積水情況。
4.2從運行維護方面預防水沖擊
（1）杜絕一切能夠流積于主、再熱蒸汽管道的水源。機組啟動前的系統檢查尤為重要，應核實各減溫水門在關閉狀態；
（2）確保疏水暢通，消除水塞，檢查確認各疏水門在應開的位置；
（3）操作緩慢，暖管充分，為防止蒸汽在管道內大量凝結而積水，開啟205閥時應緩慢進行，并確認高旁減壓閥開度不大于10％，注意高壓旁路后溫度變化速度，同時注意管道的震動，當發現管道有撞擊聲，應減慢操作速度，必要時關小或關閉高壓旁路減壓閥，直至撞擊聲消除后才可繼續操作。
（4）增設疏水管道，及時疏盡積水
由于205閥前的管道與分離器直接相通，且有一段長達數十米的水平管段。然而205閥前沒有裝設疏水管及疏水管及疏水門，不便疏水排放，因此若在205閥前增設一疏水門，不僅可及時將積水疏盡，同時也使得205閥前的一段管道得到充分的暖管。
（5）增設旁路門，便于控制暖管速度
分離器出汽閥205是一個電動門，而非調整門，雖可點動調節，但它的實際開度難于掌握和監視，也就增加了暖管過程中升溫升壓速度的控制難度。一旦操作不細心，205閥將全開，1MPa的壓力蒸汽夾帶積水經過再熱器在主蒸汽管道大量地、迅速地凝結成水。若在此加設旁路門，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，同時在啟動初期將疏水袋電磁閥切至手動（全開）位置，與旁路門并列運行，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結束語
再好的設備，若忽視主觀因素的影響，亦難完全避免水沖擊事故的發生。只有做好以上幾點，并進行認真負責的運行管理，才可以將水沖擊事故及其損傷降低到最低程度。