Page 60 - 理化检验-物理分册2025年第一期

闫敬明：火电厂阀杆断裂原因小结

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图 6 阀杆 10% 开度阶梯处等效应力图
交变的冲击应力和热应力，在该条件下服役的阀杆 开启状态下易发生振动幅度增大的情况，影响阀杆
易发生疲劳断裂。引起疲劳断裂的应力一般远低于 的疲劳寿命。
材料的强度极限，有时甚至低于弹性极限，且具有突
3 结语
发性，因此危险性极大 [13] 。
总结了电厂阀杆发生断裂的各种因素，可以明
2.2 阀门结构因素
确的是，断裂事故一般不是由单一因素造成的，而
阀门结构设计不合理可能会造成阀杆的高频振
是多因素共同作用的结果。因此，在对断裂原因
动，导致阀杆疲劳断裂。廖源等 [14] 研究了高压调阀
进行分析时，应尽可能从多方面查找问题。对阀
阀杆的振动问题，发现振动是阀壳进汽腔室设计不
杆断裂形式和原因的深入分析可为阀杆材料在设
合理引起的：汽缸上半部的2个调门阀壳腔室相通
计、制造加工、服役，以及机组在设计、运行方面存
（下半部相同），蒸汽从左右2根管道进入同一腔室，
在的问题提供指导意见，保证火电机组的平稳、安
腔室内流场复杂，汽流激振力频率一旦与阀芯零件
全运行。
固有频率接近，调阀阀芯零件将产生振动，特别是阀
门小开度或仅开启1只阀门时，振动强度更大，对设 参考文献：
备的破坏程度也更大。
2.3 阀门附近管道布置 [1] 刘玉琼，潘博．发电厂阀门泄漏诊断系统设计及应
用[J]．内蒙古电力技术，2021，39(4)：93-95.
笔者在分析一起高旁阀阀杆断裂事故时，发现机
[2] 杨广祺．电站阀门阀杆加工切削仿真及参数优化[D]．
组高旁阀与主蒸汽管道通过T型三通和大小头连接，
哈尔滨：哈尔滨理工大学，2013．
主蒸汽管道与高旁阀距离设计值为941 mm，现场实
[3] 王志武， 费勤楠，梅伟，等．300 MW汽轮机高压主汽阀
际测量值为1 200 mm。阀门厂家安装手册中说明：“上 阀杆断裂原因分析[J]．金属热处理，2011，36(8)：21-24．
游阀门的入口需要一段直管道，直管道长度为5倍管 [4] 彭以超，楼玉民，李望，等．亚临界300 MW机组高压
道内径，且最短为2~5 m，在这个部分不能有任何部 主汽阀阀杆断裂原因分析[J]．理化检验(物理分册)，
件，特别要尽量避免T型接头，如果有多余的设备安 2016，52(10)：738-742．
装在阀门上游管道，延长直管道距离是必须的”。 [5] 郑洪福．汽轮机阀杆离子渗氮层失效分析[D]．青岛：
标准 DL/T 5054—2016《火力发电厂汽水管 青岛科技大学，2014．
[6] 郑文祥，吴跃，刘俊建．给水三通阀阀杆断裂失效分
道设计规范》中要求:“亚临界及以上参数机组主蒸
析[J]．理化检验（物理分册），2016，52(10)：755-758．
汽管道的合流或分流三通宜采用斜三通或‘Y’型
[7] IPOHORSKI M，LUPPO M I，CASTILLO-GUERRA
三通等，汽轮机旁路阀前应有一定的直管段，其尺
R，et al．Failure analysis of a steam valve stem[J]．
寸和布置要求应与制造厂协商确定”。现场实际阀 Materials Characterization，2003，50(1)：23-30．
门上游直管距离仅为1 200 mm，小于阀门厂家要求 [8] 张涛，田峰，陈浩，等．超临界汽轮机中压调速汽阀
的最小直%管长度，且通过T型三通连接，阀门在 (下转第56页)

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