閘閥中腔異常升壓的危害與防護

閘閥通常有(yǒu)單閘板、雙閘板、楔式、平行(háng)式等(děng)結構設計,其中楔式雙閘板(bǎn)(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(zhá)板自動吻合兩(liǎng)側閥座,自動補償楔角的加工位置誤差;後者則依靠(kào)閘(zhá)板(bǎn)中部的彈性槽,靠閥(fá)杆的軸向(xiàng)推力補(bǔ)償(cháng)楔角的(de)加工位置誤差,兩(liǎng)者均(jun1)達到較好的密封效果。正是(shì)由於(yú)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,即當高溫高壓流體(液體或氣體)被封堵於閥門中腔時,若上遊側流體溫度升高,中腔流體會被熱傳遞同步升高,由於中腔體積(jī)無法擴大,封堵中腔(qiāng)流體由冷態變為熱態(tài)時,液體可能迅速汽化(huà),導(dǎo)致(zhì)壓力急劇升高,增高的壓力常常(cháng)是幾何級數。
閥門超壓工作的(de)後果是十分嚴重(chóng)的。閥門中腔異(yì)常升壓時,其承壓件及啟閉件的工作應力(如閥杆及閘板架的使(shǐ)用應(yīng)力)均會急(jí)劇增加(jiā),驅動機構的(de)驅動力會不(bú)堪重負,甚至無(wú)法啟動,嚴重(chóng)時閥杆拉斷、閘板(bǎn)架斷(duàn)裂、電機燒壞,這些現象(xiàng)在許多高壓大口徑閘閥中屢見不鮮,不少(shǎo)用戶常常抱怨這是閘板“咬死”,其實“咬死”的真實原因常常是中腔的異常升(shēng)壓這一“隱(yǐn)形(xíng)殺手”。
典型的案例如Z962Y係列楔雙閘板閘閥運用於火電(diàn)廠給水係統及其旁路時,這類閥門(mén)一般先在冷態作水(shuǐ)壓試驗後關(guān)閉,當機組(zǔ)啟動時係統溫度升高到250~300℃時,由於溫度急劇升(shēng)高,封閉中部的冷(lěng)態水溫(wēn)會同步急(jí)劇升高汽化,使流體體積增大,壓力升高,此時若要開啟閥門要麽驅動力矩足夠大,要麽閥杆組件(jiàn)強度足夠高,否則常常出現閥(fá)杆斷裂、閘板架(jià)斷裂、閘板T型槽開花、斷裂,使給水泵無法啟(qǐ)動(dòng),導致嚴重的停(tíng)爐停機事故。
異(yì)常升壓的危害
異常升壓的形成在許多閘閥的應用場合會驚人相(xiàng)似地發生(shēng),因為(wéi)其發生的兩大(dà)要素在許多工業係統是相似的,即係統介質在(zài)開(kāi)機後,由冷(lěng)態(tài)變熱態;閘板在冷態關閉,熱態時開(kāi)啟。因而若不對係統采取措(cuò)施,異(yì)常升壓對係(xì)統的破壞幾乎是無法避免(miǎn)的,其有(yǒu)3方麵危害:
(1)對閥門本身的破壞
閥門殼體、閥蓋(gài)及閥杆(gǎn)零件的(de)強度一般以閥門的公稱壓力設計其強度,異常升(shēng)壓時,其開啟(qǐ)壓力會成倍提高,導致相關(guān)零(líng)件的使用應力成倍(bèi)升高,當材料實際應力超過許用應力(lì)時,高應力部位會產生斷裂破壞,導(dǎo)致閥門無法開啟,閥門整機(jī)將損壞或報廢。
(2)對係統安全的破壞
顯而易見,殼體、閥蓋等承壓件超壓時是非(fēi)常危險(xiǎn)的,一旦超壓其薄弱部位或許會先發生穿孔,引起介質(zhì)外漏;其填料及自密封(fēng)圈部位往往(wǎng)會被高壓流體衝出,引起介質大量外漏。當介質是高溫氣(qì)體、有毒氣體、有害氣體時會更加嚴重,甚(shèn)至會造成設備(bèi)與人員的傷害。
(3)對生產控製流程造成(chéng)巨(jù)大(dà)損失
閥門的正常啟閉是各類工業流(liú)程控製的(de)關鍵,一旦這種控製(zhì)無法實現時,係統癱(tān)瘓須停機檢修,這將會造成巨(jù)大的直接或(huò)間接損失。
防(fáng)護措施
從設計、安裝(zhuāng)、調(diào)試等(děng)方麵(miàn)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套方案供廣大用戶參(cān)考:
(1)閥(fá)門內部開設泄(xiè)壓孔
解(jiě)決中腔異常升壓的根本是平衡中腔壓力,開(kāi)設泄壓孔是最經濟有(yǒu)效(xiào)的方案,在上遊側閘板及進口側閥座外(wài)圓開設了泄壓孔,當中(zhōng)腔壓力升高時,中腔壓力會(huì)自動向上遊側泄放,始終保持中(zhōng)腔壓力與上遊側壓(yā)力相等,從而避免異常升壓的發生。
(2)閥(fá)門安裝外旁路泄壓
對已(yǐ)出廠的閥門可采用(yòng)安裝(zhuāng)時外旁路及外設泄壓閥降低中腔壓(yā)力采用外設帶截止閥(fá)的旁路聯通中腔與上遊側(cè),當主閘板關閉後截止閥可關閉(視中(zhōng)腔溫度變化情況,過高時須開啟)。當開啟主閘閥時,應先行開啟旁路截(jié)止閥,降(jiàng)低中腔壓力(lì)後(hòu)再啟動主閘(zhá)閥。
(3)閥門(mén)外部安裝專用泄壓閥
在閘閥中腔外設泄壓閥控製壓力範圍,設定(dìng)泄壓閥的排放壓力為主閥門的額定工作壓力,當中腔(qiāng)超壓時,自動排放(fàng)到設定壓力,從而維護主閘閥的安全運行(háng)。
泄壓(yā)閥前安裝了截(jié)止閥,便於泄壓(yā)閥的調(diào)整與(yǔ)檢修(xiū)。泄壓閥的壓力設(shè)定通常(cháng)可按1.33PN考慮(PN為(wéi)係統閥門的公稱應力)。
除此之外,閥門(mén)調試(shì)時(shí),尤(yóu)其(qí)是(shì)電動閥調試時,應(yīng)注意關閉行程及力(lì)矩的控製,盡可能將關閉力矩調小些,防止楔死閘板;高溫閥門應考慮高溫狀態閥杆熱脹引起的閘板楔死,建(jiàn)議高溫高壓大口(kǒu)徑閘閥調試時,閘板到位後(hòu)適當後退閥杆,避免真正咬(yǎo)死事故的發生。








