摘要：汽轮机疏水系统是指汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、前后汽封、主汽门、调门等设备及相关蒸汽管道的最低点设置疏水管，在机组启动、停机、暖机等过程中，通过打开相应的疏水阀，排尽汽轮机设备及管道积水，避免汽轮机汽缸倒进水或冷蒸汽倒流，确保汽轮机安全稳定运行。同时，为了提高机组运行的节能效果，疏水系统的排放应尽可能减少热量损失。文章分析了汽轮机疏水系统问题，包括设计要求，汽缸壁温上下温差大、中调门后扩散器呈现裂纹、转子动叶损伤或转速失控等，最后提出了解决措施。
关键词：汽轮机；疏水；温差
引言
目前，机组容量越来越大，对应的汽轮机主蒸汽压力、温度等参数越来越高，汽轮机的构造和控制更加复杂，从而汽轮机疏水系统设计难度提高很多。最近由于汽轮机疏水系统引起的问题经常发生，比如汽缸壁温上下温差大、一抽至三抽等抽汽管道有冷凝水、疏水管道和设备及主管道接口附近出现裂纹等，有必要研究以上问题产生的原因，并提出对应的解决办法，避免汽轮机设备受到损坏。
1汽轮机疏水系统设计要求
汽轮机疏水系统的运行工况不仅制约汽轮机安全运行，而且影响汽轮机暖机时间。所以疏水系统设计必须符合标准规范，尤其符合以下几点要求：
（1）各疏水支管并入疏水母管时，各疏水支管接入点应根据疏水压力的高低区别对待。按照疏水点压力从高到低的顺序，接入点距离疏水扩容器应从远到近。且疏水支管和母管的接入角度为45℃，以便确保疏水通畅。
（2）顺着介质流动方向，各疏水管道有一定坡度，防止管道出现积水现象。
（3）汽轮机启动前，需要暖机和暖管，打开各疏水支管高、中、低压段上的疏水阀门。当汽轮机带负荷至10%额定负荷时，关闭高压段疏水阀；当汽轮机带负荷至20%额定负荷时，关闭中压段疏水阀；当汽轮机带负荷至30%额定负荷时，关闭低压段疏水阀。
（4）主蒸汽管道疏水和设备本体疏水必须分别接入不同的疏水扩容器。要清楚了解汽轮机跳机后哪些管道或者设备会产生真空与非真空，防止积水或冷凝蒸汽回流至汽轮机室。
2汽轮机疏水系统存在问题及原因分析
2.1积水或冷凝蒸汽倒流引起汽缸壁温上下温差大
某电厂汽轮机空转或停机后，中压缸壁温上下温差异常，超过50℃，甚至有时达到86℃。另一电厂汽轮机第一次停机后，高压内外缸和中压缸壁温上下温差都严重偏高，分别达到110℃、150℃和150℃，不符合汽轮机运行规程规范要求，制约汽轮机再次启动。经现场查明原因为：汽轮机的高、中压缸本体疏水管道与其它高压蒸汽管道疏水合并汇入同一疏水集管，而高压缸、中压缸在汽轮机空转或停机后处于真空状态，高压主蒸汽管道疏水有一定压力，导致冷凝蒸汽和积水倒流到汽缸，从而汽缸壁上下温差远大于规范要求值。
2.2疏水回流导致中压调门后扩散器裂纹
汽轮机中压调门后的扩散器底部疏水口边缘通常有裂纹，以纵向形式存在，以致再热蒸汽沿着裂纹渗透到中压内外缸夹层，影响汽轮机安全稳定运行。是因为汽轮机中压调门扩散器疏水管道设计有问题，扩散器疏水管道经过疏水阀与高压缸本体6路疏水管道均汇入同一疏水集管。按照汽轮机疏水管道的设计要求，当汽轮机带负荷小于20%时，疏水阀处于打开状态，汽轮机其他工况下，疏水阀关闭。由于扩散器疏水管道管线较长，当扩散器疏水管道的疏水阀关闭时，疏水管会有积水。当汽轮机跳闸或停机，中压缸压力处于真空状态，高压缸压力较高，其6路疏水管道同时疏水，疏水集管内压力跟着迅速上升。在疏水集管和中压调门之间形成压差，当扩散器疏水管道的疏水阀打开时，疏水管线内的积水倒流至扩散器底部的疏水孔，高温激变疏水孔边缘材料，产生极高温度应力。如果汽轮机频繁跳闸，疏水孔边缘材料由于应力疲劳而出现纵向裂纹。
