Nguyên nhân và cách khắc phục hiện tượng thủy kích ở tua bin hơi
Sự sai sót của người vận hành lò hơi hoặc máy là nguyên nhân của thủy kích. Khi xảy ra thủy kích sẽ cuốn một lượng nước theo hơi vào tua bin và làm hư hỏng nghiêm trọng tua bin.
Như vậy nhóm sự cố này hoàn toàn có thể là loại sự cố do lỗi của người vận hành.
Việc tống nước từ gian lò vào ống dẫn hơi mới có thể xảy ra do những nguyên nhân sau đây :
1) Lò hơi bị quá tải đột ngột
Việc tăng đột ngột lưu lượng hơi sẽ làm tụt áp suất trong lò hơi, đồng thời nhiệt độ nước trong lò cao hơn nhiệt độ tương ứng với áp suất đã tụt, do đó một phần nước tức thời chuyển hóa thành hơi, tức là xảy ra hiện tượng sinh hơi mạnh mẽ trong toàn thể tích nước. Do tăng khối lượng bọt hơi trong nước mà mức nước trong lò tăng quá cao, làm cho nước bị tống vào bộ quá nhiệt, và từ đó – vào ống dẫn hơi.
2) Cấp nước vào lò quá mức
Tức là mức nước trong lò cao hơn bình thường do người vận hành không trông coi chu đáo hay là do bộ phận tự động điểu chỉnh cấp nước bị trục trặc.
3) Nước trong lò sủi bọt
Hiện tượng này xảy ra là do chất lượng nước cấp và nước lò không tốt (chứa nhiều dung dịch muối và các tạp chất khác, nhất là dầu hoặc dầu mỏ).
4) Bộ quá nhiệt chứa đầy nước ngưng
Trong thời gian ngừng lò và khi khởi động lò nước ngưng bị tống vào ống dẫn hơi Thủy kích có thể xảy ra cả trong thời gian khởi động tuốc bin, nếu các ống dẫn hơi và hộp hơi không được sấy và thổi cẩn thận, cũng như khi nước ngưng tràn đầy bể chứa nước đọng và thiết bị tách nước.
Cuối cùng, khi trong ống dẫn hơi có “túi nước”, tức là các chỗ thấp, nước ngưng tích tụ lại do bố trí điểm xả không đủ hoặc không đúng, thủy kích có thể xảy ra khi tăng phụ tải đột ngột, tốc độ hơi đột ngột tăng lên, cuốn theo khối lượng nước ngưng tích tụ, tạo thành “pittông nước” trong ống dẫn hơi và có thể với lực khá lớn sẽ va đập vào tua bin, kể cả khi đã có bộ phận phân ly nước. Hơn nữa, thông thường tua bin bị nguy hiểm nhất là nó được nối với đầu ống dẫn hơi nằm xa gian lò nhất, đặc biệt là khi nó lại làm việc không liên tục.
Những dấu hiệu cho ta biết có nước vào tua bin là :
1. Nhiệt độ hơi mới giảm đột ngột. Đây là dấu hiệu đáng tin cậy nhất.
2. Nước và hơi ẩm xì ra từ các thiết bị đặt trên đường hơi mới và từ các mặt bích nối thân cao áp.
3. Số vòng quay tua bin giảm (hay là sa thải phụ tải khi làm việc song song) và xuất hiện rung, tiếng gầm và va đập bên trong tua bin.
4. Tăng áp suất trong bình ngưng (chân không tụt).
5. Tăng nhiệt độ đầu ra khỏi ổ chặn:
Khi có thủy kích trước hết là tầng thứ nhất phải gánh chịu. Trong thực tế cũng có những tầng giữa, thậm chí cả tầng cuối cùng bị hư hỏng .
Điều đó có thể giải thích như sau :
Nước do hơi cuốn vào có động năng rất lớn và có thể phá hủy bất kỳ chi tiết nào không đủ độ bền nằm trên đường đi của nó. Nhưng, trước khi rơi vào tua bin, nước phải đi qua bộ phận tách nước (chịu cú va đầu tiên), sau đó qua các van và các rãnh cong, trong đó động năng của nó giảm dần. Cho nên nói rằng động năng của nước là nguyên nhân chủ yếu làm phá hủy các bộ phận bên trong của tua bin chưa hẳn đã đúng hoàn toàn và ít khi xảy ra.
Quá trình xảy ra bên trong tua bin chắc là như sau :
Với lượng nước lớn rơi vào tua bin và không thoát ra được, bộ phận cánh quạt một phần bị ngập trong nước. Nước văng ra khi rôto quay sẽ tạo thành vòng nước quay.
Do có vòng nước ấy, do độ ẩm chung lớn và do tầng làm việc khác xa với chế độ tính toán, tổn thất trong tua bin tăng lên, nhiệt giáng sử dụng bị giảm, vì thế làm giảm đột ngột số vòng quay (hay là sa thải phụ tải). Khi số vòng quay giảm bộ điều chỉnh mở hoàn toàn các xupap và thêm một lượng hơi vào tua bin.
