閘閥中腔異(yì)常升壓(yā)的危害與(yǔ)防護

閘閥通常有單閘板、雙閘板、楔(xiē)式、平行式等結構設計,其中楔(xiē)式雙閘板(Z42、Z62係列)及楔式彈性閘板(Z40、Z60係列)應用最為廣泛,前者關閉時閘板自動吻合兩側閥座(zuò),自動補(bǔ)償楔角的加工位置誤(wù)差;後者則依靠閘板中部的彈性槽,靠閥杆(gǎn)的軸向推(tuī)力補償楔角的加工位置誤差,兩者均達到(dào)較好的密封效果。正(zhèng)是由於其雙側的優良密封,在某些場合會產生中腔壓力異常升高現象,即(jí)當高溫高壓流體(液體或氣體)被封堵於閥門中腔時,若(ruò)上遊側流體溫(wēn)度升高,中(zhōng)腔流體會被熱傳遞同步升高(gāo),由於中(zhōng)腔體積無法擴大,封堵中腔流體由冷態變為熱態時,液(yè)體可能迅速汽(qì)化,導致壓力急劇升高,增(zēng)高的壓力常常(cháng)是幾何級數。
閥門超壓工作的後果是(shì)十分嚴重的。閥門中腔異常升壓時,其承壓件及啟閉件的工作應力(如閥杆及(jí)閘板架(jià)的使用應力(lì))均會急劇增加,驅動機構(gòu)的驅動力會不堪重負,甚至無(wú)法啟動,嚴重時閥杆拉斷、閘板架斷裂、電機(jī)燒壞,這(zhè)些現象在許多高壓大口徑(jìng)閘閥中(zhōng)屢見不鮮(xiān),不少用戶(hù)常常抱怨這是閘板“咬死”,其實(shí)“咬死”的真實原因常常是中腔的異(yì)常(cháng)升壓這(zhè)一“隱形殺手”。
典型的案例如Z962Y係列楔雙閘板閘(zhá)閥運用於火電(diàn)廠給水係統及其旁(páng)路時,這類閥門一般(bān)先在冷態作水壓試驗後關(guān)閉,當(dāng)機組啟動時(shí)係統(tǒng)溫度(dù)升高(gāo)到250~300℃時,由於(yú)溫度(dù)急劇升高,封閉中部的冷態水溫會同(tóng)步急劇升高汽化,使流體體積增大,壓力升高,此(cǐ)時若要開啟閥門要(yào)麽驅動(dòng)力矩足夠大,要麽閥杆組件強度足(zú)夠高,否則常常出現閥(fá)杆斷裂、閘板架斷裂、閘板T型槽開花、斷裂,使給水泵無法啟動,導致嚴重(chóng)的停爐停機事故。
異常升壓的危害
異常升壓的形成在許(xǔ)多閘閥的(de)應用場合會驚人相似地發生,因為其發生的兩大要素在許多工業係統是相似的(de),即係統介質在開機後,由冷態(tài)變熱態;閘板在冷態關閉,熱態時開啟。因而若(ruò)不對係統采取措施,異常升壓對係統的破壞幾乎是無(wú)法避免的,其有3方麵危害:
(1)對閥門本身的破(pò)壞
閥(fá)門殼(ké)體(tǐ)、閥蓋及閥杆零件的強度一般以閥門的公(gōng)稱(chēng)壓力設計其強度,異常升壓時,其開啟壓(yā)力會成倍提高,導致相關零件的使(shǐ)用應力(lì)成倍升高(gāo),當材料實際應力超過許用應力時,高應力(lì)部位會(huì)產生斷裂破壞,導致閥門無法(fǎ)開啟,閥門整機將損(sǔn)壞或報廢。
(2)對係統安(ān)全的破(pò)壞
顯而易見,殼體、閥蓋等承(chéng)壓件超壓時是非常危險(xiǎn)的,一旦超壓其薄(báo)弱部位或許會先發生穿孔,引起介質外漏;其填料及自密封圈部位(wèi)往往會被高壓流(liú)體衝出,引(yǐn)起介質大量外漏。當介質是高溫氣體(tǐ)、有毒氣體、有害氣體時會更加嚴重(chóng),甚至(zhì)會造成設備與人員的傷(shāng)害。
(3)對生(shēng)產控(kòng)製流程造成巨大損失
閥門的正常啟閉是各類工業流程控製(zhì)的關鍵,一旦這種(zhǒng)控製(zhì)無法實現時,係統(tǒng)癱瘓須停機檢修,這將會造成巨大的直接或間接損失。
防護(hù)措施
從設計、安裝、調試等方麵入手,從根本上消除中腔異(yì)常(cháng)升壓是完全有可能的,歸納常用3套方案(àn)供廣(guǎng)大用戶參考:
(1)閥門內部開設(shè)泄壓孔
解決(jué)中腔異常升壓的根本是平衡中腔壓力(lì),開設泄壓(yā)孔是最經濟有效的方案,在上遊側閘板及進口側閥(fá)座外圓(yuán)開設了泄壓孔,當中腔(qiāng)壓力升高時,中腔壓力會自動向上遊側泄放,始終保持中腔壓力(lì)與上遊(yóu)側壓力相等(děng),從而避免異常升壓的發生。
(2)閥門安裝外旁路(lù)泄壓
對已出(chū)廠(chǎng)的閥門可采用安裝時外旁路及外設泄壓閥降低(dī)中腔壓力采用外設帶截止閥的旁路(lù)聯通中腔與(yǔ)上遊側,當主閘板關閉後截止閥可(kě)關閉(視(shì)中腔溫(wēn)度變化情(qíng)況,過高時(shí)須開啟)。當開啟主閘閥時,應先行開啟旁路截止閥,降低中腔壓力後(hòu)再(zài)啟動主閘閥。
(3)閥門外部(bù)安裝專用泄壓閥
在(zài)閘閥中腔外設泄壓閥控製壓力範(fàn)圍,設定泄壓(yā)閥的排放壓力為主閥門的額定工作壓力(lì),當中腔超(chāo)壓時,自動排放(fàng)到設定壓力(lì),從而維護主(zhǔ)閘閥(fá)的安全運行。
泄(xiè)壓閥前(qián)安裝了截止閥,便於泄壓閥的調整與(yǔ)檢(jiǎn)修。泄壓閥的壓力設定通(tōng)常可按1.33PN考慮(PN為係統閥門的公稱應力)。
除此之外,閥門調試時,尤其是電動閥調試時,應注意(yì)關閉行程(chéng)及力矩的控製,盡可能將關閉力矩調小(xiǎo)些,防止楔死閘板;高溫閥門應考慮高溫狀(zhuàng)態閥杆熱脹引起的閘板楔死,建議高溫高壓大口徑閘閥調試時,閘板到位後適當後退閥杆,避免(miǎn)真正咬死事故的(de)發生。








