Чому виходять з ладу засувки? Справа Бейлун

Чому робитиВиходять з ладу засувки? – Глибоке-дослідження компанії Beilun Power Plant

▶️На електростанції Beilun, одній із найбільших у Китаї вугільних-електростанцій (встановлена ​​потужність: 5000 МВт), понад 800 засувок використовуються для ізоляції в головних системах пари, живильної води та відбірної пари. Експлуатаційні дані показують, що приблизно 2% цих засувок відчувають різний ступінь витоку або залипання протягом трьох років.

▶️Чому ці критичні клапани передчасно виходять з ладу? Відповідь полягає в чотирьох типових механізмах пошкодження за умов високої-температури та високого{1}}тиску.

1. Ерозія – найприхованіший вбивця

✔️На 4-му блоці на електростанції Beilun засувний клапан DN200 у головній паропроводі (16,7 МПа, 540 градусів) зазнав надмірного внутрішнього витоку лише через 18 місяців роботи. Під час розбирання на ущільнювальній поверхні диска виявлено борозенки-подібні до ерозії глибиною до 2,3 мм.

✔️Причина:Під час запуску та зупинки установки пара переносить частинки окалини оксиду (розміром 50–200 мкм), які неодноразово стикаються з ущільнювальною поверхнею зі швидкістю близько 60 м/с. Згідно з дослідженням вЕнергетика, коли швидкість середовища перевищує 45 м/с і присутні тверді частки, швидкість ерозії ущільнювальних поверхонь засувок може зрости в 8–10 разів.

2. Термічний зв’язок – типовий збій у роботі за високих-температур

✔️Засувка на виході насоса живильної води працювала нормально, коли її відкривали в холодному стані, але стало надзвичайно важко працювати в умовах високої температури. Контроль термопари показав, що зазор між штоком і сальниковою коробкою становив лише 0,35 мм (стандарт конструкції вимагає більше або дорівнює 0,5 мм).

✔️Коли температура корпусу клапана підвищується з 20 градусів до 280 градусів, теплове розширення штока з вуглецевої сталі (приблизно. 0.42 мм) повністю усуває зазор, спричиняючи заїдання штока. Це явище «термічного зв’язування» особливо поширене в блоках, які зазнають частих запусків і зупинок, що становить 15–20% звичайних режимів відмови засувки.

3. Корозія – довгострокова-прихована небезпека

✔️Вимірювання товщини стінок 12 знятих із експлуатації засувок на електростанції Beilun показало, що чавунні засувки, які використовуються в системі циркуляційної води, зазнавали швидкості корозії до 0,3 мм/рік у нижній частині корпусу засувки, втрачаючи понад 2,4 мм товщини стінки через 8 років.

✔️Іони хлориду в середовищі (в середньому 230 ppm) і низький pH (5,8–6,2) прискорюють електрохімічну корозію. Навпаки, клапани, виготовлені з дуплексної нержавіючої сталі (2205), за тих самих умов експлуатації показали лише 0,1 мм корозії через 10 років.

4. Неналежна експлуатація та вигин штока

✔️Записи технічного обслуговування свідчать про те, що приблизно 7% несправностей викликані надмірним -крутним моментом. Наприклад, коли засувний клапан залишається в частково відкритому положенні, середовище з високою-швидкістю може спричинити вібрацію диска – причини протікання засувного клапана часто пов’язані з цим, оскільки вібрація перешкоджає повному контакту ущільнювальних поверхонь, утворюючи високо-швидкісні струмені, які збільшують зону ерозії.

✔️Заходи щодо покращення та рекомендації галузі

У відповідь на вищезазначені збої Beilun Power Plant вжила таких заходів:

Оновлення ущільнювальних поверхонь у критичних місцях до твердого наплавлення (сплав Stellite 6), підвищення твердості з 230 HB до 420 HB і подовження терміну експлуатації від ерозії в 4 рази

Збільште проміжок-до-сальника-до 0,6–0,8 мм відповідно до ASME B16.34 і застосуйте гнучке графітове ущільнення

Замініть клапани циркуляції води партіями на 2507 супер дуплексну нержавіючу сталь

Запровадити динамометричні ключі та електронні кінцеві вимикачі, а також врахувати причини зносу сідла засувки, що викликає навчання робочим процедурам

📝Висновок

Поломка засувки ніколи не буває випадковою. Як чітко показують польові дані електростанції Beilun: ерозія, теплове зв’язування, корозія та неправильна експлуатація є чотирма основними причинами.