1000MW汽轮机高压主汽门滤网破碎处理及原因分析

张守文 汪道远 李德浩 刘博阳 李磊

摘 要：汽轮机高压主汽门滤网破碎严重威胁机组安全运行。本文主要描述了1000MW超超临界百万汽轮机高压主汽门滤网破碎后的检查方案，并对高压主汽门滤网破碎原因进行了分析，提出了相关的解决办法和应对措施，可有效的预防了汽轮机高压主汽门滤网破碎，为机组的安全稳定运行保驾护航。

关键词：1000MW；超超临界；汽轮机；高压主汽门滤网；破碎；原因分析及处理

1.背景概述

随着国内1000MW超超临界机组服役周期的增长，汽轮机高压主汽门滤网破碎风险系数也逐渐的增大，运行中汽轮机高压主汽门滤网破碎严重影响机组安全和机组出力。

2.高压主汽门滤网破碎检查及处理

某电厂2号机组在处理A侧低旁卡涩时在低旁阀的笼套中发现了一些金属残片。该金属残片的长度由5mm～30mm不等，宽度为7.8mm，厚度为1.1mm，有弯折痕迹。光谱分析其材质为SUP347。经查阅厂家图纸，主汽滤网波纹状钢带设计材质为X8CrNiNb16-13（国内牌号：奥氏体不锈钢347），其成分与发现的金属残片基本一致。由此判断此金属残片为主汽滤网波纹状钢带破碎的残片。

主汽门滤网波纹状钢带宽度为7.8mm，厚度为1.1mm，展开长度约250m。主汽门滤网波纹钢带在高温下的硬度为HB130-140，而汽轮机转子叶片、汽封的硬度为HB230-250，叶片的迎汽面强度更高，进入汽轮机内部的波纹钢带会被转子叶片剪切打碎，不会对转子叶片、汽封有进一步损坏。

主汽门滤网破碎后为确保机组安全，特展开以下检查工作：

2.1 对凝结水系统检查

对凝结水泵入口滤网进行了检查，未發现主汽门滤网碎片。对凝汽器热井检查发现热井A侧有6片滤网碎片，热井B侧有10片滤网碎片。

2.2 对中压主汽门检查

解体A、B两侧中压主汽门，检查发现：A、B两侧中压主汽门滤网完好无损，但是A、B两侧中压主汽门滤网再热蒸汽侧有较多金属残片夹杂，清理后进行设备回装。

2.3 对高压主汽门检查

A侧高压主汽门解体后发现滤网波纹钢带已全部消失，汽门滤网固定的8只销钉全部断裂且汽门框架上及汽门內阀阀体各留有一半销子，主汽门滤网骨架焊缝多处裂纹，主汽门滤网骨架上下端部及滤网支撑环的内环有磨损的迹象。

2.4 对高压缸检查

解体A侧高压调门后用内窥镜检查高压缸首级进汽喷嘴室，有波纹钢带缠绕在喷嘴上，已影响机组出力。

2.5 对B侧低旁和疏水阀门检查

B侧低旁阀解体后未发现滤网碎片。对本体疏水阀门进行解体检查，阀体内未发现杂物，阀门研磨后回装。

2.6 对锅炉侧检查

对锅炉高再节流短管拍片，每个联箱端部拍5屏，计20屏，未发现异物。

锅炉高再炉内锐角弯管拍片，从左至右分5个位置均布，每个位置拍10屏，计50屏，除A57-8管发现接长近20mm宽7～8mm的异物外，其他未发现异物；考虑高再管子焊接比较困难，加上异物已过节流孔，故决定不割A57-8管取异物。

对锅炉低再入口集箱割手孔进行内部检查，左侧集箱内有5片疑似主汽阀滤网残片及颗粒状金属物，右侧集箱内发现长约400mm，直径约40mm左右的杆状金属物及颗粒状金属物，其余未见异常，同时将发现的异物已取出。

3.高压主汽门滤网破碎原因分析

3.1 补汽阀开启的原因

汽轮机曾做过补汽阀开启试验，试验中补汽阀开度20%引起轴振上升，但瓦振没有明显增加，这几年运行中，在AGC调整过程中汽轮机补汽阀多次开到20%，从未引起不安全现象，因此补汽阀开启不是汽轮机跳闸和滤网破碎的主要原因。

