电厂阀门事故和四管爆破.doc

一、电厂阀门故障 在各类管网系统中，阀门有“咽喉”之称。由于阀门性能和质量问题造成的泄漏、停产、重大事故，给工业生产的正常运行、人身安全、财产等带来了不可估量的损失（如震惊世界的美国三里岛核电站事故）。据有关资料统计，每年世界上引起的重大生产事故，其中13是由于阀门质量事故所造成的。具体到电力行业，由于阀门不能正常工作带来的经济损失也是相当可观的。电站阀门是与电站主辅机设备和系统紧密关联、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、供水等管网系统中，各种阀门分别分布在主蒸汽系统、给水系统及旁路系统中。面向电站用的阀门在生产和设计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。由于大量的阀门工作在恶劣的工况下（如电站中的高温高压阀、核电站中某些阀门控制放射性流体），对阀门材料要求严格。发电厂的统计表明，发电厂失效的阀门主要是汽轮机前端的主蒸汽阀门及旁路系统阀门，这是由这些位置的工况决定的。 1对阀门进行研究的必要性60年代之前，对阀门的研究并未引起人们足够的重视，直到美国发生了三里岛核电站事故后，才渐渐被政府及研究人员所重视。目前，随着电网和发电厂的不断改造，阀门方面面临的问题也被提上了议事日程，分析其原因有三个方面：（1）工况的变化：近几年，在国内外新建的电厂中，采用了超临界机组等新技术，随着大机组参与调峰和超超临界机组投产运行，使得阀门的运行工况更加恶劣。在日本，原超临界汽轮机的蒸汽参数标准为242 mpa、538566，现在已经提高到超超临界的311 mpa、593，温度还将进一步提高到6006103。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110的阀门是工作在超临界状态。数量众多的阀门产生的能量损失是可观的。能量损失主要有泄漏和由于阀门节流特性产生的损耗2种。当前开展的多项研究都是围绕生产的经济性以减小能量损耗为目标进行的。对于泄漏问题可通过加强泄漏的监测、提高阀芯控制精度或改变密封结构、研制新型的密封材料等手段解决；至于节流特性造成的损失，要通过改进结构解决。（3）面临的问题多，对阀门失效机理开展的研究较少：从阀门的应用中可以看出阀门面临的问题具有多面性（阀门的强度、密封性、寿命、控制系统的可靠性不能满足要求以及阀门工作时产生的振动对机组具有耦合效应等）。多年来由于存在重主机，轻辅机的观念，对阀门开展的研究没有放到重要的位置上来。国内有多家研究机构开展这方面的研究，取得了不小的进步，但与国外先进技术相比仍存在较大的差距。2电站阀门面临的技术问题衡量阀门质量有以下几个指标：密封可靠性、动作响应能力、强度、刚度及寿命等，将阀门作为整个热力设备系统中的基本单元考虑，又存在流固耦合振动和振动控制的要求。要保证这些指标，首先需要解决如下几个主要问题。 21控制（决定阀门动作的可靠性）主汽阀和再热汽阀的控制系统故障是汽轮机五大事故之一，主要表现在阀门开度与设计不符，包括传动机构失灵、行程超前、滞后，这些影响到阀门的强度和振动。阀门的开度控制直接影响到汽机的工作状况，因此受到高度重视，已成为研究的核心问题之一。近年来，在研究阀门的可靠性方面，智能型阀门是研究的主攻方向，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。22强度（应满足寿命、刚性要求）机组的频繁启动对阀门强度及阀门使用寿命的影响尤为突出，特别是用调节阀调速的汽轮机，以往研究的重点放在阀门的控制问题上，现在看来强度问题也不容忽视。power engineering杂志副主编carolann giovando撰写文章强调科研工作者不应把全部的注意力都集中在控制问题上，应注意加强对阀门强度、寿命、密封性的研究，因为它们是阀门工作最基本的条件。（1）由于机组的频繁启动，原来的主汽阀有可能不能满足新的运行要求。