Warum versagen Absperrschieber? Beilun-Fall

Warum tunAbsperrschieber fallen aus? – Eine ausführliche Fallstudie aus dem Kraftwerk Beilun

▶️Im Kraftwerk Beilun, einem der größten Kohlekraftwerke Chinas (installierte Leistung: 5.000 MW), werden über 800 Absperrschieber zur Isolierung von Frischdampf-, Speisewasser- und Entnahmedampfsystemen eingesetzt. Betriebsdaten zeigen, dass bei etwa 2 % dieser Absperrschieber innerhalb von drei Jahren unterschiedlich starke Leckagen oder Verklebungen auftreten.

▶️Warum fallen diese kritischen Ventile vorzeitig aus? Die Antwort liegt in vier typischen Schadensmechanismen unter Hoch-Temperatur- und Hoch-Druckbedingungen.

1. Erosion – Der verborgenste Killer

✔️In Block 4 im Kraftwerk Beilun kam es nach nur 18 Monaten Betrieb zu einer übermäßigen internen Leckage an einem DN200-Absperrschieber in der Hauptdampfleitung (16,7 MPa, 540 Grad). Bei der Demontage wurden rillenartige Erosionen von bis zu 2,3 mm Tiefe auf der Dichtfläche der Scheibe festgestellt.

✔️Ursache:Während des Anfahrens und Herunterfahrens der Anlage transportiert Dampf Oxidpartikel (50–200 μm groß), die wiederholt mit Geschwindigkeiten um 60 m/s auf die Dichtfläche prallen. Laut einer Studie inEnergietechnikWenn die Mediumsgeschwindigkeit 45 m/s übersteigt und Feststoffpartikel vorhanden sind, kann die Erosionsrate der Dichtflächen des Absperrschiebers um das 8- bis 10-fache ansteigen.

2. Thermische Bindung – ein typischer Fehler bei Hochtemperaturanwendungen

✔️Ein Absperrschieber am Auslass der Speisewasserpumpe funktionierte normal, wenn er kalt geöffnet wurde, war jedoch unter heißen Bedingungen äußerst schwierig zu bedienen. Die Thermoelementüberwachung ergab, dass der Abstand zwischen der Spindel und der Stopfbuchse nur 0,35 mm betrug (die Konstruktionsnorm erfordert einen Wert von mindestens 0,5 mm).

✔️Wenn die Temperatur des Ventilkörpers von 20 Grad auf 280 Grad ansteigt, wird durch die Wärmeausdehnung des Schafts aus Kohlenstoffstahl (ca. . 0.42 mm) das Spiel vollständig beseitigt, was zum Festfressen des Schafts führt. Dieses „thermische Bindungs“-Phänomen tritt besonders häufig bei Einheiten auf, die häufig an- und abgeschaltet werden, und ist für 15–20 % der häufigsten Ausfallarten von Absperrschiebern verantwortlich.

3. Korrosion – eine langfristige, latente Gefahr

✔️Wanddickenmessungen von 12 ausgemusterten Absperrschiebern im Kraftwerk Beilun ergaben, dass bei gusseisernen Absperrschiebern, die im Umlaufwassersystem verwendet werden, eine Korrosionsrate von bis zu 0,3 mm/Jahr an der Unterseite des Ventilkörpers auftrat und nach 8 Jahren über 2,4 mm an Wanddicke verloren gingen.

✔️Chloridionen im Medium (durchschnittlich 230 ppm) und ein niedriger pH-Wert (5,8–6,2) beschleunigten die elektrochemische Korrosion. Im Gegensatz dazu zeigten Ventile aus Duplex-Edelstahl (2205) unter gleichen Betriebsbedingungen nach 10 Jahren nur 0,1 mm Korrosion.

4. Unsachgemäßer Betrieb und Verbiegen des Stiels

✔️Wartungsaufzeichnungen zeigen, dass etwa 7 % der Ausfälle durch einen Betrieb mit zu hohem-Drehmoment verursacht werden. Wenn beispielsweise ein Absperrschieber in einer teilweise geöffneten Position belassen wird, kann ein Medium mit hoher -Geschwindigkeit dazu führen, dass die Scheibe vibriert – die Gründe für Undichtigkeiten des Absperrschiebers hängen oft damit zusammen, da Vibrationen verhindern, dass die Dichtflächen vollständig in Kontakt kommen, wodurch Hochgeschwindigkeitsstrahlen entstehen, die den Erosionsbereich vergrößern.

✔️Verbesserungsmaßnahmen und Branchenempfehlungen

Als Reaktion auf die oben genannten Ausfälle hat das Kraftwerk Beilun die folgenden Maßnahmen ergriffen:

Verbessern Sie die Dichtflächen an kritischen Stellen mit einer Hartbeschichtung (Stellite 6-Legierung), wodurch die Härte von 230 HB auf 420 HB erhöht und die Erosionslebensdauer um das Vierfache verlängert wird

Vergrößern Sie den Spalt zwischen Spindel{0}} und -Stopfbuchse- gemäß ASME B16.34 auf 0,6–0,8 mm und verwenden Sie eine flexible Graphitpackung

Ersetzen Sie die Umlaufwasserventile schubweise durch Superduplex-Edelstahl 2507

Führen Sie Drehmomentschlüssel und elektronische Endschalter ein und integrieren Sie Schulungen zum Verschleiß von Absperrschiebersitzen in die Betriebsabläufe

📝Fazit

Der Ausfall eines Absperrschiebers ist nie zufällig. Wie die Felddaten des Kraftwerks Beilun deutlich zeigen: Erosion, thermische Bindung, Korrosion und unsachgemäßer Betrieb sind die vier Hauptursachen.