В практике эксплуатации котлов все еще бывают аварии, связанные с
превышением давления в котле выше допустимого. Основной причиной этих
аварий является работа котлов с неисправными или неотрегулированными
предохранительными клапанами и неисправными манометрами. В отдельных
случаях подобные аварии происходят из-за того, что котлы вводят в
эксплуатацию с предохранительными клапанами отключенными с помощью
заглушек или заклиненными, либо допускают произвольное изменение
регулировки клапанов, накладывая дополнительный груз на рычаги клапана.
1. Авария из-за ввода в эксплуатацию котла типа ТМЗ с отключенными
заглушкой предохранительными клапанами произошла на
одном из предприятий Министерства мясной и молочной
промышленности.
Администрация предприятия не назначила ответственного за безопасную
эксплуатацию парового котла, обслуживание котла было поручено необученным
рабочим.
В помещение котельной допускали посторонних лиц. Так, в паровой
распределительный коллектор, находившийся в котельном помещении, был вварен
штуцер с вентилем и шлангом, которым пользовались шоферы для подогрева воды,
используемой для автомашин. После очередного ремонта администрация
предприятия произвела гидравлическое испытание котла, при этом
предохранительные клапаны отключили заглушкой. По окончании испытания
заглушку «забыли» изъять из фланцевого соединения, а спустя несколько
месяцев котел был введен в эксплуатацию с отключенными предохранительными
клапанами.
Вследствие полного отсутствия контроля за работой котельной со стороны
администрации предохранительные клапаны и манометры после пуска котла в
работу ни разу не проверялись.
Для поддержания давления в котле в период чистки топки кочегары временно
закрывали парозапорный вентиль на котле. В день аварии температура наружного
воздуха снизилась до минус 34° С, что вызвало понижение температуры в
отапливаемых помещениях. Чтобы повысить давление в котле, кочегар усилил его
форсирозку. При закрытом парозапорном вентиле, отключенных заглушкой
предохранительных клапанах (манометр был неисправен) давление в котле резко
повысилось, и он взорвался.
Наружный корпус котла был разорван на части по сварным швам и основному
металлу, отдельные детали котла отброшены на расстояние 500 м от места
взрыва, разрушены помещения котельной, столяр ной мастерской, диспетчерской
и гаража.
2. Взрыв котла из-за превышения давления произошел в котельной комбината
бытового обслуживания. При гидравлическом испытании котла типа ММЗ на рычаги
предохранительных клапанов были положены два швеллера. После ввода в
эксплуатацию котла этот дополнительный груз не был снят. Обслуживание котла
поручили необученному рабочему после трехдневной стажировки. В этих условиях
было допущено значительное превышение давления в кокивавшее его
разрушение. Взрывом разрушено каменное здание котельного помещения, частично
повреждено примыкавшее к котельной двухэтажное здание комбината бытового
обслуживания.
3. В котельной леспромхоза взрыв котла типа ТМЗ произошел из-за превышения
давления во время просушки кирпичной кладки топки Просушкой руководил
инженер, недостаточно знакомый с эксплуатацией котлов, обслуживание котла он
поручал поочередно сторожу, рабочему склада, другим рабочим, совершенно
незнакомым с условиями работы котлов и правилами их обслуживания.
После взрыва были найдены и проверены на стенде пружинные предохранительные
клапаны котла. Они сработали при давлении, более чем в три раза превышающем
рабочее давление котла. Как выяснилось, предохранительные клапаны были сняты
с другого котла и установлены без проверки их пропускной способности и
регулировки, предусмотренной правилами котлонадзора.
4. На маслозаводе производственного объединения молочной промышленности
произошла авария с паровым котлом типа Е-1/9-1Т, п результате которой
частично разрушено помещение котельной
Паровой котел Е-1/9-1Т изготовлен в 1971 г.
Таганрогским котлостроительным заводом для работы на твердом топливе. По
согласованию с заводом-изготовителем в 1974 г. котел был переоборудован для
работы на жидком топливе, при этом установлено горелочное устройство АР-90 и
смонтированы автоматические устройства для отключения подачи топлива в котел
в двух случаях — при понижении уровня воды ниже допустимого и повышении
давления выше установленного.
Перед вводом в эксплуатацию котла был заменен оказавшийся неисправным
питательный насос НД-1600/10 с подачей 1,6 м3/ч и давлением на нагнетании 10
кгс/см2 центробежно-вихревым насосом с подачей 14,4 м3/ч и давлением на
нагнетании 8,2 кгс/см2. Большая мощность двигателя этого насоса не позволила
подключить его к электрической схеме автоматического регулирования питания
котла водой, поэтому оно осуществлялось вручную.
