在各類管網(wǎng)體系中，閥門有“咽喉”之稱。因為閥門性能和質(zhì)量問題形成的泄漏、停產(chǎn)、嚴重事端，給工業(yè)生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)、人身安全、財產(chǎn)等帶來了不可估量的丟失（如震驚世界的美國三里島核電站事端）。據(jù)有關(guān)資料計算，每年世界上引起的嚴重生產(chǎn)事端，其中1／3是因為閥門質(zhì)量事端所形成的...

    ▲2、湖北當陽市馬店矸石發(fā)電廠（事端）

事端前狀況：湖北當陽市馬店矸石發(fā)電有限責任公司，2015年1月開工建設(shè)，高壓蒸汽管道安裝由岳陽筑勝安裝有限公司擔任施工，現(xiàn)建有兩臺220t/h 高溫高壓鍋爐和一臺從原廠拆來的75t/h中壓鍋爐，兩臺220t/h高溫高壓鍋爐規(guī)劃壓力9.8Mpa ,溫度540°C左右，采用母管制。 

    首要設(shè)備安裝2016年5月完成，從6月中旬開始進行設(shè)備調(diào)試至今。8月 11日15時20分許，馬店矸石發(fā)電公司熱電項目正在熱能調(diào)試，高壓蒸汽管道突然破裂，形成逝世21人、受傷5人（其中3人重傷）的嚴重安全事端。經(jīng)初步調(diào)查剖析，事端首要原因是:2號鍋爐蒸汽出口處主管道流量計閥門焊縫裂開，大量高溫高壓蒸汽外溢，導致主控室玻璃破裂，形成主控室人員嚴重傷亡。經(jīng)全力組織搜救，目前已確認逝世21人、受傷5人（其中3人重傷）。 

事端原因剖析：從目前得到的消息主蒸汽管材料為12Cr1MOV、直徑 426mm ,流量計原料也為12Cr1MOV,作業(yè)溫度為540°C ,壓力9.8Mp?？讖綖?273*25mm12Cr1MOV作業(yè)溫度不超過570?585。是高壓'超高壓、亞臨界電站鍋爐過熱器、集箱和主蒸氣導管廣泛采用的鋼種。580℃時仍具有高的熱強性和抗氧化性能，有較高的持久塑性。生產(chǎn)工藝較簡單，焊接性能良好，但對正火冷卻速度較敏感，但焊前需預熱至300℃，焊后需除應(yīng)力處理。580℃長期使用會發(fā)生因為鱗等雜質(zhì)元素在晶界處偏聚引起的第二類回火脆性。長期使用還會出現(xiàn)珠光體球化。

 2號鍋爐蒸汽出口處主管道流置計閥門焊縫裂開，形成閥門焊縫失效的原因：

    1、 12Cr1MOV原料存在問題，可能性最大為主蒸汽管原料不合格或者是舊管段代替。

    2、焊接質(zhì)量不過關(guān)，焊縫處理工藝不完善,焊接后未進行100%焊口探傷,事端前兩天，該焊口就開始發(fā)生泄漏，現(xiàn)場技能人員正在研討處理方案，事端就發(fā)生了。

    3、管道安置不合理,事端管道安置在8m層，該區(qū)域是全廠主蒸汽母管和2號爐出口母管銜接處，也是鍋爐給水平臺，大量的管道交叉安置，空間位置有限，導致管道膨脹受阻，容易發(fā)生熱應(yīng)力拉斷焊口。

    4、運轉(zhuǎn)中存在超溫超壓現(xiàn)象，該公司報裝鍋爐220t,實際大概為300t, 事端前機組正常運轉(zhuǎn)中，進行的調(diào)試項目為熱能調(diào)試，在此過程中扱有可能形成 2號鍋爐蒸汽出口處主管道流量超限，應(yīng)力最集中位置為流量計閥門焊縫。 

 事端吸取教訓：

    1、操作室安置不合理，操作室安置在汽機房8m和鍋爐島之間通道上，且大門面向B列柱，背墻朝通道采用雙層玻璃，通道安置大量高溫高壓管道，部分管道還穿越操作室頂部，是形成大置傷亡的首要原因。

    2、傷亡26人，其中當值人員為19人，另7人為該公司技能人員，正在進行調(diào)試準備處理漏點，沒有按照安監(jiān)總局要求的經(jīng)過自動化替換人員前進安全水平的要求，前進機組自動化水平。

