在各類(lèi)管網(wǎng)體系中，閥門(mén)有“咽喉”之稱(chēng)。因為閥門(mén)性能和質(zhì)量問(wèn)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、人身安全、財產(chǎn)等帶來(lái)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(mén)質(zhì)量事端所形成的...
▲2、湖北當陽(yáng)市馬店矸石發(fā)電廠(chǎng)（事端）
事端前狀況：湖北當陽(yáng)市馬店矸石發(fā)電有限責任公司，2015年1月開(kāi)工建設，高壓蒸汽管道安裝由岳陽(yáng)筑勝安裝有限公司擔任施工，現建有兩臺220t/h 高溫高壓鍋爐和一臺從原廠(chǎng)拆來(lái)的75t/h中壓鍋爐，兩臺220t/h高溫高壓鍋爐規劃壓力9.8Mpa ,溫度540°C左右，采用母管制。
首要設備安裝2016年5月完成，從6月中旬開(kāi)始進(jìn)行設備調試至今。8月 11日15時(shí)20分許，馬店矸石發(fā)電公司熱電項目正在熱能調試，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(mén)焊縫裂開(kāi)，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。孔徑為 273*25mm12Cr1MOV作業(yè)溫度不超過(guò)570?585。是高壓'超高壓、亞臨界電站鍋爐過(guò)熱器、集箱和主蒸氣導管廣泛采用的鋼種。580℃時(shí)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(jiǎn)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℃，焊后需除應力處理。580℃長(cháng)期使用會(huì )發(fā)生因為鱗等雜質(zhì)元素在晶界處偏聚引起的第二類(lèi)回火脆性。長(cháng)期使用還會(huì )出現珠光體球化。
2號鍋爐蒸汽出口處主管道流置計閥門(mén)焊縫裂開(kāi)，形成閥門(mén)焊縫失效的原因：
1、 12Cr1MOV原料存在問(wèn)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(guò)關(guān)，焊縫處理工藝不完善,焊接后未進(jìn)行100%焊口探傷,事端前兩天，該焊口就開(kāi)始發(fā)生泄漏，現場(chǎng)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，該區域是全廠(chǎng)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)生熱應力拉斷焊口。
4、運轉中存在超溫超壓現象，該公司報裝鍋爐220t,實(shí)際大概為300t, 事端前機組正常運轉中，進(jìn)行的調試項目為熱能調試，在此過(guò)程中扱有可能形成 2號鍋爐蒸汽出口處主管道流量超限，應力最集中位置為流量計閥門(mén)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(mén)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(jìn)行調試準備處理漏點(diǎn)，沒(méi)有按照安監總局要求的經(jīng)過(guò)自動(dòng)化替換人員前進(jìn)安全水平的要求，前進(jìn)機組自動(dòng)化水平。
3、高溫高壓鍋爐規劃壓力9.8Mpa ,溫度540°C左右，采用母管制，主蒸汽管材料為12Cr1MOV ,從數據上明顯看出事端公司是將國家規范標準用盡用足，設備安全余量不夠，特別是在自備機組一起供熱的情況下，主蒸汽管道長(cháng)期超限運轉。
4、事端公司有過(guò)類(lèi)似壓力管道爆破事端，未吸取相關(guān)教訓。
5、技能監督注重程度，特別是高壓管道金屬監督、支吊架、膨脹相關(guān)監督作業(yè)。
6、從電廠(chǎng)審批環(huán)節看，電廠(chǎng)明顯是邊施工邊規劃，一起不斷在變更，電廠(chǎng)規劃單位為化工體系非專(zhuān)業(yè)電力規劃院，鍋爐為武漢鍋爐廠(chǎng)制造。
（相關(guān)內容僅供參考，不代表本微信公眾號觀(guān)念，一切請以事端調查組最終結論為準）
▲3、電廠(chǎng)閥門(mén)故障
在各類(lèi)管網(wǎng)體系中，閥門(mén)有“咽喉”之稱(chēng)。因為閥門(mén)性能和質(zhì)量問(wèn)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、人身安全、財產(chǎn)等帶來(lái)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(mén)質(zhì)量事端所形成的。具體到電力行業(yè)，因為閥門(mén)不能正常作業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟丟失也是相當可觀(guān)的。電站閥門(mén)是與電站主輔機設備和體系緊密關(guān)聯(lián)、相互依存，而又不能為通用閥門(mén)所取代的特殊閥門(mén)。在由鍋爐和汽機等設備組成的熱力、供水等管網(wǎng)體系中，各種閥門(mén)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(mén)在生產(chǎn)和規劃中歷來(lái)存在較大難度，制造上，電站閥門(mén)具有批量小、規格型式多、制造難度大等特點(diǎn)。因為大量的閥門(mén)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(mén)操控放射性流體），對閥門(mén)材料要求嚴格。發(fā)電廠(chǎng)的計算標明，發(fā)電廠(chǎng)失效的閥門(mén)首要是汽輪機前端的主蒸汽閥門(mén)及旁路體系閥門(mén)，這是由這些位置的工況決議的。
