上海申弘閥門有限公司
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水冷式超高溫閘閥填料選擇 |
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詳細(xì)介紹 | ||||||||||||||||
水冷式超高溫閘閥填料選擇 上海申弘閥門有限公司 之前介紹321不銹鋼截止閥,現(xiàn)在介紹水冷式超高溫閘閥填料選擇催化裂化裝置的電動(dòng)高溫閘閥安裝在煙機(jī)入口水平管道上,是煙氣輪機(jī)切除和緊急停車自動(dòng)連鎖系統(tǒng)中的關(guān)鍵閥門,正常操作時(shí)全開(kāi),事故或裝置檢修時(shí)閥門快速關(guān)閉。我廠2006年為山東海化石油分公司80×104t/a重油催化裂化裝置生產(chǎn)的DN1200電動(dòng)高溫閘閥,在2011年裝置檢修時(shí),發(fā)現(xiàn)介質(zhì)泄漏量過(guò)大,導(dǎo)致裝置無(wú)法正常開(kāi)車。返廠解體檢查發(fā)現(xiàn),填料燒結(jié)粘連,壓蓋內(nèi)壁及閥桿表面多處沖蝕磨損嚴(yán)重,閥桿填料密封*失效,閥桿報(bào)廢,如圖1所示。為此,對(duì)閘閥閥桿填料密封的結(jié)構(gòu)和機(jī)理進(jìn)行了分析,找出了該閥門填料密封失效及閥桿磨損的原因,提出了修復(fù)措施,實(shí)際應(yīng)用后效果較好。焦?fàn)t燃燒室爐墻通常用硅質(zhì)耐火材料 ,在 10 0 0℃硅質(zhì)耐火材料的熱導(dǎo)率不高 ,約為 2 .1W·(m·K) -1,這就限制了焦?fàn)t的效率 ,煉焦持續(xù)時(shí)間為 14~ 16h。Domna公司開(kāi)發(fā)出. 水冷式高溫閘閥—倒流休風(fēng)閥、煙道閥 電動(dòng)高溫閘閥填料密封失效情況 圖1 電動(dòng)高溫閘閥填料密封失效情況 1、水冷式超高溫閘閥填料選擇閘閥閥桿填料密封結(jié)構(gòu)與機(jī)理 DN1200電動(dòng)高溫閘閥的填料密封結(jié)構(gòu)為串聯(lián)雙填料密封結(jié)構(gòu),如圖2a所示。上部填料為工作填料,正常操作時(shí)經(jīng)預(yù)緊后起密封作用。下部填料為備用填料,僅套在閥桿上,并不壓緊,兩者中間設(shè)有間隔環(huán)。當(dāng)工作填料需要更換時(shí),通過(guò)填料函上的液體填料注入口注入液體填料,將備用填料壓緊,起到密封作用,此時(shí),即可在閘閥正常工作狀態(tài)下方便更換工作填料。另外,在過(guò)流介質(zhì)與填料之間設(shè)計(jì)有一隔離腔,并開(kāi)設(shè)有吹掃口,工作中連續(xù)通入需經(jīng)孔板節(jié)流的1MPa過(guò)熱蒸汽,確保隔離腔壓力高于介質(zhì)壓力,形成反吹風(fēng),阻止介質(zhì)進(jìn)入密封面間隙,而填料則主要起阻擋反吹風(fēng)外泄的作用。 1.2、填料密封機(jī)理 水資源的緊張與惡化,已是性的緊迫問(wèn)題,所以節(jié)水、節(jié)能已成為間普遍的趨勢(shì)。就高爐用設(shè)備而言,常規(guī)熱風(fēng)閥冷卻用水用量大、耗能大,成為高爐節(jié)能降耗的關(guān)鍵所在。 