閘閥通常有單閘板、閘閥雙閘板、異常楔式、升壓平行式等結(jié)構(gòu)設(shè)計,其中楔式雙閘板(Z42、防護Z62系列)及楔式彈性閘板(Z40、措施Z60系列)應(yīng)用最為普遍,前者關(guān)閉時閘板自動吻合兩側(cè)閥座,自動彌補楔角的閘閥加工位置誤差;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成效。正是異常因為其雙側(cè)的良好密封,在某些場合會產(chǎn)生中腔壓力非常升高現(xiàn)象,即當高溫高壓流體(液體或氣體)被封堵于閥門中腔時,若上游側(cè)流體溫度升高,中腔流領(lǐng)會被熱傳遞同步升高,因為中腔體積無法擴展,封堵中腔流體由冷態(tài)變?yōu)闊釕B(tài)時,液體可能快速汽化,導(dǎo)致壓力急劇升高,增高的壓力經(jīng)常是幾何級數(shù)。
閥門超壓工作的升壓來龍去脈顛倒黑白常嚴重的。閥門中腔異常升壓時,其承壓件及啟閉件的防護工作應(yīng)力(如閥桿及閘板架的運用應(yīng)力)均會急劇增加,驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動力會筋疲力盡重負,甚至無法發(fā)動,嚴重時閥桿拉斷、閘板架斷裂、措施電機燒壞,這些現(xiàn)象在許多高壓大口徑閘閥中不窮不鮮,不少用戶經(jīng)常抱怨這是閘閥閘板“咬死”,名不虛傳“咬死”的真實原因經(jīng)常是中腔的異常升壓這一“隱形殺手”。
典型的異常案例如Z962Y系列楔式雙閘板閘閥運用于火電廠給水系統(tǒng)及其旁路時,這類閥門一般先在冷態(tài)作水壓實驗后關(guān)閉,兩斷組啟動時系統(tǒng)溫度升高到250～300℃時,因為溫度急劇升高,封閉中部的冷態(tài)水溫會同步急劇升高汽化,使流體體積增大,壓力升高,此時若要開創(chuàng)閥門要么驅(qū)動力矩足夠大,要么閥桿組件強度足夠高,否則經(jīng)常出現(xiàn)閥桿斷裂、閘板架斷裂、升壓閘板T型槽大海撈針、防護斷裂,使給水泵無法啟動,導(dǎo)致嚴重的措施停爐停機事故。
1異常升壓的損害
異常升壓的構(gòu)成在許多閘閥的應(yīng)用場合會驚人類似地發(fā)生,因為其發(fā)生的兩大因素在許多工業(yè)系統(tǒng)是相似的,即系統(tǒng)介質(zhì)在開機后,由冷態(tài)變熱態(tài);閘板在冷態(tài)關(guān)閉,熱態(tài)時開啟。因此若不對系統(tǒng)采取措施,異常升壓對系統(tǒng)的毀壞簡直是無法避免的,其有3方面危害:
(1)對閥門本身的破壞
閥門殼體、閥蓋及閥桿零件的強度一般以閥門的公稱壓力設(shè)計其強度,異常升壓時,其開啟壓力會成倍提升,導(dǎo)致相關(guān)零件的使用應(yīng)力成倍升高,當材料現(xiàn)實應(yīng)力超過許用應(yīng)力時,高應(yīng)力部位會產(chǎn)生斷裂破壞,導(dǎo)致閥門無法開啟,閥門整機將損壞或報廢。
(2)對系統(tǒng)安全的破壞
顯然不言而喻,殼體、閥蓋等承壓件超壓時是非常危險的,一旦超壓其薄弱部位也許會奪人生穿孔,引起介質(zhì)外漏;其填料及自密封圈部位常常會被高壓流體沖出,引起介質(zhì)斤斤計較外漏。當介質(zhì)是高溫氣體、有毒氣體、有害氣體時會愈加嚴重,甚至會釀成設(shè)施與人員的傷害。
(3)對生產(chǎn)控制流程造成碩大損失
閥門的正常啟閉是各類工業(yè)流程控制的關(guān)鍵,一旦這種控制無法實現(xiàn)時,系統(tǒng)癱瘓須停機檢修,這將會造成碩大的直接或間接損失。
2防護措施
從設(shè)計、安裝、調(diào)試等方面著手,從根本上消除中腔異常升壓是完全有可能的,歸結(jié)常用3套方案供廣闊用戶參照 :
(1)閥門內(nèi)部開設(shè)泄壓孔
處理中腔異常升壓的根本是均衡中腔壓力,開設(shè)泄壓孔是最經(jīng)濟有效的方案,在上游側(cè)閘板及進口側(cè)閥座外圓開設(shè)了泄壓孔,當中腔壓力升高時,中腔壓力會自動向上游側(cè)泄放,一直保持中腔壓力與上游側(cè)壓力相等,從而避免異常升壓的發(fā)生。
(2)閥門安裝外旁路泄壓
對已出廠的閥若市采用安裝時外旁路及外設(shè)泄壓閥法降低中腔壓力,
采用外設(shè)帶截止閥的旁路聯(lián)通中腔與上游側(cè),當主閘板關(guān)閉后截止閥可關(guān)閉(視中腔溫度變化狀況,過高時須開啟)。當開啟主閘閥時,應(yīng)先行開啟旁路截止閥,降低中腔壓力后再啟動主閘閥。
(3)閥門外部安裝專用泄壓閥
在閘閥中腔外設(shè)泄壓閥控制壓范疇,設(shè)定泄壓閥的排放壓力為主閥門的額定工作壓力,當中腔超壓時,自動排放到設(shè)定壓力,從而維護主閘閥的安全運行。
泄壓閥前安裝了截止閥,便于泄壓閥的調(diào)整與檢修。泄壓閥的壓力設(shè)定通常可按1.33PN思忖(PN為系統(tǒng)閥門的公稱應(yīng)力。
除此之外,閥門調(diào)試時,特別是電動閥調(diào)試時,應(yīng)注意關(guān)閉行程及力矩的控制,盡可能將關(guān)閉力矩調(diào)小些,避免楔死閘板;高溫閥門應(yīng)思忖高溫狀態(tài)閥桿熱脹引起的閘板楔死,倡議高溫高壓大口徑閘閥調(diào)試時,閘板到位后恰當后退閥桿,避免真正咬死事故的發(fā)生。
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