▲4、對閥門(mén)進(jìn)行研討的必要性
60年代之前，對閥門(mén)的研討并未引起人們滿(mǎn)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(zhù)電網(wǎng)和發(fā)電廠(chǎng)的不斷改造，閥門(mén)方面面對的問(wèn)題也被提上了議事日程，剖析其原因有三個(gè)方面：
（1）工況的改變：近幾年，在國內外新建的電廠(chǎng)中，采用了超臨界機組等新技能，跟著(zhù)大機組參與調峰和超超臨界機組投產(chǎn)運轉，使得閥門(mén)的運轉工況更加惡劣。在日本，原超臨界汽輪機的蒸汽參數標準為24．2 mpa、538／566℃，現在已經(jīng)前進(jìn)到超超臨界的31．1 mpa、593℃，溫度還將進(jìn)一步前進(jìn)到600／610℃［3］。由此可見(jiàn)，高參數的工況對閥門(mén)的各方面性能提出了更高的要求。
（2）經(jīng)濟性方面：作為電站輔機的一個(gè)重要組成部分，一般情況下，一臺機組的配套閥門(mén)約幾千只，如果是超臨界機組大約有1／10的閥門(mén)是作業(yè)在超臨界狀態(tài)。數量眾多的閥門(mén)發(fā)生的能量丟失是可觀(guān)的。能量丟失首要有泄漏和因為閥門(mén)節流特性發(fā)生的損耗2種。當前展開(kāi)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(jìn)行的。對于泄漏問(wèn)題可經(jīng)過(guò)加強泄漏的監測、前進(jìn)閥芯操控精度或改變密封結構、研制新型的密封材料等手段處理；至于節流特性形成的丟失，要經(jīng)過(guò)改善結構處理。
（3）面對的問(wèn)題多，對閥門(mén)失效機理展開(kāi)的研討較少：從閥門(mén)的應用中能夠看出閥門(mén)面對的問(wèn)題具有多面性（閥門(mén)的強度、密封性、壽數、操控體系的可靠性不能滿(mǎn)足要求以及閥門(mén)作業(yè)時(shí)發(fā)生的振蕩對機組具有耦合效應等）。多年來(lái)因為存在重主機，輕輔機的觀(guān)念，對閥門(mén)展開(kāi)的研討沒(méi)有放到重要的位置上來(lái)。國內有多家研討機構展開(kāi)這方面的研討，獲得了不小的前進(jìn)，但與國外先進(jìn)技能相比仍存在較大的差距。
▲5、電站閥門(mén)面對的技能問(wèn)題
衡量閥門(mén)質(zhì)量有以下幾個(gè)目標：密封可靠性、動(dòng)作響應能力、強度、剛度及壽數等，將閥門(mén)作為整個(gè)熱力設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(gè)首要問(wèn)題。
5．1 操控（決議閥門(mén)動(dòng)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，首要表現在閥門(mén)開(kāi)度與規劃不符，包含傳動(dòng)機構失靈、行程超前、滯后，這些影響到閥門(mén)的強度和振蕩。閥門(mén)的開(kāi)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(wèn)題之一。
近年來(lái)，在研討閥門(mén)的可靠性方面，智能型閥門(mén)是研討的主攻方向，智能型閥門(mén)具有自行判斷工況，并實(shí)時(shí)地進(jìn)行自我調節的功能。智能型閥門(mén)中的關(guān)鍵部件是數字定位器，數字定位器用微處理器使閥門(mén)的執行器準確定位，監視和記錄閥門(mén)的有關(guān)數據。
5．2 強度（應滿(mǎn)足壽數、剛性要求）
機組的頻頻啟動(dòng)對閥門(mén)強度及閥門(mén)使用壽數的影響尤為突出，特別是用調節閥調速的汽輪機，以往研討的重點(diǎn)放在閥門(mén)的操控問(wèn)題上，現在看來(lái)強度問(wèn)題也不容忽視。《power engineering》雜志副主編carolann giovando撰寫(xiě)文章強調科研作業(yè)者不應把悉數的注意力都集中在操控問(wèn)題上，應注意加強對閥門(mén)強度、壽數、密封性的研討，因為它們是閥門(mén)作業(yè)最基本的條件。
（1）因為機組的頻頻啟動(dòng)，原來(lái)的主汽閥有可能不能滿(mǎn)足新的運轉要求。因為一般的主蒸汽閥門(mén)是按基本負荷規劃的，規劃過(guò)程中只按靜壓、溫度、蠕變考核其強度，不存在低周疲勞壽數問(wèn)題。現在工況改變了，原規劃就不必定滿(mǎn)足要求。為此，規劃過(guò)程中有必要考慮低周疲勞壽數規劃，使規劃工況與運轉工況相一致，以達到延長(cháng)壽數的目的。
（2）因為執行機構行程操控的不準確性，閥芯對閥座發(fā)生沖擊載荷。有電廠(chǎng)曾經(jīng)出現過(guò)閥座碎裂，裂塊被沖進(jìn)汽機，形成汽輪機出力急劇下降，轉子嚴重受損的故障。
另外，對于高壓閥門(mén)等，還有氣蝕現象、閥體的原始鑄造缺陷、閥體出現裂紋后的壽數剖析與預測等課題都值得進(jìn)一步研討。
