阀门压力等级对照表

阀门压力等级对照表 [推荐] 阀门压力等级对照表 阀门, 等级, 压力,对照表 希望对各位海友能有所帮助。 压力等级Class和公称压力对照表 磅级Class 150 300 400 600 900 1500 2500 0.6MPa 2.5MPa 公称压力 1.0MPa 4.0MPa 6.4MPa 10.0MPa 15.0MPa 25.0MPa 42.0MPa MPa 1.6MPa 5.0MPa 2.0MPa PN6 PN25 公称压力 PN10 PN40 PN64 PN100 PN150 PN250 PN420 PN PN16 PN50 PN20 阀门公称压力系列 MPa (bar) 0.05(0.5) 0.1(1.0) 0.25(2.5) 0.4(4.0) 0.6(6.0) 0.8(8.0) 1.0(10.0) 1.6(16.0) 2.0(20.0) 2.5(25.0) 4.0(40.0) 5.0(50.0) 6.3(63.3) 10.0(100.0) 15.0(150.0) 16.0(160.0) 20.0(200.0) 25.0(250.0) 28.0(280.0) 32.0(320.0) 42.0(420.0) 50.0(500.0) 63.0(630.0) 80.0(800.0) 100.0(1000.0) 125.0(1250.0) 160.0(1600.0) 200.0(2000.0) 250.0(2500.0) 335.0(3350.0) 公制与英制换算表(适用于阀门)Metric Equivalent Charts 英 寸1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1 11/4 11/2 2 21/2 3 31/2 4 In. 公称 毫 通径 米4 6 10 15 20 25 32 40 50 65 80 90 100 Size DN 英5 6 8 10 12 14 16 18 20 24 26 28 30 寸 In. 毫 米125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 650 700 750 DN 英 寸32 34 36 42 48 54 60 64 72 80 84 88 96 In. 毫 米800 850 900 1050 1200 1350 1500 DN 第一章 钢制阀门主体和内件材料 阀门的主体是指承受介质压力的阀体、阀盖(或端盖)、闸板(或阀瓣)。其中，阀体和阀盖(端盖)是承受介质的承压件，闸板(阀瓣)是控制介质流动的控压件。 内件是指接触介质的阀杆和闸板(阀瓣)、阀座两者的密封面。 承压件的定义是:一旦它们失效，其所包容的介质会释放到大气中的零件。因此，所用的材料必须能在规定的介质温度、压力作用下达到相应的力学性能、耐腐蚀性和良好的冷、热加工工艺性。 大多数阀门的阀体、阀盖(端盖)、闸板(阀瓣)形状比较复杂，因此采用铸件较多，只有某些小口径阀门根据阀类的不同或特殊工况的要求采用锻件。 第一节 钢制阀门的主体材料 1、碳素钢 碳素钢适用于非腐蚀性介质，在某些特定的条件下，例如某些有腐蚀性的介质在一定范围内的温度浓度条件下也可采用碳素钢。 碳素钢的适用温度范围:-29~425?。中石化SH 3064《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》规定碳素钢制阀门的适用温度范围为-20~425?，其下限定为-20?的依据是GB 150《钢制压力容器》。但当以WCB、WCC这两种钢作阀体、阀盖、闸板(阀瓣)、支架时，这两种钢的适用温度下限为-29?。 常用的碳素钢铸件和锻件材料见表1-1。 常用的碳素钢铸件、锻件材料 表1-1 材料状态 国别 标准号 材料牌号 WCA WCB WCC 中国 GB/T 12229 铸件 ZG 205-415 ZG 250-485 ZG 275-485 美国 ASTM A 216 WCA WCB WCC UNS J02502 UNS J03002 UNS J02503 中国 GB/T 699 25 25Mn 35 40 锻件 美国 ASTM A105 注: (1)表1中WCA、WCB、WCC是按美国标准表示的牌号，ZG 205-415、ZG 250-485、ZG 275-485是按GB/T 5631铸钢牌号表示方法分别对应WCA、WCB、WCC的牌号。UNS J02502、UNS J03002、UNS J02503是以美国金属与合金统一系统编号方法，分别对应WCA、WCB、WCC的牌号。 (2)表1中最常用的是WCB钢，其标准含碳量?0.30%，但为了获得优良的焊接性能和力学性能，其含碳量应控制在0.25%左右。 (3)残留元素Cr、Ni、Mo、V、Cu也是必须控制并达标，其残留元素总量应?1%，但有碳当量(CE)要求时此条不适用。 (4)当阀门的连接端为焊连接时必须控制碳总量。ASTM A 216补充要求中规定了使用于不同场合的碳素钢铸件碳当量的要求。但不同的产品标准根据其工况条件，对碳当量的要求也不同，如API 6D则要求炉前分析CE?0.43，成品分析CE?0.45。同样为了保证焊接性能API 6D对焊接端的碳素钢铸件含碳量也作了规定，炉前分析CE?0.23%，成品分析CE?0.25%。 (5)ASTM A 105并不是我国的25号钢或25Mn钢，虽然其主要化学成分相当于我国的25Mn钢，但ASTM A 105对杂质元素Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb的控制以及C、Mn含量的关系和材料的热处理都有控制要求。 (6)锻钢阀门是否需要进行材料的力学性能检测是根据产品设计要求决定的，对于低碳钢只要化学成分合格，正火的热处理工艺正确，其力学性能就一定的，不像中碳钢和高碳钢可以按淬火后的不同回火温度得到不同的力学性能。对于锻造高压阀门如PN16.0MPa、PN32.0MPa或更高压力的锻钢阀同设计决定采用的材料应达到的力学性能。根据所要求的力学性能确定回火温度以达到材料的性能符合设计要求。 2、不锈钢 2.1奥氏体不锈钢 阀门中常用的不锈钢是奥氏体不锈钢，适用温度范围很广，低温可用于-296?(液氦)，高温可达到816?，常用的温度范围为-196?(液氮)至700?。 奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、高温抗氧化性和耐低温性能。因此，奥氏体不锈钢广泛用于制作耐腐蚀阀门、高温阀门和低温阀门。 奥氏体不锈钢的耐腐蚀性是相对的，不是什么样的腐蚀介质它都能承受。金属的腐蚀现象或所谓的耐腐蚀性是根据腐蚀性介质的种类、浓度、温度、压力、流速等环境条件，以及金属本身的性质，即含有成分、加工性、热处理等诸因素的差异而分别有不同的腐蚀状态和腐蚀速度。例如不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，可是因为腐蚀环境或使用条件的不同，也可能发生意想不到的腐蚀破坏事故。因此，应充分地了解腐蚀介质和耐腐蚀材料，才能选择合适的耐腐蚀材料。 2.1.1金属的腐蚀形态 金属的腐蚀形态可分为两大类:均匀(全面)腐蚀和局部腐蚀，均匀(全面)腐蚀包括全面成膜腐蚀和无膜腐蚀。 (1)全面成膜腐蚀:腐蚀在金属的全部或大部分面积上进行，而且生成保护膜，具有保护性。例如:碳素钢在稀硫酸中腐蚀很快，当硫酸浓度大于50%时，腐蚀率达到最大值，此后浓度再继续增大腐蚀率反而下降。这是由于浓硫酸的强氧化性，在钢铁的表面生成一层组织致密的钝化膜，这种钝化膜不溶于浓硫酸，从而起到了阻碍腐蚀作用。 (2)无膜腐蚀:无膜全面腐蚀很危险，因为它保持一定速度全面进行腐蚀。 (3)局部腐蚀:局部腐蚀的形态有十三种，如缝隙腐蚀、脱层腐蚀、晶间腐蚀与应力腐蚀等等。据调查，化工装置中局部腐蚀约占70%。在诸多局部腐蚀的形态中与阀门制造有关且常见的是晶间腐蚀。 一般对均匀腐蚀的程度用腐蚀率表示，但如何评价则有不同规定。 按《石油化工企业管道设计器材选用通则》规定，介质对金属材料的腐蚀速率，管道金属材料的耐腐蚀能力可分为下列四类: 年腐蚀率不超过0.05mm的材料为充分耐腐蚀性材料; 年腐蚀率在0.05~0.1mm的材料为耐腐蚀性材料; 年腐蚀率在0.1~0.5mm的材料为尚耐腐蚀性材料; 年腐蚀率超过0. 5mm的材料为不耐腐蚀性材料。 《腐蚀数据手册》对均匀(全面)腐蚀的耐蚀性用均匀腐蚀率来评价，见表1-2。 耐蚀性能的评价 表1-2 腐蚀率，mm/a 评 价 优良 <0.05 良好 0.05~0.5 可用，但腐蚀较重 0.5~1.5 不适用，腐蚀严重 >1.5 据《金属防腐蚀手册》(中国腐蚀与防护学会)对金属材料耐腐蚀性规定见表1-3。 金属材料耐腐蚀性的10级标准 表1-3 耐蚀等级 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.001 0.005 0.01 0.05 0.1 0.5 5.0 腐蚀率，mm/a <0.001 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 1.0~5.0 ~ >10 0.005 0.01 0.05 0.1 0.5 1.0 10.0 耐蚀性类别 完全耐蚀 很耐蚀 耐蚀 尚耐蚀 欠耐蚀 不耐蚀 (4)晶间腐蚀:局部地沿着结晶粒子边界向深度方向腐蚀的形式称晶间腐蚀。这种腐蚀，外面看不出腐蚀迹象。严重的晶间腐蚀可以穿过整个机体厚度。 产生晶间腐蚀的原因是由于沿晶粒边界析出碳化铬Cr23C6或FeCr化合物——称σ相，使晶界周围贫格，在适合的腐蚀介质(产生晶间腐蚀的介质)中，就形成碳化铬(阴极)——贫铬区(阳级)电池，使晶界贫铬区产生腐蚀。 由上述可看出晶间腐蚀是有条件的。其内因是必须有碳化铬或σ相沿晶界析出使晶界贫铬。其外因是必须有腐蚀贫铬区的介质。水和一些中性溶液并不腐蚀贫铬区，所以即使存在贫铬区也不会产生晶间腐蚀。如果晶界不贫铬，即使有产生晶间腐蚀的介质也不会产生晶间腐蚀。所以产生晶间腐蚀的内因、外因缺一不可。 产生贫铬的原因:一是钢水化学成分不合格，如碳高、铬低或含钛、铌的不锈钢中碳钛比或碳铌比不够。二是热处理工艺不正确或焊接或加工时加热至碳化物析出温度，而在900?至400?冷却速度不够快而析出碳化物造成贫铬。 2.1.2控制晶间腐蚀的方法 控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀有三种方法: (1)执行正确的热处理工艺，将钢加热至1100?水淬(急冷)使碳化物向固溶体中溶解; (2)加入固定碳的元素钛或铌; (3)采用含碳量?0.03%的超低碳不锈钢。 2.1.3晶间腐蚀检验 晶间腐蚀检验的前提是试样的化学成分合格并经固溶处理。晶间腐蚀检验用的试片是80×18×3(长×宽×厚)，上下两平面磨至Ra0.8的薄片，并分为敏化状态试片和交货产品状态试片两种。 敏化试片:将试片在650?下加热，保温2小时(压力加工件)或1小时(铸件)空冷。之所以在650?加热是因为奥氏体不锈钢在500~700?碳化铬最易沿晶界析出造成晶界贫铬从而在产生晶间腐蚀的介质中发生晶间腐蚀。 交货产品试片:即试片经固溶处理，实际上是和铸件一同处理的试样上取下来的试片。 判别:试片在酸中浸泡后弯曲90?(铸件)或180?(锻件)若有裂纹则不合格。不合格时铸件要重新处理，然后再作试验，但固溶处理的次数不得超过两次。 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是很严重的，因此一定要按要求或按执行的标准来生产不锈钢阀门。 常用奥氏体不锈钢铸件、锻件材料见表1-4。 2.1.4奥氏体不锈钢作高温钢用 高温是指温度超过350?以上，高温用钢是指在高温下具有较高强度的钢材。在石油化工装置里，高温并伴有腐蚀的场合就必须使用既耐高温又耐腐蚀的材料。不锈钢18Cr—8Ni,25Cr—20Ni的高温强度高，特别是18—8Ti,18—8Nb等合金元素影响更为优越。一般在没有耐腐蚀性问的场合，在规定范围内，含碳量高的不锈钢，其高温强度也高。若在18—8钢内添加Mo、Nb、Ti等元素可强化基体Nb、Ti则形成碳化物，从而可改善高温强度。具体何种牌号的不锈钢其最高使用的温度值，要查材料的温压表。 2.2马氏体不锈钢 马氏体不锈钢是一种铬不锈钢，其金相组织为马氏体，可通过热处理进行强化，具有良好的力学性能和高温抗氧化性。该钢种在大气、水和弱腐蚀介质如加盐水溶液、稀硝酸及某些浓度不高的有机酸，在温度不高的情况下均有良好的耐腐蚀性。但该钢种不耐强酸如硫酸、盐酸、浓硝酸等的腐蚀，常用于水、蒸汽、油品等弱腐蚀性介质。由于铬不锈钢可通过热处理强化，因此为了避免强度过高产生脆性，应采用正确的热处理工艺。如ASTM A 217 CA15规定其最低回火温度为595?。 常用马氏体不锈钢铸件、锻件材料见表1-5。 2.3奥氏体——铁素体双相不锈钢 双相不锈钢耐应力腐蚀破坏性好，适用于含氯离子环境的腐蚀，并具有较高的强度，常用于化肥、炼油、海上采油、海水淡化等工况条件。 目前制造阀门主体(承压件)的双相不锈钢材料大多采用美国材料，常用的奥氏体—铁素体双相不锈钢铸件、锻件材料见表1-6。 3、铬—钼钢和铬—钼—钒钢 铬—钼钢和铬—钼—钒钢主要用在高温、高压的场合，要求钢在高温下具有较好的抗蠕变强度和抗高温氧化性，适用温度-29~650?，主要用于火力发电的高温、高压蒸汽，炼油企业的石油裂解、催化裂化、加氢等含有硫化物、氢腐蚀的石油介质。