电磁先导阀阀芯故障的分析及处理(2)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)江苏核电有限公司 作者:周兴强

      剥落的磨屑及基体脱落的粒子又使表面产生了磨料磨损,同时兼有腐蚀磨损等,导致了螺纹部的失效。由金相分析可知,螺纹部的外表层存在较明显的形变流变痕迹,表明该螺纹部位存在较大的应力作用。调节螺钉螺纹处的腐蚀麻点及腐蚀斑,加上先导阀长期开启后,其电磁头保持带电产生磁性,引起调节螺钉和阀杆材料之间电极电位存在差异,使调节螺钉螺纹处与阀杆之间的电化学腐蚀作用加速了螺纹处的失效。对于调节螺钉下端顶部而言,由于阀芯与调节螺钉电极电位存在差异,导致阀芯产生电化学腐蚀引起表面粗糙以及接触强度下降,因而导致调节螺钉下端顶部与阀芯接触面产生粘着磨损(能谱分析中也可看出磨损面上产生的金属迁移),随着泄漏引起的轴向振动载荷以及周向转动载荷的不断作用,较软的螺钉顶部将随着粘着磨损的进行不断削平,最终导致螺杆接触端面的失效。

      部件的失效分析表明,失效不是由于单向高载荷引起的,而是一种循环载如振动)现象。

改进

      为了消除阀芯组件的振动问题,其有效的方法就是在先导阀处于开启状态时,消除阀芯的自由活动性。因此对阀芯组件做了改进(图4)。

11 阀杆导向套 21 销钉 31 阀杆 41 阀芯 51 阀体 61 阀座

图4  改进的阀杆阀芯结构

     ①取消阀杆的上密封,将阀芯的筒体长度增加,以阀芯与阀杆套筒控制阀门的行程。

     ②取消调节螺钉,不再通过调节螺钉来调节阀门的行程,避免材料不同引起电极电位差导致的电化学腐蚀。阀杆加长,顶部呈圆头,材料仍采用Inconel,与阀芯材料接近。

     ③销钉直径由Φ3mm增加到Φ5mm,提高了强度,以便在阀门处于开启状态下将阀杆的力传递到阀芯上,将阀芯的上密封压紧在阀杆套筒上,防止阀门开启后阀芯在蒸汽流的情况下发生振动。阀门的行程则通过阀芯的筒体长度来调整,在先导阀组装初期,通过加工阀芯的倒密封端来控制行程,并控制先导阀的行程为负偏差,阀芯和阀座密封面研磨后,其行程取正偏差,这样即使阀芯和阀座密封面多次研磨后也能保证先导阀的行程在允许误差范围内。

      阀芯组件改进后,通过热态试验台架对一个新结构的先导阀进行了500次的开关排放试验。试验完成后,对阀芯组件进行了解体检查,未发现振动造成的磨痕。又经现场实际运行3个月后解体检查,先导阀状态良好,未发现阀芯部件存在磨痕,证明已经消除了电磁先导阀不能长时间开启的缺陷。

结语

     先导阀的阀芯组件改进后,消除了阀芯在气流情况下的振动问题,为保证机组的安全经济运行奠定了基础。

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