2.3抽汽管道积水造成转子叶片损伤或转速失控
汽轮机跳闸后再次启动，低压缸B转子5/6号轴振增大到100μm/70um，停机开缸后检查发现，低压A、B转子的汽侧第3级动叶上围带多处磨损，其中第3级抽汽口前的动叶围带有5组脱落。其原因为第3级抽汽管道疏水没有排尽，机组停机后积水汽化倒流，冲刷抽汽口前的动叶围带，导致5组脱落。抽汽管道疏水有积水是由于抽汽管道疏水支管没有按图纸安装，造成抽汽管道存在积水。
2.4疏水管合并引起阀体开裂
解体检查主蒸汽调门，发现阀座前的疏水口边缘出现裂纹，以龟状形式呈现，延伸到阀座密封面。主蒸汽管道旁路阀后的疏水管、调门阀座前疏水管、调门本体左右两侧疏水管共4根并入一根疏水集管，通过疏水阀接入疏水扩容器。汽轮机正常运行时，主蒸汽管道旁路阀及旁路管道疏水阀处于关闭状态，疏水管道内部会有一定的凝结水，调门阀座前的疏水口溢出部分凝结水，而调门阀座环境温度高，溢出的凝结水立即汽化蒸发，这样调门阀座疏水口边缘材料受温应力反复突变，时间长了就会呈现裂纹。
2.5疏水转注引起管道泄漏
给水泵汽轮机进汽管道垂直段上在大汽轮机运行时出现泄漏，泄漏点上游管道底部接有一根疏水管。此疏水管属于四抽供向辅助蒸汽管道转注的疏水系统，减少疏水阀的数量，便于运行操作。汽轮机刚启动时带负荷较少，此时四抽抽汽管道压力低，蒸汽不能流向辅助蒸汽母管，此母管没有投入运行，完全等于被隔离状态。当汽轮机带了一定负荷后，如果四抽抽汽管道没有汽源流向辅助蒸汽母管，该母管同样没有投入运行。疏水管道内因为蒸汽冷凝而有积水时，积水注入四抽抽汽管道，在四抽抽汽压力的作用下，积水被蒸汽带到下游管壁上，并由于环境高温，积水迅速蒸干这样管壁温度经常冷热突变，产生温度应力，引起管道内壁呈现裂纹。
3汽轮机疏水系统问题解决措施
3.1疏水合并
汽轮机疏水系统的设计原则首先考虑安全性，再考虑节能降耗经济性。为了防止疏水阀数量过多，简化施工，减少疏水阀泄漏概率，提高设备运行安全性，可以对压力等级相同蒸汽管道疏水支管优化合并，综合考虑以下因素：不同工况条件下疏水支管内压力相同，不同工况条件包括疏水阀打开、关闭状态、汽轮机跳闸、汽轮机热态启动、汽轮机冷态启动等。疏水支管与蒸汽母管接口处高度差相同等。防止疏水支管内冷凝水回流到压力低处，造成疏水口压力低处出现温度应变，久而久之金属就会呈现裂纹。疏水转注是疏水支管合并的一种特殊形式，由于疏水温度通常小于被注入管道的金属温度，转注入管道的积水或冷凝水容易汽化，造成注入口边缘的金属产生温度应力，建议尽量不采用转注形式合并疏水支管。
3.2抽汽管道疏水及蒸汽回流控制
如果抽汽管道内存在积水，在汽轮机停机时，积水汽化，倒流进汽缸，引起转子动叶叶片损失或者转速失控等问题，因此抽汽管道内积水必须排尽。靠汽轮机抽汽口侧隔离阀前抽汽管道段（最低点）需要设计并按照疏水支管，并配备温度开关检测管道内有无积水，温度开关联锁控制疏水阀。从而可以排尽管道内积水。
3.3汽轮机疏水或冷蒸汽回流控制
汽轮机跳闸或停机后，汽缸壁温上下温差大的原因往往是由于汽轮机疏水支管积水或冷蒸汽回流引起，影响汽轮机下次启动。所以汽轮机本体疏水管包括汽缸疏水、前后汽封疏水均应独立设计安装，疏水阀尽量靠近汽轮机本体侧，防止疏水阀前管道过长，出现冷蒸汽积水等风险。
4结束语
综上所述，汽轮机疏水系统设计的正确性关乎机组运行的安全，希望本文能给广大读者提供借鉴，杜绝汽轮机疏水系统发生错误。
参考文献
[1]朱小令,李明亮,邓世敏,等．珠江电厂300MW汽轮机疏水系统及其运行方式的改进[J]．热力发电,1995,(5):3-9．
[2]顾红柏．湛江电厂1号机组汽轮机疏水系统存在的问题与改进[J]．广东电力,1995,(1):6-9．