Dlaczego zasuwy zawodzą? Sprawa Beiluna

DlaczegoZawory zasuwowe ulegają awarii? – Szczegółowe-dokładne studium przypadku z elektrowni Beilun

▶️W elektrowni Beilun, jednej z największych-w Chinach elektrowni węglowych (moc zainstalowana: 5000 MW), do izolacji głównych systemów pary, wody zasilającej i pary ekstrakcyjnej wykorzystuje się ponad 800 zasuw. Dane operacyjne pokazują, że w około 2% tych zasuw w ciągu trzech lat dochodzi do różnego stopnia nieszczelności lub zakleszczania.

▶️Dlaczego te krytyczne zawory przedwcześnie ulegają awariom? Odpowiedź leży w czterech typowych mechanizmach uszkodzeń w warunkach wysokiej-temperatury i wysokiego-ciśnienia.

1. Erozja – najbardziej ukryty zabójca

✔️W bloku 4 w elektrowni Beilun zasuwa DN200 na głównej linii pary (16,7 MPa, 540 stopni) doświadczyła nadmiernego wewnętrznego wycieku już po 18 miesiącach pracy. Podczas demontażu na powierzchni uszczelniającej tarczy-wystąpiła erozja przypominająca rowek o głębokości do 2,3 mm.

✔️Przyczyna:Podczas uruchamiania i wyłączania instalacji para unosi cząstki kamienia tlenkowego (o wielkości 50–200 μm), które wielokrotnie uderzają w powierzchnię uszczelniającą z prędkością około 60 m/s. Według badania wEnergetyka, gdy prędkość medium przekracza 45 m/s i występują cząstki stałe, szybkość erozji powierzchni uszczelniających zasuw może wzrosnąć 8–10 razy.

2. Wiązanie termiczne — typowa awaria w-pracach wysokotemperaturowych

✔️Zawór odcinający na wylocie pompy wody zasilającej działał normalnie po otwarciu na zimno, ale jego obsługa była niezwykle trudna w wysokich temperaturach. Monitorowanie termopary wykazało, że prześwit pomiędzy trzpieniem a dławnicą wynosił tylko 0,35 mm (norma projektowa wymaga wartości większej lub równej 0,5 mm).

✔️Gdy temperatura korpusu zaworu wzrasta z 20 stopni do 280 stopni, rozszerzalność cieplna trzpienia ze stali węglowej (około. 0.42 mm) całkowicie eliminuje luz, powodując zatarcie trzpienia. To zjawisko „wiązania termicznego” jest szczególnie powszechne w jednostkach, które podlegają częstym rozruchom i wyłączeniom i odpowiada za 15–20% typowych awarii zasuw.

3. Korozja –-długoterminowe zagrożenie ukryte

✔️Pomiary grubości ścianek 12 wycofanych z eksploatacji zasuw w Elektrowni Beilun wykazały, że zasuwy żeliwne stosowane w systemie wody obiegowej ulegały korozji w dolnej części korpusu zaworu do 0,3 mm/rok, tracąc ponad 2,4 mm grubości ścianki po 8 latach.

✔️Jony chlorkowe w ośrodku (średnio 230 ppm) i niskim pH (5,8–6,2) przyspieszają korozję elektrochemiczną. Natomiast zawory wykonane ze stali nierdzewnej duplex (2205) w tych samych warunkach pracy wykazały jedynie 0,1 mm korozji po 10 latach.

4. Niewłaściwa obsługa i zginanie trzpienia

✔️Historia konserwacji wskazuje, że około 7% awarii jest spowodowanych działaniem nadmiernego-momentu obrotowego. Na przykład, gdy zasuwa pozostaje w pozycji częściowo otwartej, medium o dużej-prędkości może spowodować wibrację dysku – przyczyny wycieków zasuwy są często z tym związane, ponieważ wibracje uniemożliwiają pełny kontakt powierzchni uszczelniających, tworząc strumienie o dużej-prędkości, które powiększają obszar erozji.

✔️Środki udoskonalające i zalecenia branżowe

W odpowiedzi na powyższe awarie Elektrownia Beilun podjęła następujące działania:

Ulepsz powierzchnie uszczelniające w krytycznych miejscach do napawania (stop Stellite 6), zwiększając twardość z 230 HB do 420 HB i wydłużając żywotność erozji o 4 razy

Zwiększ prześwit trzpienia-do-dławnicy-do 0,6–0,8 mm zgodnie z ASME B16.34 i zastosuj elastyczne uszczelnienie grafitowe

Wymieniaj zawory wody obiegowej partiami na stal nierdzewną super duplex 2507

Wprowadzenie kluczy dynamometrycznych i elektronicznych wyłączników krańcowych oraz uwzględnienie zużycia gniazd zaworów zasuwowych w procedurach operacyjnych

📝Zakończenie

Awaria zaworu zasuwowego nigdy nie jest przypadkowa. Jak wyraźnie pokazują dane terenowe z elektrowni Beilun: erozja, wiązanie termiczne, korozja i niewłaściwa obsługa to cztery główne przyczyny.