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汽轮机机组跳闸事故(九)高压加热器热交换管缺陷分析

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/5/7 9:11:31   

  所属频道:  火力发电    关键词:  高压加热器 爆管 热交换管

事故现象:

某电厂1号机组(660 MW)8号卧式高压加热器在6年的运行期间,因常发生爆管泄漏,堵管率高而报废。为了检测爆管常发生的部位及其原因,了解高压加热器存在的缺陷,对该高压加热器进行解剖、检验。解剖检验结果发现:高压加热器热交换管有缺陷的位置主要集中在过热蒸汽冷却区,原因是过热蒸汽冷却区热交换管剧烈振动、隔板之间发生强烈摩擦引起的。为此,对同类在用高压加热器运行应注意的问题及其治理提出一些合理建议,针对性比较强。

原因分析:

高压加热器热交换钢管为U形结构,泄漏时两端管口均要堵上,根据该高压加热器运行状况、堵管情况及有关资料,可大致预测泄漏部位的分布:泄漏管段主要集中在过热蒸汽冷却区和疏水冷却区。由此可确定解剖区域应选择在过热蒸汽冷却区和疏水冷却区。

1) 缺陷位置比较集中。该卧式高压加热器热交换管有缺陷的位置主要集中在过热蒸汽冷却区, 泄漏管段位于热交换管的近端口处,集中在过热蒸汽进口区域的几个隔板附近。这一点与立式高压加热器泄漏管段集中在热交换管近弯管处(即立式高压加热器下部)隔板附近有很大的区别,这与立式高压加热器和卧式高压加热器的结构有关。

2) 受热交换管发生剧烈振动、隔板之间发生强烈摩擦的影响。过热蒸汽冷却区热交换管发生剧烈振动与隔板之间发生强烈磨擦是造成管子泄漏的主要原因。管子最终发生破坏的形式有多种。

a) 管子多个方向发生剧烈振动,管壁磨损减薄后形成环形凹槽。高温下,管子受热卡在隔板处不能自由膨胀,造成一端在隔板处受阻,另一端受热应力作用拉伸减薄,产生缩颈,并在应力作用下拉断。这种情况整根管子完全断裂,泄漏严重。

b) 管子一个方向发生剧烈振动,管子单侧磨损减薄,当壁厚减薄到一定程度,受管内很高水压(大于20 MPa)的作用,冲破管壁而发生破坏。这种情况往往爆口较小,为窗口形。

c) 管子多个方向发生剧烈振动,管壁磨损减薄后形成环形凹槽。当管子受热时卡在隔板处不能自由膨胀,造成一端在隔板处受阻,另一端受热应力作用拉伸减薄,当壁厚减薄到一定程度,受管内很高水压(大于20MPa)的作用,冲破管壁而发生破坏。这种情况往往爆口很大,泄漏严重。

3) 运行工况及介质的影响。高压加热器运行时, 来自汽轮机的抽汽,先经过过热蒸汽冷却区,冷却其过热度,然后进入蒸汽凝结区凝结成疏水,疏水再经过疏水冷却区,进一步放出热量。在这个过程中,当高压加热器运行时,直接承受高温蒸汽冲刷最外层的管排振动最剧烈,管壁磨损减薄最严重,发生爆管概率就最高。

4) 从宏观检查的结果还可知,当最外层的管排发生爆管断裂后,第二层管排就直接承受高温蒸汽的冲刷的同时,已爆管的管子,管内给水泄漏,这样夹杂着疏水的高温蒸汽对管子的破坏力更强,已爆管的管子的周围管子和第二层管子很快发生破坏,如此循环,就形成连续破坏。从这次解剖的试验中了解到,这种破坏方式具有一定的普遍性。

防范措施:

通过这次对高压加热器的解剖检验及其缺陷分析,可以对国内同类卧式高压加热器的运行和检验提出以下建议和措施:

1) 高压加热器的运行参数要严格控制。在高压加热器投入和切除时要严格控制高压加热器的温升率、温降率,防止高压加热器热交换管受到过大的热应力作用,尽量避免高压加热器因泄漏而退出运行。

2)高压加热器产生缺陷的管段几乎都集中在过热蒸汽冷却区隔板附近,且大多集中在外面几层管排。这样,应结合大小修,加强对同类卧式高压加热器热交换管进行定期检查,尤其是最外面两层管排,发现有泄漏、减薄、变形的管子要及时采取措施,避免管排发生连续破坏。这对延长高压加热器的使用寿命,减少高压加热器泄漏尤为重要。由于高压加热器热交换管为对称分布,过热蒸汽冷却区和与之相对的区域应作为重点监督、检验的部位。

来源:国电怀安热电
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