在各類管網(wǎng)體系中，閥門有“咽喉”之稱。因?yàn)殚y門性能和質(zhì)量問題形成的泄漏、停產(chǎn)、嚴(yán)重事端，給工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、人身安全、財(cái)產(chǎn)等帶來了不可估量的丟失（如震驚世界的美國(guó)三里島核電站事端）。據(jù)有關(guān)資料計(jì)算，每年世界上引起的嚴(yán)重生產(chǎn)事端，其中1／3是因?yàn)殚y門質(zhì)量事端所形成的...
▲2、湖北當(dāng)陽市馬店矸石發(fā)電廠（事端）
事端前狀況：湖北當(dāng)陽市馬店矸石發(fā)電有限責(zé)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(dān)任施工，現(xiàn)建有兩臺(tái)220t/h 高溫高壓鍋爐和一臺(tái)從原廠拆來的75t/h中壓鍋爐，兩臺(tái)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(jìn)行設(shè)備調(diào)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(xiàng)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(yán)重安全事端。經(jīng)初步調(diào)查剖析，事端首要原因是:2號(hào)鍋爐蒸汽出口處主管道流量計(jì)閥門焊縫裂開，大量高溫高壓蒸汽外溢，導(dǎo)致主控室玻璃破裂，形成主控室人員嚴(yán)重傷亡。經(jīng)全力組織搜救，目前已確認(rèn)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(jì)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(dǎo)管廣泛采用的鋼種。580℃時(shí)仍具有高的熱強(qiáng)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(duì)正火冷卻速度較敏感，但焊前需預(yù)熱至300℃，焊后需除應(yīng)力處理。580℃長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)生因?yàn)轺[等雜質(zhì)元素在晶界處偏聚引起的第二類回火脆性。長(zhǎng)期使用還會(huì)出現(xiàn)珠光體球化。
2號(hào)鍋爐蒸汽出口處主管道流置計(jì)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(jìn)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(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(qū)域是全廠主蒸汽母管和2號(hào)爐出口母管銜接處，也是鍋爐給水平臺(tái)，大量的管道交叉安置，空間位置有限，導(dǎo)致管道膨脹受阻，容易發(fā)生熱應(yīng)力拉斷焊口。
4、運(yùn)轉(zhuǎn)中存在超溫超壓現(xiàn)象，該公司報(bào)裝鍋爐220t,實(shí)際大概為300t, 事端前機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，進(jìn)行的調(diào)試項(xiàng)目為熱能調(diào)試，在此過程中扱有可能形成 2號(hào)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(jì)閥門焊縫。
事端吸取教訓(xùn)：
1、操作室安置不合理，操作室安置在汽機(jī)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(dāng)值人員為19人，另7人為該公司技能人員，正在進(jìn)行調(diào)試準(zhǔn)備處理漏點(diǎn)，沒有按照安監(jiān)總局要求的經(jīng)過自動(dòng)化替換人員前進(jìn)安全水平的要求，前進(jìn)機(jī)組自動(dòng)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(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)用盡用足，設(shè)備安全余量不夠，特別是在自備機(jī)組一起供熱的情況下，主蒸汽管道長(zhǎng)期超限運(yùn)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(xùn)。
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(hào)觀念，一切請(qǐng)以事端調(diào)查組最終結(jié)論為準(zhǔn)）
▲3、電廠閥門故障
在各類管網(wǎng)體系中，閥門有“咽喉”之稱。因?yàn)殚y門性能和質(zhì)量問題形成的泄漏、停產(chǎn)、嚴(yán)重事端，給工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、人身安全、財(cái)產(chǎn)等帶來了不可估量的丟失（如震驚世界的美國(guó)三里島核電站事端）。據(jù)有關(guān)資料計(jì)算，每年世界上引起的嚴(yán)重生產(chǎn)事端，其中1／3是因?yàn)殚y門質(zhì)量事端所形成的。具體到電力行業(yè)，因?yàn)殚y門不能正常作業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)丟失也是相當(dāng)可觀的。電站閥門是與電站主輔機(jī)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(jī)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(diǎn)。因?yàn)榇罅康拈y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(duì)閥門材料要求嚴(yán)格。發(fā)電廠的計(jì)算標(biāo)明，發(fā)電廠失效的閥門首要是汽輪機(jī)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(duì)閥門進(jìn)行研討的必要性