因为一般的主蒸汽阀门是按基本负荷设计的，设计过程中只按静压、温度、蠕变考核其强度，不存在低周疲劳寿命问题。现在工况变化了，原设计就不一定满足要求。为此，设计过程中有必要考虑低周疲劳寿命设计，使设计工况与运行工况相一致，以达到延长寿命的目的。（2）由于执行机构行程控制的不准确性，阀芯对阀座产生冲击载荷。有电厂曾经出现过阀座碎裂，裂块被冲进汽机，造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命分析与预测等课题都值得进一步研究。 23振动阀门开度变化、执行机构的动态性能不佳和阀体存在泄漏都是产生振动的原因，振动对阀门本身伤害很小，但对整个机组影响很大，表现在产生低频振荡。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行中，由支撑轴承的油膜产生的；另一种是蒸汽振荡，它比油膜振荡复杂，在蒸汽激振力作用下振动，常在机组带负荷后发生。阀门开度变化和泄漏是产生蒸汽振荡的重要原因。有资料表明，美国和德国都发生过蒸汽振荡毁机事故，我国也发生过50 mw和200 mw汽轮机的毁机事故，由于当时缺少实时的数据记录，所以故障原因不能确定，但怀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变化和对由泄漏所产生的激振力做系统的研究。通过合理的设计阀门开闭行程，可以减小蒸汽振荡的几率。 24泄漏（内漏和外漏）（1）泄漏不仅是产生振动的原因，而且外漏还会造成污染，内漏还会造成能量损失。解决泄漏问题，在一定程度上可以避免系统发生振动，同时也可延长设备的寿命，提高效率。（2）超临界机组的高压阀门寿命有时很短，启动几次就要更换填料。研究新的密封填料或设计新的有效密封形式，对于延长这类高压阀门的寿命，提高运行可靠性是必须的。目前，阀门的成套水平不断提高，只有很好地解决以上几个问题，才能保证阀门的综合性能和较好的整体质量。 3对策探讨国内外技术工作者为解决以上的难题开展了大量的研究工作，提出了面向操作和维修的指导思想。从根本上说其目的在于：节约能源、简化维修、安全操作、提高阀门工作的可靠性。 31开展控制、振动、强度等问题的相关性研究 从上面提到的问题不难看出阀门的控制、振动及强度具有较强的相关性，由于这些因素的共同作用，决定了发电厂阀门面临问题的复杂性。因此，在开展强度、振动、泄漏等问题单向研究的同时，开展各问题之间的相关性研究课题具有特殊的意义，有利于了解产生问题的本质和机理。全面的研究应包括多工况共同作用下的静力、耐磨、抗震防火、全天候、热态、动态、稳定性等分析。 32对重要阀门进行状态监测在线监测技术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，在线监测不仅可以获得阀门工作的实时数据而且也是减少维修费用和改善操作性能的最佳手段，同时适应了阀门业发展的需要，以实现与国外先进技术的接轨。国外越来越多的阀门制造厂把他们的注意力放在控制系统的改进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，每年减少了60的维修工作量及10万美元的维修费用；底特律的爱迪逊公司开发了一套阀门监测系统，估计每年可以为发电厂减少1520的维修费用1。在国内，状态监测的研究更少，主要困难在于：（1）监测需要的关键信号无法直接求得，或取得的信号不能反映真实情况，例如阀门内压力信号的获得，通常可以取得进口压力和出口压力，但在阀门内部由于节流特性的影响，压力分布非常复杂，很难得到其真实的分布规律；（2）涉及的技术面广，其中包括声学、数控技术、通讯技术等，完全解决问题需要多学科的联合工作；（3）未引起足够的重视。4结束语综上所述，现在发电厂使用的阀门是一类涉及机械、电子、控制、振动及材料科学等多个学科的机电产品，在使用过程中还面临不少的难题，解决面临的难题具有一定的难度。展望未来，通过科学工作者的不断努力，随着新技术特别是数字技术和控制技术的发展，以及多学科联合攻关的协作研究，人们将找到更多的办法以解决发电厂阀门面临的难题，提高系统工作的可靠性及运行效率，增加企业的生存力。