某600MW汽輪機組再熱閥閥蝶斷落事故

2013-05-28 劉德榮華北電力科學研究院(西安)有限責任公司

　　介紹了某亞臨界600 MW機組再熱閥的工作原理,并結合實例對該機組再熱閥閥碟斷裂事故過程及原因做了分析,提出了該型機組安全運行中的注意事項,如再熱閥開啟前應注意暖閥,開啟時將再熱蒸汽壓力調節至0.3 MPa以下,以及改進再熱閥前后旁通管節流孔尺寸等。

　　再熱閥安裝在再熱管管路中，位于再熱器和中壓調節閥之間，作為再熱調節閥的備用設備，當超速跳閘機構動作，汽輪機跳閘、調節閥失靈時再熱閥將關閉。某600MW機組再熱閥閥蝶斷落后，無論其所在位置是全部隔斷或是節流中壓進汽，勢必造成單側中壓進汽，會影響機組的安全和經濟運行。

1、再熱閥結構

　　塔山電廠一臺600MW機組再熱閥為撲板式結構，由懸掛在旋轉軸上的再熱閥閥蝶以及通過鍵與旋轉軸相連的閥蝶搖臂所組成(圖1)。旋轉軸通過連桿與油動機活塞桿相連接，油動機油缸活塞向上移動帶動連桿轉動而打開閥蝶。該閥碟材料為30Cr1Mo1V，采用整體鑄造，閥前蒸汽壓力3.2MPa，溫度538℃。由于撲板式結構的蝶閥無預啟功能，所以在閥蝶的前后設置有旁通管，以使作用在蝶閥兩側的蒸汽壓力比較均勻，減小蝶閥開啟阻力。

圖1 再熱閥結構及閥碟斷裂位置

2、高排溫度異常現象

　　本機組為高中壓缸聯合起動，機組掛閘后，調節閥、再熱閥全開，機組沖轉由主汽閥及再熱調節閥聯合控制轉速，轉速達2900r/min后進行閥門切換。冷態起動參數設計值為：主蒸汽壓力5.9MPa、溫度340℃;再熱蒸汽壓力1.0MPa、溫度300℃。機組于2008年6月16日首次冷態起動，考慮到冷態暖機，機組起動前稍微降低沖轉參數以提高進汽流量，縮短暖機時間。調整后的沖轉參數為：主蒸汽壓力5.0MPa、溫度340℃;再熱蒸汽壓力0.6MPa、溫度300℃。機組掛閘時，左側再熱閥開啟順利，而右側再熱閥在此參數下無法開啟，需將再熱壓力降至0.3MPa以下時才能開啟，當時判斷認為再熱閥閥蝶前后旁通管(直徑d52mm)上節流孔(直徑d25mm)設計值偏小導致閥蝶前后差壓過大所致。

　　機組于2008年6月18日第1次并網，在并網最初幾小時，維持150MW負荷運行，高壓缸排汽(高排)溫度為320℃(計算值為284℃)，當時因高壓加熱器(高加)汽側有漏點需處理而未及時投入。后機組升負荷至160MW時，高排溫度最高值曾一度達到356℃(計算值為319℃)，但由于高壓缸的實際做功能力一般低于設計值，故實際的高排溫度普遍高于計算值7~10℃，而在當前的負荷工況下，高排溫度應在300℃以下。現場試投高加，高排溫度下降至330℃，后又開啟高排通風閥，高排溫度下降至295℃。

3、高排溫度異常原因

　　對于機組出現的高排溫度異常現象，分析認為有以下幾點原因：(1)高壓缸排汽逆止閥未全開;(2)鍋爐再熱系統存在汽阻，導致高壓缸排汽不暢;(3)再熱閥或再熱調節閥全開狀態屬于假象;(4)汽輪機高壓缸通流部分效率偏低。

　　為了進一步查找原因，現場對高排逆止閥進行了檢查，發現其限位桿長度稍短，加長限位桿可全開高排逆止閥，高排溫度無明顯變化。此時高加全部投入，高排溫度維持于325℃。

　　2008年6月21日，機組主蒸汽壓力達到額定值16.7MPa，再熱蒸汽壓力已達3.4MPa(設計值3.2MPa)，機組負荷為530MW，機組額定負荷缺失70MW以上，再熱蒸汽的節流現象已十分明顯。由此推斷，再熱閥或再熱調節閥全開狀態屬于假象。降負荷至300MW時進行閥門活動性試驗，主汽閥及調節閥動作正常，右側再熱閥及再熱調節閥動作正常。對左側再熱閥及再熱調節閥試驗，當分別全關時，負荷和再熱蒸汽壓力無變化，同時關閉左側1、3號再熱調節閥，負荷和再熱蒸汽壓力也無變化。結合掛閘沖轉時左右再熱閥開啟不一致現象，顯然左側再熱閥閥蝶與蝶閥搖臂脫離(圖3~圖5)而實際處于全關狀態。