В день аварии кочегар растопил котел и вышел в соседний цех завода для
проверки показаний манометра на паропроводе, так как телефонной связи с
потребителями пара в котельной не было. За время отсутствия кочегара,
которое длилось около 20 мин, при большом расходе пара и форсированной
работе котла вода в него не поступала.
Автоматика защиты котла от снижения уровня воды была отключена, а автоматика
защиты от превышения давления не работала из-за неисправности датчика.
По возвращении в котельную кочегар, обнаружив упуск воды, включил
питательный насос. Вслед за этим была вырвана крышка люка нижнего барабана и
разрушен нижний левый коллектор в месте приварки к нему колосниковой балки.
Комиссией, проводившей расследование, установлено, что авария произошла
вследствие резкого повышения давления в котле из-за глубокого упуска воды и
последующей подпитки его. Расчеты, проведенные Московским отделением ЦКТИ
показали, что давление в котле в этом случае могло повыситься до 30 кгс/см2.
В связи с этой аварией Госгортехнадзор СССР предложил министерствам и
ведомствам, на предприятиях и в организациях которых эксплуатируются паровые
котлы:
— не допускать эксплуатацию котлов при отсутствии или неисправности средств
автоматики безопасности и контрольно-измерительных приборов;
— обеспечить обслуживание, наладку и ремонт средств автоматики безопасности
квалифицированными специалистами;
— руководителям и инженерно-техническим работникам предприятий усилить
контроль за работой обслуживающего персонала.
Госгортехнадзорам союзных республик и управлениям округов РСФСР дано
указание усилить контроль за выполнением требований правил безопасности при
эксплуатации котельных установок. При очередных обследованиях котельных
обращать особое внимание на техническое состояние средств автоматики
безопасности, качество и своевременность обслуживания, наладки и ремонта
этих средств и выполнение инженерно-техническими работниками и обслуживающим
персоналом обязанностей по обеспечению безопасной эксплуатации котлов.
5. Согласно правилам котлонадзора предохранительные клапаны котлов должны
снабжаться устройством, исключающим возможность ожога людей при продувке
клапана, грузы на рычагах клапанов
должны быть надежно закреплены. Нарушение этих
требований привело к несчастному случаю в отопительной котельной городского
дома культуры. В помещении котельной была устроена душевая, отделенная
деревянной перегородкой от остальной части помещения, где был установлен
котел локомобиля ЛМ-Х с поверхностью нагрева 67 м2, используемый для
отопительных целей.
Кочегар принял смену в 8 ч вечера и вопреки требованиям производственной
инструкции не осмотрел котел и вспомогательное оборудование, не проверил
арматуру и приборы безопасности котла, не оформил прием смены записью в
вахтенном журнале. В 9 ч э котельную явились две посторонние женщины и по
разрешению кочегара пошли мыться в душевую. Незадолго до этого кочегар
забросил топливо в топку котла.
Так как расход пара был незначительным, давление в котле повысилось, что
привело к срабатыванию предохранительного клапана. При этом незакрепленный
груз, находившийся в конце рычага, был сорван и упал вниз. Предохранительные
клапаны не имели отводной трубы и поэтому пар, выходивший с большой
скоростью из котла, поступал непосредственно в помещение котельной,
температура воздуха резко повысилась.
Кочегар поднялся по лестнице на котел и пытался руками прижать рычаг
клапана. Вместо того, чтобы прекратить горение в топке и проветрить
помещение, он включил дымосос и покинул котельную. Позднее он объяснил, что
включил дымосос, чтобы «остудить» котел. Две женщины, находившиеся во время
аварии в душевой, получили ожоги.
При расследовании несчастного случая выяснилось, что котельная
эксплуатировалась с грубейшими нарушениями правил котлонадзора. Котел не был
зарегистрирован в местном органе госгортехнадзора. Не было ответственного
лица за безопасную эксплуатацию котла. Предохранительные клапаны, манометр и
питательные приборы не отвечали требованиям правил, продувочная линия в
котле была заглушена. В котельной отсутствовала производственная инструкция,
не было телефонной связи, аварийного освещения. В помещение котельной
беспрепятственно допускались посторонние люди. В условиях полного
пренебрежения к требованиям правил безопасности стала возможной авария, при
которой пострадали люди.
6. Случаи превышения давления были также и на котлоагрегатах электростанций.
Так, на одной из ГРЭС в работающем котле ПК-14 ошибочно закрыли задвижку на
главном паропроводе, что вызвало резкий рост давления и температуры пара.
Из-за неисправности электромагнитного привода импульсный предохранительный
клапан не сработал и давление в котле повысилось от 100 до 207 кгс/см2, т.
