在電廠各類管網(wǎng)系統(tǒng)中，閥門有“咽喉”之稱。由于閥門性能和質(zhì)量問題造成的泄漏、停產(chǎn)、重大事故，給工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行、人身安全、財(cái)產(chǎn)等帶來了不可估量的損失（如震驚世界的美國三里島核電站事故）。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，每年世界上引起的重大生產(chǎn)事故，其中1／3是由于閥門質(zhì)量事故所造成的。

一、現(xiàn)今閥門面臨的問題

60年代之前，對閥門的研究并未引起人們足夠的重視，直到美國發(fā)生了三里島核電站事故后，才漸漸被政府及研究人員所重視。目前，隨著電網(wǎng)和發(fā)電廠的不斷改造，閥門方面面臨的問題也被提上了議事日程，分析其原因有三個(gè)方面：

工況的變化

近幾年，在國內(nèi)外新建的電廠中，采用了超臨界機(jī)組等新技術(shù)，隨著大機(jī)組參與調(diào)峰和超超臨界機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行，使得閥門的運(yùn)行工況更加惡劣。在日本，原超臨界汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為24．2 mpa、538／566℃，現(xiàn)在已經(jīng)提高到超超臨界的31．1 mpa、593℃，溫度還將進(jìn)一步提高到600／610℃［3］。由此可見，高參數(shù)的工況對閥門的各方面性能提出了更高的要求。

經(jīng)濟(jì)性方面

作為電站輔機(jī)的一個(gè)重要組成部分，一般情況下，一臺(tái)機(jī)組的配套閥門約幾千只，如果是超臨界機(jī)組大約有1／10的閥門是工作在超臨界狀態(tài)。數(shù)量眾多的閥門產(chǎn)生的能量損失是可觀的。能量損失主要有泄漏和由于閥門節(jié)流特性產(chǎn)生的損耗2種。當(dāng)前開展的多項(xiàng)研究都是圍繞生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性以減小能量損耗為目標(biāo)進(jìn)行的。對于泄漏問題可通過加強(qiáng)泄漏的監(jiān)測、提高閥芯控制精度或改變密封結(jié)構(gòu)、研制新型的密封材料等手段解決；至于節(jié)流特性造成的損失，要通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)解決。

面臨的問題多，對閥門失效機(jī)理開展的研究較少

從閥門的應(yīng)用中可以看出閥門面臨的問題具有多面性（閥門的強(qiáng)度、密封性、壽命、控制系統(tǒng)的可靠性不能滿足要求以及閥門工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對機(jī)組具有耦合效應(yīng)等）。多年來由于存在重主機(jī)，輕輔機(jī)的觀念，對閥門開展的研究沒有放到重要的位置上來。國內(nèi)有多家研究機(jī)構(gòu)開展這方面的研究，取得了不小的進(jìn)步，但與國外先進(jìn)技術(shù)相比仍存在較大的差距。

二、電站閥門面臨的技術(shù)問題

衡量閥門質(zhì)量有以下幾個(gè)指標(biāo)：密封可靠性、動(dòng)作響應(yīng)能力、強(qiáng)度、剛度及壽命等，將閥門作為整個(gè)熱力設(shè)備系統(tǒng)中的基本單元考慮，又存在流固耦合振動(dòng)和振動(dòng)控制的要求。要保證這些指標(biāo)，首先需要解決如下幾個(gè)主要問題：

控制（決定閥門動(dòng)作的可靠性）

主汽閥和再熱汽閥的控制系統(tǒng)故障是汽輪機(jī)五大事故之一，主要表現(xiàn)在閥門開度與設(shè)計(jì)不符，包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈、行程超前、滯后，這些影響到閥門的強(qiáng)度和振動(dòng)。閥門的開度控制直接影響到汽機(jī)的工作狀況，因此受到高度重視，已成為研究的核心問題之一。

強(qiáng)度（應(yīng)滿足壽命、剛性要求）

（1）由于機(jī)組的頻繁啟動(dòng)，原來的主汽閥有可能不能滿足新的運(yùn)行要求。因?yàn)橐话愕闹髡羝y門是按基本負(fù)荷設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)過程中只按靜壓、溫度、蠕變考核其強(qiáng)度，不存在低周疲勞壽命問題。為此，設(shè)計(jì)過程中有必要考慮低周疲勞壽命設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)工況與運(yùn)行工況相一致，以達(dá)到延長壽命的目的。

（2）由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程控制的不準(zhǔn)確性，閥芯對閥座產(chǎn)生沖擊載荷。有電廠曾經(jīng)出現(xiàn)過閥座碎裂，裂塊被沖進(jìn)汽機(jī)，造成汽輪機(jī)出力急劇下降，轉(zhuǎn)子嚴(yán)重受損的故障。

另外，對于高壓閥門等，還有氣蝕現(xiàn)象、閥體的原始鑄造缺陷、閥體出現(xiàn)裂紋后的壽命分析與預(yù)測等課題都值得進(jìn)一步研究。

振動(dòng)

機(jī)組的低頻振蕩分為兩種：一種是油膜振蕩，這是機(jī)組在升速或空載運(yùn)行中，由支撐軸承的油膜產(chǎn)生的；另一種是蒸汽振蕩，它比油膜振蕩復(fù)雜，在蒸汽激振力作用下振動(dòng)，常在機(jī)組帶負(fù)荷后發(fā)生。

閥門開度變化和泄漏是產(chǎn)生蒸汽振蕩的重要原因。通過合理的設(shè)計(jì)閥門開閉行程，可以減小蒸汽振蕩的幾率。

泄漏（內(nèi)漏和外漏）

（1）泄漏不僅是產(chǎn)生振動(dòng)的原因，而且外漏還會(huì)造成污染，內(nèi)漏還會(huì)造成能量損失。解決泄漏問題，在一定程度上可以避免系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)，同時(shí)也可延長設(shè)備的壽命，提高效率。

（2）超臨界機(jī)組的高壓閥門壽命有時(shí)很短，啟動(dòng)幾次就要更換填料。研究新的密封填料或設(shè)計(jì)新的有效密封形式，對于延長這類高壓閥門的壽命，提高運(yùn)行可靠性是必須的。

三、如何解決以上問題

目前，閥門的成套水平不斷提高，只有很好地解決以上幾個(gè)問題，才能保證閥門的綜合性能和較好的整體質(zhì)量。

國內(nèi)外技術(shù)工作者為解決以上的難題開展了大量的研究工作，提出了面向操作和維修的指導(dǎo)思想。從根本上說其目的在于：節(jié)約能源、簡化維修、安全操作、提高閥門工作的可靠性。

現(xiàn)在使用的閥門是一類涉及機(jī)械、電子、控制、振動(dòng)及材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的機(jī)電產(chǎn)品，在使用過程中還面臨不少的難題，解決面臨的難題具有一定的難度。

展望未來，通過科學(xué)工作者的不斷努力，隨著新技術(shù)特別是數(shù)字技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，以及多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)的協(xié)作研究，人們將找到更多的辦法以解決發(fā)電廠閥門面臨的難題，提高系統(tǒng)工作的可靠性及運(yùn)行效率，增加企業(yè)的生存力。