在各类管网体系中，阀门有“咽喉”之称。因为阀门性能和质量问题形成的泄漏、停产、严重事端，给工业生产的正常运转、人身安全、财产等带来了不可估量的丢失（如震惊世界的美国三里岛核电站事端）。据有关资料计算，每年世界上引起的严重生产事端，其中1／3是因为阀门质量事端所形成的...

    ▲2、湖北当阳市马店矸石发电厂（事端）

事端前状况：湖北当阳市马店矸石发电有限责任公司，2015年1月开工建设，高压蒸汽管道安装由岳阳筑胜安装有限公司担任施工，现建有两台220t/h 高温高压锅炉和一台从原厂拆来的75t/h中压锅炉，两台220t/h高温高压锅炉规划压力9.8Mpa ,温度540°C左右，采用母管制。 

    首要设备安装2016年5月完成，从6月中旬开始进行设备调试至今。8月 11日15时20分许，马店矸石发电公司热电项目正在热能调试，高压蒸汽管道突然破裂，形成逝世21人、受伤5人（其中3人重伤）的严重安全事端。经初步调查剖析，事端首要原因是:2号锅炉蒸汽出口处主管道流量计阀门焊缝裂开，大量高温高压蒸汽外溢，导致主控室玻璃破裂，形成主控室人员严重伤亡。经全力组织搜救，目前已确认逝世21人、受伤5人（其中3人重伤）。 

事端原因剖析：从目前得到的消息主蒸汽管材料为12Cr1MOV、直径 426mm ,流量计原料也为12Cr1MOV,作业温度为540°C ,压力9.8Mp。孔径为 273*25mm12Cr1MOV作业温度不超过570?585。是高压'超高压、亚临界电站锅炉过热器、集箱和主蒸气导管广泛采用的钢种。580℃时仍具有高的热强性和抗氧化性能，有较高的持久塑性。生产工艺较简单，焊接性能良好，但对正火冷却速度较敏感，但焊前需预热至300℃，焊后需除应力处理。580℃长期使用会发生因为鱗等杂质元素在晶界处偏聚引起的第二类回火脆性。长期使用还会出现珠光体球化。

 2号锅炉蒸汽出口处主管道流置计阀门焊缝裂开，形成阀门焊缝失效的原因：

    1、 12Cr1MOV原料存在问题，可能性最大为主蒸汽管原料不合格或者是旧管段代替。

    2、焊接质量不过关，焊缝处理工艺不完善,焊接后未进行100%焊口探伤,事端前两天，该焊口就开始发生泄漏，现场技能人员正在研讨处理方案，事端就发生了。

    3、管道安置不合理,事端管道安置在8m层，该区域是全厂主蒸汽母管和2号炉出口母管衔接处，也是锅炉给水平台，大量的管道交叉安置，空间位置有限，导致管道膨胀受阻，容易发生热应力拉断焊口。

    4、运转中存在超温超压现象，该公司报装锅炉220t,实际大概为300t, 事端前机组正常运转中，进行的调试项目为热能调试，在此过程中扱有可能形成 2号锅炉蒸汽出口处主管道流量超限，应力最集中位置为流量计阀门焊缝。 

 事端吸取教训：

    1、操作室安置不合理，操作室安置在汽机房8m和锅炉岛之间通道上，且大门面向B列柱，背墙朝通道采用双层玻璃，通道安置大量高温高压管道，部分管道还穿越操作室顶部，是形成大置伤亡的首要原因。

    2、伤亡26人，其中当值人员为19人，另7人为该公司技能人员，正在进行调试准备处理漏点，没有按照安监总局要求的经过自动化替换人员前进安全水平的要求，前进机组自动化水平。

    3、高温高压锅炉规划压力9.8Mpa ,温度540°C左右，采用母管制，主蒸汽管材料为12Cr1MOV ,从数据上明显看出事端公司是将国家规范标准用尽用足，设备安全余量不够，特别是在自备机组一起供热的情况下，主蒸汽管道长期超限运转。

    4、事端公司有过类似压力管道爆破事端，未吸取相关教训。

    5、技能监督注重程度，特别是高压管道金属监督、支吊架、膨胀相关监督作业。

    6、从电厂审批环节看，电厂明显是边施工边规划，一起不断在变更，电厂规划单位为化工体系非专业电力规划院，锅炉为武汉锅炉厂制造。

（相关内容仅供参考，不代表本微信公众号观念，一切请以事端调查组最终结论为准）

 ▲3、电厂阀门故障

    在各类管网体系中，阀门有“咽喉”之称。因为阀门性能和质量问题形成的泄漏、停产、严重事端，给工业生产的正常运转、人身安全、财产等带来了不可估量的丢失（如震惊世界的美国三里岛核电站事端）。据有关资料计算，每年世界上引起的严重生产事端，其中1／3是因为阀门质量事端所形成的。具体到电力行业，因为阀门不能正常作业带来的经济丢失也是相当可观的。电站阀门是与电站主辅机设备和体系紧密关联、相互依存，而又不能为通用阀门所取代的特殊阀门。在由锅炉和汽机等设备组成的热力、供水等管网体系中，各种阀门分别散布在主蒸汽体系、给水体系及旁路体系中。

