9FB级900MW联合循环汽轮机高压调节汽门滤网损坏原因分析

李祥苓

摘  要： 某热电公司9FB级二拖一900MW燃气蒸汽联合循环机组在调试阶段发生了高压主汽取样管断裂脱落进入高压调节汽门滤网前的情况，对滤网造成损坏，针对事故原因，采取了更换取样管及在焊接中加大焊接过渡圆弧的措施，确保了机组安全。

关键词：900MW 燃气蒸汽联合循环 取样管 滤网

前言

某热电公司9FB级二拖一900MW燃气蒸汽联合循环机组是国内最大单机容量燃气机组之一。三大主机分别为哈尔滨汽轮机公司自主研发的首台三压、再热、双缸LNCB320/155-13.02/0.5/565/565型汽轮机、美国GE公司进口的GE9371FB.03型重型燃机、上海锅炉厂设计生产的9F级联合循环三压系统余热SG-329.7（47.0）（27.4）/13.31（2.98）（0.52）-Q8103型锅炉。该机组在采暖季发电能力约804.15 MW，供热能力约650.6MW，效率约87.87％；非采暖季发电能力约900MW，效率约59.01％。汽轮发电机组通过在高中压转子与低压转子之间设计SSS离合器，高中压缸与低压缸间通过SSS离合器可以实现解列或并列，能实现纯凝、抽凝、背压三种运行模式，具备极限供热能力。

1．事故简况

2019年1月20日1时50分，某热电公司9FB级二拖一900MW机组联调阶段，汽机发电机负荷145MW、主汽温度563℃、主汽压力6.75Mpa、主汽流量约326t/h工况下，汽轮机高压调节汽门突发不规律的、清脆的金属碰撞声音；20日14时，#2燃机退出解汽后，机组进入一拖一运行模式，汽机发电机负荷60MW、主汽温度522℃、主汽压力4.27MPa、主汽流量169t/h，汽轮机高压调节汽门异音消失，研究分析为异物脱落对滤网造成撞击，需停机对阀门解体检查处理，1月29日通过传真与哈汽公司确认在缸温193度及以下可以解体调门，阀门于1月30日解体，经检查，发现2根长约142mm、直径约27mm金属异物（如图1），#1高压调节汽门滤网被撞击破损（如图2）需返厂处理。

2．原因分析

高压调节汽门滤网前异物取出后经光谱分析为1Cr18Ni9材质，确认为锅炉侧高压主汽蒸汽取样管脱落随蒸汽进入#1高压调节汽门滤网前，在高压蒸汽作用下对滤网产生撞击，造成滤网损伤。

2．1取样管设计存在应力集中

上海锅炉厂设计制造的SG-329.7（47.0）（27.4）/13.31（2.98）（0.62）-Q8103型锅炉高压主汽取样管非通径设计，而是变径设计（见图3），插入主蒸汽管道部分与管道外的部分在直径上存在差异，在焊接中不仅会造成热传导上的细微偏差，在受外力作用时，也会使取样管受力集中在取样管制造变径位置，而断裂脱落的取样管的断口恰恰发生在变径处。

2．2取样管安装焊接存在薄弱部位

对断裂脱落的取样管残存在外壁的部分进行取样分析，其焊接金属存在轻微气孔和细小裂纹，而未发生断裂的取样管焊接部位在使用角磨机取下后未发现气孔和裂纹，说明焊接工艺和热处理工艺存在薄弱因素。

2．3取样管在机组吹管过程中受蒸汽中的异物冲击

某热电公司2台余热锅炉取样管无论在外形设计还是在安装焊接过程中都是执行的相同数据，对比插入主蒸汽管道内的部分，断裂脱落的#1余热锅炉主蒸汽取样管（見图1）表面密布被冲击的颗粒状疤痕、坑点，而未发生断裂脱落的#2余热锅炉主蒸汽取样管表面光洁无疤痕、坑点（见图4）。说明#1余热锅炉主蒸汽取样管在吹管或者余热锅炉运行初期，蒸汽中夹带了大量的颗粒状硬物，在高速气流的夹带下冲击取样管表面，造成被冲击的取样管部分产生顺气流方向的弯曲应力，使取样管与主蒸汽管道联接的焊接部位产生一个大的切向力，当焊接部位无法抵御取样管被冲击的切向力时产生裂纹，发生断裂。发生不同程度弯曲、断裂脱落的取样管足以证明其在主汽管道内受到了高于洁净蒸汽冲刷的力，未断裂脱落的取样管不仅表面无明显疤痕，且垂直无弯曲，说明无夹带异物的洁净主蒸汽对取样管无法形成破坏，主蒸汽夹带的异物冲击是取样管产生断裂脱落的外在因素。

3．采取措施

某热电公司对受损的汽轮机高压主汽门滤网进行返厂更换，滤网铆钉锚固焊接后进行热处理。对#1余热锅炉断裂脱落的取样管进行切割拆除，更换新的取样管，并加强焊接，增大堆焊面积及过渡圆弧，对#2余热锅炉未发生断裂的取样管按事故处理，重新更换，以确保机组安全。为避免应力集中，提高取样管的可靠性，建议锅炉制造公司今后设计蒸汽取样管改变径为同径。

4. 结束语

某热电公司对发生事故的余热锅炉取样管及未发生事故的余热锅炉取样管重新更换，在更换时增加焊接面积及过渡圆弧，机组启动顺利度过168，未再次发生类似事故。