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330MW燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐再熱保護(hù)閥

發(fā)布時(shí)間:2024-11-12 00:56:45瀏覽數(shù):

330MW燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐再熱保護(hù)閥鍋爐安全閥消音器沖擊受損失效分析與技術(shù)改造
針對(duì)某330MW燃煤發(fā)電機(jī)組再熱保護(hù)閥動(dòng)作后消音器內(nèi)膽打飛沖出事故,研究分析認(rèn)為其失效原因?yàn)楸Ｗo(hù)閥前后管道內(nèi)的大量凝結(jié)水,在保護(hù)閥后形成強(qiáng)大的水錘沖擊,從而造成鍋爐再熱保護(hù)閥管系及消音器損壞變形。通過加裝管道疏水裝置、增加管系防沖擊橫擔(dān)等技術(shù)改造措施，遙遙了機(jī)組運(yùn)行的安全遙遙。此再熱保護(hù)閥及管系防沖擊裝置的安裝實(shí)施，為遙遙內(nèi)同類機(jī)組的技術(shù)改造提供了參考與借鑒,具有一定的技術(shù)價(jià)值與推廣前景。

某火電廠330MW亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，其鍋爐再熱保護(hù)閥管系由于設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)及運(yùn)行操作等諸多因素的影響，在機(jī)組投運(yùn)11208h后曾出.現(xiàn)了多次沖擊受損事故。尤其是其甲側(cè)再熱保護(hù)閥管系在受沖擊后，管道、鋼架和支吊架受損為嚴(yán)重,鍋爐安全閥消音器內(nèi)膽被打飛，閥體連接暖管斷裂。由于管系受沖擊后下沉嚴(yán)重,致使承載鋼梁變形彎曲,特別是鍋爐安全閥消音器內(nèi)膽脫落沖出,對(duì)機(jī)組設(shè)備及人身安全均構(gòu)成遙遙大威脅。
對(duì)此,廠方及時(shí)組織相關(guān)科研院所對(duì)鍋爐再熱保護(hù)閥沖擊受損事故進(jìn)行了題分析研究,在確認(rèn)事故主要原因的基礎(chǔ)上,對(duì)鍋爐再熱保護(hù)閥管系支吊架進(jìn)行了調(diào)整和改造,增設(shè)了管系防沖擊吊架與橫擔(dān),同時(shí)在閥門前后加裝疏水排放裝置。從設(shè)備技術(shù)改造后運(yùn)行情況看,防護(hù)遙遙遙遙,管系受損下坐輕微,從而地保護(hù)了整個(gè)管系的安全?，F(xiàn)就鍋爐再熱保護(hù)閥鍋爐安全閥消音器動(dòng)作受損失效的整個(gè)運(yùn)行過程、沖擊源形成及鍋爐安全閥本身外殼質(zhì)量等進(jìn)行綜合技術(shù)分析,提出解決問題的辦法,從而遙遙鍋爐再熱保護(hù)閥管系安全遙遙運(yùn)行。 2、發(fā)電機(jī)組及鍋爐再熱保護(hù)閥、安全閥的主要技術(shù)參數(shù) 2.1330MW亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組參數(shù) 爐額定蒸發(fā)量1100th;主蒸汽壓力19.2MPa.(高允許21.2MPa);主蒸汽溫度540C;再熱蒸汽流量1060th;再熱蒸汽出口壓力5.11MPa(高允許6.5MPa);再熱蒸汽出口溫度540C;給水高壓力與給水溫度27.4MPa267C. 2.2再熱器保護(hù)系統(tǒng) 為了保護(hù)再熱器的安全和便于事故處理，在RH2出口蒸汽管道上安裝有一組(2個(gè))安全閥和一組(2個(gè))再熱器保護(hù)閥。再熱器安全閥RB12S601、RB22S601;工作壓力P為6.1MPa;Q為700th(每臺(tái))。再熱器保護(hù)閥RB11S001.RB21S001;工作壓力P為5.8MPa(正常運(yùn)行),P為2.6MPa(啟動(dòng)階段),Q為350th(每臺(tái))。當(dāng)再熱蒸汽壓力上升速度大于0.8MPamin時(shí),再.熱器保護(hù)閥將自動(dòng)打開,全開時(shí)間為45s;當(dāng)汽機(jī)跳閘時(shí)聯(lián)動(dòng)開啟保護(hù)閥,全開時(shí)間為5s,再熱器保護(hù)閥比低壓旁路定值高0.3MPa,當(dāng)大于此定值時(shí)保護(hù)閥打開。 