事故經過:
某廠9號機系東方汽輪機廠生產的超高壓中間再熱三缸二排汽、單軸凝汽式汽輪機,型號為N200-12.7/535/535-5,于1995年10月投產。該機的回熱系統包括3臺高加、1臺除氧器和4臺低加,給水溫度243.34℃。機組正常運行時,高加疏水為逐級自流方式。疏水逐級自流管上都設有疏水調節裝置,每個疏水調節閥均由單獨的一套氣動單沖量調節系統加以控制。經4年多運行之后,該疏水控制系統已不能保證加熱器維持正常水位。1999年3月8日,9號機91號高加疏水管中三通型彎頭發生爆裂,6月22日,92號高加疏水管彎頭再次發生爆管,影響機組的安全、經濟運行。
1999年6月22日,9號機正常運行,帶負荷190 MW。12:32,92號高加底部疏水管90度彎頭突然爆管,大量汽水噴涌而出,沖壞了旁邊的疏泵變頻調節柜。隨即切液調運行,負荷降至120 MW,92號、93號疏水泵跳閘,高加解列。緊急停運高加系統后,于12:45機組投入電調運行,負荷恢復至180 MW。經檢查,92號高加疏水彎頭因汽水沖刷,造成管壁減薄(壁厚由原來的4.5 mm減薄至0.7 mm左右)而發生爆管。
原因分析:
1) 9號機組回熱系統疏水調節采用的是氣動薄膜式調節裝置。該裝置自投運以來,由于長時間受到汽水兩相流動的沖蝕,調節閥執行機構出現卡澀等故障,調節閥靈敏度變差,閥門開度的調節速度不能適應負荷變動的要求,經常無法維持高加正常水位。當水位過低時,疏水中夾帶蒸汽,造成疏水管道及彎頭(尤其是90度彎頭)長時間受汽水沖刷而導致爆管。
2) 由于高加疏水調節系統存在上述問題,而運行人員又未能根據負荷變動情況及時調整疏水閥開度,因此運行調整中常將疏水調節閥置于強開位置。這樣雖然防止了高加水位過高造成水位保護動作,遇保護失靈而使汽輪機進水,但也使高加時常處于低水位運行,甚至出現無水位運行的狀態,從而加劇了對疏水管路的沖刷,導致爆管。
3) 由于種種原因,9號機加熱器疏水系統自投運以來,從未對疏水管道、彎頭作過探傷檢查,對管路、彎頭壁厚受沖蝕情況缺乏應有的金屬監督,以致未能及時發現并更換被嚴重沖刷的管段和彎頭而導致爆管。
防范措施:
1) 配置性能良好的加熱器疏水調節裝置 。由于高加無水位運行或高水位運行對機組的安全、經濟性都有較大影響,為確保高加保持正常疏水水位,我廠在1999年8月9號機大修期間,針對原有疏水調節裝置存在的弊端,對高加疏水調節裝置進行了改進,即在疏水管路上加裝了一套"新型液位自動控制裝置"(原疏水調節裝置暫保留)。該新型液位自動控制裝置投入運行后, 使高加在不同負荷下均能保持正常水位。經對改造前后兩套裝置的運行試驗和經濟分析表明,改造后機組的給水溫度提高了3.4~5.2℃,煤耗降低約1g/kWh,提高了機組的安全性和經濟性。
2) 加強高加的運行監視和調整。當發現高加水位異常、疏水自動調節裝置失靈或故障時,運行人員應及時以手動方式調整加熱器疏水量,保證加熱器水位正常。
3) 加強對回熱系統管道的金屬監督工作 。定期對高、低壓加熱器疏水管路進行測厚和探傷檢查,及時了解系統管道、彎頭的健康狀況,以便采取措施,防范于未然。9號機92號高加疏水管彎頭爆管發生后,在9號機大修中,對回熱系統所有管路進行了測厚和探傷檢查,并根據檢查結果將受沖蝕嚴重的高加疏水管90度彎頭,由原來 1594.5、#20無縫鋼管彎頭全部更換成 1596、1Cr18Ni9Ti熱壓彎頭。