DN1200電動(dòng)高溫閘閥填料密封失效分析與修復(fù) 式中:K-側(cè)壓系數(shù);μ-填料與鋼軸的軸向動(dòng)摩擦系數(shù);R、r-填料函內(nèi)徑與閥桿半徑,m;H-填料高度,m; 閥桿填料密封機(jī)理 圖2 閥桿填料密封機(jī)理 2、閥桿填料密封失效分析與修復(fù) 上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有:截止閥,電動(dòng)截止閥對(duì)DN1200電動(dòng)高溫閘閥進(jìn)行解體,檢查泄漏部位,發(fā)現(xiàn)密封填料已經(jīng)全部板結(jié)堅(jiān)硬,內(nèi)表面有很多孔洞與凹坑,呈現(xiàn)煤渣狀,有明顯的過(guò)燒炭化和磨損現(xiàn)象。壓蓋內(nèi)表面在靠近填料的端部出現(xiàn)局部沖蝕坑,深度約為5~6mm。閥桿外表面整個(gè)布滿一層白色催化劑粉末,并且在閥桿尾部與壓蓋兩側(cè)配合部位均出現(xiàn)了溝壑狀沖蝕磨損凹槽,zui深處可達(dá)11mm,沖蝕方向沿軸向向外輻射。這些現(xiàn)象說(shuō)明該閥填料密封已*失效,介質(zhì)泄漏,導(dǎo)致過(guò)流件沖蝕磨損嚴(yán)重,閥桿報(bào)廢。 在分析原因時(shí),首先查看了隔離腔上方的反吹風(fēng)吹掃管,發(fā)現(xiàn)管路被水垢、雜質(zhì)、濕催化劑粉團(tuán)等物*堵塞。據(jù)此可以推斷,在閥門長(zhǎng)時(shí)間全開(kāi)過(guò)程中,由于反吹風(fēng)壓力下降到低于介質(zhì)壓力,已經(jīng)有少量高溫催化劑顆粒在介質(zhì)壓力作用下進(jìn)入密封面間隙并聚集鑲嵌在壓蓋內(nèi)側(cè)的2~3圈填料處,破壞了此處密封面的光滑狀態(tài),當(dāng)閥門再次關(guān)閉時(shí),此處局部短時(shí)摩擦力急劇增大,從而對(duì)已經(jīng)熱態(tài)預(yù)緊過(guò)度的填料和閥桿表面形成局部磨粒磨損,使密封面間隙增大。同時(shí),填料工作溫度接近700℃,由于局部摩擦發(fā)熱嚴(yán)重,熱量不能及時(shí)散發(fā),導(dǎo)致填料的彈塑性變形能力降低,甚至損壞,不能及時(shí)補(bǔ)償密封面間隙的增大量,引起填料松馳和密封比壓下降,從而使介質(zhì)發(fā)生泄漏,如圖3所示。如果此時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏情況,采取適當(dāng)措施,當(dāng)反吹風(fēng)*停止吹掃時(shí),將會(huì)使填料密封在短期內(nèi)*失效,閥門介質(zhì)泄漏量進(jìn)一步加大。 填料磨損后介質(zhì)泄漏示意圖 另外,由于電動(dòng)高溫閘閥通過(guò)的介質(zhì)為含少量催化劑顆粒的高溫?zé)煔猓@些催化劑顆粒的主要成分為Al2O3或SiO2,硬度較高,且煙氣中還含有SO2等腐蝕性氣氛,溫度高達(dá)700℃左右,進(jìn)一步惡化了填料密封的工作環(huán)境,加劇了填料和閥桿的磨損速度。當(dāng)含催化劑顆粒的煙氣形成的具有氣固兩相流性質(zhì)的高溫氣流束從密封面間隙噴出時(shí),體積瞬間增大,將壓力能急劇轉(zhuǎn)化為巨大的速度能,沖蝕閥桿,zui終形成溝壑狀沖蝕表面,使閥桿報(bào)廢,如圖1所示。 2.2、DN1200電動(dòng)高溫閘閥的修復(fù)措施 結(jié)合填料密封的結(jié)構(gòu)與機(jī)理,通過(guò)對(duì)DN1200電動(dòng)高溫閘閥閥桿填料密封失效原因進(jìn)行分析,從以下方面提出了改進(jìn)與修復(fù)措施。 