5．3 振蕩
閥門(mén)開(kāi)度改變、執行機構的動(dòng)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(mén)本身傷害很小，但對整個(gè)機組影響很大，表現在發(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(mén)開(kāi)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(guò)蒸汽振蕩毀機事端，我國也發(fā)生過(guò)50 mw和200 mw汽輪機的毀機事端，因為當時(shí)缺少實(shí)時(shí)的數據記錄，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(jiàn)，消除和減小蒸汽振蕩非常重要，這要依賴(lài)于對閥門(mén)開(kāi)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(guò)合理的規劃閥門(mén)開(kāi)閉行程，能夠減小蒸汽振蕩的幾率。
5．4 泄漏（內漏和外漏）
（1）泄漏不僅是發(fā)生振蕩的原因，并且外漏還會(huì )形成污染，內漏還會(huì )形成能量丟失。處理泄漏問(wèn)題，在必定程度上能夠防止體系發(fā)生振蕩，一起也可延長(cháng)設備的壽數，前進(jìn)效率。
（2）超臨界機組的高壓閥門(mén)壽數有時(shí)很短，啟動(dòng)幾次就要更換填料。研討新的密封填料或規劃新的有效密封形式，對于延長(cháng)這類(lèi)高壓閥門(mén)的壽數，前進(jìn)運轉可靠性是有必要的。
目前，閥門(mén)的成套水平不斷前進(jìn)，只有很好地處理以上幾個(gè)問(wèn)題，才能保證閥門(mén)的綜合性能和較好的整體質(zhì)量。
▲6、對策探討
國內外技能作業(yè)者為處理以上的難題展開(kāi)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(shuō)其目的在于：節約能源、簡(jiǎn)化修理、安全操作、前進(jìn)閥門(mén)作業(yè)的可靠性。
6．1 展開(kāi)操控、振蕩、強度等問(wèn)題的相關(guān)性研討
從上面提到的問(wèn)題不難看出閥門(mén)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(chǎng)閥門(mén)面對問(wèn)題的復雜性。因此，在展開(kāi)強度、振蕩、泄漏等問(wèn)題單向研討的一起，展開(kāi)各問(wèn)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(wèn)題的本質(zhì)和機理。全面的研討應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(dòng)態(tài)、穩定性等剖析。
6．2 對重要閥門(mén)進(jìn)行狀態(tài)監測
在線(xiàn)監測技能被廣泛地應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)，但對閥門(mén)實(shí)行狀態(tài)監測還處于較低的水平，在線(xiàn)監測不僅能夠獲得閥門(mén)作業(yè)的實(shí)時(shí)數據并且也是削減修理費用和改善操作性能的最佳手段，一起適應了閥門(mén)業(yè)發(fā)展的需要，以實(shí)現與國外先進(jìn)技能的接軌。國外越來(lái)越多的閥門(mén)制造廠(chǎng)把他們的注意力放在操控體系的改善和實(shí)時(shí)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(gè)發(fā)電廠(chǎng)應用智能型閥門(mén)，每年削減了60％的修理作業(yè)量及10萬(wàn)美元的修理費用；底特律的愛(ài)迪遜公司開(kāi)發(fā)了一套閥門(mén)監測體系，估計每年能夠為發(fā)電廠(chǎng)削減15％～20％的修理費用。
在國內，狀態(tài)監測的研討更少，首要困難在于：
（1）監測需要的關(guān)鍵信號無(wú)法直接求得，或獲得的信號不能反映真實(shí)情況，例如閥門(mén)內壓力信號的獲得，通常能夠獲得進(jìn)口壓力和出口壓力，但在閥門(mén)內部因為節流特性的影響，壓力散布非常復雜，很難得到其真實(shí)的散布規律；
（2）觸及的技能面廣，其中包含聲學(xué)、數控技能、通訊技能等，完全處理問(wèn)題需要多學(xué)科的聯(lián)合作業(yè)；
（3）未引起滿(mǎn)足的注重。
▲7、未來(lái)
綜上所述，現在使用的閥門(mén)是一類(lèi)觸及機械、電子、操控、振蕩及材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的機電產(chǎn)品，在使用過(guò)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(lái)，經(jīng)過(guò)科學(xué)作業(yè)者的不斷努力，跟著(zhù)新技能特別是數字技能和操控技能的發(fā)展，以及多學(xué)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(chǎng)閥門(mén)面對的難題，前進(jìn)體系作業(yè)的可靠性及運轉效率，增加企業(yè)的生存力。