е. более чем в два раза, а температура пара на выходе из пароперегревателя
от 510 до 603° С. Котел был аварийно остановлен.
Аналогичный случай произошел на ТЭЦ при выводе котла ТП-230 в резерв.
Вследствие нечетких указаний дежурного инженера смены начальник смены
турбинного цеха преждевременно закрыл задвижку на главном паропроводе
котлоагрегата, находившуюся в машинном зале (нагрузка на котле в это время
составляла 120 т/ч). В результате этого давление в котле повысилось от 100
до 148 кгс/смК Предохранительный клапан оказался в неисправном состоянии и
не сработал — зазоры между втулкой и сердечником соленоида электромагнитного
привода импульсных клапанов были забиты замасленной
пылью. Импульсные клапаны котла были отрегулированы на
более высокое, чем это предусмотрено правилами, давление (контрольный^ на
115,4 и рабочий на 119 кгс/см2 вместо 105 и 108 кгс/см2). В течение 11
месяцев они не подвергались проверке, хотя в этот период котел дважды
останавливался на ремонт.
Машинист котла и начальник смены котельного цеха при повышении давления в
котле не приняли мер для принудительного открытия предохранительных
клапанов. Начальник смены турбинного цеха закрыл задвижку на паропроводе, не
убедившись в том, что котел разгружен, и не получив подтверждения от
начальника смены котельного цеха о возможности выполнения этой операции.
В эксплуатационных инструкциях не было четких указаний о том, кто и при
каких условиях должен закрывать задвижку паропро-. вода, находящуюся в
машинном зале.
7. На блоке мощностью 160 МВт ГРЭС во время разгрузки станции по активной
мощности произошло повышение давления пара в тракторе промперегрева выше
допустимого, вызвавшее разрушение паропроводов холодных ниток промперегрева.
Разгрузку блока со 140 до 100 МВт осуществляли отключением части горелок
котла, при этом давление свежего пара снизилось до 100 кгс/см2. Для
восстановления давления машинист турбины решил прикрыть регулирующие клапаны
свежего пара турбины (турбина К-160-130 ХТГЗ). В связи с тем, что
дистанционное управление было неисправно, машинист стал прикрывать клапаны с
помощью синхронизатора непосредственно у турбины, при этом положение
главного сервомотора изменилось по указателю с 250 до 170 делений, давление
свежего пара повысилось со 100 до 125 кгс/см2. При дальнейшем воздействии на
синхронизатор произошло резкое повышение давления, вызвавшее аварию.
Произведенная после аварии ревизия узлов системы парораспределения показала,
что при положении сервомотора «170 делений» закрытие регулирующих клапанов ц.
в. д. прекратилось из-за попадания под клапан № 3 обломка верхнего
уплотнительного кольца, крепящего седло клапана, и заклинивания кулачкового
вала кулачком принудительной посадки этого клапана.
Дальнейшее воздействие на синхронизатор при неподвижном главном сервомоторе
и отсутствии давления масла под его поршнем привело к срабатыванию
форсирующей гидравлической связи отсечного золотника главного сервомотора с
золотником клапанов промперегрева, что привело к мгновенному закрытию
регулирующих клапанов промперегрева и вследствие неполного закрытия клапанов
турбины к повышению давления пара в тракте промперегреза.
На этом блоке схема промперегрева выполнена без задвижек на холодных нитках
с установкой предохранительных клапанов только на горячих нитках. При
повышении давления выше допустимого предохранительные клапаны не сработали,
так как были в неисправном состоянии. Как выяснилось при расследовании,
эксплуатационный персонал станции не осуществлял должный контроль
технического состояния предохранительных клапанов, не проверял их в порядке
и в сроки, предусмотренные «Инструкцией по проверке
импульсно-предохранительных устройств котлов с давлением пара выше 39
кгс/см2».
В связи с этой аварией Главтехуправление Минэнерго СССР предложило главным
инженерам электростанций:
— обеспечить проведение проверок предохранительных клапанов в строгом
соответствии с правилами Госгортехнадзора СССР и «Ин-струкцией по проверке
импульсно-предохранительных устройств котлов с давлением пара выше 39
кгс/см2»;
— при сборке предохранительных клапанов во время ревизии обратить внимание
на соблюдение допусков и посадок, предусмотренных технической документацией
заводов;
— предусмотреть пчри очередных капитальных ремонтах блоков замену
уплотняющих металлических колец поршней клапанов сальниковыми и оснащение
импульсных устройств предохранительных клапанов электромагнитным приводом,
как это сделано на предохранительных клапанах свежего пара. При
реконструкции предохранительных клапанов руководствоваться «Инструкцией по
ремонту пароводяной арматуры высокого и среднего давления» (СЦНТИ ОРГРЭС,
1974).