二、四管爆破事故锅炉“四管”爆漏及其反事故措施：锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器（简称锅炉“四管”）爆漏约占全部锅炉设备事故的4060，甚至70。因此，减少锅炉“四管”爆漏次数，降低锅炉强迫停运时间，是提高锅炉运行可靠性和经济性的关键因素。引起锅炉“四管”爆漏的原因较多，其中磨损、腐蚀、过热、焊接质量差是导致四管爆漏的主要原因。减少锅炉“四管”爆漏要坚持“预防为主、质量第一”的方针，要从管理和技术两方面入手，加强检修、运行、金属、化学、热工、燃料和安全监察各个环节的质量意识。（一）锅炉“四管”爆漏的原因原因分析1磨损 煤粉锅炉受热面飞灰磨损和机械磨损，是影响锅炉长期安全运行的主要原因。飞灰磨损的机理是携带有灰粒和未完全燃烧燃料颗料的高速烟气通过受热面时，粒子对受热面的每次撞击都会肃离掉极微量的金属，从而逐渐使受热面管壁变薄、烟速越高，灰粒对管壁的撞击力就越大；烟气携带的灰粒越多（飞灰浓度越大），撞击的次数就越多，其结果都将加速受热面的磨损。长时间受磨损而变薄的管壁，由于强度降低造成管子泄漏。受热面飞灰磨损泄漏、爆管有明显的宏观特征，管壁减薄，外表光滑。运行中发生严重泄漏时，可发现两侧烟温偏差，不及时停炉处理，往往会加大泄漏范围，并殃及其他受热面的安全。 造成严重飞灰磨损的原因是结构因素，设计、安装与检修的不足都可能导致磨损加剧。位于烟气走廊的省煤器、再热器的弯头，过热器下弯头及管卡附近的边排管和穿墙管部位是飞灰磨损较为严重的部位，特别在省煤器区，烟气温度已较低，灰粒变硬，磨损更为突出。喷燃器、吹灰器和三次风喷嘴附近水冷壁等处也是煤粉磨损较为严重的部位。在安装、运行和检修过程中，如果受热而管子未固定牢或管卡受热变形，管排就会发生振动并与管卡发生碰撞磨损，造成机械磨损而漏泄。 飞灰磨损速度取决于灰粒成份（主要是SiO2）、灰量、灰粒的动能及飞灰浓度。金属磨损量与烟气流速的三次方成正比。因此，尾部烟道中设计烟速的大小对飞灰磨损率有决定性的影响，要选取合理的烟速。同时应尽量减小速度分布不均匀，避免在省煤器边排管与炉墙之间、省煤器弯头与炉墙之间、再热器与两侧墙之间，存在一个烟气走廊。这个区域由于烟气流动阻力小，局部烟速可增大到平均烟速的两倍，甚至更大，造成这些和所管子磨损严重。如某电厂，发现2号炉（670t/h）乙侧高温省煤器泄漏，停炉检查，高温段省煤器前22排上数第2根管因烟气长期冲刷管子磨薄泄漏，泄漏越来越大，又冲破21排上数第1根、22排上数第1根、23排上数第1和第2根管。这次事故造成少发电量1690万kWh。2腐蚀 锅炉“四管”受热面的腐蚀主要是管外的腐蚀和水品质不合格引起的管内化学腐蚀。当腐蚀严重时，可导致腐蚀爆管事故发生。 水冷壁上如果产生结渣，在周围处于一定温度和还原性气体条件下，会产生较为严重的水冷壁管外腐蚀。水冷壁的高温腐蚀和还原性气体的存在有着密切的关系，CO浓度大的地方腐蚀就大。管壁温度对腐蚀的影响也很大，在300500范围内，管壁外表面温度每升高50，腐蚀程度则增加一倍。水冷壁高温腐蚀部位多在热负荷较高、管壁温度较高的区域，如燃烧器附近。过热器、再热器区还原性气体比炉内低，腐蚀速度一般比水冷壁小。但是大容量锅炉的过热器、再热器的壁温较高，尤其是左右两侧烟温相差较大时，腐蚀现象也相当严重。在腐蚀温度范围内，除选用耐腐蚀的合金钢和奥氏体钢外，应控制炉膛出口烟温的升高和烟温偏差等因素，以免引起局部过高的壁温而使腐蚀速度增大。 正常运行情况下，锅炉并不会引起管内腐蚀与结垢。品质良好的给水中带有少量杂质，通过炉水处理成为水渣或胶状物质，溶解在水中通过排污排出。当给水品质不良时，炉水中的Fe、Cu、Ca、Mg、SiO2等杂质在蒸发受热面内被浓缩，并从锅水中游离出来附着在管内表面，形成水垢，水垢的传热系数只有钢管的1200，影响传热，并使壁温上升，导致管壁过热鼓包或破裂。破口部分多呈刀刃状，破口附近由于汽水冲刷，几乎没有水垢。