9FB級900MW聯(lián)合循環(huán)汽輪機高壓調(diào)節(jié)汽門濾網(wǎng)損壞原因分析

李祥苓

摘? 要： 某熱電公司9FB級二拖一900MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組在調(diào)試階段發(fā)生了高壓主汽取樣管斷裂脫落進入高壓調(diào)節(jié)汽門濾網(wǎng)前的情況，對濾網(wǎng)造成損壞，針對事故原因，采取了更換取樣管及在焊接中加大焊接過渡圓弧的措施，確保了機組安全。

關(guān)鍵詞：900MW 燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán) 取樣管 濾網(wǎng)

前言

某熱電公司9FB級二拖一900MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組是國內(nèi)最大單機容量燃氣機組之一。三大主機分別為哈爾濱汽輪機公司自主研發(fā)的首臺三壓、再熱、雙缸LNCB320/155-13.02/0.5/565/565型汽輪機、美國GE公司進口的GE9371FB.03型重型燃機、上海鍋爐廠設(shè)計生產(chǎn)的9F級聯(lián)合循環(huán)三壓系統(tǒng)余熱SG-329.7（47.0）（27.4）/13.31（2.98）（0.52）-Q8103型鍋爐。該機組在采暖季發(fā)電能力約804.15 MW，供熱能力約650.6MW，效率約87.87％；非采暖季發(fā)電能力約900MW，效率約59.01％。汽輪發(fā)電機組通過在高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子之間設(shè)計SSS離合器，高中壓缸與低壓缸間通過SSS離合器可以實現(xiàn)解列或并列，能實現(xiàn)純凝、抽凝、背壓三種運行模式，具備極限供熱能力。

1．事故簡況

2019年1月20日1時50分，某熱電公司9FB級二拖一900MW機組聯(lián)調(diào)階段，汽機發(fā)電機負荷145MW、主汽溫度563℃、主汽壓力6.75Mpa、主汽流量約326t/h工況下，汽輪機高壓調(diào)節(jié)汽門突發(fā)不規(guī)律的、清脆的金屬碰撞聲音；20日14時，#2燃機退出解汽后，機組進入一拖一運行模式，汽機發(fā)電機負荷60MW、主汽溫度522℃、主汽壓力4.27MPa、主汽流量169t/h，汽輪機高壓調(diào)節(jié)汽門異音消失，研究分析為異物脫落對濾網(wǎng)造成撞擊，需停機對閥門解體檢查處理，1月29日通過傳真與哈汽公司確認在缸溫193度及以下可以解體調(diào)門，閥門于1月30日解體，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)2根長約142mm、直徑約27mm金屬異物（如圖1），#1高壓調(diào)節(jié)汽門濾網(wǎng)被撞擊破損（如圖2）需返廠處理。

2．原因分析

高壓調(diào)節(jié)汽門濾網(wǎng)前異物取出后經(jīng)光譜分析為1Cr18Ni9材質(zhì)，確認為鍋爐側(cè)高壓主汽蒸汽取樣管脫落隨蒸汽進入#1高壓調(diào)節(jié)汽門濾網(wǎng)前，在高壓蒸汽作用下對濾網(wǎng)產(chǎn)生撞擊，造成濾網(wǎng)損傷。

2．1取樣管設(shè)計存在應(yīng)力集中

上海鍋爐廠設(shè)計制造的SG-329.7（47.0）（27.4）/13.31（2.98）（0.62）-Q8103型鍋爐高壓主汽取樣管非通徑設(shè)計，而是變徑設(shè)計（見圖3），插入主蒸汽管道部分與管道外的部分在直徑上存在差異，在焊接中不僅會造成熱傳導上的細微偏差，在受外力作用時，也會使取樣管受力集中在取樣管制造變徑位置，而斷裂脫落的取樣管的斷口恰恰發(fā)生在變徑處。

2．2取樣管安裝焊接存在薄弱部位

對斷裂脫落的取樣管殘存在外壁的部分進行取樣分析，其焊接金屬存在輕微氣孔和細小裂紋，而未發(fā)生斷裂的取樣管焊接部位在使用角磨機取下后未發(fā)現(xiàn)氣孔和裂紋，說明焊接工藝和熱處理工藝存在薄弱因素。

2．3取樣管在機組吹管過程中受蒸汽中的異物沖擊

某熱電公司2臺余熱鍋爐取樣管無論在外形設(shè)計還是在安裝焊接過程中都是執(zhí)行的相同數(shù)據(jù)，對比插入主蒸汽管道內(nèi)的部分，斷裂脫落的#1余熱鍋爐主蒸汽取樣管（見圖1）表面密布被沖擊的顆粒狀疤痕、坑點，而未發(fā)生斷裂脫落的#2余熱鍋爐主蒸汽取樣管表面光潔無疤痕、坑點（見圖4）。說明#1余熱鍋爐主蒸汽取樣管在吹管或者余熱鍋爐運行初期，蒸汽中夾帶了大量的顆粒狀硬物，在高速氣流的夾帶下沖擊取樣管表面，造成被沖擊的取樣管部分產(chǎn)生順氣流方向的彎曲應(yīng)力，使取樣管與主蒸汽管道聯(lián)接的焊接部位產(chǎn)生一個大的切向力，當焊接部位無法抵御取樣管被沖擊的切向力時產(chǎn)生裂紋，發(fā)生斷裂。發(fā)生不同程度彎曲、斷裂脫落的取樣管足以證明其在主汽管道內(nèi)受到了高于潔凈蒸汽沖刷的力，未斷裂脫落的取樣管不僅表面無明顯疤痕，且垂直無彎曲，說明無夾帶異物的潔凈主蒸汽對取樣管無法形成破壞，主蒸汽夾帶的異物沖擊是取樣管產(chǎn)生斷裂脫落的外在因素。

3．采取措施

某熱電公司對受損的汽輪機高壓主汽門濾網(wǎng)進行返廠更換，濾網(wǎng)鉚釘錨固焊接后進行熱處理。對#1余熱鍋爐斷裂脫落的取樣管進行切割拆除，更換新的取樣管，并加強焊接，增大堆焊面積及過渡圓弧，對#2余熱鍋爐未發(fā)生斷裂的取樣管按事故處理，重新更換，以確保機組安全。為避免應(yīng)力集中，提高取樣管的可靠性，建議鍋爐制造公司今后設(shè)計蒸汽取樣管改變徑為同徑。

4. 結(jié)束語

某熱電公司對發(fā)生事故的余熱鍋爐取樣管及未發(fā)生事故的余熱鍋爐取樣管重新更換，在更換時增加焊接面積及過渡圓弧，機組啟動順利度過168，未再次發(fā)生類似事故。