例如催化系统采用5Cr—0.5Mo钢，加氢系统温度较低的采用1Cr—0.5Mo钢，温度较高的加氢裂化、加氢脱硫煤液化等装置中采用2.25Cr—1Mo钢。 在Cr—Mo钢中需要说明的是ZG1Cr5Mo，过去称铸钢铬5钼(ZGCr5Mo)用该钢制作的阀门习惯上都称铬5钼阀，可是铸钢铬5钼这个牌号在1999年以前即无国家标准也无专业标准，长期以来各制造厂均参照前苏联标准来制订自己的工厂标准其牌号为ZGCr5Mo，其含碳量为0.15~0.25%，因此实际牌号应定为ZG2Cr5Mo。中石化在制订SH 3064-94《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》标准时参照JIS G 5151中的SCPH61、BS 3100中的B5、ASTM A 217中的C5及我国GB/T 1221中的1Cr5Mo的化学成分将这种材料定为 ZG1Cr5Mo，但同样只有牌号并无相关标准规定它的化学成分、力学性能、热处理规范等。70年代末引进装置中这类阀门的材料为ASTM A 217 C5，从化学成分上看相当铸钢1铬5钼，故建议用ASTM A 217 C5来制造这类阀门，一直到1999年在制订JB/T 9625《锅炉管道附件承压铸钢件 技术条件》时才将ZG1Cr5Mo纳入该标准中。 ZG1Cr5Mo称5Cr—0.5Mo钢，这种钢具有良好的抗石油裂化过程介质腐蚀的性能，对含有硫化物的热石油介质耐蚀性良好，具有抗氢腐蚀的能力，并有良好的热强性。 ZG1Cr5Mo制造工艺性较差，易产生铸造裂纹，焊接时热影响区会出现马氏体组织而产生明显的脆化，所以要制订正确的焊接工艺，焊前需进行预热，焊后需进行热处理，一般预热温度300~400?，焊后热处理温度740~760?。 常用的铬—钼、铬—钼—钒钢铸件、锻件材料见表1-7。 表1-4 常用奥氏体不锈钢铸件、锻件材料 材 料国标准 材料牌号 备注 适用温状别 度? 态 GB/T 12230-89牌号 GB/T 12230-2005牌号 ZG00Cr18Ni10 ZG03Cr18Ni10 -196~425 ZG0Cr18Ni9 ZG08Cr18Ni9 ZG0Cr18Ni9 Ti ZG08Cr18Ni9Ti ZG1Cr18Ni9Ti ZG12Cr18Ni9Ti -196~700 适用温度范围参中ZG0Cr18Ni12Mo2Ti ZG08Cr18Ni12Mo2Ti GB/T 照HG 2063管法国 12230 ZG1Cr18Ni12Mo2Ti ZG12Cr18Ni12Mo2Ti 兰技术条件 CF3 CF3 -196~425 CF3M CF3M CF8 CF8 CF8M CF8M -196~700 铸CF8C CF8C 件 适用温ASTM牌号 UNS编号 度? 适用温度范围参 照ASME B16.34 CF3 J92500 ?425 CF3M J92800 ?455 a.温度超过538?CF8 J92600 美ASTM A 时，仅当C?0.04%CF8M J92900 国 351 时才使用 b.CL150法兰端阀?816 门适用温度 CF8C J92710 ?538? c.适用温度参照 ASME B16.34 续表1-4 常用奥氏体不锈钢铸件、锻件材料 材料国标准 材料牌号 备注 适用温状态 别 度? JB/T 4728牌号 GB/T 1220牌号 00Cr19Ni10 00Cr19Ni10 -196~425 00Cr17Ni14Mo2 00Cr17Ni14Mo2 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 JB/T 中0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni10Ti 4728 国 GB/T 0Cr18Ni11Nb -196~700 1220 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 0Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2 0Cr18Ni12Mo2Ti 锻件 1Cr18Ni12Mo2Ti 适用温a.F304、F316当温度ASTM牌号 UNS编号 度? 超过538?时，仅当 F304 S30400 C?0.04%时才使用，?816 F316 S31600 美且对于CL150法兰端ASTM A 国 阀门适用温度?538? 182 F304L S30403 ?425 b. 适用温度参照F316L S31603 ?450 ASME B16.34 F321 S32100 ?528 F347 S34700 表1-5 常用马氏体不锈钢铸件、锻件材料 材料状国 别 标 准 材 料 牌 号 适用温度? 备 注 态 按JIS 8243许用应力表ZG1Cr13 -45~350 温度范围确定 中 国 GB/T 2100 ZG2Cr13 铸件 ASTM 牌号 UNS编号 ASTM A 217 按ASME许用应力表美 国 CA15 J91150 -29~649 确定 ASTM A 743 CA40 J91153 1Cr13 棒 材 中 国 GB/T 1220 2Cr13 ASTM 牌号 UNS编号 适用温度? 锻 件 ASTM A182 F6a S41000 按ASME 许用应力表美 国 确定 410 S41000 -29~649 棒 材 ASTM A 276 420 S42000 表1-6 常用奥氏体—铁素体双相不锈钢铸件、锻件材 料 材料状适用温国 别 标 准 材 料 牌 号 备 注 态 度? ASTM A 995 CD4MCu 铸 件 ASTM A 890 4A ASTM 牌号 UNS编号 ?315 美 国 F51 UNS S 31803 锻 件 ASTM A 182 F53 UNS S 32750 F55 UNS S 32760 ?400 表1-7 常用铬-钼钢、铬钼钒钢铸件、锻件材料 材料国别 标准 材料牌号 适用温度? 备注 状态 ZG20CrMo ?510 ZG20CrMoV ?540 JB/T 9625 ZG15Cr1Mo1V ?570 ZG1Cr5Mo ?550 铸件回火温度应不低于中国 WC6 595? ?593 (?1100?F) 铸件回火温度应不低于JB/T 5263 WC9 675? 铸件回火温度应不低于?648 C12A (?1200?F) 730? ASTM牌号 UNS编号 适用温度? CL150法兰端阀门适用温铸件 度?538?，其中WC6、WC6 J12072 WC9、C5、C12仅使用经WC9 J21890 正火和回火的材料。 C5 J42045 日本电力标准E101规定C12 J82090 1Cr-0.5Mo(WC6)，ASTM A 美国 -29~6482.5Cr-01Mo(WC9)最高使217 (-20~1200?F) 用温度为593?，另WC6、 WC9在高于566?温度区C12A J84090 域使用时要考虑发生过氧 化作用即生成氧化皮的可 能性。 15CrMo ?550 1Cr5Mo 中国 JB/T 9626 12Cr1MoV ?570 锻件 15Cr1Mo1V ASTM牌号 UNS编号 适用温度? CL150法兰端阀门适用温ASTM 美国 度?538?，其中F11仅使F11 Class1 K11597 -29~593A182 用经正火和回火的材料 (-20~1100?F) F22 Class1 K21590 F5 K41545 F9 K90941 -29~648 (-20~1200?F) F91 K90901 F92 K92460 4、低温钢 一般低温指小于-29,-196?范围内，小于-196,-269?为超低温范围。石化企业规定低于-20?就算低温。一般碳素钢、低合金钢、铁素体钢在低温下韧性急剧下降，脆性上升，这种现象称材料的冷脆现象。为了保证材料的使用性能，不仅要求材料在常温时有足够的强度、韧性、加工性能以及良好的焊接性能，而且要求材料在低温下也具有抗脆化的能力。另外材料在低温时会发生收缩，各个零件收缩率不同是致使某些密封部位发生泄漏的原因。此外，奥氏体不锈钢在马氏体转变温度时，部分奥氏体转变成马氏体而引起体积变化导致阀门泄漏也是一个重要原因。因此，要研究阀门各部位零件的材料、结构特点以防止低温时产生间隙而泄漏。 4.1常用气体的液化温度 几种常用气体的液化温度(一个大气压下的沸点)见表1-8 表1-8 常用气体的液化温度 液化气体 沸点? 液化气体 沸点? 氨 液化天然气 -33.4 -161.2 丙 烷 甲 烷 -45 -162 丙 烯 氧 -47.7 -183 硫化碳酰 氩 -50 -186 硫化氢 氟 -59.5 -187 二氧化碳 氮 -78.5 -195.8 乙 炔 氖 -84 -246 乙 烷 氘 -83.3 -249.6 乙 烯 氢 -104 -252.8 氪 氦 -151 -269 4.2美国标准的低温铸钢、锻钢 适用于低温下的钢材要求在低温下有足够的韧性，衡量其韧性的指标是在低温下的冲击能量，不同类型(或牌号)的低温钢适用于不同的低温温度。低温阀门按适用的温度划分，分为-46?、-70?、-101?、-196?四个等级，不同温度等级的阀门所选用的钢材必须在其所适用的温度下达到标准规定的冲击能量才是安全可靠的。 4.2.1 美国标准的低温铸钢(铸件) 美国低温铸钢采用的标准是ASTM A 352《低温受压零件用铁素体和马氏体铸件技术规范》。该标准规定的材料牌号、适用温度及冲击能量要求见表1-8和表1-9。 表1-8 低温铸钢件材料牌号和适用温度 类型 C C C-Mn C-Mo 2.5Ni C-Cr-Mo 3.5Ni 4.5Ni 9Ni Cr-Ni-Mo 牌号 LCA LCB LCC LC1 LC2 LC2-1 LC3 LC4 LC9 CA6NM 适用温-32 -46 -46 -59 -73 -73 -101 -115 -196 -73 度? 表1-9 低温铸钢件材料夏比V型切口冲击能量要求 牌号 LC2,1 LCA LCB LCC LC1 LC2 LC3 LC4 LC9 CA6NM 试验温度? -32 -46 -46 -59 -73 -73 -101 -115 -196 -73 两个试样的 最小值和三 个试样的最13 13 15 13 15 30 15 20 20 15(20) 小平均值 (18) (18) (20) (18) (20) (41) (20) (27) (27) 英尺每磅 (焦耳) 单个试样最 小值 10 10 12 10 12 25 12 12 15 15 英尺每磅(14) (14) (16) (14) (16) (34) (16) (16) (20) (20) (焦耳) ASTM A 352中共有十个低温铸钢牌号，其中最常用的三个牌号分别是用于-46?的LCB、LCC，用于的-101?的LC3。对于低于-101?以下至-196?的工况条件下一般采用奥氏体钢铸件，如CF8、CF8M，其低温冲击能量要求在JB/T 7749《低温阀门技术条件》中规定，在试验温度为-196?条件下夏比V型切口冲击能量三个试样最小平均值为20~27牛顿每米(焦耳)，三个试样中一个试样的最小值为10~20牛顿每米(焦耳)。 4.2.2 美国标准的低温锻钢(锻件)材料 美国低温锻钢采用的标准是ASTM A 350《要求进行缺口韧性试验的管道部件用碳素钢与低合金钢锻件技术规范》，该标准规定的材料牌号，适用温度及冲击能量要求见表1-10。 表1-10 低温锻件材料牌号适用温度、夏比V型切口冲击能量 牌 号 LF1 LF2 LF3 LF5 LF6 LF9 LF787 适用温度? -29 -46 -101 -59 -51 -73 -73 试验温度? -29 -46 -101 -59 -51 -73 -73 三个试样的最小平均冲13 15 15 15 15 13 15 击能量 (18) (20) (20) (20) (20) (18) (20) 英尺每磅(焦耳) 单个试样的最小平均值 10 12 12 12 12 10 12 英尺每磅(焦耳) (14) (16) (16) (16) (16) (14) (16) ASTM A 350中共有七个低温锻钢牌号，其中两个最常用的牌号分别是用于-46?的LF2和用于-101?的LF3。对于-101?以下至-196?工况条件下一般采用奥氏体钢锻件，如F304、F316。 4.3中国低温阀门用的低温钢铸件和锻件材料 我国低温铸钢(铸件)材料采用的标准是JB/T 7248《阀门用低温钢铸件技术条件》，该标准中只规定了LCB、LC1、LC2、LC3四个牌号，等同采用ASTM A 352中相应牌号与要求。至于低温钢锻件目前尚无阀用低温钢锻件的标准，因此锻造的低温阀门其材料可直接采用ASTM A 350中的材料及技术要求。 4.4低温冲击试验 由于钢材在低温下韧性降低，特别是用铁素体钢如LCA、LCB、LCC、LC3等制造的低温阀门承压件，在低温下有明显的低温脆性，若在低温下使用，必须达到一定的韧性指标才能 使用。因此，这些材料要进行最低使用温度下的冲击试验，其试验方法按GB/T 4159《金属低温夏比冲击试验方法》或ISO 148《钢-夏比冲击试验(V型切口)》或ASTM A 370《钢制品机械测试的标准试验方法和定义》的规定。有的产品标准规定(如API 6D)所有用于设计温度低于-29?的碳钢、低合金钢承压部件都应按ISO 148 或ASTM A 370进行V型切口的冲击试验。 4.5深冷处理 深冷处理是减少材料由于温差和在低温下金相组织改变而产生变形，从而提高阀门在低温时的密封性能的一种处理方法。