1　設備簡介
　　某汽輪機組是東方汽輪機廠生產的1000MW超超臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，機組型號為N1000－25/600/600。機組高低壓旁路為二級串聯布置，機組共配置1套高壓旁路裝置和2套低壓旁路，高、低旁閥均布置在汽機房16m運轉層。高、低壓旁路裝置由CCI公司制造，高壓旁路裝置型號為HBSE280-300，低壓旁路裝置型號為HBSE80-600。
　　2　故障描述
　　該機組于2014年投產，運行約1年后即發生高旁閥螺栓全部斷裂的嚴重事故，事故詳情如下：
　　事故發生前，機組負荷798MW，主/再熱汽壓19.99MPa/3.25MPa，主/再熱汽溫595.7℃/602.4℃，高、低旁路閥“跟隨模式”運行。機組穩定運行中，汽機房機側突然發生巨大異聲，機組負荷及主汽壓力迅速下滑，大屏報警顯示“旁路動作、高低旁異常”，高旁油站油壓自22.77MPa開始，12秒時間急劇下降至0.83MPa，高旁后溫度自258.9℃上升至404℃，高旁開度指令0％，閥位反饋在0％～100％急劇無序地波動。高旁閥、高旁減溫水閥顯示“故障”，手操高旁閥及高旁減溫水閥無效，此時，汽機房內聲音震耳欲聾，汽機房蒸汽彌漫，蒸汽持續泄漏，判斷高旁閥處存在嚴重泄漏，急減負荷至296MW，手動“緊急停機”。事故過程中機組主要參數變化情況見圖1。 　　事故發生后，檢查現場，發現高旁閥嚴重損壞，高旁閥閥蓋被沖飛掉落在汽機房16m運行平臺，高旁閥芯、籠套被沖飛后，穿破汽機房樓板墜落于汽機房頂，高旁閥操縱座油動機掉落在汽機房7.6m平臺。高旁閥閥蓋上16顆螺栓全部斷裂，閥籠嚴重變形，汽機房#2行車損壞，汽機房房頂及部分墻面、地面受到不同程度破壞。高旁閥閥蓋螺栓斷裂情況見圖2，閥籠變形情況見圖3。 　　3　故障分析
　　該機組高旁閥形式均為角式，水平進下出，執行機構垂直布置，高旁閥外形及內部結構分別見圖4、圖5。 　　HBSE280-300高旁閥不帶自密封結構，閥蓋與閥體密封依靠閥蓋螺栓緊力密封。高旁閥閥蓋螺栓共有16枚，由于通過螺栓緊力密封閥蓋與閥體，因此閥蓋螺栓始終處于受力狀態，在閥門關閉狀態下承受閥后壓力，閥門開啟狀態下承受閥前壓力。
　　高旁閥閥蓋螺栓為圓柱型結構，螺栓為B446不銹鋼材質，螺柱與螺紋過渡區無弧段，存在應力集中的可能；而現場斷裂螺栓光譜檢查結果表明，B446螺栓存在550℃以上高溫下變脆的可能。高旁閥閥蓋16枚螺栓均在閥體結合面螺紋套牙處斷裂（見圖6），螺栓斷裂面無新舊傷痕色差。 　　綜上所述，高旁閥密封形式設計不合理，導致閥蓋螺栓始終受力，高溫環境下閥蓋螺栓材質性能下降等原因，導致螺栓出現質量問題，螺栓有可能在同一時間區間斷裂。因此，螺栓的材質和結構型式是造成高旁閥門蓋螺栓斷裂的主要原因。
　　4　處理方法 　　高旁閥閥蓋螺栓斷裂故障造成高旁閥嚴重受損。高旁閥故障后，臨時采取了以下緊急處理措施：對油動機和框架進行了更換；臨時制作了F91材質閥籠，將閥籠原設計的986個節流孔改為12條腰型槽，籠罩的通流面積由原來的190cm2變為195cm²，行程由原150mm變為120mm；對閥蓋密封導向損傷部位進行了修復，配置了導向環；原B446不銹鋼材質無法滿足使用要求，將其全部更換為更高規格的B637螺栓（材質INCONEL-718）。經上述處理后，高旁閥完成了臨時修復并投入了使用，后期對高旁閥安排了整體更換，將其更換為帶自密封結構形式的高旁閥（改造后的高旁閥結果見圖7、圖8），徹底消除了依靠高旁閥螺栓緊力密封閥蓋和閥體時螺栓易斷裂的安全隱患。
　　5　結論與建議
　　不帶自密封結構的高旁閥，是依靠閥蓋螺栓緊力密封閥體，閥蓋螺栓將始終處于受力狀態，這種密封型式的高旁閥存在螺栓斷裂的安全隱患；而CCI公司提供的高旁閥螺栓在運行1年左右的短時間內就出現全部斷裂現象，說明這批B446不銹鋼材質螺栓確實存在不安全因素；該機組投產前后，高、低旁螺栓并未納入正常的金屬檢測范圍，螺栓的安全評估亦存在盲區。
　　建議電廠在高、低旁閥的密封選型上，選擇帶自密封結構型式的旁路閥，減輕閥蓋螺栓的受力；將高、低旁閥蓋螺栓金屬檢測納入正常檢測范圍，制定檢測周期，做好螺栓壽命監測和安全評估，機組檢修時需加強對高、低旁閥蓋螺栓的檢查，對發現受損的螺栓時應及時更換；運行中要加強對高、低旁閥狀態的監視（安裝攝像頭實現對現場的實時監控，布置測溫元件實現對閥蓋及螺栓溫度的連續在線監測等），減少運行人員在高、低旁區域的活動，發現高、低旁閥狀態異常時，應及時組織專業分析，制定防范措施及故障處理緊急預案，防止高、低旁閥螺栓斷裂后出現人身傷亡、設備損壞的重大安全事故。