　　面向电站用的阀门在生产和规划中历来存在较大难度，制造上，电站阀门具有批量小、规格型式多、制造难度大等特点。因为大量的阀门作业在恶劣的工况下（如电站中的高温高压阀、核电站中某些阀门操控放射性流体），对阀门材料要求严格。发电厂的计算标明，发电厂失效的阀门首要是汽轮机前端的主蒸汽阀门及旁路体系阀门，这是由这些位置的工况决议的。

▲4、对阀门进行研讨的必要性

    60年代之前，对阀门的研讨并未引起人们满足的注重，直到美国发生了三里岛核电站事端后，才渐渐被政府及研讨人员所注重。目前，跟着电网和发电厂的不断改造，阀门方面面对的问题也被提上了议事日程，剖析其原因有三个方面：

    （1）工况的改变：近几年，在国内外新建的电厂中，采用了超临界机组等新技能，跟着大机组参与调峰和超超临界机组投产运转，使得阀门的运转工况更加恶劣。在日本，原超临界汽轮机的蒸汽参数标准为24．2 mpa、538／566℃，现在已经前进到超超临界的31．1 mpa、593℃，温度还将进一步前进到600／610℃［3］。由此可见，高参数的工况对阀门的各方面性能提出了更高的要求。

　　（2）经济性方面：作为电站辅机的一个重要组成部分，一般情况下，一台机组的配套阀门约几千只，如果是超临界机组大约有1／10的阀门是作业在超临界状态。数量众多的阀门发生的能量丢失是可观的。能量丢失首要有泄漏和因为阀门节流特性发生的损耗2种。当前展开的多项研讨都是围绕生产的经济性以减小能量损耗为目标进行的。对于泄漏问题可经过加强泄漏的监测、前进阀芯操控精度或改变密封结构、研制新型的密封材料等手段处理；至于节流特性形成的丢失，要经过改善结构处理。

　　（3）面对的问题多，对阀门失效机理展开的研讨较少：从阀门的应用中能够看出阀门面对的问题具有多面性（阀门的强度、密封性、寿数、操控体系的可靠性不能满足要求以及阀门作业时发生的振荡对机组具有耦合效应等）。多年来因为存在重主机，轻辅机的观念，对阀门展开的研讨没有放到重要的位置上来。国内有多家研讨机构展开这方面的研讨，获得了不小的前进，但与国外先进技能相比仍存在较大的差距。

▲5、电站阀门面对的技能问题

    衡量阀门质量有以下几个目标：密封可靠性、动作响应能力、强度、刚度及寿数等，将阀门作为整个热力设备体系中的基本单元考虑，又存在流固耦合振荡和振荡操控的要求。要保证这些目标，首先需要处理如下几个首要问题。 

    5．1　操控（决议阀门动作的可靠性）

　　主汽阀和再热汽阀的操控体系故障是汽轮机五大事端之一，首要表现在阀门开度与规划不符，包含传动机构失灵、行程超前、滞后，这些影响到阀门的强度和振荡。阀门的开度操控直接影响到汽机的作业状况，因此受到高度注重，已成为研讨的核心问题之一。

　　近年来，在研讨阀门的可靠性方面，智能型阀门是研讨的主攻方向，智能型阀门具有自行判断工况，并实时地进行自我调节的功能。智能型阀门中的关键部件是数字定位器，数字定位器用微处理器使阀门的执行器准确定位，监视和记录阀门的有关数据。

    5．2　强度（应满足寿数、刚性要求）

　　机组的频频启动对阀门强度及阀门使用寿数的影响尤为突出，特别是用调节阀调速的汽轮机，以往研讨的重点放在阀门的操控问题上，现在看来强度问题也不容忽视。《power engineering》杂志副主编carolann giovando撰写文章强调科研作业者不应把悉数的注意力都集中在操控问题上，应注意加强对阀门强度、寿数、密封性的研讨，因为它们是阀门作业最基本的条件。

    （1）因为机组的频频启动，原来的主汽阀有可能不能满足新的运转要求。因为一般的主蒸汽阀门是按基本负荷规划的，规划过程中只按静压、温度、蠕变考核其强度，不存在低周疲劳寿数问题。现在工况改变了，原规划就不必定满足要求。为此，规划过程中有必要考虑低周疲劳寿数规划，使规划工况与运转工况相一致，以达到延长寿数的目的。