Sự va đập của áp lực (được thân máy tiếp nhận), lực ly tâm bổ sung của nước, sự nguội lạnh không đều của các mặt bích nối ghép và thân máy khi có nước tống vào tua bin, sẽ làm mất độ kín của các mặt bích nối ghép và làm cho hơi và nước xì ra ngoài.
Sự dao động trong lưu lượng hơi và sự thay đổi độ phản lực trong các tầng tua bin sẽ làm cho ổ chặn bị quá tải. Tải trọng có thê’ đặc biệt tăng mạnh, nếu vòng nước quay trong tua bin điền đầy rãnh cánh của tầng này hay tầng khác. Lúc ấy áp suất trước tầng sẽ tăng và áp suất sau nó sẽ giảm, làm giảm lưu lượng hơi đi qua tầng, còn lượng hơi cấp vào tua bin vẫn giữ không đổi. Hiệu số áp suất từ hai phía đĩa có thể rất lớn, và nó sẽ duy trì chừng nào nước (chuyển động chậm hơn hơi nhiều) chưa chảy thoát khỏi các rãnh cánh. Quá trình này rất ngắn ngủi, áp lực dọc trục có tính chất đột biến.
Tuy nhiên lúc này có thể làm chảy babit của ổ chặn, và nếu không đóng ngay cửa hơi lại, tức là không cắt áp lực dọc trục (bằng mức bình thường hay tăng lên khi có nước trong tua bin) thì sẽ làm hỏng những phần khác cứng hơn babit của ổ chặn. Rôto dịch chuyển về phía hạ áp, gây nên cọ xát giữa stato và rôto cả ở trong hộp chèn cũng như bên trong tua bin giữa bánh động và bánh tĩnh. Trong đó đĩa bị cọ từ phía hơi ra, còn bánh tĩnh ở phía hơi vào.
Ở những nơi ma sát của đĩa với bánh tĩnh sẽ bị đốt nóng nhiều đến nỗi mép vành đĩa bị mềm ra, thậm chí bị bật ra, cánh quạt bay đi, có khi cả một cụm với đai băng. Trong trường hợp đó, tất nhiên, những tầng có khe hở bé nhất là phải hứng chịu trước tiên.
Nước khi lọt vào tua bin với khối lượng lớn có thể gây nên dạng sự cố khác.
Nước có thể tràn đầy tiết diện các ống phun trong bánh tĩnh của một tầng nào đó. Lúc đó áp suất hơi trước bánh tĩnh sẽ tăng nhanh, còn sau bánh tĩnh – giảm. Hiệu số áp suất có thể đạt tới giá trị làm cho bánh tĩnh bị uốn cong quá khe hở sau bánh tĩnh. Bánh tĩnh và đĩa sẽ cọ xát với nhau, trong đó bánh tĩnh bị cọ ở phía hơi ra, còn đĩa – ở phía hơi vào. Sự cọ xát có thể xảy ra ở bất kỳ chỗ nào của bánh tĩnh, tùy thuộc vào phần bánh tĩnh nào yếu hơn và nơi có khe hở bé hơn.
Từ những điều đã trình bày ở trên thấy rằng, để đề phòng tua bin bị phá hủy nặng khi có một lượng lớn nước vào cần phải cắt ngay hơi vào tua bin, thường thì tiếng va đập của nước vào bộ phận tách nước rất to, khi nghe tiếng va đập hay là để ý đến các dấu hiệu thủy kích đã nêu trên, người vận hành máy phải dập chốt an toàn ngay và mở xả trực tiếp. Khi tua bin đang quay theo đà, trước khi mở bơm dầu hơi phụ, cần thổi ống dẫn hơi cẩn thận, tránh để nước bọt làm hỏng bơm hơi.
Chú ý rằng, nếu thời gian chạy theo đà của tua bin mà bé hơn bình thường thì phải mở và khám nghiệm ổ chặn và nếu còn có tiếng kêu đáng ngờ thì phải mở cả tua bin nữa.
Ngoài việc vận hành đúng, một biện pháp phòng ngừa thủy kích là bố trí xả đọng các đường ống dẫn hơi hợp lý.
Trước khi khởi động tua bin đã dừng lâu, tất cả các đường xả đều phải mở.
Khi khởi động phải tiến hành rất cẩn thận bằng cách mở từ từ van khởi động.
Khi cho lò hơi làm việc và chuyển từ ống hơi chính này sang ống hơi chính khác người vận hành lò phải thông báo cho người vận hành máy biết, vì lúc này là lúc nguy hiểm nhất do có thể xảy ra hiện tượng thủy kích.
Nguồn: Nhietdien.vn