    3、高溫高壓鍋爐規(guī)劃壓力9.8Mpa ,溫度540°C左右，采用母管制，主蒸汽管材料為12Cr1MOV ,從數(shù)據(jù)上明顯看出事端公司是將國家規(guī)范標準用盡用足，設(shè)備安全余量不夠，特別是在自備機組一起供熱的情況下，主蒸汽管道長期超限運轉(zhuǎn)。

    4、事端公司有過類似壓力管道爆破事端，未吸取相關(guān)教訓。

    5、技能監(jiān)督注重程度，特別是高壓管道金屬監(jiān)督、支吊架、膨脹相關(guān)監(jiān)督作業(yè)。

    6、從電廠審批環(huán)節(jié)看，電廠明顯是邊施工邊規(guī)劃，一起不斷在變更，電廠規(guī)劃單位為化工體系非專業(yè)電力規(guī)劃院，鍋爐為武漢鍋爐廠制造。

（相關(guān)內(nèi)容僅供參考，不代表本微信公眾號觀念，一切請以事端調(diào)查組最終結(jié)論為準）

 ▲3、電廠閥門故障

    在各類管網(wǎng)體系中，閥門有“咽喉”之稱。因為閥門性能和質(zhì)量問題形成的泄漏、停產(chǎn)、嚴重事端，給工業(yè)生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)、人身安全、財產(chǎn)等帶來了不可估量的丟失（如震驚世界的美國三里島核電站事端）。據(jù)有關(guān)資料計算，每年世界上引起的嚴重生產(chǎn)事端，其中1／3是因為閥門質(zhì)量事端所形成的。具體到電力行業(yè)，因為閥門不能正常作業(yè)帶來的經(jīng)濟丟失也是相當可觀的。電站閥門是與電站主輔機設(shè)備和體系緊密關(guān)聯(lián)、相互依存，而又不能為通用閥門所取代的特殊閥門。在由鍋爐和汽機等設(shè)備組成的熱力、供水等管網(wǎng)體系中，各種閥門分別散布在主蒸汽體系、給水體系及旁路體系中。

　　面向電站用的閥門在生產(chǎn)和規(guī)劃中歷來存在較大難度，制造上，電站閥門具有批量小、規(guī)格型式多、制造難度大等特點。因為大量的閥門作業(yè)在惡劣的工況下（如電站中的高溫高壓閥、核電站中某些閥門操控放射性流體），對閥門材料要求嚴格。發(fā)電廠的計算標明，發(fā)電廠失效的閥門首要是汽輪機前端的主蒸汽閥門及旁路體系閥門，這是由這些位置的工況決議的。

▲4、對閥門進行研討的必要性

    60年代之前，對閥門的研討并未引起人們滿足的注重，直到美國發(fā)生了三里島核電站事端后，才漸漸被政府及研討人員所注重。目前，跟著電網(wǎng)和發(fā)電廠的不斷改造，閥門方面面對的問題也被提上了議事日程，剖析其原因有三個方面：

    （1）工況的改變：近幾年，在國內(nèi)外新建的電廠中，采用了超臨界機組等新技能，跟著大機組參與調(diào)峰和超超臨界機組投產(chǎn)運轉(zhuǎn)，使得閥門的運轉(zhuǎn)工況更加惡劣。在日本，原超臨界汽輪機的蒸汽參數(shù)標準為24．2 mpa、538／566℃，現(xiàn)在已經(jīng)前進到超超臨界的31．1 mpa、593℃，溫度還將進一步前進到600／610℃［3］。由此可見，高參數(shù)的工況對閥門的各方面性能提出了更高的要求。

　?。?）經(jīng)濟性方面：作為電站輔機的一個重要組成部分，一般情況下，一臺機組的配套閥門約幾千只，如果是超臨界機組大約有1／10的閥門是作業(yè)在超臨界狀態(tài)。數(shù)量眾多的閥門發(fā)生的能量丟失是可觀的。能量丟失首要有泄漏和因為閥門節(jié)流特性發(fā)生的損耗2種。當前展開的多項研討都是圍繞生產(chǎn)的經(jīng)濟性以減小能量損耗為目標進行的。對于泄漏問題可經(jīng)過加強泄漏的監(jiān)測、前進閥芯操控精度或改變密封結(jié)構(gòu)、研制新型的密封材料等手段處理；至于節(jié)流特性形成的丟失，要經(jīng)過改善結(jié)構(gòu)處理。