深冷处理的方法是将被处理的零件放入冷却介质中保温一定时间，然后取出，当零件温度升至室温后再重复进行一次处理。一般用于-101?以下的阀门，主要零件在精加工前(如密封面研磨前)对阀体、阀盖、闸板(阀瓣)、阀杆、紧固件等进行低于工作温度下的深冷处理。对用于-101?以上的低温阀门，当合同规定要作深冷处理时则也应按要求作深冷处理。 第二节 钢制阀门的内件材料 内件主要是指阀门关闭件的密封面和阀杆、衬套(上密封座)，在国外常以trim表示内件。 内件材料的选用原则是根据主体材料的情况、介质特性、结构特点以及零件所起的作用、受力情况综合考虑的。对于常规的通用阀门在标准已规定了内件材料或规定了几种材料由设计者根据具体情况选用。对于一些有特殊要求的阀门，如高温、高压、介质有腐蚀等工况条件，则需按工况条件选择内件材料。 1、关闭件密封面材料 关闭件即闸板(阀瓣)、阀座。关闭件的密封面是阀门的主要工作面之一，材料选择是否合理以及它的质量状况直接影响阀门的功能和使用寿命。 1.1 关闭件密封面的工作条件 由于阀门用途十分广泛，因此阀门密封面的工作条件差异很大。压力可以从真空到超高压，温度可以从-269?到816?，有些工作温度可达1200?，工作介质从非腐蚀介质到各种酸碱等强腐蚀性介质。从密封面的受力情况来看，它受挤压和剪切。从磨擦学的角度来看，有磨拉磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损、冲蚀等等。因此，应该根据不同的工作条件选择相适应的密封面材料。 (1)磨粒磨损 磨粒磨损是指粗糙的硬表面在软表面上滑动时出现的磨损。硬材料压入较软的材料表面，在接触表面就会划出一条微小的沟槽，此沟槽所脱落的材料以碎屑或疏松粒子的形式被推离物体的表面。 (2)腐蚀磨损 金属表面腐蚀时产生一层氧化物，这层氧化物通常覆盖在受到腐蚀作用的部位上，这样就能减慢对金属的进一步腐蚀。但是，如果发生滑动的话，就会清除掉表面的氧化物，使裸露出来的金属表面受到进一步的腐蚀。 (3)表面疲劳磨损 反复循环加载和卸载会使表面或表面下层产生疲劳裂纹，在表面形成碎片和凹坑，最终导致表面的破坏。 (4)冲蚀 材料的损环是由锐利的粒子冲撞物体而产生的，它与磨粒磨损相似，但表面很粗糙。 5)擦伤 ( 擦伤是指密封面相对运动的过程中，材料因摩擦引起的破坏。 1.2 对密封面材料的要求 理想的密封面要耐腐蚀、抗冲蚀、耐擦伤、有足够的挤压强度、在高温下有足够的抗氧化性和抗热疲劳性、密封面与本体有相近的线膨胀系数、有良好的焊接性能与加工性能。 上述的这些对密封面材料的要求只是个理想状态，不可能有这样十全十美的材料。因此，选材要视具体情况解决主要矛盾。 1.3 密封面材料的种类 常用的密封面材料分为两大类:软质材料和硬质材料。软质材料为各种橡胶、尼龙、氟塑料等。硬质材料为各种金属和合金。 1.3.1软质材料 通用阀门密封面常用的软质材料为各种橡胶、尼龙、氟塑料等。见表2-1 表2-1 通用阀门密封面常用的软质材料 序号 名 称 代 号 适用温度? 适 用 介 质 天然橡胶 盐类、盐酸、金属涂层溶液、水、湿氯气 1 NR -50~80 动物油、植物油、无机润滑油、及PH值变氯丁橡胶 2 CR -40~80 化很大的腐蚀性泥浆 丁基橡胶 抗腐蚀、抗磨损、耐绝大多数无机酸和酸液 3 IIR -30~100 丁腈橡胶 水、油品、废液等 4 NBR -30~90 乙丙橡胶 EPDM 盐水、40%硼水、5%,15%硝酸及氯化钠等 5 -40~120 (三元乙丙橡胶) (EPM) 氯磺化聚乙烯合成橡胶 耐酸性好 6 CSM -20~100 硅橡胶 耐高温、低温、电绝缘性好、化学惰性大 7 SI -70~200 FPM 氟橡胶 耐介质腐蚀优于其它橡胶，抗辐射、耐酸 8 -23~200 (Viton) 耐热、耐寒性优，耐一般化学药品溶剂和几PTFE 聚四氟乙烯 9 -196~200 (TFE) 乎所有液体 多种浓度硫酸，氢氟酸、王水，高温浓硝酸，PFA 可熔性聚四氟乙烯 10 ?180 各种有机酸，强碱等 Fs-4100 FEP 聚全氟乙丙烯 高温下有极好的耐化学性、耐阳光、耐侯性 11 ?150 (F46) 耐化学性能很好,耐阳光和耐候性极好是强PVDF 聚偏氟乙烯 12 度最高和最硬的氟塑料 (F2) 耐化学性能很好,耐阳光和耐候性极好,可在PCTFE 聚三氟氯乙烯 198?下连续使用，强度和硬度比F46和13 ?190 (F3) PTFE高 聚烯烃 14 PO ?100 耐化学性能和耐应力开裂性能极好,耐候性聚丙烯 15 PP -15~110 差 聚二醚酮 16 PEEK -46~300 对位聚苯 基本同聚四氟乙烯 17 PPl ?300 尼龙(聚酰胺) 耐碱、氨 18 NYLON ?80 注:(1)表中的适用温度是推荐性的安全使用温度,根据密封面结构和受力的不同适用温度也不尽相同。 (2)表中的适用温度范围是这类产品的一般范围，每种产品都有多种牌号，适用温度也不尽相同。此外，使用场合不同推荐的使用温度范围也不同。 (3)表中的名称是这类材料的统称，每种都有几个牌号，性能也不一样，如尼龙就有尼龙1010、尼龙6、尼龙66等等。丁腈橡胶有丁腈18、丁腈26、丁腈40等，选用时要注意不同牌号的性能。 (4)氟塑料具有冷流倾向，即应力达到一定值时开始流动，例如聚四氟乙烯如果在结构上没有考虑保护措施，在一定应力下即会流动、失效。 (5)表中的推荐适用的介质范围也是拢统的，应用时要查这些材料与某种介质的相容性数据。 1.3.2硬质材料 硬质材料的密封面主要是各种金属如铜合金、不锈钢、硬质合金等。 1.3.2.1铜合金 JB/T 5300《通用阀门材料》中规定的灰铸铁阀、可锻铸铁阀，球墨铸钢阀的铜合金密封面材料牌号有:铸铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3、铸锰黄铜ZCuZn38Mn2Pb2、铸铝青铜ZCuAl9Mn2、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，当然还有其它牌号如H62、巴氏合金(ZChPbSb16-16-2铅锑轴承合金)等。铜合金在水或蒸汽中的耐腐蚀性和耐磨性都较好，但强度低，不耐氨和氨水腐蚀，适用介质温度?250?。但巴氏合金耐氨及氨水腐蚀、熔点低，强度低，适用于温度?70?，PN1.6MPa氨阀。 1.3.2.2铬不锈钢 铬不锈钢有较好的耐腐蚀性，常用于水、蒸汽、油品等非腐蚀性介质，温度-29~425?的碳素钢阀门。但铬不锈钢耐擦伤性能较差，特别是在大比压的情况下使用很易擦伤。试验表明比压在20MPa下耐擦伤较好。对于高压小口径阀门常采用棒材或锻件其牌号为1Cr13、2Cr13、3Cr13制作的整体阀瓣，密封面经表面淬火(或整体淬火)，其硬度值对2Cr13 HRC41,47、3Cr13 HRC 46,52为宜。国外标准中，如API 600 、BS 1873中对Cr13型密封面的硬度要求为最小HB 250硬度差至少HB 50，材料牌号为ASTM A 182 F6a。对于大口径阀门其密封面往往采用堆焊下面介绍几种堆焊焊条。 ? D507符合GB EDCr-A1-15 堆焊金属为1铬13半铁素体高铬钢。焊层有空淬特性，一般不需热处理，硬度均匀，亦可在750,800?退火软化。当加热至900,1000?空冷或油淬后可重新硬化。焊前须将工件预热至300?以上(也有资料介绍不需预热《阀门堆焊技术》)，焊后空冷HRC?40。焊后如进行不同热处理可获得相应硬度。 ? D507Mo 符合GB EDCrA2-15 堆焊金属为1铬13半铁素体高铬钢，有空淬特性，焊前 不预热，焊后不处理，焊后空冷HRC?37。 ? D577铬锰型阀门，堆焊焊条符合GB EDCrMn-C-15，焊前不预热，焊后不处理，抗裂性好，HRC?28，与堆507钼配合使用。 说明:(1)D507Mo和D577两种焊条是为了代替Cr13型焊条，堆焊有硬度差的阀门密封面而配套研制的。D507Mo堆焊金属硬度较高，用于闸板;D577堆焊金属硬度较低，用于堆焊阀体或阀座密封面。两者组成的密封面可获得良好的抗擦伤性能。 (2)堆焊层的高度加工后应在5mm以上，以保证硬度和成份稳定。 (3)堆焊要按焊接工艺规定操作，焊接电流不可过大以防止焊条成份发生变化影响焊接质量。 1.3.2.3硬质合金 硬质合金中最常用的是钴基硬质合金也称钴铬钨硬质合金。它的特点是耐腐蚀、耐磨、抗擦伤，特别是红硬性好，即在高温下也能保持足够的硬度，此外加工工艺性适中，其许用比压80,100MPa，国外资料介绍155MPa。适用温度范围-196?,650?，特殊场合可达816?。但是，它在硫酸、高温盐酸中不耐腐蚀。在一些氯化物中也不耐腐蚀。 常用牌号:STELLITE N0.6 符合AWS ECoCr-A 、GB EDCoCr-A-03，也相当D802，焊前根据工件大小进行250,400?预热，焊时控制层间温度250?，焊后600,750?保温1,2小时后随炉缓冷或将工件置于干燥和预热的沙缸或草灰中缓冷。 其它牌号还有STELLITE N0.12 符合AWS ECoCr-B 、GB EDCr-B-03，也相当D812，焊后其硬度HRC?41。 以上两种是钴基硬质合金电焊条。钴基硬质合金还有焊丝，可以进行氧—乙炔堆焊或钨极氩 AWS:RCoCr-A也相当HS 111 ，常温硬度HRC 40,弧焊，牌号:STELLITE N0.6焊丝符合 46;STELLITE N0.12符合AWS:RCoCr-B也相当HS 112 ，常温硬度HRC 45,50。 硬质合金(钴基)焊接都要对工件预热，焊时控制层间温度焊后处理，要根据焊接工艺或焊条说明书施焊。 1.3.2.4等离子喷焊密封面 等离子喷焊用的是合金粉末，类型有铁基合金粉末、镍基合金粉末和钴基合金粉末。喷粉有许多优点，省材料、质量好，但需要设备投资。 1.3.2.5表面处理后作密封面 有些阀类的关闭件不能堆焊，如球阀的球体。如果是Cr不锈钢制的球体可通过热处理来提高表面硬度，如果是奥氏体钢制作的球体由于其表面很软就要用表面处理的方法来提高表面硬度，在提高硬度的同时还要考虑处理后表面的耐蚀性。 常用的表面处理办法有:镀硬铬、化学镀镍、镀镍磷合金、氮化、多元复合氮化、喷涂等。 1.3.2.6不锈钢密封面 不锈钢密封面大多为以本体材料作密封面，即304或CF8的阀体在其上直接作出密封面，除了304、CF8外还有316、CF8M、304L、CF3、316L、CF3M、FA20、CN7M等。 1.3.2.7其它密封面材料 其它密封面材料见表2-2 。 表2-2 其它密封面材料 材 料 适用温度? 硬 度HRC 适用介质 K-蒙乃尔(CuFeAlNi) -240,482 27,35 碱盐、食品稀酸、氯化物 S-蒙乃尔(CuMnSiNi) -240,482 30,38 同上 649?时HRC 35 哈氏合金B 盐酸、湿HCl气、硫酸、磷酸 ?371 14 哈氏合金C 强氧化性介质、盐酸、氯化物 ?538 23 20号合金 -45.6,316 氧化性介质、各种浓度硫酸 -40,425 40,45 有轻微腐蚀冲蚀场合 17-4PH 440C(11Cr17) -29,425 50,60 非腐蚀性介质 1.4阀门密封面焊接材料牌号和使用范围 阀门密封面的材料根据其焊接的方法不同，可用电焊条、焊丝、喷焊粉末对阀门密封面进行堆焊各种焊接材料，见表2-3。 表2-3 加工后焊层硬度型号 牌号 标准 净高度应用范围 焊接方法 HRC mm EDCr-A1-03 D502 PN?20MPa ?40 t?450? EDCr-A1-15 D507 PN?20MPa EDCr-A2-15 D507Mo ?37 通用阀t?510? 门 PN?30MPa EDCr-B-03 D512 ?45 ?3 t?450? GB/T 984 PN?20MPa 电站阀EDCrMn-C-15 D577 ?28 t?510? 门 手工电弧PN?30MPa ?4 HB270,320 EDCrNi-A-15 D547 焊 t?570? PN?35MPa EDCrNi-B-15 D547Mo ?37 t?600? GB/T 984相通用阀D802 当AWS EDCoCr-A-03 ?40 门 STELLITEN0.6 ECoCr-A ?2 电站阀GB/T 984相D812 PN?60MPa 门 当AWS EDCoCr-B-03 ?44 t?670? STELLITENO.12 ?4 ECoCr-B 相当 HS111 40,46 AWS (Co106) 手工氩弧钴基 RCoCr-A 焊或手工焊丝 相当 氧乙炔焊 HS112 PN?80MPa 45,50 AWS t?670? (Co104) RCoCr-B ?2 40,45 钴基 PT2101 粉末 45,50 PT2103 PN?60MPa 等离子弧t?700? 40,45 镍基 PT1101 GB/T 7744 焊 粉末 45,50 PT1102 铁基 40,50 PT3108 PN?25MPa 粉末 36,45 t?450? PT3109 2、阀杆与闸板(阀瓣)、阀座的材料组合 阀杆材料与闸板(阀瓣)、阀座的密封面材料定义为内件(trim)材料。常用的内件材料组合见表2-4，API 600《石油和天然气工业用阀盖螺栓连接的钢制闸阀》规定的内件材料组合见表2-5。 