喷水减温水质不良，锅炉内分离装置损坏或其他原因和蒸汽品质恶化时，过热器、再热器管可能发生结垢爆管、管子胀粗。如某台-K10型锅炉水冷壁发生爆漏，裂口50mm75mm，割开附近未破的水冷壁管发现垢厚2mm，水垢成分为Fe2O346.6、P2O526、CaO5.2、SiO24.8。原因是给水含铁量超标，磷酸根含量过大。 锅炉受热面在停用时与不合格水或湿空气接触，受空气中O2、CO2和SO2的影响会产生管内化学腐蚀。在给水含氧超标时，道德使省煤器内壁产生点状氧腐蚀。 通常锅炉受热面内表面有一层几微米厚的磁性氧化膜（Fe3O4），这层薄膜可以阻止水与膜下的金属接触，使反应停止。如果运行中磁性氧化膜保持完好，或者局部损坏后能自行恢复，就不受腐蚀。当保护性氧化膜与水、空气接触时，Fe3O4转为Fe2O3，失去保护作用，这一反应在运行中和停用中都会发生。在pH值为911时腐蚀不大，当pH值小于5或用于13时，保护性氧化膜是可溶的。一般运行情况下，锅水平均pH值为911，然而，在锅炉沉积物下，锅水可能浓缩，在破坏保护膜以后，腐蚀也就不再被抑制。当锅水中有游离的NaOH时，在多孔性的沉积物下造成不规则的损坏，当管壁减薄到一定程度后穿孔，但管子韧性和金相结构都无改变，也无鼓包，即所谓垢下腐蚀。在以海水为循环水的凝汽器泄漏时，一方面在管内有盐类沉积，另一方面循环水中的MgCl、NaCl使锅炉pH值降低，在致密沉积物下面由于酸的存在加速了腐蚀。在腐蚀过程中引起局部氢分压的增大，氢将渗入钢中并与钢中碳化物发生反应而生成甲烷，并沿晶界发生裂纹。被脱碳的钢沿管壁厚度发生脆化，并导致爆管，即所谓氢脆。氢脆的物理特征是：有无数的细小裂纹，并在裂纹部位有部分或明显的脱碳现象，在氢脆的管子上通常有硬而脆的覆盖物。 合同管理制度1 范围本标准规定了龙腾公司合同管理工作的管理机构、职责、合同的授权委托、洽谈、承办、会签、订阅、履行和变更、终止及争议处理和合同管理的处罚、奖励；本标准适用于龙腾公司项目建设期间的各类合同管理工作，厂内各类合同的管理，厂内所属各具法人资格的部门，参照本标准执行。2 规范性引用中华人民共和国合同法龙腾公司合同管理办法3 定义、符号、缩略语无4 职责4.1 总经理：龙腾公司经营管理的法定代表人。负责对厂内各类合同管理工作实行统一领导。以法人代表名义或授权委托他人签订各类合法合同，并对电厂负责。4.2 工程部：是发电厂建设施工安装等工程合同签订管理部门；负责签订管理基建、安装、人工技术的工程合同。4.3 经营部：是合同签订管理部门，负责管理设备、材料、物资的订购合同。4.5 合同管理部门履行以下职责：4.5.1 建立健全合同管理办法并逐步完善规范；4.5.2 参与合同的洽谈、起草、审查、签约、变更、解除以及合同的签证、公证、调解、诉讼等活动，全程跟踪和检查合同的履行质量；4.5.3 审查、登记合同对方单位代表资格及单位资质，包括营业执照、经营范围、技术装备、信誉、越区域经营许可等证件及履约能力（必要时要求对方提供担保），检查合同的履行情况；4.5.4 保管法人代表授权委托书、合同专用章，并按编号归口使用；4.5.5 建立合同管理台帐，对合同文本资料进行编号统计管理；4.5.6 组织对法规、制度的学习和贯彻执行，定期向有关领导和部门报告工作；4.5.7 在总经理领导下，做好合同管理的其他工作，4.6 工程技术部：专职合同管理员及材料、燃料供应部兼职合同管理员履行以下职责：4.6.1 在主任领导下，做好本部门负责的各项合同的管理工作，负责保管“法人授权委托书”；4.6.2 签订合同时，检查对方的有关证件，对合同文本内容依照法规进行检查，检查合同标的数量、金额、日期、地点、质量要求、安全责任、违约责任是否明确，并提出补充及修改意见。重大问题应及时向有关领导报告，提出解决方案；4.6.3 对专业对口的合同统一编号、登记、建立台帐，分类整理归档。对合同承办部门提供相关法规咨询和日常协作服务工作；4.6.4 工程技术部专职合同管理员负责收集整理各类合同，建立合同统计台帐，并负责