De ce eșuează supapele cu gură? Cazul Beilun

De ce să faciSupape de gunoi eșuează? – Un-studiu de caz aprofundat de la Centrala electrică Beilun

▶️La Beilun Power Plant, una dintre cele mai mari centrale electrice pe cărbune-din China (capacitate instalată: 5000 MW), peste 800 de robinete sunt utilizate pentru izolarea sistemelor principale de abur, apă de alimentare și abur de extracție. Datele de exploatare arată că aproximativ 2% dintre aceste supape cu gură prezintă grade diferite de scurgere sau lipire în decurs de trei ani.

▶️De ce eșuează prematur aceste supape critice? Răspunsul constă în patru mecanisme tipice de deteriorare în condiții de-înaltă temperatură și de înaltă-presiune.

1. Eroziunea – Cel mai ascuns ucigaș

✔️La Unitatea 4 de la Centrala Electrică Beilun, o supapă cu gură DN200 din linia principală de abur (16,7 MPa, 540 grade) a suferit scurgeri interne excesive după numai 18 luni de funcționare. Dezasamblarea a scos la iveală o canelură-ca eroziune de până la 2,3 mm adâncime pe suprafața de etanșare a discului.

✔️ Cauza:În timpul pornirii și opririi instalației, aburul transportă particule de oxid de oxid (50-200 μm în dimensiune) care impactează în mod repetat suprafața de etanșare la viteze de aproximativ 60 m/s. Potrivit unui studiu dinInginerie energetică, atunci când viteza medie depășește 45 m/s și sunt prezente particule solide, rata de eroziune a suprafețelor de etanșare a supapelor de poartă poate crește de 8-10 ori.

2. Legare termică – O defecțiune tipică în serviciul cu temperatură înaltă-

✔️O supapă cu gură la ieșirea pompei de alimentare cu apă funcționa normal când a fost deschisă la rece, dar a devenit extrem de dificil de operat în condiții calde. Monitorizarea termocuplului a arătat că distanța dintre tijă și cutia de presa a fost de numai 0,35 mm (standardul de proiectare necesită mai mare sau egal cu 0,5 mm).

✔️Când temperatura corpului supapei crește de la 20 de grade la 280 de grade, dilatarea termică a tijei din oțel carbon (aproximativ. 0.42 mm) elimină complet jocul, provocând blocarea tijei. Acest fenomen de „legare termică” este obișnuit mai ales în unitățile care suferă porniri și opriri frecvente, reprezentând 15-20% din modurile de defectare obișnuite ale supapelor cu poartă.

3. Coroziune – Un-pericol latent pe termen lung

✔️Măsurătorile grosimii pereților a 12 robinete cu șarță retrase de la Centrala electrică Beilun au arătat că robinetele cu șarță din fontă utilizate în sistemul de circulație a apei au experimentat o rată de coroziune de până la 0,3 mm/an la partea inferioară a corpului supapei, pierzând peste 2,4 mm din grosimea peretelui după 8 ani.

✔️Ionii de clor în mediu (în medie 230 ppm) și pH scăzut (5,8–6,2) au accelerat coroziunea electrochimică. În schimb, supapele din oțel inoxidabil duplex (2205) în aceleași condiții de funcționare au prezentat doar 0,1 mm de coroziune după 10 ani.

4. Funcționare necorespunzătoare și îndoirea tijei

✔️Înregistrările de întreținere indică faptul că aproximativ 7% dintre defecțiuni sunt cauzate de funcționarea peste-cuplu. De exemplu, atunci când o supapă de gunoi este lăsată într-o poziție parțial deschisă, mediul cu viteză mare-poate face discul să vibreze – motivele pentru scurgerea supapei de blocare sunt adesea legate de aceasta, deoarece vibrațiile împiedică suprafețele de etanșare să intre în contact complet, creând jeturi de-înaltă viteză care măresc zona de eroziune.

✔️Măsuri de îmbunătățire și recomandări din industrie

Ca răspuns la defecțiunile de mai sus, Centrala Electrică Beilun a luat următoarele măsuri:

Îmbunătățiți suprafețele de etanșare din locații critice la suprafață dură (aliaj Stellite 6), crescând duritatea de la 230 HB la 420 HB și prelungind durata de viață la eroziune de 4 ori

Măriți distanța dintre tijă--la cutie de umplere-la 0,6–0,8 mm în conformitate cu ASME B16.34 și adoptați garnitura flexibilă din grafit

Înlocuiți supapele de circulație a apei în loturi cu oțel inoxidabil 2507 super duplex

Introducerea cheilor dinamometrice și întrerupătoarele electronice de limitare și încorporarea uzurii scaunului supapei de gunoi provoacă instruire în procedurile de operare

📝Concluzie

Defecțiunea supapei nu este niciodată accidentală. După cum arată în mod clar datele de teren de la Centrala electrică Beilun: eroziunea, legarea termică, coroziunea și funcționarea necorespunzătoare sunt cele patru cauze principale.