表2-4 常用的内件材料组合 阀杆材料 密封面材料 阀杆材料 密封面材料 13Cr 13Cr/13Cr 321 321/321 13Cr 13Cr/STL 321 321/STL 13Cr STL/STL 321 STL/STL 13Cr 13Cr/ Monel 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti/1Cr18Ni9Ti 17-4PH STL/STL 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti/STL 17-4PH 17-4PH/17-4PH 1Cr18Ni9Ti STL/STL Monel Monel/ Monel 1Cr18Ni12Mo2Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti/1Cr18Ni12Mo2Ti 304 304/304 1Cr18Ni12Mo2Ti 1 Cr18Ni12Mo2Ti/STL 304 304/STL 1Cr18Ni12Mo2Ti STL/STL 20号合金 20号合金/20号合金 304 STL/STL 316 316/316 Hastelloy B Hastelloy B/ Hastelloy B 316 316/STL Hastelloy C Hastelloy C/ Hastelloy C 316 STL/STL F51 F51/ F51 304L 304L/304L F51 F51/STL 304L 304L/STL 38CrMoALA STL/STL 304L STL/STL 25Cr2Mo1V A STL/STL 316L 316L/316L 4Cr10Si2Mo STL/STL 316L 316L/STL 4Cr14Ni14W2Mo STL/STL 316L STL/STL Inconel Inconel/ Inconel 注:(1)表中所列的材料组合仅是各种材料组合中的一部分，根据工况条件的不同应以使用条件为依据来先材，或根据合同要求确定。 (2)表中13Cr表示Cr13系不锈钢，如1Cr13、2Cr13等。 (3)STL即STELLITE(硬质合金如钴基硬质合金等)。 (4)Monel即蒙耐尔合金，Hastelloy即哈氏合金。Inconel即因科镍尔合金。 (5)用斜杠分开的两种材料，阀座密封面材料可选用两种材料之一，闸板(阀瓣)密封面材料为另一种。 表2-5 API 600规定的内件材料组合 密封面 阀杆材料类型 硬度HB 密封件号 材料类型 硬度 1 13Cr ?HB250 4 13Cr ?HB750 200,275 5或5A 13Cr HF ?HB350 6 13Cr/NiCu ?HB750/?HB175 7 13Cr/13Cr ?HB250/?HB750 8,8A 13Cr/ HF ?HB250/?HB350 18Cr-8Ni 2 18Cr-8Ni 不规定 25Cr-20Ni 3 25Cr-20Ni 镍铜合金 9 镍铜合金 11或11A 镍铜合金/ HF 不规定/?HB350 不规定 不规定 10 18Cr-8Ni-Mo 18Cr-8Ni-Mo 12或12A 不规定/?HB350 18Cr-8Ni-Mo/ HF 不规定 13 19Cr-29Ni 19Cr-29Ni 14或14A 不规定/?HB350 19Cr-29Ni/ HF 注:(1)阀杆材料应使用锻件。 (2)13 Cr类型材料不应使用易切削钢。 (3)密封件号1的密封副硬度差?HB50。 (4)密封件号1和4至8A的上密封套表面硬度?HB250。 (5)HF为CoCr或NiCr，合金词尾A适用于NiCr合金。 (6)表中斜杠分开的两种材料，阀座密封面可选用两种材料之一，闸板密封面为另一种材料。 第三节 焊接材料 焊接主要应用于阀门密封面的堆焊，铸件缺陷的补焊和产品结构要求焊接的地方。焊接材料的选用与其工艺方法有关，手工电弧焊、等离子喷焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊，所用的材料各不相同。我们这里只介绍最普遍最常用的焊接方法——手工电弧焊所用的各种材料。密封面堆焊材料在第二节内件材料中已有介绍，本章重点介绍铸件补焊，结构焊的手工电弧焊所用的各种电焊条。 1、对焊工的要求 焊工应通过中华人民共和国劳动人事部制订的《锅炉压力容器焊工考试规则》基本知识与操作考试，持有合格证，并在有效期内亦可从事焊接作业。 阀门属于压力容器，焊工的技术水平和焊接工艺直接影响产品质量以及安全生产，所以对焊工严格要求是十分重要的，在阀门生产企业中焊接是个特殊工序，特殊工序就要有特殊的手段，包括人员、设备、材料的管理和控制等。 2、对焊条的保管要求 (1)注意环境湿度防止焊条受潮，要求空气中的相对湿度,60%，并离开地面与墙壁一定距离(约30cm)。 (2)分清焊条型号，规格不能混淆。 (3)运输 堆放过程应注意不要损伤药皮。特别对不锈钢焊条、铸铁焊条等更要小心。 3、阀门产品上用于铸件补焊、结构焊常用的焊条 阀门产品上用于铸件补焊、结构焊常用的焊条牌号见表3-1。 表3-1 常用焊条牌号 类 别 牌 号 型 号 标 准 AWS J422 E4303 J502 E5003 碳钢焊条 GB/T 5117 J507 E5015 E7015 *CHE508-1 E5018-1 E7018-1 R507 E1-5MoV-15 E502-15 A102 E0-19-10-16 E308-16 A132 E0-19-10Nb-16 E347-16 A002 E00-19-10-16 E308L-16 A202 E0-18-12Mo2-16 E316-16 不锈钢焊条 GB/T 983 A212 E0-18-12MoNb-16 E318-16 A022 E00-18-12Mo2-16 E316L-16 A302 E1-23-13-16 E309-16 A402 E2-26-21-16 E310-16 铬 202 E1-13-16 E410-16 R337 E5515-B2-VNb 低合金耐热钢R107 E5015-A1 E7015-A1 焊 条 R307 E5515-B2 E8015-B2 GB/T 5118 R407 E6015-B3 E9015-B3 温707Ni E5515-C1 低合钢焊条 温907Ni E5515-C2 E8015-C2 GB/T 5118 温107Ni E7015-G Monel焊条 R-M3NiCu7 ERNiCu-7 H0Cr20Ni10Ti H0Cr21Ni10 不锈钢焊丝 H0Cr19Ni12Mo2 GB/T 4241 H00Cr21Ni10 H00Cr19Ni12Mo2 * CHE 508-1相当于国内焊条厂牌号GB E5018-1。 4、承压铸件补焊用焊条 (1)基体材料为WCB、WCC采用GB/T 5117 J502(型号E5003)或J507(型号E5015)。 (2)基体材料为奥氏体不锈钢类，焊条选用见表3-2。 (3)基体材料为低合金耐热钢类，焊条选用见表3-3。 (4)基体材料为低温钢类，焊条选用见表3-4。 表3-2 奥氏体不锈钢承压铸件补焊焊条选用 铸件热处理后和试压渗漏的 铸件热处理前或铸件外表面 补焊焊条 一般缺陷的补焊焊条 基体材料 牌号 型 号 牌号 型 号 CF8 ZG0Cr18Ni9 A102 E0-19-10-16 ZG0Cr18Ni9Ti ZG1Cr18Ni9Ti A132 E019-10Nb-16 A132 E019-10Nb-16 CF3 ZG00Cr18Ni10 A002 E00-19-10-16 A002 E00-19-10-16 CF8M ZG0Cr18Ni12Mo2Ti A212 E0-18-12Mo2Nb-16 A202 E0-18-12Mo2-16 A212 E0-18-12Mo2Nb-16 CF3M A022 E00-18-12Mo2-16 A022 E00-18-12Mo2-16 表3-3 低合金耐热钢承压铸件补焊焊条选用 焊 条 基 体 材 料 牌号 型 号 ZG1Cr5Mo C5 R507 E1-5MoV-15 WC1 R107 E5015-A1 WC6 ZG20CrMo R307 E5515-B2 WC9 R407 E6015-B3 ZG20CrMoV ZG15Cr1Mo1V R337 E5515-B2-VNb 表3-4 低温钢类承压铸件补焊焊条选用 焊 条 基 体 材 料 牌 号 型 号 LCB LCC CHE508-1 E5018-1 AWS 7018-1 LC1 R107 E5015-A1 温707 Ni LC2 E5515-C1 温907 Ni E5515-C2 LC3 温107 Ni E7015-G 5、铸件的焊补 (1)铸件如有包砂、裂纹、气孔、砂眼、疏松等缺陷允许补焊，但在补焊前必须将油污、铁锈、水份、缺陷切除干净。切除缺陷后用砂轮打磨出金属光泽，其形状要平滑，有一定坡度，不得有尖棱存在。 (2)承压铸件上有严重的穿透性裂纹、冷隔、蜂窝状气孔、大面积疏松或无法清除缺陷处，或补焊后无法修整打磨处不允许补焊。 (3)承压铸件试压渗漏的重复焊补次数不得超过两次。 (4)铸件补焊后必须打磨平整光滑，不得留有明显的补焊痕迹。 (5)补焊后的无损检测要求按有关标准规定。 6、焊后的消除应力处理 (1)重要的焊接件如保温夹套焊缝，阀座锒焊于阀体上的焊缝，要求焊后处理的堆焊密封面等，以及承压铸件焊补超过规定范围的，焊后均要消除焊接应力。无法进炉处理的也可采用局部消除应力的方法，消除焊接应力的工艺可参考焊条说明书进行。 (2)焊补深度超过壁厚约20%或25mm(取小值)或面积大于65cm2或试压渗漏的焊补，焊后都要进行消除焊接应力处理。 7、焊接工艺评定 正确的选择焊条只是焊接这道特殊工序中的一个重要环节，只正确选用焊条如果没有前面诸条内容的保证也无法获得良好的焊接质量。 由于手工电弧焊的焊接质量和焊条本身的质量、焊条的规格、母材、母材的厚度、焊层的厚度、焊接位置、预热温度、采用的电流(交流或直流)极性的变化(焊条接正极—反接，焊条接负极—正接)、层间温度、焊后处理等都有关系，所以正式生产前要进行工艺评定，也 即先进行验证，验证在给定的条件下所采取的措施是否能保证施焊产品的质量。这些给定条件也即重要参数一但发生变化，就要重新进行评定。堆焊和补焊、锒焊(按对接焊)规定的重要参数不一样，要注意这些重要参数的变化。 阀门产品中需要进行焊接工艺评定的有密封面堆焊，阀座与阀体锒焊(按对接焊评定)和承压铸件的补焊。 具体的工艺评定方法可参看ASME《锅炉压力容器规范》第?卷——焊接和纤焊工艺评定标准和我国《压力容器焊接工艺评定》。 第四节 垫片 常用的垫片有非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。非金属垫片也称软垫片，如石棉橡胶板、橡胶、聚四氟乙烯等，软垫片用于温度、压力都不高的场合。半金属垫片由金属材料和非金属材料组合而成，如柔性石墨复合垫、缠绕式垫片、金属包覆垫等。半金属垫片比非金属垫片承受的温度、压力范围较广。金属垫片全部由金属制作，有波形、齿形、椭圆形、八角形、透镜垫、锥面垫等。金属垫片用于高温高压场合。 1、非金属垫片使用条件 非金属垫片使用条件见表4-1。 表4-1 非金属垫片使用条件 名 称 代 号 压力等级MPa 适用温度? 天然橡胶 -50,90 NR 2.0 氯丁橡胶 -40,100 CR 2.0 丁腈橡胶 -30,110 NBR 2.0 丁苯橡胶 -30,100 SBR 2.0 乙丙橡胶 -40,130 EPDM 2.0 氟橡胶 -50,200 Viton 2.0 石棉橡胶板 XB350 2.0 ?300 XB450 P?t?650 MPa?? 耐油石棉橡胶板 NY400 改性或填充聚四氟乙烯 -196,260 5.0 2、半金属垫片使用条件 (1)柔性石墨复合垫使用条件见表4-2。 表 4-2 柔性石墨复合垫使用条件 芯板及包边材料 压力等级MPa(磅级) 适用温度? 低碳钢 2.0,11.0(150,600) 450 2.0,11.0(150,600) 0Cr18Ni9 650* * 用于氧化性介质时?450? (2)金属包覆垫使用条件见表4-3。 表4-3 金属包覆垫使用条件 包覆金属材料* 填充材料 压力等级MPa(磅级) 适用温度? HB 纯铝板L3 40 200 纯铜板T3 60 300 石棉橡胶板 2.0,15.0(150,900) 镀锡薄钢板 90 400 镀锌薄钢板08F 0Cr18Ni9 00Cr19Ni10 187 500 00Cr17Ni14Mo2 注:* 也可采用其他材料。 (3)缠绕式垫片使用条件见表4-4。 表 4-4 缠绕式垫片使用条件 金属带材料? 非金属带材料 压力等级MPa(磅级) 适用温度? 柔性石墨 0Cr18Ni9 650? 柔性石墨 2.0,26(150,1500) 0Cr17Ni12Mo2 聚四氟乙烯 00Cr17Ni14Mo2 200 注:? 也可采用其他金属带材 ? 用于氧化性介质时?450? (4)齿形组合垫使用条件见表4-5。 表 4-5 齿形组合垫使用条件 齿形环材料? 覆盖层材料? 压力等级MPa(磅级) 适用温度? 剖 面 10或08 450 柔性石墨 2.0,42(150,2500) 540? 0Cr13 650? 0Cr18Ni9 聚四氟乙烯 0Cr17Ni12Mo2 200 注:? 也可采用其他材料 ? 用于氧化性介质?450? 3、金属垫片使用条件 金属垫片使用条件表4-6。 表4-6 金属垫片使用条件 材 料? HB max? 压力等级MPa(磅级) 适用温度? 10或08 120 450 0Cr13 170 540 2.0,42(150,2500) 0Cr18Ni9 160 600 0Cr17Ni12Mo2 注:?