　?。?）面對的問題多，對閥門失效機理展開的研討較少：從閥門的應(yīng)用中能夠看出閥門面對的問題具有多面性（閥門的強度、密封性、壽數(shù)、操控體系的可靠性不能滿足要求以及閥門作業(yè)時發(fā)生的振蕩對機組具有耦合效應(yīng)等）。多年來因為存在重主機，輕輔機的觀念，對閥門展開的研討沒有放到重要的位置上來。國內(nèi)有多家研討機構(gòu)展開這方面的研討，獲得了不小的前進，但與國外先進技能相比仍存在較大的差距。

▲5、電站閥門面對的技能問題

    衡量閥門質(zhì)量有以下幾個目標：密封可靠性、動作響應(yīng)能力、強度、剛度及壽數(shù)等，將閥門作為整個熱力設(shè)備體系中的基本單元考慮，又存在流固耦合振蕩和振蕩操控的要求。要保證這些目標，首先需要處理如下幾個首要問題。 

    5．1　操控（決議閥門動作的可靠性）

　　主汽閥和再熱汽閥的操控體系故障是汽輪機五大事端之一，首要表現(xiàn)在閥門開度與規(guī)劃不符，包含傳動機構(gòu)失靈、行程超前、滯后，這些影響到閥門的強度和振蕩。閥門的開度操控直接影響到汽機的作業(yè)狀況，因此受到高度注重，已成為研討的核心問題之一。

　　近年來，在研討閥門的可靠性方面，智能型閥門是研討的主攻方向，智能型閥門具有自行判斷工況，并實時地進行自我調(diào)節(jié)的功能。智能型閥門中的關(guān)鍵部件是數(shù)字定位器，數(shù)字定位器用微處理器使閥門的執(zhí)行器準確定位，監(jiān)視和記錄閥門的有關(guān)數(shù)據(jù)。

    5．2　強度（應(yīng)滿足壽數(shù)、剛性要求）

　　機組的頻頻啟動對閥門強度及閥門使用壽數(shù)的影響尤為突出，特別是用調(diào)節(jié)閥調(diào)速的汽輪機，以往研討的重點放在閥門的操控問題上，現(xiàn)在看來強度問題也不容忽視。《power engineering》雜志副主編carolann giovando撰寫文章強調(diào)科研作業(yè)者不應(yīng)把悉數(shù)的注意力都集中在操控問題上，應(yīng)注意加強對閥門強度、壽數(shù)、密封性的研討，因為它們是閥門作業(yè)最基本的條件。

    （1）因為機組的頻頻啟動，原來的主汽閥有可能不能滿足新的運轉(zhuǎn)要求。因為一般的主蒸汽閥門是按基本負荷規(guī)劃的，規(guī)劃過程中只按靜壓、溫度、蠕變考核其強度，不存在低周疲勞壽數(shù)問題?，F(xiàn)在工況改變了，原規(guī)劃就不必定滿足要求。為此，規(guī)劃過程中有必要考慮低周疲勞壽數(shù)規(guī)劃，使規(guī)劃工況與運轉(zhuǎn)工況相一致，以達到延長壽數(shù)的目的。

    （2）因為執(zhí)行機構(gòu)行程操控的不準確性，閥芯對閥座發(fā)生沖擊載荷。有電廠曾經(jīng)出現(xiàn)過閥座碎裂，裂塊被沖進汽機，形成汽輪機出力急劇下降，轉(zhuǎn)子嚴重受損的故障。

　　另外，對于高壓閥門等，還有氣蝕現(xiàn)象、閥體的原始鑄造缺陷、閥體出現(xiàn)裂紋后的壽數(shù)剖析與預測等課題都值得進一步研討。

    5．3　振蕩

　　閥門開度改變、執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)性能不佳和閥體存在泄漏都是發(fā)生振蕩的原因，振蕩對閥門本身傷害很小，但對整個機組影響很大，表現(xiàn)在發(fā)生低頻振蕩。

　　機組的低頻振蕩分為兩種：一種是油膜振蕩，這是機組在升速或空載運轉(zhuǎn)中，由支撐軸承的油膜發(fā)生的；另一種是蒸汽振蕩，它比油膜振蕩復雜，在蒸汽激振力效果下振蕩，常在機組帶負荷后發(fā)生。閥門開度改變和泄漏是發(fā)生蒸汽振蕩的重要原因。有資料標明，美國和德國都發(fā)生過蒸汽振蕩毀機事端，我國也發(fā)生過50 mw和200 mw汽輪機的毀機事端，因為當時缺少實時的數(shù)據(jù)記錄，所以故障原因不能確定，但置疑與兩種低頻振蕩有關(guān)。由此可見，消除和減小蒸汽振蕩非常重要，這要依賴于對閥門開度改變和對由泄漏所發(fā)生的激振力做體系的研討。經(jīng)過合理的規(guī)劃閥門開閉行程，能夠減小蒸汽振蕩的幾率。

