PART.1

基本情況

1,、裝置名稱

某煤制烯烴項目于2010年10月投產(chǎn)，世界首套特大型煤基甲醇制烯烴工業(yè)化示范工程,。采用具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的DMTO工藝技術(shù),，實現(xiàn)將甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。發(fā)生事故的裝置為熱電裝置,，主要設(shè)備包括480t/h煤粉鍋爐4臺,、50MW抽氣式汽輪機(jī)組2臺，580t/h電動給水泵6臺,，承載為空分,、化工區(qū)供汽任務(wù)，富余蒸汽發(fā)電,。

2、工況簡介

熱電裝置向化工裝置蒸汽管網(wǎng)的二線壓力調(diào)節(jié)閥,，介質(zhì)為過熱蒸汽,，閥前/閥后壓力：10MPa/4.2MPa；閥前/閥后溫度：550℃/450℃,；額定流量0-200t/h,。

3、儀表情況

該調(diào)節(jié)閥類型為氣動籠式減壓閥,，為某知名進(jìn)口品牌原裝產(chǎn)品,。閥門規(guī)格為6＂2500LB，閥體材質(zhì)WC9,、閥芯材質(zhì)316SS+STELLITE,、閥桿材質(zhì)316SS,，閥桿與閥芯連接方式為螺紋+銷釘連接。該調(diào)節(jié)閥于2010年1月投入使用,，2012年12月22日發(fā)生閥桿斷裂故障,。

PART.2

故障描述及處理過程

1、故障前工藝情況

鍋爐產(chǎn)汽及化工供汽負(fù)荷正常：鍋爐產(chǎn)汽（調(diào)節(jié)閥入口）參數(shù)為547℃,、9.85MPa,；化工供汽參數(shù)為443℃、4.21MPa,；閥門開度為46%,；實時蒸汽流量142t/h，各項參數(shù)處于持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài),。

2,、故障現(xiàn)象詳細(xì)描述

2012年12月22日11時22分，熱電裝置公用系統(tǒng)DCS監(jiān)控畫面顯示,，熱電裝置向化工裝置蒸汽管網(wǎng)的二線壓力為4.2MPa,，二線壓力調(diào)節(jié)閥閥位由46%下行至41%后迅速增至63%位置，供汽流量由142t/h增至滿量程,，4.2MPa母管壓力由4.19MPa增至5.22MPa,。11時23分，二線減壓器后安全閥動作,。

3,、影響范圍

（1）導(dǎo)致化工裝置4.2MPa供汽壓力波動；

（2）二線減壓器出口管線劇烈震動,，工藝管線內(nèi)襯短接脫落,。

5,、故障性質(zhì)

儀表設(shè)備制造及結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致的設(shè)備事故,。

PART.3

故障原因分析

1、故障前儀表可靠性評價

該調(diào)節(jié)閥在發(fā)生故障前累計投用時間約26個月,，在本次故障前發(fā)生過3次閥桿轉(zhuǎn)動（閥桿轉(zhuǎn)動原因為閥桿與執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿連接塊松動，閥芯在介質(zhì)流動的沖力下帶動閥桿轉(zhuǎn)動）并導(dǎo)致閥位波動的故障（閥位波動約3%左右）,，通過增加閥桿限位支架解決了閥桿轉(zhuǎn)動問題,。閥位、調(diào)節(jié)閥出口流量及壓力處于穩(wěn)定狀態(tài),。

2,、失效分析

（1）直接原因造成調(diào)節(jié)閥閥桿斷裂,、閥芯脫落的主要原因是：原結(jié)構(gòu)閥芯和壓板1是整體結(jié)構(gòu)，背后管嘴與閥桿配合的螺紋直接受力（不平衡力+彈簧推力）,；閥桿螺紋收口處沒有預(yù)留應(yīng)力倒角,，導(dǎo)致閥桿與閥芯連接處的末端螺紋車削加工存在應(yīng)力痕成為應(yīng)力薄弱點。原裝調(diào)節(jié)閥閥桿,、閥芯實物圖,、裝置圖,、總裝圖如圖1-7,、圖1-8所示、

圖1-8 原裝調(diào)節(jié)閥閥桿,、閥芯裝配圖

（2）間接原因該調(diào)節(jié)閥用于化工裝置供汽（蒸汽減溫減壓器）工況,，前后差壓大、開啟背壓大,，閥芯,、閥桿連接點受扭力+剪切力+振動應(yīng)力等多重作用，導(dǎo)致常規(guī)閥芯,、閥桿連接處在外力因素下出現(xiàn)螺紋松動,、及剪切斷裂等問題。

PART.4 

防范措施及建議

1,、經(jīng)驗總結(jié)

調(diào)節(jié)閥內(nèi)件的結(jié)構(gòu),、加工工藝及加工精度都會對調(diào)節(jié)閥在嚴(yán)苛工況的適用性產(chǎn)生直接影響，在高流速,、高差壓等工況下,，對閥門選型及閥內(nèi)件細(xì)節(jié)設(shè)計方面要引起高度重視。

2,、防范措施

在嚴(yán)苛工況調(diào)節(jié)閥選型時,，應(yīng)重點關(guān)注類似工況以往的典型故障，與制造廠開展深入技術(shù)探討及交流,，避免在設(shè)計階段就出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),。調(diào)節(jié)閥內(nèi)件的結(jié)構(gòu)、加工情況在調(diào)節(jié)閥驗收期間無法直觀觀察,，對于重要的調(diào)節(jié)閥,，必要時可進(jìn)行工廠監(jiān)造及驗收，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性缺陷及制造缺陷,。對安全閥放空管線放空彎頭處開設(shè)“淚眼”,，實現(xiàn)凝液的排放，消除了凝液凍結(jié)導(dǎo)致放空管堵塞的隱患。

PART.5

知識拓展

應(yīng)力痕與應(yīng)力角在金屬零部件肉厚突變,、變徑車削,、螺紋收口等部位通常會有一種應(yīng)力缺陷，叫做應(yīng)力痕,。如圖1-9所示,。

圖1-9 原閥桿加工存在的應(yīng)力痕

上述部位在接近末端處，改用R型車刀加工成弧面,，則可以消除應(yīng)力缺陷,，這個弧面叫做應(yīng)力角，如圖1-10所示,。