也可采用其他材料 ?金属环垫材料的硬度值应比法兰材料的硬度值低30,40 HB 4、其他资料中介绍的金属垫片使用条件 其他资料中介绍的金属垫片使用条件见表4-7。 表 4-7 其他资料中介绍的金属垫片使用条件 材 料 适用温度? HB max 软 铁 90 450 08或10 120 450 0Cr13 140 540 00Cr17Ni14Mo2 150 450 1Cr18Ni9Ti 160 600 0Cr18Ni12Mo2Ti 160 600 0Cr18Ni9 160 600 5、注意事项 (1)阀门中法兰垫片的尺寸是没有标准的，垫片的厚度可以参照管道法兰垫片的有关标准，因垫片用的板材、带材都是有一定规格的，不能想要多厚就有多厚。 (2)垫片用聚四氟乙烯材料时在结构上要考虑防止冷流。 (解决办法是垫片加内环，外圆由止口定位。 3)采用缠绕式垫片在结构上要防止垫片压散， (4)垫片的选用不只是温度、压力，还要考虑介质的腐蚀性。 第五节 填 料 填料是动密封的填充材料，用来填充填料室空间以防止介质经由阀杆和填料室空间泄漏。 填料密封是阀门产品的关键部位之一，要想达到好的密封效果一方面是填料自身的材质，结构要适应介质工况的需要，另方面则是合理的填料安装方法和从填料函的结构上考虑来保证可靠的密封。 1、对填料自身的要求 (1)降低填料对阀杆的摩擦力; (2)防止填料对阀杆和填料函的腐蚀; (3)适应介质工况的需要。 2、常用填料品种 国外资料介绍用于各种工况条件下的填料品种达40余种，而我们通用阀门中最常用的不过几种或十几种。 (1) 盘根型 a. 橡胶石棉盘根:XS250F、XS350F、XS450F、XS550F b. 油浸石棉盘根:YS450F、YS350F、YS450F c. 浸聚四氟乙烯石棉盘根 d. 柔性石墨编织填料:根据增强材料的不同可分别耐温300?、450?、600?、650?、850? e. 聚四氟乙烯编织填料、膨胀聚四氟乙烯方型编织填料 f. 半金属编织填料:以夹有不锈钢丝、铜丝的石棉作为芯子，外表用夹铜丝、不锈钢丝、蒙乃尔丝、因科镍尔丝的石棉线编织起来，根据用途其表面用石墨、云母、二硫化钼润滑剂处理。也有的以石棉为芯，用润滑的涂石墨的铜箔扭制而成。 (2)成型填料 成型填料即压制成型的填料，其品种有: a、橡胶 b、尼龙 c、聚四氟乙烯 d、填充聚四氟乙烯(增强聚四氟乙烯)增强材料为玻璃纤维，一般为8,15%玻璃纤维。 JB 1714标准中规定的填充聚四氟乙烯为:聚四氟乙烯+20%玻璃纤维+5%MoS2 聚四氟乙烯+20%玻璃纤维+5%石棉 e、柔性石墨环 3、注意事项 (1)盘根型填料切断时用45?切口，安装时每圈切口相错180?。 (2)在高压下使用聚四氟乙烯成型填料时要注意其冷流特性。 (S450F(看温度情况)3)柔性石墨环单独使用密封效果不好，应与柔性石墨编织填料或Y 组合使用，填料函中间装柔性石墨环，两端装编织填料，也可隔层装配，即一层柔性石墨一层编织材料，也可填料函中间放隔环，隔环上下分别成两组组合装配的填料。 (4)石墨对阀杆、填料函壁有腐蚀，使用中应选择加缓蚀剂量盘根。 (5)柔性石墨在王水、浓硫酸、浓硝酸等介质中不适用。 (6)填料函的尺寸精度、表面粗糙度、阀杆尺寸精度和表面粗糙度是影响成型填料密封性的关键。 (7)API 6D标准关于使用石棉或其代用材料的重要信息中提到:由于石棉与某些严重危害身体健康的疾病有关，其中有些甚至是致命的，如肺癌。因此，目前正在使用和开发许多代用材料以取代在某些场合石棉的使用。 第六节 紧固件 阀门产品上用的紧固件主要指的是阀门中法兰用的螺栓和螺母，这个部位的紧固件是重要连接件。 、紧固件的选用原则 1 (1)按产品标准规定，产品标准如何规定就如何选用。 (2)根据用户提出的要求确定。 (3)根据工况条件,如工作温度、工作压力、环境状况、垫片的类型等综合考虑。 (4)参照有关的管道法兰用的紧固件材料及对紧固件的要求确定材料。 2、常用的紧固件材料(螺柱、螺母配对) 常用的紧固件材料(螺柱、螺母配对)见表6-1至6-8。 表6-1 常用紧固件材料 螺柱 螺母 温度 max? 螺柱 螺母 温度 max? 35 25 425 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 600 35、45 35CrMo 425 0Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2 600 35CrMo 30CrMo 500 25Cr2Mo1VA 25Cr2MoVA 600 25Cr2MoVA 30CrMo 550 25Cr2MoVA 35CrMo 600 表6-2 GB 150 螺柱、螺母材料组合 螺柱 螺母 温度 ? 螺柱 螺母 温度 ? ,-20,550 25Cr2MoVA 25Cr2MoVA ,-20,300 35 Q235A 35CrMoA ,-20,500 35CrMoVA 35CrMoVA ,-20,350 ,-20,600 35 15 1Cr5Mo 1Cr5Mo 40MnB、35、40Mn、45 ,-20,400 1Cr13、2Cr13 ,-20,450 2Cr13 40MnVB 40Cr -100,500 ,-20,550 30CrMoA 30CrMoA 25Cr2MoVA 0Cr19Ni9* 40Mn、45 ,-20,400 -196,700 0Cr19Ni9 35CrMoA 30CrMoA -100,500 -196,700 0Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2 35CrMoA ,-20,500 25Cr2MoVA 30CrMoA * GB/T 1220-92为0Cr18Ni9 表6-3 国标法兰用螺栓螺母材料 公称压力 材料牌号 温度 max? 材料牌号 公称压力 MPa 温度 max? MPa Q235A ?2.5 25Cr2Mo1VA 550 300 35 ?5.0 20Cr1Mo1VNbB ?42.0 570 35CrMo 500 20Cr1Mo1VTiB ?42.0 25Cr2MoVA 550 2Cr12WMoVNbB 600 表6-4 低温管道法兰用螺栓、螺母 螺 栓 使 用 螺 栓 螺栓试验 使用温度 使 用 螺母试验螺母材料 材 料 状 态 规 格 温度? ? 状 态 温度? ?M22 -30 A3、AY3 正火 M24,M48 正火 35 -20 -30 15 ?M48 免作 -30 40Cr 35 正火 或 40MnB -40 40 -40 调质 调质 40MnVB 40Mn ?M56 30Mn2 35CrMoA 调质 -100 -100 30CrMo -70 30CrMoA 35CrMo 0Cr18Ni9 ?M48 0Cr18Ni9 固溶 免作 固溶 免作 -196 0Cr17Ni12Mo2 ?M32 0Cr17Ni12Mo2 表6-5 专用级紧固件材料要求 机械性能 ? 牌 号 标 准 热处理制度 规 格 σb σs HB δ5 % MPa 234,285 30CrMo — — — — ,M24 269,321 调 质 835 735 13 GB/T 3077 (回火?550?) ,M24,M80 234,285 35CrMo 805 685 13 ,M80 234,285 735 590 13 269,321 调 质 ?M48 835 735 15 25Cr2MoVA GB/T 3077 (回火?600?) ,M48 245,277 805 685 15 固 溶 0Cr18Ni9 GB/T 1220 — 520 206 40 ?187 0Cr17Ni12Mo2 — 表6-6 PN 16.0,32.0MPa双头螺柱 σb σs δ ψ α k 钢 号 备 注 MPa % N?m/cm2 HB ? 207,240 40 580 340 19 60 45 250,302 40MnB 900 750 JB/T 2773 15 80 214,286 35CrMoA 800 600 50 187,229 40 568 333 19 45 49 中石化 管道器材 241,285 35CrMo 784 588 15 50 78.4 表6-7 PN 16.0,32.0MPa螺母 σb σs δ ψ α k 钢 号 备 注 MPa % N?m/cm2 HB ? 179,217 35 540 320 20 70 187,229 40Mn 600 360 17 45 60 JB/T 2775 235,277 40Cr 800 600 15 80 149,170 25 451 274 23 50 49 中石化 管道器材 197,241 20CrMo 686 490 16 45 78.4 表6-8 PN 16.0,32.0MPa螺栓、螺母配对 螺栓材料 40 40MnB 35CrMoA 40 35CrMo 螺母材料 35 40Mn 40Cr 25 20CrMo 备 注 中石化管道器材 JB/T 2773 JB/T 2775 3、关于阀门中法兰紧固件选材中的说明 (1) 表6-1至表6-8是根据有关管道法兰标准中规定的紧固件选配情况列出的。阀门中法兰用紧固件如何选材，没有标准规定。有的产品只规定中法兰螺栓根部总面积上的拉应力不超过多少，及材料的类型，如中法兰螺栓应使用合金钢，螺母采用优质碳素钢，并无具体的规定。在具体应用中,阀门中法兰螺栓、螺母的选材可参考管道法兰标准中的规定。 (2) 阀门中法兰紧固件一般均需热处理后使用。经过热处理达到一定的力学性能才能充分发挥材料的作用。 根据产品的需要有的高压阀门其紧固件要作力学性能检验。但对于一般产品而言，紧固件所用的材料达到一定硬度要求即可满足使用要求，而硬度要求是通过产品设计来确定，由热处理来实现的。由于材料的硬度和其σb、σs之间有一定关系，知道了硬度也即大约知道σb、σs的范围。 对于按国外标准制作的阀门，如果紧固件采用国外牌号则要注意这个牌号不只是化学成分符合此牌号要求，其力学性能也要达到要求。 (3)API 6D《管线阀门》规定用于低于-29?的紧固件应按ASTM A 320《低温用合金钢螺栓材料规格》作低温冲击试验，其夏比V型切口冲击功三个试样平均值要达到27J。 4、美标阀门用紧固件 4.1美标阀门用紧固件采用的标准 ASTM A 193《高温设备用合金钢和不锈钢螺栓材料》 ASTM A 194《高温和高压设备用碳素钢与合金钢螺栓和螺母材料规格》 ASTM A 320《低温用合金钢螺栓材料规格》 4.2常用的美标阀门用螺栓、螺母材料配对 常用的美标阀门用螺栓、螺母材料配对见表6-9。 表6-9 美标阀门用螺栓、螺母材料配对 螺栓 螺母 适用范围 标准 牌号 标准 牌号 -29,425? B7 2H -29,425?执行NACE标准的抗硫B7M 2HM 阀 ASTM A -29,593? 193 B16 7 ASTM A 194 B8 8 -196,700? B8M 8M ASTM A -46,-101?低温阀 L7 4 320 第二章 铸铁阀门和铜合金阀门 铸铁阀门是国民经济发展建设中不可缺少的管路附件，广泛用于水道、建筑、煤气、船舶、消防、石油化工等领域。铸铁的优点在于溶解温度低、耗能少、金属流动性好，适于铸造形状复杂的零件。此外，工艺成品率高、切削性能好，并且由于铸铁组织中含有石墨，它可夹杂在腐蚀生成物中间防止腐蚀继续进行。因此，铸铁有一定的耐腐蚀性，其耐水性比碳钢强，在一定条件下，也可耐碱腐蚀，缺点是耐酸性弱、韧性低，属脆性材料，使用中要尤其注意它的脆性。 铸铁是铁(Fe)、碳(C)、硅(Si)三种元素组成的合金。通过在该合金中添加其它元素或改变熔解方法、冷却条件、进行热处理等，可得到组织、机械强度不同的各种铸铁。 制作阀门承压件的铸铁主要有灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁，分别在不同工况条件下使用。 第一节 铸铁阀门的主体材料 1、灰铸铁 1.1适用范围 灰铸铁阀门用于公称压力PN?1.0MPa，温度-10,200?的水、蒸气、油品等介质。 1.2常用的灰铸铁牌号 制作阀门承压件的灰铸铁材料牌号见表2-1-1。 表2-1-1 灰铸铁承压件材料牌号 材料状态 国别 标准 材料牌号 备注 GB/T 12226是用于阀门、法兰、HT200 管件等承压的石墨为片状的灰铸HT250 GB/T 12226 灰铸铁铸件 中国 铁件，是阀门的专业标准。 HT300 GB/T 9439 GB/T 9439不是范指阀门的灰铸 HT350 铁件标准。 A级 最小抗拉强度145MPa 灰铸铁铸件 美国 ASTM A126 B级 最小抗拉强度214MPa C级 最小抗拉强度283MPa 2、可锻铸铁 2.1适用范围 可锻铸铁阀门用于公称压力PN?2.5MPa温度-29,300?的水蒸气、空气、油品等介质，一般制作DN?65的截止阀、升降式止回阀。 2.2常用的可锻铸铁牌号 制作阀门承压件的可锻铸铁牌号见表2-1-2。 表2-1-2 可锻铸铁承压件材料牌号 材料状态 国别 标准 材料牌号 备注 KTH300-06 ASTM A 47 32510近似KTH300-8 中国 GB/T 5679 对应GB/T 5679的KTH350-10 KTH350-10 可锻铸铁铸件 KTH370-12 ASTM A 47 35018近似ASTM牌号 UNS牌号 对应GB/T 5679的 美国 ASTM A 47 32510 F22200 KTH370-12 35018 F22400 3、球墨铸铁 3.1适用范围 ?