Даны также указания по повышению надежности крепления седел регулирующих
клапанов и паровых сит стопорных клапанов турбин К-160-130.
(Из эксплуатационного циркуляра № Т-4/74) от 18.Х 1974
г.
Главтехуправления Минэнерго СССР
8. При отключении блока 300 МВт ГРЭС произошел разрыв сварного тройника
всасывающего коллектора питательных насосов, выполненного из труб диаметром
426X7 мм. Авария произошла в результате отказа обратного клапана,
установленного на стороне нагнетания питательного турбонасоса СВПТ-340-1000.
Корпус клапана представляет собой литой патрубок с приварными фланцами.
Уплотнительная поверхность корпуса выполнена наплавкой на торце нижнего
фланца. Над уплотнительной поверхностью корпуса внутри патрубка приварены
четыре направляющих ребра, между которыми размещается массивная литая
тарелка. На нижнем торце тарелки также наплавлена уплотнительная
поверхность. В верхней части корпуса установлено коромысло. Один конец
коромысла опирается на пробку, с помощью которой регулируется ход клапана, а
другой — на толкатель рычага, воздействующего на выключатель, управляющий
работой сбросного клапана.
После включения насоса в работу под воздействием напора воды тарелка
поднимается и вода проходит в кольцевое пространство между корпусом и
тарелкой. При останове питательного насоса клапан садится на место.
Если при останове одного из питательных насосов обратный клапан не
закрывается (зависание или неплотная посадка), а другой насос при этом не
работает и не запускается, то давление на стороне всасывания может
недопустимо возрасти. В этом случае при работе блока с максимальной
нагрузкой в трубопроводе питательной воды от подогревателя высокого давления
до обратных клапанов перед котлом будет находиться около 4 м3 воды с
температурой до 275° С. Через 10 с после прекращения подачи пара на насос
давление воды за ним снизится до 60 кгс/см2 и в трубопроводе за ПВД начнется
процесс вскипания, а питательная вода обратным током будет выдавливаться
через аварийные обводы ПВД и насос во всасывающий коллектор. Давление
питательной воды за ПВД снизится до 50 кгс/см2, температура—до 262,7° С и
освободится тепловая энергия, достаточная для выпара 100 кг воды.
Процесс вскипания и повышения давления во всасывающем патрубке питательных
насосов происходит практически мгновенно и поэтому протоки воды через
конусные уплотнения насосов и линии
рециркуляции при значительных неплотностях обратных
клапанов не могут предотвратить аварийной ситуации.
Учитывая это, к надежности работы обратных клапанов, устанавливаемых на
стороне нагнетания питательных насосов, необходимо предъявлять самые высокие
требования.
При вскрытии и осмотре обратного клапана после происшедшей аварии на
поверхности направляющих ребер и наружной поверхности тарелки обнаружены
износ глубиной 3—4 мм и кольцевые риски. Эти поверхности, а также
поверхность верхнего торца пробки, регулирующей ход клапана, и нижняя часть
коромысла, соприкасающаяся с пробкой, отполированы. По-видимому, тарелка
клапана во время работы насоса имела вращательное движение, явившееся
причиной износа ее наружной поверхности и направляющих ребер в корпусе. При
отключении насоса тарелка села на выступ, образовавшийся в результате износа
направляющих ребер, что привело к ее перекосу и выводу из строя обратного
клапана.
Вращательное движение тарелки могло возникнуть в результате приварки
направляющих ребер в корпусе с перекосом в вертикальном направлении,
смещения центра тяжести тарелки относительно продольной оси, несоосности
сверления технологических отверстий в верхней части тарелки.
Для того чтобы предупредить возможность заклинивания обратных клапанов,
Главтехуправление Минэнерго СССР предложило выполнить следующие мероприятия:
— производить ревизию обратных клапанов в период текущего и капитального
ремонтов блока для выявления износа направляющих ребер в корпусе и наружной
поверхности тарелки. При обнаружении износа наплавлять поверхности
электродами аустенитного класса (типа ЦН-6);
— при отсутствии износа в период ремонта нижнюю часть направляющих ребер
растачивать до диаметра 315 мм на высоту 55 мм для того, чтобы исключить
возможность образования выступа при износе направляющих ребер;
— при пусках блоков проверять гидравлическую плотность обратных клапанов.
При заметных протечках воды через обратные клапаны (5—10 т/ч) в ближайший
останов блока произвести ревизию обратных клапанов и устранить протечку
воды, При протечках воды более 10 т/ч эксплуатация блоков не допускается.
Методика проверки плотности обратных клапанов питательных насосов приведена
в циркулярном письме № 3 от 27.IX.1974 г. Глав-техуправления Минэнерго СССР.