    5．4　泄漏（內(nèi)漏和外漏）

   （1）泄漏不僅是發(fā)生振蕩的原因，并且外漏還會形成污染，內(nèi)漏還會形成能量丟失。處理泄漏問題，在必定程度上能夠防止體系發(fā)生振蕩，一起也可延長設(shè)備的壽數(shù)，前進效率。

   （2）超臨界機組的高壓閥門壽數(shù)有時很短，啟動幾次就要更換填料。研討新的密封填料或規(guī)劃新的有效密封形式，對于延長這類高壓閥門的壽數(shù)，前進運轉(zhuǎn)可靠性是有必要的。

　　目前，閥門的成套水平不斷前進，只有很好地處理以上幾個問題，才能保證閥門的綜合性能和較好的整體質(zhì)量。

▲6、對策探討

    國內(nèi)外技能作業(yè)者為處理以上的難題展開了大量的研討作業(yè)，提出了面向操作和修理的指導思想。從根本上說其目的在于：節(jié)約能源、簡化修理、安全操作、前進閥門作業(yè)的可靠性。

    6．1　展開操控、振蕩、強度等問題的相關(guān)性研討

    從上面提到的問題不難看出閥門的操控、振蕩及強度具有較強的相關(guān)性，因為這些因素的共同效果，決議了發(fā)電廠閥門面對問題的復雜性。因此，在展開強度、振蕩、泄漏等問題單向研討的一起，展開各問題之間的相關(guān)性研討課題具有特殊的意義，有利于了解發(fā)生問題的本質(zhì)和機理。全面的研討應(yīng)包含多工況共同效果下的靜力、耐磨、抗震防火、全天候、熱態(tài)、動態(tài)、穩(wěn)定性等剖析。 

    6．2　對重要閥門進行狀態(tài)監(jiān)測

　　在線監(jiān)測技能被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個行業(yè)，但對閥門實行狀態(tài)監(jiān)測還處于較低的水平，在線監(jiān)測不僅能夠獲得閥門作業(yè)的實時數(shù)據(jù)并且也是削減修理費用和改善操作性能的最佳手段，一起適應(yīng)了閥門業(yè)發(fā)展的需要，以實現(xiàn)與國外先進技能的接軌。國外越來越多的閥門制造廠把他們的注意力放在操控體系的改善和實時的故障診斷上，并且獲得了巨大的經(jīng)濟效益。美國田納西州的一個發(fā)電廠應(yīng)用智能型閥門，每年削減了60％的修理作業(yè)量及10萬美元的修理費用；底特律的愛迪遜公司開發(fā)了一套閥門監(jiān)測體系，估計每年能夠為發(fā)電廠削減15％～20％的修理費用?！　?/p>

在國內(nèi)，狀態(tài)監(jiān)測的研討更少，首要困難在于：

   （1）監(jiān)測需要的關(guān)鍵信號無法直接求得，或獲得的信號不能反映真實情況，例如閥門內(nèi)壓力信號的獲得，通常能夠獲得進口壓力和出口壓力，但在閥門內(nèi)部因為節(jié)流特性的影響，壓力散布非常復雜，很難得到其真實的散布規(guī)律；

   （2）觸及的技能面廣，其中包含聲學、數(shù)控技能、通訊技能等，完全處理問題需要多學科的聯(lián)合作業(yè)；

   （3）未引起滿足的注重。

▲7、未來

    綜上所述，現(xiàn)在使用的閥門是一類觸及機械、電子、操控、振蕩及材料科學等多個學科的機電產(chǎn)品，在使用過程中還面對不少的難題，處理面對的難題具有必定的難度。

　　展望未來，經(jīng)過科學作業(yè)者的不斷努力，跟著新技能特別是數(shù)字技能和操控技能的發(fā)展，以及多學科聯(lián)合攻關(guān)的協(xié)作研討，人們將找到更多的辦法以處理發(fā)電廠閥門面對的難題，前進體系作業(yè)的可靠性及運轉(zhuǎn)效率，增加企業(yè)的生存力。