的水、蒸气、油品等介质。 球墨铸铁阀门用于公称压力PN?4.0MPa、温度-29,350 3.2常用的球墨铸铁牌号 制作阀门承压件的球墨铸铁牌号见表2-1-3。 表2-1-3 球墨铸铁承压件材料牌号 材料状态 国别 标准 材料牌号 备注 GB/T 12227是用于阀门、管QT400—15 件、法兰承压件的阀门专业GB/T 12227 QT400—18 中国 标准。 QT450—10 GB/T 1348不是范指阀门的GB/T 1348 QT500—7 球墨铸铁铸件标准 球墨铸铁铸ASTM牌号 UNS编号 备注 件 ASTM A 395 表中UNS编号仅对应60—40—18 F32800 ASTM A 536 65—45—12 F33100 美国 ASTM A 536 ASTM A 395中无对应的80—55—06 F33800 UNS编号 主要作阀杆螺母用 ASTM A 439 D—2 F43000 第二节 铸铁阀门的其它零件材料 其它零件指除主体(承压件)外的内件材料(阀杆、密封面)、垫片、填料和紧固件，其材 料牌号见表2-2-1。 表2-2-1 铸铁阀门阀杆、密封面、垫片、填料、紧固件材料 名称 标准 材料牌号 备注 ASTM A 182 F6a 阀杆 410 、420 ASTM A 276 1Cr13、2Cr13 GB/T 1220 铸铝黄铜 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 铸锰黄铜 GB/T 1175 ZCuZn38Mn2Pb2 ZCuAl9Mn2、ZCuAl10Fe3 铸铝青铜 密封面 1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti GB/T 1220 聚四氟乙烯(PTFE) HG 2—538 适用范围参照表 橡胶 2-1 XB350、XB450 橡胶石棉板 GB/T 3985 垫片 GB/T 2598 1Cr13 / XB450 缠绕式垫片 GB/T 3985 1Cr18Ni9 / XB450 聚四氟乙烯(PTFE) HG 2—538 填料 柔性石墨环 JB/T 6617 螺栓35 / 螺母25 GB/T 699 螺固件 螺栓30CrMo、35CrMo / 螺母35、45 GB/T 3077/GB/T 699 第三节 铜合金阀门主要零件材料 铜合金阀门用于公称压力PN?2.5MPa的水、海水、氧气、空气、油品等介质，一般情况下用于中低压阀门，也可用于常温高压的小口径气瓶阀。铜具有良好的塑性和耐低温性能，但强度较低，可用于温度?-196?的低压阀门。选择合适的铜合金牌号也可用于工作压力?3.0MPa的氧气管路阀门，但铜不耐氨的腐蚀，对某些化工产品会产生腐蚀或污染介质，因而某些化工产品用的阀门禁止用铜内件，甚至外部零件也不准用铜制作。 铜合金阀门的主要零件材料见表2-3-1。 表2-3-1 铜合金阀门主要零件材料 名称 标准 材料牌号 备注 ZCuSn3Zn11Pb4 铸锡青铜 ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn10Zn2 GB/T 1176 铸硅黄铜用于氧气主体 ZCuZn16Si4 阀 (承压件) 及 ZCuAl9Mn2、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 铸铝青铜 密封面 ZCuAl10Fe3 H62 黄铜 GB/T 4424 HPb59—1 QAl9—2、QAl9—4 铝青铜 GB/T 4429 1Cr13、2Cr13 不锈钢 GB/T 1220 阀杆 1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti QAl9-2、QAl9-4 铝青铜 GB/T 4429 聚四氟乙烯(PTFE) HG 2—538 YS250F、YS350F、YS450F 油浸石棉盘根 JC 68 填料 油浸石墨石棉盘根 浸聚四氟乙烯石棉盘根 聚四氟乙烯(PTFE) HG 2—538 0Cr18Ni9 / PTFE、0Cr18Ni9 / 柔性石填料 缠绕式垫片 GB/T 4622.3 墨 不锈钢柔性石墨复合垫 HG 20608 螺栓35 / 螺母25 GB/T 699 GB/T 3077 / GB/T 螺栓30 CrMo、35CrMo / 螺母35、45 紧固件 699 GB/T 1220 / GB/T 螺栓1Cr18Ni9/螺母1Cr18Ni9 1220 电厂分散控制系统故障分析与处理 作者: 单位: 摘要:归纳、分析了电厂DCS系统出现的故障原因，对故障处理的过程及注意事项进行了说明。为提高分散控制系统可靠性，从管理角度提出了一些预防措施建议，供参考。 关键词:DCS 故障统计分析 预防措施 随着机组增多、容量增加和老机组自动化化改造的完成，分散控制系统以其系统和网络结构的先进性、控制软件功能的灵活性、人机接口系统的直观性、工程设计和维护的方便性以及通讯系统的开放性等特点，在电力生产过程中得到了广泛应用，其功能在DAS、MCS、BMS、SCS、DEH系统成功应用的基础上，正逐步向MEH、BPC、ETS和ECS方向扩展。但与此同时，分散控制系统对机组安全经济运行的影响也在逐渐增加;因此如何提高分散控制系统的可靠性和故障后迅速判断原因的能力，对机组的安全经济运行至关重要。本文通过对浙江电网机组分散控制系统运行中发生的几个比较典型故障案例的分析处理，归纳出提高分散系统的可靠性的几点建议，供同行参考。 1 考核故障统计 浙江省电力行业所属机组，目前在线运行的分散控制系统，有TELEPERM-ME、MOD300，INFI-90，NETWORK-6000， MACS?和MACS-?，XDPS-400，A/I。DEH有TOSAMAP-GS/C800， DEH-IIIA等系统。笔者根据各电厂安全简报记载，将近几年因分散控制系统异常而引起的机组故障次数及定性统计于表1 表1 热工考核故障定性统计 2 热工考核故障原因分析与处理 根据表1统计，结合笔者参加现场事故原因分析查找过程了解到的情况，下面将分散控制系统异常(浙江省电力行业范围内)而引起上述机组设备二类及以上故障中的典型案例分类浅析如下: 2.1 测量模件故障典型案例分析 测量模件“异常”引起的机组跳炉、跳机故障占故障比例较高，但相对来讲故障原因的分析查找和处理比较容易，根据故障现象、故障首出信号和SOE记录，通过分析判断和试验，通常能较快的查出“异常”模件。这种“异常”模件有硬性故障和软性故障二种，硬性故障只能通过更换有问题模件，才能恢复该系统正常运行;而软性故障通过对模件复位或初始化，系统一般能恢复正常。比较典型的案例有三种: (1)未冗余配置的输入/输出信号模件异常引起机组故障。如有台130MW机组正常运行中突然跳机，故障首出信号为“轴向位移大?”，经现场检查，跳机前后有关参数均无异常，轴向位移实际运行中未达到报警值保护动作值，本特利装置也未发讯，但LPC模件却有报警且发出了跳机指令。因此分析判断跳机原因为DEH主保护中的LPC模件故障引起，更换LPC模件后没有再发生类似故障。另一台600MW机组，运行中汽机备用盘上“汽机轴承振动高”、“汽机跳闸”报警，同时汽机高、中压主汽门和调门关闭，发电机逆功率保护动作跳闸;随即高低压旁路快开，磨煤机B跳闸，锅炉因“汽包水位低低”MFT。经查原因系,1高压调门因阀位变送器和控制模件异常，使调门出现大幅度晃动直至故障全关，过程中引起,1轴承振动高高保护动作跳机。更换,1高压调门阀位控制卡和阀位变送器后，机组启动并网，恢复正常运行。 (2)冗余输入信号未分模件配置，当模件故障时引起机组跳闸:如有一台600MW机组运行中汽机跳闸，随即高低压旁路快开，磨煤机B和D相继跳闸，锅炉因“炉膛压力低低”MFT。当时因系统负荷紧张，根据SOE及DEH内部故障记录，初步判断的跳闸原因而强制汽机应力保护后恢复机组运行。二日后机组再次跳闸，全面查找分析后，确认2次机组跳闸原因均系DEH系统三路“安全油压力低”信号共用一模件，当该模件异常时导致汽轮机跳闸，更换故障模件后机组并网恢复运行。另一台200MW机组运行中，汽包水位高?值，?值相继报警后MFT保护动作停炉。查看CRT上汽包水位，2点显示300MM，另1点与电接点水位计显示都正常。进一步检查显示300MM 的2点汽包水位信号共用的模件故障，更换模件后系统恢复正常。针对此类故障，事后热工所采取的主要反事故措施，是在检修中有针对性地对冗余的输入信号的布置进行检查，尽可能地进行分模件处理。 (3)一块I/O模件损坏，引起其它I/O模件及对应的主模件故障:如有台机组 “CCS控制模件故障"及“一次风压高低”报警的同时， CRT上所有磨煤机出口温度、电流、给煤机煤量反馈显示和总煤量百分比、氧量反馈，燃料主控BTU输出消失，F磨跳闸(首出信号为“一次风量低”)。4分钟后 CRT上磨煤机其它相关参数也失去且状态变白色，运行人员手动MFT(当时负荷410MW)。经检查电子室制粉系统过程控制站(PCU01柜MOD4)的电源电压及处理模件底板正常，二块MFP模件死机且相关的一块CSI模件((模位1-5-3，有关F磨CCS参数)故障报警，拔出检查发现其5VDC逻辑电源输入回路、第4输出通道、连接MFP的I/O扩展总线电路有元件烧坏(由于输出通道至BCS(24VDC)，因此不存在外电串入损坏元件的可能)。经复位二块死机的MFP模件，更换故障的CSI模件后系统恢复正常。根据软报警记录和检查分析，故障原因是CSI模件先故障，在该模件故障过程中引起电压波动或I/O扩展总线故障，导致其它I/O模件无法与主模件MFP03通讯而故障，信号保持原值，最终导致 主模件MFP03故障(所带A-F磨煤机CCS参数)，CRT上相关的监视参数全部失去且呈白色。 2.2 主控制器故障案例分析 由于重要系统的主控制器冗余配置，大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。主控制器“异常”多数为软故障，通过复位或初始化能恢复其正常工作，但也有少数引起机组跳闸，多发生在双机切换不成功时，如: (1)有台机组运行人员发现电接点水位计显示下降，调整给泵转速无效，而CRT上汽包水位保持不变。当电接点水位计分别下降至甲-300mm，乙-250mm，并继续下降且汽包水位低信号未发，MFT未动作情况下，值长令手动停炉停机，此时CRT上调节给水调整门无效，就地关闭调整门;停运给泵无效，汽包水位急剧上升，开启事故放水门，甲、丙给泵开关室就地分闸，油泵不能投运。故障原因是给水操作站运行DPU死机，备用DPU不能自启动引起。事后热工对给泵、引风、送风进行了分站控制，并增设故障软手操。 (2)有台机组运行中空预器甲、乙挡板突然关闭，炉膛压力高MFT动作停炉;经查原因是风烟系统I/O站DPU发生异常，工作机向备份机自动切换不成功引起。事后电厂人员将空预器烟气挡板甲1、乙1和甲2、乙2两组控制指令分离，分别接至不同的控制站进行控制，防止类似故障再次发生。 2.3 DAS系统异常案例分析 DAS系统是构成自动和保护系统的基础，但由于受到自身及接地系统的可靠性、现场磁场干扰和安装调试质量的影响，DAS信号值瞬间较大幅度变化而导致保护系统误动，甚至机组误跳闸故障在我省也有多次发生，比较典型的这类故障有: (1)模拟量信号漂移:为了消除DCS系统抗无线电干扰能力差的缺陷，有的DCS厂家对所有的模拟量输入通道加装了隔离器，但由此带来部分热电偶和热电阻通道易电荷积累，引起信号无规律的漂移，当漂移越限时则导致保护系统误动作。我省曾有三台机组发生此类情况(二次引起送风机一侧马达线圈温度信号向上漂移跳闸送风机，联跳引风机对应侧)，但往往只要松一下端子板接线(或拆下接线与地碰一下)再重新接上，信号就恢复了正常。开始热工人员认为是端子柜接地不好或者I/O屏蔽接线不好引起，但处理后问题依旧。厂家多次派专家到现场处理也未能解决问题。后在机组检修期间对系统的接地进行了彻底改造，拆除原来连接到电缆桥架的AC、DC接地电缆;柜内的所有备用电缆全部通过导线接地;UPS至DCS电源间增加1台20kVA的隔离变压器，专门用于系统供电，且隔离变压器的输出端N线与接地线相连，接地线直接连接机柜作为系统的接地。同时紧固每个端子的接线;更换部份模件并将模件的软件版本升级等。使漂移现象基本消除。 (2)DCS故障诊断功能设置不全或未设置。信号线接触不良、断线、受干扰，使信号值瞬间变化超过设定值或超量程的情况，现场难以避免，通过DCS模拟量信号变化速率保护功能的正确设置，可以避免或减少这类故障引起的保护系统误动。但实际应用中往往由于此功能未设置或设置不全，使此类故障屡次发生。如一次风机B跳闸引起机组RB动作，首出信号为轴承温度高。经查原因是由于测温热电阻引线是细的多股线，而信号电缆是较粗的 单股线，两线采用绞接方式，在震动或外力影响下连接处松动引起轴承温度中有点信号从正常值突变至无穷大引起(事后对连接处进行锡焊处理)。类似的故障有:民工打扫现场时造成送风机轴承温度热电阻接线松动引起送风机跳闸;轴承温度热电阻本身损坏引起一次风机跳闸;因现场干扰造成推力瓦温瞬间从99?突升至117?，1秒钟左右回到99?，由于相邻第八点已达85?，满足推力瓦温度任一点105?同时相邻点达85?跳机条件而导致机组跳闸等等。预防此类故障的办法，除机组检修时紧固电缆和电缆接线，并采用手松拉接线方式确认无接线松动外，是完善DCS的故障诊断功能，对参与保护连锁的模拟量信号，增加信号变化速率保护功能尤显重要(一当信号变化速率超过设定值，自动将该信号退出相应保护并报警。