60年代之前，對(duì)閥門的研討并未引起人們滿足的注重，直到美國(guó)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(duì)的問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(guó)內(nèi)外新建的電廠中，采用了超臨界機(jī)組等新技能，跟著大機(jī)組參與調(diào)峰和超超臨界機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，使得閥門的運(yùn)轉(zhuǎn)工況更加惡劣。在日本，原超臨界汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為24．2 mpa、538／566℃，現(xiàn)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，高參數(shù)的工況對(duì)閥門的各方面性能提出了更高的要求。
（2）經(jīng)濟(jì)性方面：作為電站輔機(jī)的一個(gè)重要組成部分，一般情況下，一臺(tái)機(jī)組的配套閥門約幾千只，如果是超臨界機(jī)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?yàn)殚y門節(jié)流特性發(fā)生的損耗2種。當(dāng)前展開的多項(xiàng)研討都是圍繞生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性以減小能量損耗為目標(biāo)進(jìn)行的。對(duì)于泄漏問題可經(jīng)過加強(qiáng)泄漏的監(jiān)測(cè)、前進(jìn)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(duì)的問題多，對(duì)閥門失效機(jī)理展開的研討較少：從閥門的應(yīng)用中能夠看出閥門面對(duì)的問題具有多面性（閥門的強(qiáng)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(shí)發(fā)生的振蕩對(duì)機(jī)組具有耦合效應(yīng)等）。多年來因?yàn)榇嬖谥刂鳈C(jī)，輕輔機(jī)的觀念，對(duì)閥門展開的研討沒有放到重要的位置上來。國(guó)內(nèi)有多家研討機(jī)構(gòu)展開這方面的研討，獲得了不小的前進(jìn)，但與國(guó)外先進(jìn)技能相比仍存在較大的差距。
▲5、電站閥門面對(duì)的技能問題
衡量閥門質(zhì)量有以下幾個(gè)目標(biāo)：密封可靠性、動(dòng)作響應(yīng)能力、強(qiáng)度、剛度及壽數(shù)等，將閥門作為整個(gè)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(biāo)，首先需要處理如下幾個(gè)首要問題。
5．1 操控（決議閥門動(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(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)失靈、行程超前、滯后，這些影響到閥門的強(qiáng)度和振蕩。閥門的開度操控直接影響到汽機(jī)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(shí)時(shí)地進(jìn)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(zhǔn)確定位，監(jiān)視和記錄閥門的有關(guān)數(shù)據(jù)。
5．2 強(qiáng)度（應(yīng)滿足壽數(shù)、剛性要求）
機(jī)組的頻頻啟動(dòng)對(duì)閥門強(qiáng)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(jī)，以往研討的重點(diǎn)放在閥門的操控問題上，現(xiàn)在看來強(qiáng)度問題也不容忽視?！秔ower engineering》雜志副主編carolann giovando撰寫文章強(qiáng)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(qiáng)對(duì)閥門強(qiáng)度、壽數(shù)、密封性的研討，因?yàn)樗鼈兪情y門作業(yè)最基本的條件。
（1）因?yàn)闄C(jī)組的頻頻啟動(dòng)，原來的主汽閥有可能不能滿足新的運(yùn)轉(zhuǎn)要求。因?yàn)橐话愕闹髡羝y門是按基本負(fù)荷規(guī)劃的，規(guī)劃過程中只按靜壓、溫度、蠕變考核其強(qiáng)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(yùn)轉(zhuǎn)工況相一致，以達(dá)到延長(zhǎng)壽數(shù)的目的。
（2）因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)行程操控的不準(zhǔn)確性，閥芯對(duì)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(jìn)汽機(jī)，形成汽輪機(jī)出力急劇下降，轉(zhuǎn)子嚴(yán)重受損的故障。
另外，對(duì)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(yù)測(cè)等課題都值得進(jìn)一步研討。