    （2）因为执行机构行程操控的不准确性，阀芯对阀座发生冲击载荷。有电厂曾经出现过阀座碎裂，裂块被冲进汽机，形成汽轮机出力急剧下降，转子严重受损的故障。

　　另外，对于高压阀门等，还有气蚀现象、阀体的原始铸造缺陷、阀体出现裂纹后的寿数剖析与预测等课题都值得进一步研讨。

    5．3　振荡

　　阀门开度改变、执行机构的动态性能不佳和阀体存在泄漏都是发生振荡的原因，振荡对阀门本身伤害很小，但对整个机组影响很大，表现在发生低频振荡。

　　机组的低频振荡分为两种：一种是油膜振荡，这是机组在升速或空载运转中，由支撑轴承的油膜发生的；另一种是蒸汽振荡，它比油膜振荡复杂，在蒸汽激振力效果下振荡，常在机组带负荷后发生。阀门开度改变和泄漏是发生蒸汽振荡的重要原因。有资料标明，美国和德国都发生过蒸汽振荡毁机事端，我国也发生过50 mw和200 mw汽轮机的毁机事端，因为当时缺少实时的数据记录，所以故障原因不能确定，但置疑与两种低频振荡有关。由此可见，消除和减小蒸汽振荡非常重要，这要依赖于对阀门开度改变和对由泄漏所发生的激振力做体系的研讨。经过合理的规划阀门开闭行程，能够减小蒸汽振荡的几率。

    5．4　泄漏（内漏和外漏）

   （1）泄漏不仅是发生振荡的原因，并且外漏还会形成污染，内漏还会形成能量丢失。处理泄漏问题，在必定程度上能够防止体系发生振荡，一起也可延长设备的寿数，前进效率。

   （2）超临界机组的高压阀门寿数有时很短，启动几次就要更换填料。研讨新的密封填料或规划新的有效密封形式，对于延长这类高压阀门的寿数，前进运转可靠性是有必要的。

　　目前，阀门的成套水平不断前进，只有很好地处理以上几个问题，才能保证阀门的综合性能和较好的整体质量。

▲6、对策探讨

    国内外技能作业者为处理以上的难题展开了大量的研讨作业，提出了面向操作和修理的指导思想。从根本上说其目的在于：节约能源、简化修理、安全操作、前进阀门作业的可靠性。

    6．1　展开操控、振荡、强度等问题的相关性研讨

    从上面提到的问题不难看出阀门的操控、振荡及强度具有较强的相关性，因为这些因素的共同效果，决议了发电厂阀门面对问题的复杂性。因此，在展开强度、振荡、泄漏等问题单向研讨的一起，展开各问题之间的相关性研讨课题具有特殊的意义，有利于了解发生问题的本质和机理。全面的研讨应包含多工况共同效果下的静力、耐磨、抗震防火、全天候、热态、动态、稳定性等剖析。 

    6．2　对重要阀门进行状态监测

　　在线监测技能被广泛地应用于工业生产的各个行业，但对阀门实行状态监测还处于较低的水平，在线监测不仅能够获得阀门作业的实时数据并且也是削减修理费用和改善操作性能的最佳手段，一起适应了阀门业发展的需要，以实现与国外先进技能的接轨。国外越来越多的阀门制造厂把他们的注意力放在操控体系的改善和实时的故障诊断上，并且获得了巨大的经济效益。美国田纳西州的一个发电厂应用智能型阀门，每年削减了60％的修理作业量及10万美元的修理费用；底特律的爱迪逊公司开发了一套阀门监测体系，估计每年能够为发电厂削减15％～20％的修理费用。　　

在国内，状态监测的研讨更少，首要困难在于：

   （1）监测需要的关键信号无法直接求得，或获得的信号不能反映真实情况，例如阀门内压力信号的获得，通常能够获得进口压力和出口压力，但在阀门内部因为节流特性的影响，压力散布非常复杂，很难得到其真实的散布规律；

   （2）触及的技能面广，其中包含声学、数控技能、通讯技能等，完全处理问题需要多学科的联合作业；

   （3）未引起满足的注重。

▲7、未来

    综上所述，现在使用的阀门是一类触及机械、电子、操控、振荡及材料科学等多个学科的机电产品，在使用过程中还面对不少的难题，处理面对的难题具有必定的难度。

　　展望未来，经过科学作业者的不断努力，跟着新技能特别是数字技能和操控技能的发展，以及多学科联合攻关的协作研讨，人们将找到更多的办法以处理发电厂阀门面对的难题，前进体系作业的可靠性及运转效率，增加企业的生存力。