当信号低于设定值时，自动或手动恢复该信号的保护连锁功能)。 (3)DCS故障诊断功能设置错误:我省有台机组因为电气直流接地，保安1A段工作进线开关因跳闸，引起挂在该段上的汽泵A的工作油泵A连跳，油泵B连锁启动过程中由于油压下降而跳汽泵A，汽泵B升速的同时电泵连锁启动成功。但由于运行操作速度过度，电泵出口流量超过量程，超量程保护连锁开再循环门，使得电泵实际出水小，B泵转速上升到5760转时突然下降1000转左右(事后查明是抽汽逆止阀问题)，最终导致汽包水位低低保护动作停炉。此次故障是信号超量程保护设置不合理引起。一般来说，DAS的模拟量信号超量程、变化速率大等保护动作后，应自动撤出相应保护，待信号正常后再自动或手动恢复保护投运。 2.4 软件故障案例分析 分散控制系统软件原因引起的故障，多数发生在投运不久的新软件上，运行的老系统发生的概率相对较少，但一当发生，此类故障原因的查找比较困难，需要对控制系统软件有较全面的了解和掌握，才能通过分析、试验，判断可能的故障原因，因此通常都需要厂家人员到现场一起进行。这类故障的典型案例有三种: (1)软件不成熟引起系统故障:此类故障多发生在新系统软件上，如有台机组80%额定负荷时，除DEH画面外所有DCS的CRT画面均死机(包括两台服务器)，参数显示为零，无法操作，但投入的自动系统运行正常。当时采取的措施是:运行人员就地监视水位，保持负荷稳定运行，热工人员赶到现场进行系统重启等紧急处理，经过30分钟的处理系统恢复正常运行。故障原因经与厂家人员一起分析后，确认为DCS上层网络崩溃导致死机，其过程是服务器向操作员站发送数据时网络阻塞，引起服务器与各操作员站的连接中断，造成操作员站读不到数据而不停地超时等待，导致操作员站图形切换的速度十分缓慢(网络任务未死)。针对管理网络数据阻塞情况，厂家修改程序考机测试后进行了更换。另一台机组曾同时出现4台主控单元“白灯”现象，现场检查其中2台是因为A机备份网停止发送，1台是A机备份网不能接收，1台是A机备份网收、发数据变慢(比正常的站慢几倍)。这类故障的原因是主控工作机的网络发送出现中断丢失，导致工作机发往备份机的数据全部丢失，而双机的诊断是由工作机向备份机发诊断，由备份机响应诊断请求，工作机获得备份机的工作状态，上报给服务器。由于工作机的发送数据丢失，所以工作机发不出申请，也就收不到备份机的响应数据，认为备份机故障。临时的解决方法是 当长时间没有正确发送数据后，重新初始化硬件和软件，使硬件和软件从一个初始的状态开始运行，最终通过更新现场控制站网络诊断程序予以解决。 (2)通信阻塞引发故障:使用TELEPERM-ME系统的有台机组，负荷300MW时,运行人员发现煤量突减，汽机调门速关且CRT上所有火检、油枪、燃油系统均无信号显示。热工人员检查发现机组EHF系统一柜内的I/O BUS接口模件ZT报警灯红闪，操作员站与EHF系统失去偶合，当试着从工作站耦合机进入OS250PC软件包调用EHF系统时，提示不能访问该系统。通过查阅DCS手册以及与SIEMENS专家间的电话分析讨论，判断故障原因最大的可能是在三层CPU切换时，系统处理信息过多造成中央CPU与近程总线之间的通信阻塞引起。根据商量的处理方案于当晚11点多在线处理，分别按三层中央柜的同步模件的SYNC键，对三层CPU进行软件复位:先按CPU1的SYNC键，相应的红灯亮后再按CPU2的SYNC键。第二层的同步红灯亮后再按CPU3的同步模件的SYNC键，按3秒后所有的SYNC的同步红灯都熄灭，系统恢复正常。 (3)软件安装或操作不当引起:有两台30万机组均使用Conductor NT 5.0作为其操作员站，每套机组配置3个SERVER和3个CLIENT，三个CLIENT分别配置为大屏、值长站和操作员站,机组投运后大屏和操作员站多次死机。经对全部操作员站的SERVER和CLIENT进行全面诊断和多次分析后，发现死机的原因是:1)一台SERVER因趋势数据文件错误引起它和挂在它上的CLIENT在当调用趋势画面时画面响应特别缓慢(俗称死机)。在删除该趋势数据文件后恢复正常。2)一台SERVER因文件类型打印设备出错引起该SERVER的内存全部耗尽，引起它和挂在它上的CLIENT的任何操作均特别缓慢，这可通过任务管理器看到DEV.EXE进程消耗掉大量内存。该问题通过删除文件类型打印设备和重新组态后恢复正常。3)两台大屏和工程师室的CLIENT因声音程序没有正确安装，当有报警时会引起进程CHANGE.EXE调用后不能自动退出，大量的CHANGE.EXE堆积消耗直至耗尽内存，当内存耗尽后，其操作极其缓慢(俗称死机)。重新安装声音程序后恢复正常。此外操作员站在运行中出现的死机现象还有二种:一种是鼠标能正常工作，但控制指令发不出，全部或部分控制画面不会刷新或无法切换到另外的控制画面。这种现象往往是由于CRT上控制画面打开过多，操作过于频繁引起，处理方法为用鼠标打开VMS系统下拉式菜单，RESET应用程序，10分钟后系统一般就能恢复正常。另一种是全部控制画面都不会刷新，键盘和鼠标均不能正常工作。这种现象往往是由操作员站的VMS操作系统故障引起。此时关掉OIS电源，检查各部分连接情况后再重新上电。如果不能正常启动，则需要重装VMS操作系统;如果故障诊断为硬件故障，则需更换相应的硬件。 (4)总线通讯故障:有台机组的DEH系统在准备做安全通道试验时，发现通道选择按钮无法进入，且系统自动从“高级”切到“基本级”运行，热控人员检查发现GSE柜内的所有输入/输出卡(CSEA/CSEL)的故障灯亮, 经复归GSE柜的REG卡后，CSEA/CSEL的故障灯灭，但系统在重启“高级” 时，维护屏不能进入到正常的操作画面呈死机状态。根据报警信息分析，故障原因是系统存在总线通讯故障及节点故障引起。由于阿尔斯通DEH系统无冗余 配置，当时无法处理，后在机组调停时，通过对基本级上的REG卡复位，系统恢复了正常。 (5)软件组态错误引起:有台机组进行#1中压调门试验时，强制关闭中间变量IV1RCO信号，引起#1-#4中压调门关闭，负荷从198MW降到34MW，再热器压力从2.04MP升到4.0Mpa,再热器安全门动作。故障原因是厂家的DEH组态，未按运行方式进行，流量变量本应分别赋给IV1RCO-IV4RCO，实际组态是先赋给IV1RCO，再通过IV1RCO分别赋给IV2RCO-IV4RCO。因此当强制IV1RCO=0时，所有调门都关闭，修改组态文件后故障消除。 2.5 电源系统故障案例分析 DCS的电源系统，通常采用1:1冗余方式(一路由机组的大UPS供电，另一路由电厂的保安电源供电)，任何一路电源的故障不会影响相应过程控制单元内模件及现场I/O模件的正常工作。但在实际运行中，子系统及过程控制单元柜内电源系统出现的故障仍为数不少，其典型主要有: (1)电源模件故障:电源模件有电源监视模件、系统电源模件和现场电源模件3种。现场电源模件通常在端子板上配有熔丝作为保护，因此故障率较低。而前二种模件的故障情况相对较多:1)系统电源模件主要提供各不同等级的直流系统电压和I/O模件电压。该模件因现场信号瞬间接地导致电源过流而引起损坏的因素较大。因此故障主要检查和处理相应现场I/O信号的接地问题，更换损坏模件。如有台机组负荷520MW正常运行时MFT，首出原因“汽机跳闸"。CRT画面显示二台循泵跳闸，备用盘上循泵出口阀,86?信号报警。5分钟后运行巡检人员就地告知循泵A、B实际在运行，开关室循泵电流指示大幅晃动且A大于B。进一步检查机组PLC诊断画面，发现控制循泵A、B的二路冗余通讯均显示“出错”。43分钟后巡检人员发现出口阀开度小就地紧急停运循泵A、B。事后查明A、B两路冗余通讯中断失去的原因，是为通讯卡提供电源支持的电源模件故障而使该系统失电，中断了与PLC主机的通讯，导致运行循泵A、B状态失去，凝汽器保护动作，机组MFT。更换电源模件后通讯恢复正常。事故后热工制定的主要反事故措施，是将两台循泵的电流信号由PLC改至DCS的CRT显示，消除通信失去时循泵运行状态无法判断的缺陷;增加运行泵跳闸关其出口阀硬逻辑(一台泵运行，一台泵跳闸且其出口阀开度,30度，延时15秒跳运行泵硬逻辑;一台泵运行，一台泵跳闸且其出口阀开度,0度，逆转速动作延时30秒跳运行泵硬逻辑);修改凝汽器保护实现方式。2)电源监视模件故障引起:电源监视模件插在冗余电源的中间，用于监视整个控制站电源系统的各种状态，当系统供电电压低于规定值时，它具有切断电源的功能，以免损坏模件。另外它还提供报警输出触点，用于接入硬报警系统。在实际使用中，电源监视模件因监视机箱温度的2个热敏电阻可靠性差和模件与机架之间接触不良等原因而故障率较高。此外其低电压切断电源的功能也会导致机组误跳闸， 如有台机组满负荷运行，BTG盘出现“CCS控制模件故障”报警，运行人员发现部分CCS操作框显示白色，部分参数失去，且对应过程控制站的所有模件显示白色，6s后机组MFT，首出原因为“引风机跳闸”。约2分钟后CRT画面显示恢复正常。当时检查系统未发现任何异常(模件无任何故障痕迹，过程控制站的通讯卡切换试验正常)。机组重新启动并网运行也未发现任何问题。事后与厂家技术人员一起专题分析讨论，并利用其它机组小修机会对控制系统模拟试验验证后，认为事件原因是由于该过程控制站的系统供电电压瞬间低于规定值时，其电源监视模件设置的低电压保护功能作用切断了电源，引起控制站的系统电源和24VDC、5VDC或15VDC的瞬间失去，导致该控制站的所有模件停止工作(现象与曾发生过的24VDC接地造成机组停机事件相似)，使送、引风机调节机构的控制信号为0，送风机动叶关闭(气动执行机构)，引风机的电动执行机构开度保持不变(保位功能)，导致炉膛压力低，机组MFT。 (2)电源系统连接处接触不良:此类故障比较典型的有:1)电源系统底板上5VDC电压通常测量值在5.10,5.20VDC之间，但运行中测量各柜内进模件的电压很多在5V以下，少数跌至4.76VDC左右，引起部分I/O卡不能正常工作。经查原因是电源底板至电源母线间连接电缆的多芯铜线与线鼻子之间，表面上接触比较紧，实际上因铜线表面氧化接触电阻增加，引起电缆温度升高，压降增加。在机组检修中通过对所有5VDC电缆铜线与线鼻子之间的焊锡处理，问题得到解决。2)MACS-?DCS运行中曾在两个月的运行中发生2M801工作状态显示故障而更换了13台主控单元，但其中的多数离线上电测试时却能正常启动到工作状态，经查原因是原主控5V电源，因线损和插头耗损而导致电压偏低;通过更换主控间的冗余电缆为预制电缆;现场主控单元更换为2M801E-D01，提升主控工作电源单元电压至5.25V后基本恢复正常。3)有台机组负荷135MW时，给水调门和给水旁路门关小，汽包水位急速下降引发MFT。事后查明原因是给水调门、给水旁路门的端子板件电源插件因接触不良，指令回路的24V电源时断时续，导致给水调门及给水旁路门在短时内关下，汽包水位急速下降导致MFT。4)有台机组停炉前，运行将汽机控制从滑压切至定压后，发现DCS上汽机调门仍全开，主汽压力4260kpa，SIP上显示汽机压力下降为1800kpa，汽机主保护未动作，手动拍机。故障原因系汽机系统与DCS、汽机显示屏通讯卡件BOX1电源接触点虚焊、接触不好，引起通讯故障，使DCS与汽机显示屏重要数据显示不正常，运行因汽机重要参数失准手动拍机。经对BOX1电源接触点重新焊接后通讯恢复。5)循泵正常运行中曾发出#2UPS失电报警，20分钟后对应的#3、#4循泵跳闸。由于运行人员处理及时，未造成严重后果。热工人员对就地进行检查发现#2UPS输入电源插头松动，导致#2UPS失电报警。进行专门试验结果表明，循泵跳闸原因是UPS输入电源失去后又恢复的过程中，引起PLC输入信号抖动误发跳闸信号。 (3)UPS功能失效:有台机组呼叫系统的喇叭有杂音，通信班人员关掉该系统的主机电源查原因并处理。重新开 启该主机电源时，呼叫系统杂音消失，但集控室右侧CRT画面显示全部失去，同时MFT信号发出。经查原因是由于呼叫系统主机电源接至该机组主UPS，通讯人员在带载合开关后，给该机组主UPS电源造成一定扰动，使其电压瞬间低于195V，导致DCS各子系统后备UPS启动，但由于BCS系统、历史数据库等子系统的后备UPS失去带负荷能力(事故后试验确定)，造成这些系统失电，所有制粉系统跳闸，机组由于“失燃料”而MFT 。 (4)电源开关质量引起:电源开关故障也曾引起机组多次MFT，如有台机组的发电机定冷水和给水系统离线，汽泵自行从“自动”跳到“手动”状态;在MEH上重新投入锅炉自动后，汽泵无法增加流量。1分钟后锅炉因汽包水位低MFT动作。故障原因经查是DCS 给水过程控制站二只电源开关均烧毁，造成该站失电，导致给水系统离线，无法正常向汽泵发控制信号，最终锅炉因汽包水位低MFT动作。 2.6 SOE信号准确性问题处理 一旦机组发生MFT或跳机时，运行人员首先凭着SOE信号发生的先后顺序来进行设备故障的判断。因此SOE记录信号的准确性，对快速分析查找出机组设备故障原因有着很重要的作用。这方面曾碰到过的问题有: (1)SOE信号失准:由于设计等原因，基建接受过来的机组，SOE信号往往存在着一些问题(如SOE系统的信号分辨力达不到指标要求却因无测试仪器测试而无法证实，信号源不是直接取自现场，描述与实际不符，有些信号未组态等等)，导致SOE信号不能精确反映设备的实际动作情况。有台机组MFT时，光字牌报警“全炉膛灭火”，检查DCS中每层的3/4火检无火条件瞬间成立，但SOE却未捉捕到“全炉膛灭火”信号。另一台机组MFT故障，根据运行反映，首次故障信号显示“全炉膛灭火”，同时有“DCS电源故障”报警，但SOE中却未记录到DCS电源故障信号。