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進(jìn)口 閘閥異常升壓的危害與防護

作者:進(jìn)口閥門(mén) 日期:2021-01-21 點(diǎn)擊:5287

閘閥通常有單閘板、雙閘板、楔式、平行式等結構設計,其中楔式雙閘板及楔式彈性閘板應用最為廣泛,前者關(guān)閉時(shí)閘板自動(dòng)吻合兩側閥座,自動(dòng)補償楔角的加工位置誤差;后者則依靠閘板中部的彈性槽,靠閥桿的軸向推力補償楔角的加工位置誤差,兩者均達到較好的密封效果。正是由于其雙側的優(yōu)良密封,在某些場(chǎng)合會(huì )產(chǎn)生中腔壓力異常升高現象,即當高溫高壓流體(液體或氣體)被封堵于閥門(mén)中腔時(shí),若上游側流體溫度升高,中腔(見(jiàn)圖 1)流體會(huì )被熱傳遞同步升高,由于中腔休積無(wú)法擴大,封堵中腔流體由冷態(tài)變?yōu)闊釕B(tài)時(shí),液體可能迅速汽化,導致壓力急劇升高,增高的壓力常常是幾何級數。

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1 中腔異常升壓說(shuō)明

閥門(mén)超壓工作的后果是十分嚴重的。閥門(mén)中腔異常升壓時(shí),其承壓件及啟閉件的工作應力(如閥桿及閘板架的使用應力)均會(huì )急劇增加,驅動(dòng)機構的驅動(dòng)力會(huì )不堪重負,甚至無(wú)法啟動(dòng),嚴重時(shí)閥桿拉斷、閘板架斷裂、電機燒壞,這些現象在許多高壓大口徑閘閥中屢見(jiàn)不鮮,不少用戶(hù)常常抱怨這是閘板咬死,其實(shí)咬死的真實(shí)原因常常是中腔的異常升壓這一隱形殺手。

典型的案例,楔雙閘板閘閥運用于火電廠(chǎng)給水系統及其旁路時(shí),這類(lèi)閥門(mén)一般先在冷態(tài)作水壓試驗后關(guān)閉,當機組啟動(dòng)時(shí)系統溫度升高到 250~300℃ 時(shí),由于溫度急劇升高,封閉中部的冷態(tài)水溫會(huì )同步急劇升高汽化,使流體體積增大,壓力升高,此時(shí)若要開(kāi)啟閥門(mén)要么驅動(dòng)力矩足夠大,要么閥桿組件強度足夠高,否則常常出現閥桿斷裂、閘板架斷裂、閘板 T 型槽開(kāi)花、斷裂,使給水泵無(wú)法啟動(dòng),導致嚴重的停爐停機事故。

2 、異常升壓的危害

異常升壓的形成在許多閘閥的應用場(chǎng)合會(huì )驚人相似地發(fā)生,因為其發(fā)生的兩大要素在許多工業(yè)系統是相似的,即系統介質(zhì)在開(kāi)機后,由冷態(tài)變熱態(tài);閘板在冷態(tài)關(guān)閉,熱態(tài)時(shí)開(kāi)啟。因而若不對系統采取措施,異常升壓對系統的破壞幾乎是無(wú)法避免的,其有 3 方面危害:

1)對閥門(mén)本身的破壞

閥門(mén)殼體、閥蓋及閥桿零件的強度一般以閥門(mén)的公稱(chēng)壓力設計其強度,異常升壓時(shí),其開(kāi)啟壓力會(huì )成倍提高,導致相關(guān)零件的使用應力成倍升高,當材料實(shí)際應力超過(guò)許用應力時(shí),高應力部位會(huì )產(chǎn)生斷裂破壞,導致閥門(mén)無(wú)法開(kāi)啟,閥門(mén)整機將損壞或報廢。

2)對系統安全的破壞

顯而易見(jiàn),殼體、閥蓋等承壓件超壓時(shí)是非常危險的,一旦超壓其薄弱部位或許會(huì )先發(fā)生穿孔,引起介質(zhì)外漏;其填料及自密封圈部位往往會(huì )被高壓流體沖出,引起介質(zhì)大量外漏。當介質(zhì)是高溫氣體、有毒氣體、有害氣體時(shí)會(huì )更加嚴重,甚至會(huì )造成設備與人員的傷害。
3)對生產(chǎn)控制流程造成巨大損失

閥門(mén)的正常啟閉是各類(lèi)工業(yè)流程控制的關(guān)鍵,一旦這種控制無(wú)法實(shí)現時(shí),系統癱瘓須停機檢修,這將會(huì )造成巨大的直接或間接損失。
3 、防護措施

從設計、安裝、調試等方面入手,從根本上消除中腔異常升壓是完全有可能的,歸納常用 3 套方案供廣大用戶(hù)參考:
1)閥門(mén)內部開(kāi)設泄壓孔

解決中腔異常升壓的根本是平衡中腔壓力,開(kāi)設泄壓孔是最經(jīng)濟有效的方案,圖 2 所示分別為在上游側閘板及進(jìn)口側閥座外圓開(kāi)設了泄壓孔,當中腔壓力升高時(shí),中腔壓力會(huì )自動(dòng)向上游側泄放,始終保持中腔壓力與上游側壓力相等,從而避免異常升壓的發(fā)生。

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2 閥門(mén)內部開(kāi)設泄壓孔

2)閥門(mén)安裝外旁路泄壓

對已出廠(chǎng)的閥門(mén)可采用安裝時(shí)外旁路及外設泄壓閥降低中腔壓力,如圖 3 所示。

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3 閥門(mén)安裝外旁路泄壓

采用外設帶截止閥的旁路聯(lián)通中腔與上游側,當主閘板關(guān)閉后截止閥可關(guān)閉(視中腔溫度變化情況,過(guò)高時(shí)須開(kāi)啟)。當開(kāi)啟主閘閥時(shí),應先行開(kāi)啟旁路截止閥,降低中腔壓力后再啟動(dòng)主閘閥。
3)閥門(mén)外部安裝專(zhuān)用泄壓閥

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4 閥門(mén)安裝專(zhuān)用泄壓閥

4 所示為在閘閥中腔外設泄壓閥控制壓力范圍,設定泄壓閥的排放壓力為主閥門(mén)的額定工作壓力,當中腔超壓時(shí),自動(dòng)排放到設定壓力,從而維護主閘閥的安全運行。

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5 泄壓閥的結構設計

5 為泄壓閥的結構設計圖(可供參考)。泄壓閥前安裝了截止閥,便于泄壓閥的調整與檢修。泄壓閥的壓力設定通??砂?1.33PN 考慮(PN 為系統閥門(mén)的公稱(chēng)應力)。

除此之外,閥門(mén)調試時(shí),尤其是電動(dòng)閥調試時(shí),應注意關(guān)閉行程及力矩的控制,盡可能將關(guān)閉力矩調小些,防止楔死閘板;高溫閥門(mén)應考慮高溫狀態(tài)閥桿熱脹引起的閘板楔死,建議高溫高壓大口徑閘閥調試時(shí),閘板到位后適當后退閥桿,避免真正咬死事故的發(fā)生。

異常超壓是雙閥座類(lèi)閘閥的隱形殺手,嚴重威脅著(zhù)設備及系統的安全運行,必須引起重視;閘閥,尤其是高溫、高壓、大口徑閘閥設計安裝時(shí)必須考慮異常超壓的發(fā)生,并采取必要的預防措施。

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