Почему задвижки выходят из строя? Дело Бейлуна

ПочемуЗадвижки выходят из строя? – Подробный-углубленный практический пример Бейлунской электростанции.

▶️На электростанции Бэйлунь, одной из крупнейших угольных электростанций Китая-(установленная мощность: 5000 МВт), более 800 задвижек используются для изоляции в системах основного пара, питательной воды и экстракционного пара. Эксплуатационные данные показывают, что примерно 2% этих задвижек в течение трех лет испытывают разную степень протечек или заеданий.

▶️Почему эти критически важные клапаны преждевременно выходят из строя? Ответ заключается в четырех типичных механизмах повреждения в условиях высокой-температуры и высокого-давления.

1. Эрозия – самый скрытый убийца

✔️На энергоблоке 4 Бэйлуньской электростанции задвижка DN200 в главном паропроводе (16,7 МПа, 540 градусов) обнаружила чрезмерную внутреннюю утечку всего через 18 месяцев эксплуатации. При разборке обнаружены бороздки-подобные эрозии глубиной до 2,3 мм на уплотнительной поверхности диска.

✔️Причина:Во время запуска и остановки установки пар несет в себе частицы оксидного налета (размером 50–200 мкм), которые неоднократно ударяются о поверхность уплотнения со скоростью около 60 м/с. По данным исследования вЭнергетикаПри скорости среды более 45 м/с и наличии твердых частиц скорость эрозии уплотнительных поверхностей задвижек может увеличиться в 8–10 раз.

2. Термическое защемление – типичная неисправность при работе при высоких-температурах.

✔️Задвижка на выходе насоса питательной воды работала нормально при открытии в холодном состоянии, но работать в жарких условиях стало крайне сложно. Контроль термопары показал, что зазор между штоком и сальником составил всего 0,35 мм (стандарт конструкции требует больше или равен 0,5 мм).

✔️Когда температура корпуса клапана повышается с 20 до 280 градусов, тепловое расширение штока из углеродистой стали (приблизительно . 0.42 мм) полностью устраняет зазор, вызывая заклинивание штока. Это явление «термического связывания» особенно распространено в агрегатах, которые подвергаются частым запускам и остановкам, что составляет 15–20% распространенных отказов задвижек.

3. Коррозия – долгосрочная-скрытая опасность

✔️Измерения толщины стенок 12 вышедших из эксплуатации задвижек на электростанции Бейлун показали, что чугунные задвижки, используемые в системе оборотного водоснабжения, подвергаются коррозии со скоростью до 0,3 мм/год в нижней части корпуса клапана, потеряв более 2,4 мм толщины стенки через 8 лет.

✔️Хлорид-ионы в среде (в среднем 230 ppm) и низком pH (5,8–6,2) ускоряют электрохимическую коррозию. Напротив, клапаны из дуплексной нержавеющей стали (2205) при тех же условиях эксплуатации показали коррозию всего на 0,1 мм через 10 лет.

4. Неправильная эксплуатация и изгиб штока.

✔️Записи о техническом обслуживании показывают, что примерно 7% отказов вызваны чрезмерным-крутящим моментом. Например, если задвижка оставлена ​​в частично открытом положении, среда с высокой-скоростью может вызвать вибрацию диска. Причины утечки задвижки часто связаны с этим, поскольку вибрация препятствует полному контакту уплотняющих поверхностей, создавая высокоскоростные струи, которые увеличивают область эрозии.

✔️Меры по улучшению и отраслевые рекомендации

В ответ на вышеуказанные неисправности Бейлунская электростанция приняла следующие меры:

Обновите уплотнительные поверхности в критических местах до твердосплавного покрытия (сплав Стеллит 6), увеличив твердость с 230 HB до 420 HB и продлив стойкость к эрозии в 4 раза.

Увеличьте зазор между штоком-и-сальниковой-коробкой до 0,6–0,8 мм в соответствии с ASME B16.34 и используйте гибкую графитовую набивку.

Замените клапаны циркуляционной воды партиями на супердуплексную нержавеющую сталь 2507.

Внедрение динамометрических ключей и электронных концевых выключателей, а также учет износа седла задвижки требует обучения рабочим процедурам.

📝Заключение

Выход из строя задвижки никогда не бывает случайным. Как ясно показывают полевые данные с электростанции Бейлун, четырьмя основными причинами являются эрозия, термическое связывание, коррозия и неправильная эксплуатация.