高旁减温水喷嘴管座断裂事故的分析

耿发早

摘 要 火力发电机组装机容量增加，单元制控制的不断发展，作为保护机组安全和减少工质损耗提高经济性的旁路系统越来越重要。机组启停和正常运行中确保旁路系统随时备用必不可少，这就涉及到设备的设计、选型、安装、运行维护等工序是否合理。文章通过旁路系统上的一次事故分析说明了这几个工序对旁路系统安全的影响。

关键词 汽轮机；旁路系统；减温水；高旁阀；低旁阀

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0159-01

旁路是在机组启停或事故时将锅炉产生的蒸汽通过减温减压后部分或全部绕过汽轮机排到凝汽器。高旁将蒸汽绕过高压缸经再热冷段管道进入再热器换热，防止再热器干烧超温损坏，保护再热器；低旁将再热器来的蒸汽绕过中低压缸回收到凝汽器，减少汽水损失。

1 设备简介

机组旁路采用高低压两级串联的系统，高旁为40%锅炉最大容量，布置在机房6.9 m平台。低旁设置A、B两套，总容量为高旁蒸汽流量与喷水量之和，布置在机房13.7 m平台。高旁从汽机高压缸进口前主蒸汽管接出，经减温减压后接入再热蒸汽冷段管上。低旁从汽机中压缸进口前再热蒸汽管接出，经A、B两路减温减压后分别接入A、B凝汽器。

高旁控制：入口汽压力24.2 MPa（a），入口汽温566℃，入口流量768 t/h，出口汽压4.77 MPa，出口汽温322.2℃，减温水进口压力36 MPa，进口温度193.2℃减温水流量141 t/h。

2 事件经过

接中调令启动机组，所有准备工作完成，按正常程序开机，机组点火后逐渐开高、低旁阀。主汽压力达6.84 MPa，温度386℃时高旁开44%，减温水调阀开8%，高旁后温度282℃，压力1.2 MPa，对应饱和温度188℃。0：35现场巡检发现高旁噪声和振动很大，高排逆止阀后疏水袋水位计取样管座断裂，高旁后两个温度测点变坏，高旁后压力测点A二次门后管道断裂，将一次门关闭，手动将减温水调阀开到30%，并保持高旁阀和减温水调阀在此开度。锅炉煤量减至20 t/h降温降压，由检修处理完毕后于4：53继续升温升压，期间检查发现高旁出口温度A、B再次变坏点，现场检查温度测点A、B均已断线，由热工更换为2支较长的铠装热电偶温度计。19：30汽轮机定速3000 r/min；19：43发电机并网；21：20巡检人员发现高旁减温水管座处漏汽，经维修人员现场检查确认无法在运行中处理；22：25经中调批准机组停机消缺。

检查发现高旁减温水喷嘴管座三处接口焊缝中，西南、西北侧两处完全断裂，东侧经金相检查局部开裂；高旁阀后垂直段弹簧支架部分螺母松脱、支架侧位，六块加强肋板一块断裂、五块根部产生裂纹，高排逆止阀操作气缸底部压缩气管震断，高旁阀后两个温度热电偶套管全部断裂脱落。针对高旁阀断口焊缝及两侧母材做光谱材质复核，结果为母材及焊缝材料满足该部位正常运行的温度、压力要求；对喷嘴断口金相分析，断口为典型的疲劳断裂、断裂起始位置为圆周水平两侧，经疲劳扩展至圆周上下两侧，直至最后整圈断裂。对整个高旁阀体和减温水喷嘴管的所有焊缝进行超声波和磁粉探伤，发现东侧未完全断裂喷嘴亦有线性缺陷。解体三个喷嘴，喷嘴内筒表面干净，喷嘴内芯完好，其中西北、西南的两个喷嘴内腔各掉出一颗直径约2 mm焊渣，其余未发现异常。对高旁阀修复后，机组重新启动，严格按规程操作、严密监视相关参数，高旁阀后蒸汽温度上下温差跟踪良好，温差在5℃以内，启动过程中高旁阀开度超过35%时，阀后管道再次发生明显高频振动，13：47高旁阀后压力测点A一次门后管道再次振断、#7机高排逆止门后疏水袋水位计取样管两个焊口开裂，18：16泄漏缺陷处理好后，锅炉重新升温升压，18：45汽机冲转，22：01发电机并网。

组织相关人员先后测量高旁阀后管道及附近再热冷段蒸汽管道的支吊架振动情况，高旁阀开度小时该管段振动值很小，高旁阀开大至35%以上时该管段振动值较大。高旁阀后管道振动大导致高旁阀后温度测点损坏时，DCS系统判断为温度无穷大而将旁路减温水调整门开至最大，从而大量的减温水喷进旁路后管道，加剧了汽水两相流，管道振动扩大，从而引起相连接的部分设备因振动大而断裂、部分支吊架松动变形。现场发现，基建期间高旁减温水管道10号弹簧支座因楼板无预埋支墩、5号弹簧吊架因电缆槽阻挡而无法按图安装而一直未安装。

3 原因及整改

1）机组启动时，直流炉特性决定高旁减温水温度只能在60℃左右，主汽温却有380℃以上，水汽剧烈混合必引起高旁阀的高频振动，对比我厂其他机组及同类型机组的高旁管道布置，认为高旁后管系设计不合理，高旁从主汽管引出后经高旁阀减温减压后直接接入高排逆止门后的冷再管道，阀体产生剧烈高频振动直接传导至高排阀体及附近管道，使疏水袋水位计、温度、压力等测点多次振断，减温水管座疲劳损伤不断积累，是导致减温水管座断裂的重要原因。高旁出口两个蒸汽温度测点位置设计不合理，距高旁阀体不足3 m，当汽水混合不均，会导致该两个点温度波动，而导致投入自动的减温水调阀开度波动，加剧阀体的高频振动，此为减温水管座断裂的次要原因。基建施工期间，工程部技术管理人员对#7机管道支吊架安装把关不严，导致部分支吊架漏安装。在几次保养开机过程中就检查发现高旁阀振动大，噪声大等异常情况汇报，相关设备管理人员不够引起重视。

2）对高旁减温喷嘴管座按照规范的焊接技术方案，委托焊接公司对断裂和有缺陷的焊缝打磨挖补，预热焊接修复后进行热处理，并进行探伤检查合格。委托热工研究院对主蒸汽、再热蒸汽冷热段、高旁前后管道支吊架、阻尼器、限位架进行全面检查，对部分已经松动支吊架或行程失效的阻尼器进行校正修复。解体检查高旁阀三个喷嘴，更换原厂密封圈备件后装复。对高旁后垂直段弹簧支座断裂的加强肋板重新焊接修复，并对焊缝处探伤检查合格。按设计院设计变更要求，将高旁后两个测温探头移至6.9 m层楼板以下与减温水喷嘴间距>3.5 m。0 m层冷段再热蒸汽管道按设计变更要求，增设一路疏水。原设计有的高旁减温水管道5号、10号弹簧吊架因电缆槽阻挡未按图安装，联系设计院进行设计变更并安装。

3）加强值班员培训，回顾机组各次启动中存在的问题进行分析总结，优化机组启动过程、熟悉设备运行控制参数，发现问题及时联系检查分析，制定出处理意见和运行维护方案，杜绝对异常设备不管不问现象，确保机组设备在设计控制范围才能保证机组的安全经济运行。

参考文献

[1]茂名热电厂.#7机集控运行辅机规程.

[2]茂名热电厂.#7机设备资料.endprint