5．3 振蕩
閥門開度改變、執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(duì)閥門本身傷害很小，但對(duì)整個(gè)機(jī)組影響很大，表現(xiàn)在發(fā)生低頻振蕩。
機(jī)組的低頻振蕩分為兩種：一種是油膜振蕩，這是機(jī)組在升速或空載運(yùn)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(fù)雜，在蒸汽激振力效果下振蕩，常在機(jī)組帶負(fù)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(biāo)明，美國(guó)和德國(guó)都發(fā)生過蒸汽振蕩毀機(jī)事端，我國(guó)也發(fā)生過50 mw和200 mw汽輪機(jī)的毀機(jī)事端，因?yàn)楫?dāng)時(shí)缺少實(shí)時(shí)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(duì)閥門開度改變和對(duì)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(huì)形成污染，內(nèi)漏還會(huì)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(zhǎng)設(shè)備的壽數(shù)，前進(jìn)效率。
（2）超臨界機(jī)組的高壓閥門壽數(shù)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(guī)劃新的有效密封形式，對(duì)于延長(zhǎng)這類高壓閥門的壽數(shù)，前進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性是有必要的。
目前，閥門的成套水平不斷前進(jìn)，只有很好地處理以上幾個(gè)問題，才能保證閥門的綜合性能和較好的整體質(zhì)量。
▲6、對(duì)策探討
國(guó)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(dǎo)思想。從根本上說其目的在于：節(jié)約能源、簡(jiǎn)化修理、安全操作、前進(jìn)閥門作業(yè)的可靠性。
6．1 展開操控、振蕩、強(qiáng)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(qiáng)度具有較強(qiáng)的相關(guān)性，因?yàn)檫@些因素的共同效果，決議了發(fā)電廠閥門面對(duì)問題的復(fù)雜性。因此，在展開強(qiáng)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(jī)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(dòng)態(tài)、穩(wěn)定性等剖析。
6．2 對(duì)重要閥門進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)
在線監(jiān)測(cè)技能被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)，但對(duì)閥門實(shí)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)還處于較低的水平，在線監(jiān)測(cè)不僅能夠獲得閥門作業(yè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并且也是削減修理費(fèi)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(shí)現(xiàn)與國(guó)外先進(jìn)技能的接軌。國(guó)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(shí)時(shí)的故障診斷上，并且獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)田納西州的一個(gè)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(fèi)用；底特律的愛迪遜公司開發(fā)了一套閥門監(jiān)測(cè)體系，估計(jì)每年能夠?yàn)榘l(fā)電廠削減15％～20％的修理費(fèi)用。
在國(guó)內(nèi)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研討更少，首要困難在于：
（1）監(jiān)測(cè)需要的關(guān)鍵信號(hào)無法直接求得，或獲得的信號(hào)不能反映真實(shí)情況，例如閥門內(nèi)壓力信號(hào)的獲得，通常能夠獲得進(jìn)口壓力和出口壓力，但在閥門內(nèi)部因?yàn)楣?jié)流特性的影響，壓力散布非常復(fù)雜，很難得到其真實(shí)的散布規(guī)律；
（2）觸及的技能面廣，其中包含聲學(xué)、數(shù)控技能、通訊技能等，完全處理問題需要多學(xué)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(jī)械、電子、操控、振蕩及材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的機(jī)電產(chǎn)品，在使用過程中還面對(duì)不少的難題，處理面對(duì)的難題具有必定的難度。
展望未來，經(jīng)過科學(xué)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(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)電廠閥門面對(duì)的難題，前進(jìn)體系作業(yè)的可靠性及運(yùn)轉(zhuǎn)效率，增加企業(yè)的生存力。