这使得SOE系统在事故分析中的作用下降，增加了查明事故原因的难度。为此我省各电厂组织对SOE系统进行全面核对、整理和完善，尽量做到SOE信号都取自现场，消除SOE系统存在的问题。同时我们专门开发了SOE信号分辨力测试仪，经浙江省计量测试院测试合格后，对全省所属机组SOE系统分辨力进行全部测试，掌握了我省DCS的SOE系统分辨力指标不大于1ms的有四家，接近1ms的有二家，4ms的有一家。 (2)SOE报告内容凌乱:某电厂两台30万机组的INFI-90分散控制系统，每次机组跳闸时生成的多份SOE报告内容凌乱，启动前总是生成不必要的SOE报告。经过1)调整SEM执行块参数， 把触发事件后最大事件数及触发事件后时间周期均适当增大。2)调整DSOE Point 清单，把每个通道的Simple Trigger由原来的BOTH改为0TO1，Recordable Event。3)重新下装SEM组态后，问题得到了解决。 (3)SOE报表上出现多个点具有相同的时间标志:对于INFI-90分散控制系统，可能的原因与处理方法是:1)某个SET或SED模件被拔出后在插入或更换，导致该子模件上的所有点被重新扫描并且把所有状态为1的点(此时这些点均有相同的跳闸时间)上报给SEM。2)某个MFP主模件的SOE缓冲区设置太小产生溢出，这种情况下，MFP将会执行内部处理而复位SOE，导致其下属的所有SET或SED子模件中，所有状态为1的点(这些点均有相同跳闸时间)上报给了SEM模件。处理方法是调整缓冲区的大小(其值由FC241的S2决定，一般情况下调整为100)。3)SEM收到某个MFP的事件的时间与事件发生的时间之差大于设定的最大等待时间(由FC243的S5决定)，则SEM将会发一个指令让对应的MFP执行SOE复位，MFP重新扫描其下属的所有SOE点，且将所有状态为1 的点(这些点均有相同的跳闸时间)上报给SEM，。在环路负荷比较重的情况下(比如两套机组通过中央环公用一套SEM模件)，可适当加大S5值，但最好不要超过60秒。 2.7 控制系统接线原因 控制系统接线松动、错误而引起机组故障的案例较多，有时此类故障原因很难查明。此类故障虽与控制系统本身质量无关，但直接影响机组的安全运行，如: (1)接线松动引起:有台机组负荷125MW，汽包水位自动调节正常，突然给水泵转速下降，执行机构开度从64%关至5%左右，同时由于给水泵模拟量手站输出与给水泵液偶执行机构偏差大(大于10%自动跳出)给水自动调节跳至手动，最低转速至1780rpm，汽包水位低低MFT动作。原因经查是因为给水泵液偶执行机构与DCS的输出通道信号不匹配，在其之间加装的信号隔离器，因24VDC供电电源接线松动失电引起。紧固接线后系统恢复正常。事故后对信号隔离器进行了冗余供电。 (2)接线错误引起:某#2 机组出力300MW时,#2B汽泵跳闸(无跳闸原因首出、无大屏音响报警)，机组RB动作，#2E磨联锁跳闸，电泵自启，机组被迫降负荷。由于仅有ETS出口继电器动作记录, 无#2B小机跳闸首出和事故报警，且故障后的检查试验系统都正常，当时原因未查明。后机组检修复役前再次发生误动时，全面检查小机现场紧急跳闸按钮前接的是电源地线，跳闸按钮后至PLC，而PLC后的电缆接的是220V电源火线，拆除跳闸按钮后至PLC的电缆,误动现象消除，由此查明故障原因是是跳闸按钮后至PLC的电缆发生接地，引起紧急跳闸系统误动跳小机。 (3)接头松动引起:一台机组备用盘硬报警窗处多次出现“主机EHC油泵2B跳闸”和“开式泵2A跳闸”等信号误报警，通过CRT画面检查发现PLC的 A路部分I/O柜通讯时好时坏，进一步检查发现机侧PLC的3A、4、5A和6的4个就地I/O柜二路通讯同时时好时坏，与此同时机组MFT动作，首出原因为汽机跳闸。原因是通讯母线B路在PLC4柜内接头和PLC5、PLC4柜本身的通讯分支接头有轻微松动，通过一系列的紧固后通讯恢复正常。 针对接线和接头松动原因引起的故障，我省在基建安装调试和机组检修过程中，通过将手松拉接线以以确认接线 是否可靠的方法，列入质量验收内容，提高了接线质量，减少了因接线质量引起的机组误动。同时有关电厂 制定了热工控设备通讯电缆随机组检修紧固制度，完善控制逻辑，提高了系统的可靠性。 2.8 控制系统可靠性与其它专业的关系 需要指出的是MFT和ETS保护误动作的次数，与有关部门的配合、运行人员对事故的处理能力密切相关，类似的故障有的转危为安，有的导致机组停机。一些异常工况出现或辅机保护动作，若运行操作得当，本可以避免MFT动作(如有台机组因为给煤机煤量反馈信号瞬时至零，30秒后逻辑联锁磨煤机热风隔离挡板关闭，引起一次风流量急降和出口风温持续下跌，热风调节挡板自动持续开至100%，冷风调节挡板由于前馈回路的作用而持续关小，使得一次风流量持续下降。但由于热风隔离挡板有卡涩，关到位信号未及时发出，使得一次风流量小至造成磨煤机中的煤粉积蓄，第5分钟时运行减少了约10%的煤量，约6分钟后热风隔离挡板突然关到位，引起一次风流量的再度急剧下降，之后按设计连锁逻辑，冷风隔离挡板至全开，使得一次风流量迅速增大，并将磨煤机C中的蓄煤喷向炉膛，造成锅炉燃烧产生局部小爆燃，引风机自动失控于这种异常情况，在三个波的扰动后(约1分钟)，炉膛压力低低MFT。当时MFT前7分钟的异常工况运行过程中，只要停运该台磨煤机就可避免MFT故障的发生)。此外有关部门与热工良好的配合，可减少或加速一些误动隐患的消除;因此要减少机组停组次数，除热工需在提高设备可靠性和自身因素方面努力外，还需要热工和机务的协调配合和有效工作，达到对热工自动化设备的全方位管理。需要运行人员做好事故预想，完善相关事故操作指导，提高监盘和事故处理能力。 3 提高热工自动化系统可靠性的建议 随着热工系统覆盖机、电、炉运行的所有参数，监控功能和范围的不断扩大以及机组运行特点的改变和DCS技术的广泛应用，热控自动化设备已由原先的配角地位转变为决定机组安全经济运行的主导因素，其任一环节出现问题，都有导致热控装置部分功能失效或引发系统故障，机组跳闸、甚至损坏主设备的可能。因此如何通过科学的基础管理，确保所监控的参数准确、系统运行可靠是热工安全生产工作中的首要任务。在收集、总结、吸收同仁们自动化设备运行检修、管理经验和保护误动误动原因分析的基础上，结合热工监督工作实践，对提高热工保护系统可靠性提出以下建议，供参考: 3.1 完善热工自动化系统 (1)解决操作员站电源冗余问题:过程控制单元柜的电源系统均冗余配置，但所有操作员站的电源通常都接自本机组的大UPS，不提供冗余配置。如果大UPS电压波动，将可能引起所有操作员站死机而不得不紧急停运机组，但由于死机后所有信号都失去监视，停机也并非易事。为避免此类问题发生，建议将每台机组的部份操作员站与另一台机组的大UPS交叉供电，以保证当本机大UPS电压波动时，仍有2台OIS在正常运行。 (2)对硬件的冗余配置情况进行全面核查，重要保护信号尽可能采取三取二方式，消除同参数的多信号处理和互为备用设备的控制回路未分模件、分电缆或分电源(对互为备用的设备)现象，减少一模件故障引起保护系统误 动的隐患。 (3)做好软报警信号的整理:一台600MW机组有近万个软报警点，这些软报警点往往未分级处理，存在许多描述错误，报警值设置不符设计，导致操作画面上不断出现大量误报警，使运行人员疲倦于报警信号，从而无法及时发现设备异常情况，也无法通过软报警去发现、分析问题。为此组织对软报警点的核对清理，整理并修改数据库里软报警量程和上、下限报警值;通过数据库和在装软件逻辑的比较，矫正和修改错误描述，删除操作员站里重复和没有必要的软报警点，对所有软报警重新进行分组、分级，采用不同的颜色并开通操作员站声音报警，进行报警信号的综合应用研究，使软报警在运行人员监盘中发挥作用。 (4)合理设置进入保护联锁系统的模拟量定值信号故障诊断功能的处理，如信号变化速率诊断处理功能的利用，可减少因接线松动、干扰信号或设备故障引起的信号突变导致系统故障的发生，未设置的应增加设置。 (5)继续做好热工设备电源回路的可靠性检查工作，对重要的保护装置及DCS、DEH系统，定期做好电源切换试验工作，减少或避免由于电源系统问题引起机组跳机等情况发生。 (6)加强对测量设备现场安装位置和测量管路敷设的检查，消除不满足规程要求隐患，避免管路积水和附加的测量误差，导致机组运行异常工况的再次发生。 (7)加强对电缆防损、和敷设途径的防火、防高温情况检查，不符要求处要及时整改，尤其是燃机机组，要避免因烟道漏气烧焦电缆，导致跳机故障的发生。 (8)电缆绝缘下降、接线不规范(松动、毛刺等)、通讯电缆接头松动、信号线拆除后未及时恢复等，引起热工系统异常情况的屡次发生，表明随着机组运行时间的延伸，电缆原先紧固的接头和接线，可能会因气候、氧化等因素而引起松动，电缆绝缘可能会因老化而下降。为避免此类故障的发生，各电厂应将热工重要系统电缆的绝缘测量、电缆接线和通讯电缆接头紧固、消除接线外露现象等，列入机组检修的热工常规检修项目中，并进行抽查验收，对所有接线用手松拉，确认接线紧固，消除接线松动而引发保护系统误动的隐患。 (9)开展热工保护、连锁信号取样点可靠性、保护逻辑条件及定值合理性的全面梳理评估工作，经过论证确认，进行必要的整改，(如给泵过量程信号设计为开再循环门的，可能会引起系统异常，应进行修改)。完善机组的硬软报警、报警分级处理及定值核对，确保其与经审核颁发的热工报警、保护定值表相符。保警信号综合利用 3.2 加强热控自动化系统的运行维护管理 (1)模件吹扫:有些DCS的模件对灰和静电比较敏感，如果模件上的积灰较多可能会造成该模件的部分通道不能正常工作甚至机组MFT，如我省曾有台机组，一个月内相继5次MFT，前四次MFT动作因GPS校时软件有问题，导致历史库、事故追忆、SOE记录时间不一致，事故原因未能查明。在GPS校时软件问题得到处理后发生第五次MFT时，根据记录查明MFT动作原因系DCS主控单元一内部模件未进行喷涂绝缘漆处理，表面积灰严重使内部模件板上元器件瞬间导通，导致控制单元误发网络信号引起。更换该控制单元模件和更改组态软件后，系统 恢复正常运行。因此要做好电子室的孔洞封堵，保持空气的清洁度，停机检修时及时进行模件的清扫。但要注意，有些机组的DCS模件吹扫、清灰后，往往发生故障率升高现象(有电厂曾发生过内部电容爆炸事件)，其原因可能与拨插模件及吹扫时的防静电措施、压缩空气的干燥度、吹扫后模件及插槽的清洁度等有关，因此进行模件工作时，要确保防静电措施可靠，吹扫的压缩空气应有过滤措施(最好采用氮气吹扫)，吹扫后模件及插槽内清洁。 (2)风扇故障、不满足要求的环境温湿度和灰尘等小问题，有可能对设备安全产生隐患，运行维护中加强重视。 (3)统计、分析发生的每一次保护系统误动作和控制系统故障原因(包括保护正确动作的次数统计)，举一反三，消除多发性和重复性故障。 (4)对重要设备元件，严格按规程要求进行周期性测试。完善设备故障、运行维护和损坏更换登记等台帐。 (5)完善热工控制系统故障下的应急处理措施(控制系统故障、死机、重要控制系统冗余主控制器均发生故障)。 (6)根据系统和设备的实际运行要求，每二年修订保护定值清册一次，并把核对、校准保护系统的定值作为一项标准项目列入机组大小修项目中。重要保护系统条件、定值的修改或取消，宜取得制造厂同意，并报上级主管部门批准、备案。 (7)通过与规定值、出厂测试数据值、历次测试数据值、同类设备的测试数据值比较，从中了解设备的变化趋势，做出正确的综合分析、判断，为设备的改造、调整、维护提供科学依据。 3.3 规范热工自动化系统试验 (1)完善保护、联锁系统专用试验操作卡(操作卡上对既有软逻辑又有硬逻辑的保护系统应有明确标志);检修、改造或改动后的控制系统，均应在机组起动前，严格按照修改审核后的试验操作卡逐步进行试验。 (2)各项试验信号应从源头端加入，并尽量通过物理量的实际变化产生。试验过程中如发现缺陷，应及时消除后重新试验(特殊试验项目除外)直至合格。 (3)规范保护信号的强制过程(包括强制过程可能出现的事故事前措施，信号、图纸的核对，审批人员的确认把关，强制过程的监护及监护人应对试验的具体操作进行核实和记录等)，强调信号的强置或解除强置，必须及时准确地作好记录和注销工作。 (4)所有试验应有试验方案(或试验操作单)、试验结束后应规范的填写试验报告(包括试验时间、试验内容、试验步骤、验收结果及存在的问题)，连同试验方案、试验曲线等一起归档保存。 3.4 继续做好基建机组、改造机组、检修机组的全过程热工监督工作 (1)对设备选型、采购、验收、安装、调试、竣工图移交等各个环节严把质量关，确保控制系统和设备指标满足要求。 (2)充分做好控制系统改造开工前的准备工作(包括设计、出厂验收、图纸消化等)。 (3)严格执行图纸，加强检修、改造施工中的图纸修改流程管理，图纸修改应及时在计算机内进行，以 保证图纸随时符合实际;试验图纸应来自确认后的最新版本。 (4)计算机软件组态、保护的定值和逻辑需进行修改或改进时，应严格执行规定的修改程序;修改完毕应及时完成对保护定值清册和逻辑图纸的修改，组态文件进行拷贝，并与保护修改资料一起及时存档。 (5)机组检修时进行控制系统性能与功能的全面测试，确保检修后的控制系统可靠。 3.5 加强培训交流 (1)定期进行人员的安全教育和专业技术培训，不断提高人员的安全意识和专业水平，提高人员对突发事件的准确判断和迅速处理能力。减少检修维护和人为原因引起的热工自动化系统故障。 (2)加强电厂间交流，针对热工中存在的问题，组织专业讨论会，共同探讨解决问题办法。 (3)完善热工保护定值及逻辑修改制度;认真组织学习、严格执行热工保护连锁投撤制度;实行热工保护定值及逻辑修改、热工保护投撤、热工保护连锁信号强制与解除强制监护制。