真空下降的典型事故

鲁兰军

1、事故经过
某发电厂2号机组系东方汽轮机厂生产的N220-12.7/535/535型超高压中间再热三缸三排汽凝汽式汽轮机，采用闭式循环水冷却系统，配备两台循环水泵。真空系统配备两台射水抽气器，正常情况下，一台运行，一台备用。事故前，2号机组负荷200MW，机组真空-96kPa，一台循环泵运行，机组运行正常。事故日14时45分20秒，突然发出“低真空”光字，机组真空骤然将至-79kPa，低真空保护动作，机组跳闸。跳闸后，厂用电自投切换正常。发现运行循环泵跳闸，运行中甲射水泵跳闸，备用泵均成功联启。化验站报告发现凝结水的水质恶化，电导率突然上升至800μs/cm，后经进行凝汽器换水，逐渐恢复正常。
2、事故原因分析
经过事故追忆调查，机组真空由-96kPa迅速降至跳闸值-79kPa，只用了45s的时间。针对真空骤降的异常现象，对相关系统进行了检查分析。检查发现，真空系统无明显泄漏点，真空破坏门在关闭位置，同时机组轴封系统供汽正常；接着，从机组跳闸后发生凝结水电导率大幅上升这一现象，判断凝汽器进入了大量工业水，初步判断事故是由循环水系统或射水抽气器系统造成。进一步检查发现，运行循环泵跳闸发生在机组跳闸后，这是由于厂用电切换造成，从而排除了循环泵跳闸造成循环水中断而引起真空骤降的可能性。另外，如果因凝汽器铜管泄漏造成凝结水电导率大幅超标，在泄漏点未消除的情况下，凝结水电导率不会好转。接下来，对跳闸的甲射水泵进行检查，发现该泵电动机烧坏，因此认定本次事故是由甲射水泵跳闸引起。但此时备用泵已经联启，真空不应骤降；而且运行中曾经做过真空严密性试验，在两台射水泵全停的情况下，真空也未发生迅速恶化，试验结果良好。从事故现象分析，射水池的水进入到了凝汽器，造成了凝汽器的水质恶化。最初怀疑是由于甲射水泵跳闸后，因甲抽气电动门关闭需要71s时间，在这段时间内，依靠真空作用力产生虹吸现象，将射水池的水抽入凝汽器造成射水泵回水管口暴露出来，使大量空气进入凝汽器，破坏了真空，从而造成机组跳闸。但这样仍然解释不通，因为射水抽气器布置于12米高的位置，依靠真空不具备将射水池的水抽入凝汽器的条件。产生虹吸现象还需要有密闭且充满水的系统，当时射水系统无法形成此条件；此外射水泵跳闸前，射水池水位正常，回水管口位于正常运行水位线下2米的位置，射水池的有效水容积为20m3，在几十秒内被抽干也没有可能。通过以上分析和逐一排除，甲射水泵回水管进入射水池后的深度成为怀疑的重点。经过专业人员现场仔细勘察，终于找到了问题的症结所在：由于长期锈蚀的原因，甲射水泵回水管进入水池后蚀断，回水管口暴露于水池正常运行水位之上。甲射水泵跳闸后，甲抽气电动门关闭需要71s时间，该期间空气夹杂着部分射水管道的水，迅速通过直径为300mm的回水管口进入凝汽器，从而造成针孔骤降、凝结水电导率严重超标、机组跳闸。
3、建议及结论
汽轮机的真空系统庞大、设备繁杂，除了严格检修工艺制度，在日常维护对真空系统中易老化、磨损、腐蚀、松动的部件进行重点排查之外，在发生泄漏事故后，首先应认真回顾，分析异常前后机组的状态，确认操作过程，并关注是否发生过变工况。实践证明，采用分析和现场勘查并举的方法，能够快速有效地排查出泄漏点，并为日后的运行维护提供参考。