3、鍋爐再熱器保護(hù)閥鍋爐安全閥消音器 鍋爐甲側(cè)再熱器保護(hù)閥消音器材質(zhì)為15CrMo,外殼厚度為8mm,2000年9月制造并安裝投人遙遙，至保護(hù)閥消音器內(nèi)膽沖擊飛出失效共計(jì)服役11208h?，F(xiàn)場(chǎng)安裝前進(jìn)行了例行的金屬無損檢測(cè)抽查所有焊縫(外殼體共6道,)進(jìn)行了30%的表面磁粉探傷，未發(fā)現(xiàn)裂紋類缺陷;錐體縱縫遙遙聲波抽檢25%,檢驗(yàn)合格;消音器內(nèi)膽所有制造焊縫射線透視結(jié)果與底片相符;金屬監(jiān)督審查也符合相關(guān)規(guī)程的要求,未發(fā)現(xiàn)異常,消音器的制造質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。 4、再熱器保護(hù)閥消音器內(nèi)膽打飛原因分析 鍋爐再熱器保護(hù)鍋爐安全閥消音器內(nèi)膽沖擊打飛及支吊架受損變形現(xiàn)況圖1、圖2。
圖2為鍋爐安全閥消音器內(nèi)膽沖擊打飛后降落至爐中間平臺(tái)邊緣處。 4.1鍋爐安全閥消音器自身原因分析 本次鍋爐安全閥消音器內(nèi)膽沖擊飛出事故,從現(xiàn)場(chǎng)堪察結(jié)分析,內(nèi)膽沖擊飛出撕斷于與外殼相連的角焊縫附近.(外殼母材上),此處在消音器內(nèi)膽受沖擊時(shí),處于應(yīng)力大部位,強(qiáng)有力的沖剪力使其內(nèi)膽撕裂致斷沖飛，如圖2所示,剪斷口位于角焊縫上10mm附近(見圖3)。鍋爐安全閥消音器外殼體材質(zhì)為15CrMo,設(shè)備制造時(shí)選用材料壁厚為8mm,正常工況下投用,應(yīng)能滿足其安全遙遙，但考慮到系統(tǒng)中存在的沖擊源,在遙遙環(huán)保噪音符合相關(guān)遙遙標(biāo)要求的條件下,可適當(dāng)增加鍋爐安全閥消音器外殼體的壁厚,如采用厚度為10mm的鋼板制做,從而減輕構(gòu)件所承受的沖擊應(yīng)力。另外,對(duì)一些外委制做的設(shè)備，應(yīng)加強(qiáng)制造過程中的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)工作,遙遙進(jìn)廠設(shè)備遙遙對(duì)的安全遙遙。 4.2系統(tǒng)存在沖擊源情況下對(duì)鍋爐安全閥消音器及管系本身的沖擊與處理措施 (1)當(dāng)向空排管內(nèi)界質(zhì)無積水(即純蒸汽)時(shí)的沖擊。為了說明管道受沖擊的全過程,先要建立一個(gè)如圖4所示的力學(xué)模型,將管道及閥門簡(jiǎn)化為質(zhì)量為m的物體,環(huán)形管道可簡(jiǎn)化為K的彈簧,閥門開啟時(shí)的排汽反力為F,物體到鋼梁的距離為S,物體碰到梁上的作用時(shí)間為OT假設(shè)m=10000kg;S=0.2m;OT=0.1s;F=1000N彈遙遙勢(shì)能與動(dòng)能相等,排汽反力F做的功為FS=12mV+KS即FS=12mV+12mV物體的速度V=(FSm)=(10000X0.210.000)12=0.447(ms)物體碰下端鋼梁時(shí)動(dòng)量守恒f.0T=mV(f為碰鋼梁時(shí)物體對(duì)鋼梁的沖擊力)f=mVOT=10000X0.4470.1=44700N≈4470kg即鋼梁.上受到的沖擊力約為4.47t,1000kg的排汽反力對(duì)鋼梁并無威脅,但如果不加限制,讓其做功0.2m后碰撞鋼梁時(shí)沖擊力約為4.47t,為排汽反力的數(shù)倍。由此說明,減小排汽反力的做功行程S,對(duì)降低沖擊力具有決定遙遙作用,如S=0時(shí),沖擊力僅為排汽反力1000kg,顯然這是很安全的。 (2)針對(duì)以上分析,防沖擊措施為,在排汽管上下均加設(shè)防沖擊鋼梁,在下層管道的支吊架處也同時(shí)加防沖擊鋼吊,圖5.從后遙遙甲側(cè)鍋爐安全閥消音器內(nèi)膽受沖擊飛出檢查結(jié)果看，管系未受到損傷，正是得益于支吊架調(diào)整時(shí)增調(diào)的此兩項(xiàng)防沖擊橫擔(dān)，甲側(cè)下層?xùn)|側(cè)（58m平臺(tái)上方）橫擔(dān)受沖擊損壞。管系下坐,另一方橫擔(dān)輕微變形,保護(hù)了整個(gè)管系的安全。 (3)向空排管道內(nèi)有凝結(jié)水時(shí)的沖擊,鍋爐甲側(cè)再熱器保護(hù)閥鍋爐安全閥消音器鋼架受損,變形嚴(yán)重,鍋爐安全閥消音器內(nèi)膽與其外殼體角焊縫附近母材被撕斷,內(nèi)膽打出跌落于58m平臺(tái)邊緣(見圖1.2),反彈力將鋼架向下部壓迫使其失穩(wěn)扭曲,然后向上反彈將.上面的鋼架打彎,管道有向東的水平?jīng)_擊位移痕跡。蒸汽不具備如此大的破壞力,但如果管道內(nèi)存在積水(凝結(jié)水),則開啟閥門后(保護(hù)閥，特別是安全閥),就遙遙可能造成如此大的沖擊力。機(jī)組在啟動(dòng)過程中,由于(東側(cè))動(dòng)作,而安全閥(西側(cè))很少動(dòng)作,這樣水汽將回旋于安全閥后M1C段(見圖6),再則由于季節(jié)原因,氣溫,此管段將匯積大量的凝結(jié)水。
另外根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察,發(fā)現(xiàn)保護(hù)閥關(guān)閉不嚴(yán)密,露出的高溫蒸汽也將凝結(jié)成水，遙遙間匯積聚于M2D及M1C管道靠近閥門低處。從高溫再熱蒸汽管道出口的AB段有一個(gè)下降過程,正常工況下AB段內(nèi)是余汽,管道的溫度勢(shì)遙遙會(huì)低一些,這部分余汽也可能凝結(jié)成水?，F(xiàn)場(chǎng)檢查系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),AB段管道(安全閥與保護(hù)閥門前)原設(shè)計(jì)安裝有一疏水裝置聯(lián)接至0m疏水.擴(kuò)容器內(nèi),但根據(jù)閥門狀態(tài)分析(手動(dòng)疏水閥門),此管段內(nèi)凝結(jié)水遙遙有可能未按規(guī)定要求及時(shí)疏放,也是造成閥門前存在積水的主要原因。 當(dāng)上述任意一段管道內(nèi)存在一定量的積水時(shí),在保護(hù)閥門打開的瞬間，遙遙然會(huì)造成巨大的沖擊,特別是安全門后的回旋余汽凝結(jié)水,在安全門開啟后造成的沖擊將更具破壞力。這種現(xiàn)象類似于水錘現(xiàn)象,因?yàn)樗拿芏仁钦羝陌俦痘蚋唷?BR>遙遙的原理,結(jié)合以上的分析,水的密度遠(yuǎn)大于蒸汽的密度,向空排汽管道內(nèi)任意一處有一定量的凝結(jié)水,打開閥門瞬時(shí)產(chǎn)生的沖擊力是汽體的數(shù)十倍以上,這是造成鍋爐東側(cè)再熱器保護(hù)閥消音器內(nèi)膽飛出失效的主要原因。 處理措施
在安全閥及保護(hù)閥門后應(yīng)增設(shè)疏水裝置(見圖6);門后原設(shè)計(jì)安裝的疏水裝置應(yīng)加強(qiáng)疏放，原運(yùn)行規(guī)定的半個(gè)月遙遙疏水(實(shí)際檢查中其疏水裝置一直未按規(guī)定定期疏水)可改為每周定時(shí)疏水,以遙遙管內(nèi)無積水,從而達(dá)到遙遙整個(gè)管系及鍋爐安全閥消音器在保護(hù)閥及安全閥開啟后不受水錘的沖擊而損壞。 為安全閥動(dòng)作時(shí)的沖量破壞力(有積水時(shí))遠(yuǎn)大于保護(hù)閥動(dòng)作的破壞力。 (3)對(duì)消音本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，使其能在遙遙安全及環(huán)保要求的前提下,盡量能減輕排汽反沖力對(duì)整個(gè)管系的影響,增加鍋爐安全閥消音器外殼壁厚至10mm. (4)加強(qiáng)對(duì)外委加工制造設(shè)備的檢驗(yàn)與制造過程的質(zhì)量監(jiān)檢工作，使設(shè)備從材料質(zhì)量到成型組裝的焊接質(zhì)量均遙遙的符合相關(guān)規(guī)程要求,從而達(dá)到遙遙廠設(shè)備部件的高質(zhì)量。
綜上所述,造成鍋爐甲側(cè)保護(hù)閥鍋爐安全閥消音器內(nèi)膽打飛損壞失效的根本原因?yàn)楣艿纼?nèi)存有凝結(jié)水，在保護(hù)閥特別是安全閥動(dòng)作開啟后造成巨大的水錘沖擊,致使鍋爐安全閥消音器損壞失效,鋼架變形失穩(wěn)。對(duì)鍋爐再熱器保護(hù)閥管系進(jìn)行了技術(shù)改造(加裝疏水裝置、防沖擊橫擔(dān)及支吊架等)后,再熱向空排管道及鍋爐安全閥消音器沖擊問題已得到了解決。

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