2.2.1、保持填料適當(dāng)預(yù)緊,嚴(yán)防過(guò)度預(yù)緊 電動(dòng)高溫閘閥在系統(tǒng)升溫或安裝環(huán)境中因溫度、壓力等因素發(fā)生波動(dòng)時(shí),由于壓蓋、螺栓之間的熱脹冷縮速率不同,容易導(dǎo)致填料壓蓋螺栓預(yù)緊力及填料受力情況反復(fù)變化,當(dāng)靠近壓蓋處2~3圈填料產(chǎn)生的徑向壓緊力降低到小于介質(zhì)壓力時(shí),便會(huì)出現(xiàn)泄漏。 但是,根據(jù)填料密封的結(jié)構(gòu)與機(jī)理,要保證填料密封100%零泄漏是不現(xiàn)實(shí)的。因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中,為了獲得100%零泄漏的密封性能,人們考慮較多的是不斷給填料施加更大的預(yù)緊力,忽視了過(guò)度預(yù)緊給填料密封帶來(lái)的不利影響,反而加快了填料和閥桿表面之間的磨損,使填料密封早期失效。因此,在現(xiàn)實(shí)中,為了改善摩擦性能,只需要給填料施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力即可,不可過(guò)度預(yù)緊,可以允許反吹風(fēng)有微量的泄漏量,以保證摩擦面上的冷卻與潤(rùn)滑。 為了保證填料的適當(dāng)預(yù)緊,目前比較可行的辦法是在壓蓋螺栓處根據(jù)填料徑向壓緊總力Pr的大小設(shè)計(jì)預(yù)緊蝶形彈簧,如圖4。在長(zhǎng)周期運(yùn)行中保持穩(wěn)定的預(yù)緊力,使填料徑向壓緊力保持在比較合理的范圍,自動(dòng)補(bǔ)償填料磨損,起到了預(yù)防預(yù)緊不足或過(guò)度預(yù)緊的作用,提高填料密封使用的壽命。 填料預(yù)緊碟簧安裝示意圖 2.2.2、正確組合和安裝填料 電動(dòng)高溫閘閥選取的是柔性石墨和石墨石棉編織盤根的組合填料,在對(duì)其進(jìn)行修復(fù)的過(guò)程中需注意以下問(wèn)題: (1)對(duì)填料函內(nèi)已損填料必須*清理,保證新裝填料環(huán)尺寸能夠與閥桿和填料函內(nèi)表面配合良好; (2)膨脹石墨選用一組不同壓制壓力的成型填料,由內(nèi)到外壓制壓力依次減小。這樣填料徑向壓緊力分布更均勻,密封效果更好; (3)安裝填料時(shí),新填料不應(yīng)隨處放置,以免表面沾污泥砂等硬質(zhì)污物,因這些污物很難清除,一旦隨填料裝入,會(huì)對(duì)閥桿產(chǎn)生強(qiáng)烈磨損; (4)新制閥桿的表面要求光滑,不應(yīng)有刻痕、碰傷和銹蝕。 2.2.3、保證吹掃管線暢通,正確及時(shí)維護(hù)閥門 閘閥安裝投用后,必須保證閥桿處的連續(xù)吹掃,不得間斷。用戶要不定期對(duì)閥桿吹掃管線進(jìn)行巡查,一旦發(fā)現(xiàn)管線有堵塞或不順暢情況,必須及時(shí)清理,保證反吹風(fēng)壓力大于介質(zhì)壓力,從而提高填料密封的可靠性,延長(zhǎng)填料使用壽命。 另外,在閥門關(guān)閉或開(kāi)啟初期,要頻繁查看閥蓋處的填料密封情況,如果泄漏量有加大趨勢(shì),必須及時(shí)更換工作填料,并適當(dāng)預(yù)緊,以防介質(zhì)泄漏情況加劇后對(duì)閥桿造成沖蝕。 經(jīng)過(guò)以上措施對(duì)DN1200電動(dòng)高溫閘閥填料密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)并投用后,用戶反映應(yīng)用效果較好,閥桿填料密封良好,修復(fù)效果達(dá)到滿意。 3、結(jié)論 |