3.2 单侧高调门异常关闭的原因

随着机组运行周期的加长，主蒸汽调门伺服阀的机械部分卡涩现象会时有发生，当伺服阀卡涩时会造成高调门异常关闭的情况。

在以上情况发生时主蒸汽进汽调门异常关闭会造成瞬时汽轮机瞬时单侧进汽，从而造成主汽门滤网的8个固定销剪切力瞬时加大，尤其是机组负荷较高，蒸汽温度和压力达到额定工况时，剪切力和冲击力相当大。当剪切力和冲击力的合力超过高温高压情况下固定销的材料剪切许用应力时就会造成主汽门滤网的8个固定销断裂。当主汽门滤网的固定销断裂后，滤网会在汽门进汽腔室内受蒸汽冲击，产生振动及旋转，最终波纹钢带从汽门框架上脱落。因此主汽门滤网固定销子的断裂是导致汽门滤网波纹钢带脱落的直接原因。

4.汽门滤网破碎对机组造成的不良影响

4.1 机组出力受限

由于滤网破碎，高压缸首级进汽喷嘴室有波纹钢带缠绕在喷嘴上，影响机组出力。

4.2 汽轮机振动引起机组跳闸

某电厂2号机组由877MW增加至930MW过程中#1瓦振动增大，8：50#1瓦轴振报警，8：53补汽阀关闭，8：59：30补汽阀再次开启，9：03：30补汽阀开至20%最高阀限，9：02：47#1瓦轴振达73μm，9：04：43#1瓦轴振达81μm，9：05：55上升至170μm以上。9：06：14，#1瓦振至12.7mm/s，8秒后主机#1瓦振动高保护动作，机组跳闸。

造成#1瓦的瓦振突然增大的主要原因为汽轮机缸内动静摩擦导致。从机组跳闸后4.9小时后的冲转情况来看，机组从盘车到满速全过程各轴承轴振、瓦振正常，排除了动叶片较大损伤的可能。导致汽轮机跳闸的其主要原因是堆积缠绕在喷嘴区域的A侧高压主汽门破碎的波形钢带被汽流冲刷松动，部分碎片由高压缸喷嘴进入汽机通流部分，进入某一级叶顶汽封、压力级级间汽封等部位。机组动静间隙瞬时缩小，动静之间短时碰磨造成#1瓦振动短时急剧增大，加上此时正值加负荷期间，补汽阀开启至20%的最高阀限，基础振动值较高（此时基础振动值为83μm，高于正常运行时的40μm），两项叠加造成#1瓦轴振、瓦振急剧增大，达到保护动作值。

5.解决办法及对应措施

5.1 临时处理措施

为避免破裂的滤网碎片短时碰磨再次造成轴承振动保护动作，将主机#1瓦的瓦振保护在11.8mm/s至13.5mm/s区间延时时间已由3秒改为10秒，13.5mm/s以上保持延时3秒。由于波纹钢带不开高压缸难以取出，只能等到机组检修开缸处理。

5.2 防范措施

5.2.1加强EH油油品管理，防止伺服阀卡涩。

5.2.2跟踪机组出力和高压缸效率，根据缸效变化趋势确定开缸时间，适当缩短12年开缸的大修周期，提前进行高压缸返厂大修准备。

5.2.3更换新的主汽门滤网，将主汽门滤网的8只O16*90材质为0Cr18Ni10Ti-0固定圆柱销更改为？20*90。

5.2.4利用机组检修机会对其它机组滤网圆柱销进行超声波检查和更换O20*90的圆柱销。

结束语

随着国内1000MW机组运行年限的增加，机组汽门伺服阀卡涩和热力系统承压部件失效的事件会越来越多，如果能及时有效的对失效部位进行细致、认真的检查和分析，并制定有效的措施进行预防，可有效的防止不安全事件的发生，确保机组长周期安全稳定运行。

参考文献：

[1] 华能玉环电厂2A主汽滤网破损分析处理报告。

[2] 华能玉环电厂2号机组汽轮机1号瓦振动大停机事件报告。

[3]上海汽轮机厂主汽门滤网装配图。

作者简介：

张守文（1982-），男，华能玉环电厂（浙江省玉环县大麦屿开发区下青塘，317604），zhangshouwen101@163.com ，电话：0576-87177349，工程师，汽机点检长，从事电厂汽机工作15年。