某600MW汽轮机组再热阀阀蝶断落事故

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)华北电力科学研究院(西安)有限责任公司 作者:刘德荣

  介绍了某亚临界600 MW机组再热阀的工作原理,并结合实例对该机组再热阀阀碟断裂事故过程及原因做了分析,提出了该型机组安全运行中的注意事项,如再热阀开启前应注意暖阀,开启时将再热蒸汽压力调节至0.3 MPa以下,以及改进再热阀前后旁通管节流孔尺寸等。

  再热阀安装在再热管管路中,位于再热器和中压调节阀之间,作为再热调节阀的备用设备,当超速跳闸机构动作,汽轮机跳闸、调节阀失灵时再热阀将关闭。某600MW机组再热阀阀蝶断落后,无论其所在位置是全部隔断或是节流中压进汽,势必造成单侧中压进汽,会影响机组的安全和经济运行。

1、再热阀结构

  塔山电厂一台600MW机组再热阀为扑板式结构,由悬挂在旋转轴上的再热阀阀蝶以及通过键与旋转轴相连的阀蝶摇臂所组成(图1)。旋转轴通过连杆与油动机活塞杆相连接,油动机油缸活塞向上移动带动连杆转动而打开阀蝶。该阀碟材料为30Cr1Mo1V,采用整体铸造,阀前蒸汽压力3.2MPa,温度538℃。由于扑板式结构的蝶阀无预启功能,所以在阀蝶的前后设置有旁通管,以使作用在蝶阀两侧的蒸汽压力比较均匀,减小蝶阀开启阻力。

某600MW汽轮机组再热阀阀蝶断落事故

图1 再热阀结构及阀碟断裂位置

2、高排温度异常现象

  本机组为高中压缸联合起动,机组挂闸后,调节阀、再热阀全开,机组冲转由主汽阀及再热调节阀联合控制转速,转速达2900r/min后进行阀门切换。冷态起动参数设计值为:主蒸汽压力5.9MPa、温度340℃;再热蒸汽压力1.0MPa、温度300℃。机组于2008年6月16日首次冷态起动,考虑到冷态暖机,机组起动前稍微降低冲转参数以提高进汽流量,缩短暖机时间。调整后的冲转参数为:主蒸汽压力5.0MPa、温度340℃;再热蒸汽压力0.6MPa、温度300℃。机组挂闸时,左侧再热阀开启顺利,而右侧再热阀在此参数下无法开启,需将再热压力降至0.3MPa以下时才能开启,当时判断认为再热阀阀蝶前后旁通管(直径d52mm)上节流孔(直径d25mm)设计值偏小导致阀蝶前后差压过大所致。

  机组于2008年6月18日第1次并网,在并网最初几小时,维持150MW负荷运行,高压缸排汽(高排)温度为320℃(计算值为284℃),当时因高压加热器(高加)汽侧有漏点需处理而未及时投入。后机组升负荷至160MW时,高排温度最高值曾一度达到356℃(计算值为319℃),但由于高压缸的实际做功能力一般低于设计值,故实际的高排温度普遍高于计算值7~10℃,而在当前的负荷工况下,高排温度应在300℃以下。现场试投高加,高排温度下降至330℃,后又开启高排通风阀,高排温度下降至295℃。

3、高排温度异常原因

  对于机组出现的高排温度异常现象,分析认为有以下几点原因:(1)高压缸排汽逆止阀未全开;(2)锅炉再热系统存在汽阻,导致高压缸排汽不畅;(3)再热阀或再热调节阀全开状态属于假象;(4)汽轮机高压缸通流部分效率偏低。

  为了进一步查找原因,现场对高排逆止阀进行了检查,发现其限位杆长度稍短,加长限位杆可全开高排逆止阀,高排温度无明显变化。此时高加全部投入,高排温度维持于325℃。

  2008年6月21日,机组主蒸汽压力达到额定值16.7MPa,再热蒸汽压力已达3.4MPa(设计值3.2MPa),机组负荷为530MW,机组额定负荷缺失70MW以上,再热蒸汽的节流现象已十分明显。由此推断,再热阀或再热调节阀全开状态属于假象。降负荷至300MW时进行阀门活动性试验,主汽阀及调节阀动作正常,右侧再热阀及再热调节阀动作正常。对左侧再热阀及再热调节阀试验,当分别全关时,负荷和再热蒸汽压力无变化,同时关闭左侧1、3号再热调节阀,负荷和再热蒸汽压力也无变化。结合挂闸冲转时左右再热阀开启不一致现象,显然左侧再热阀阀蝶与蝶阀摇臂脱离(图3~图5)而实际处于全关状态。

某600MW汽轮机组再热阀阀蝶断落事故

图2 完整阀碟

某600MW汽轮机组再热阀阀蝶断落事故

图3 阀碟断面

某600MW汽轮机组再热阀阀蝶断落事故

图4 阀杆断面

某600MW汽轮机组再热阀阀蝶断落事故

图5 断落后阀杆

  同类事故近几年在该型号机组阀门上曾多次发生,如2006年大唐宁德电厂1、2号机组在调试阶段均发生了阀碟断落事故,断裂位置基本相同。该事故应为阀门结构设计存在缺陷所致。因此,应对该型号再热阀构建有限元模型、施加典型参数下的边界条件进行温度场及应力场的分析,进一步查出阀杆断裂的设计原因。

4、结语

  再热阀阀蝶断落现象近几年在该类型机组上已多次出现,对于机组的安全运行造成很大隐患。再热阀阀蝶断落后机组单侧进汽容易造成机组左右膨胀不均,发生跑偏现象。为预防同类事故发生特提出以下建议:

  (1)在再热阀开启前做到充分暖管、暖阀,以消除阀碟与阀杆连接过渡处的应力集中。

  (2)在开启再热阀时,将再热蒸汽压力调整至0.3MPa以下。

  (3)在条件允许情况下,建议改进再热阀阀碟前后旁通管上节流孔尺寸,以利更好地平衡阀碟前后压力差。

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