摘要：本文主要是根据惠州LNG电厂二期#6机热电联产机组启动过程中冷再管道出现的几起振动，对两班制热电联产燃气蒸汽联合循环机组汽水系统管系振动从理论以及实际进行了分析，并提出了相应的预防措施。
关键词：冷再管道；两班制；水冲击；预防措施
0.概述
惠州LNG电厂二期项目选用三套 460MW F 级改进型（燃机型号为 M701F4）、高效一拖一双轴热电联产燃气蒸汽联合循环机组。每套机组包括一台低 NOx 燃气轮机、一台燃机发电机、一台蒸汽轮机、一台汽机发电机、一台无补燃三压再热脱硝型余热锅炉及其相关的辅助设备。汽轮机为东方汽轮机厂生产的三压、再热、双缸、向下排汽、抽凝供热一拖一分轴汽轮机（型号LCC150-13.2/3.0/1.5/566/566);余热锅炉为东方日立锅炉有限公司生产的三压、再热、无补燃、卧式、自然循环余热锅炉（型号BHDB-M701F4-Q1）。
该二期项目#6号机机组在两班制运行模式下，启机时再热蒸汽系统注压过程中多次发生水冲击现象，造成管道振动和设备损坏，对机组安全稳定运行形成较大威胁。在电厂热力系统启动初期都必须经过充分暖管疏水才能正常投入，否则很可能发生水冲击。因此，研究水冲击产生的原因，采取有效的防范措施，对热力设备、管道、系统的安全运行具有十分重要的意义。
1.水冲击产生的机理及其危害性
水冲击又称水锤．是由于蒸汽或水突然产生的冲击力．使承载其流动的管道或容器发生声响和震动的一种现象。其发生机理为管道内发生不稳定汽液两相流，当存在与外界的热交换时，流体吸热或散热，汽液比发生变化，在局部产生流体冲击，流体中的介质蒸汽可局部冷凝，其体积在瞬间产生很大的变化，附近液流高速移动占据这个空间，形成冲击从而引起振动。电厂中发生水冲击事故大多是由于蒸汽管道积水或疏水不畅而形成空气塞、水塞障碍，以致高速蒸汽不能顺畅通过，蒸汽冲击这些水塞，形成不稳定汽液两相流从而发出巨响和强烈的震动，甚至造成设备的严重损坏。水冲击事故轻则引起管道的强烈振动，重则破坏管道的支吊架，拉裂管道弯头焊接口，若水冲击事故发生在汽轮机内部，其造成的危害将更大：损伤汽轮机叶片，冷水冲击热态汽轮机会使汽缸、大轴产生巨大的热应力，直接导致汽缸和转子发生变形、弯曲，出现或扩展裂纹，严重损害汽轮机，甚至导致整台机组报废。
2.惠州LNG电厂#6机冷再管道水冲击原因分析
2.1冷再管道积水可能原因
根据水冲击产生的机理，蒸汽管道发生水冲击的前提条件是管道形成水塞，即管道内积水，根据理论和惠州LNG电厂的现场实际分析认为造成积水的可能有以下几项：
（1）高压旁路减温水门关不严或误开；
（2）设计安装原因导致的疏水不畅，如：疏水设计管径过小；疏水口安装位置过高；疏水管道堵塞或疏水阀故障；疏水管出口与其他高压疏水管连接时高压疏水倒灌至低压疏水管等。
（3）主再热器蒸汽管道在暖管过程中，暖管不充分，操作过快，大量蒸汽遇冷凝结成水积于管道中，温度、压力剧烈变化；
（4）由于供热备用的原因，中压供热管道及低压事故供热管道盲管积水；
（5）中压过热器出口主、旁电动阀后至冷再管道积水；
2.2水冲击可能原因分析
通过查询DCS数据发现，在机组正常运行中，高旁后温度在高旁全关、高旁减温水调节阀全关条件下无明显变化，且冷再管道上、下壁温度无明显变化，由此基本排除原因（1）；通过对比同型机组#4、#5机，排查#6机热力系统各疏水均正常，同样设计安装条件下，未出现严重水冲击现象，基本排除原因（2）；现重点分析后三个原因：
图1
原因（3）、（4）分析：查看DCS曲线，2019年12月17日06：20启机注压时冷再上下壁温度均降至75℃左右，开启中压旁路后冷再管道压力立即升高随后突降（如图1所示，此时已发生水冲击），管道系统剧烈振动导致高压主汽阀EH油执行机构进出口法兰漏油从而中断启机。有一定人为暖管操作过快的原因，同时12月16日#6机组停机后，冷再管道下壁温度急剧下降，图1中标记点压力为0.046MPa时（对应饱和温度：79℃），下壁温度：56.33℃，上壁温度：250.22℃，此时冷再管道下部已充满积水且积水非冷凝水，结合现场管道布置和运行实际，#6机为供热备用，连接至冷再管道的中压供热管道和低压事故供热管道均为未流通的盲管，停机泄压后该两段盲管积水回流至冷再管道并聚集，导致次日启机冷再管道疏水不畅形成水冲击。此后停机时开启该两段盲管疏水阀做试验，均排除大量疏水，进一步证实该观点。两段盲管均位于锅炉辅助间顶13m平台，水平布置。
图2
原因（5）分析：
图3
#6机停机后，冷再管道下壁温度（图3橙色线）在管道泄压一段时间后急剧下降，同时对比上壁温度无此剧烈变化，可知冷再管道下部有积水且非冷凝水，结合中压过热蒸汽出口至冷再管道现场布置，推断该处积水是由于中压过热蒸汽出口主旁路电动阀内漏冷凝成积水，集聚在6.5m至13m平台竖直管段内（图2红色段），次日若直接开启中压过热器旁路注压则可能导致疏水不畅形成水冲击。经统计12月19日至12月25日停机后的曲线变化，得出表1可以看出，#6机停机冷再管道泄压后经过平均3.06h，中压过热器出口管冷凝积水进入冷再管道导致冷再管下壁温度突降。
表1（停机时冷再管泄压后至冷再管下壁温度突降时间统计）
3.冷再管道水冲击事故的预防措施
（1）停机时提前开启中压供热管道和低压事故供热管道疏水气动阀，对该两段盲管充分疏水，防止泄压时盲管积水回流至冷再管道中形成积水，导致水冲击；
（2）在启机再热系统注压时，先开启高压过热蒸汽旁路、主路对高压系统注压并充分疏水，再微开高压旁路阀给再热系统缓慢注压并充分疏水，冷再管道温度压力上升后，中压过热器出口前后压差小于0.2Mpa再开启中压过热器出口旁路、主路阀；
（3）由于中压过热器出口主旁路内漏设备缺陷，建议在锅炉辅助间6.5m层中压过热器出口主旁路阀后增设疏水点，对图（2）中红色竖直管段内积水充分疏水后在进行注压操作，可极大避免水冲击风险；
（4）人为操作过程中，升温升压速率尽量缓慢温和，防止压力温度剧烈波动导致管道振动，损坏设备。
4.结束语
热力系统中管道和设备的水冲击事故，主要是由于其内部积水造成水塞，而后蒸汽冲击水塞造成剧烈振动。主要考虑从设计安装和运行维护等方面来避免热力管道和设备内部积水，从而防止水冲击。我唱认真分析后结合本厂实际，从运行维护方面采取的多项措施和优化管道设计取得了较好的效果，可给同型联合循环燃气电厂防止水冲击事故提供借鉴。