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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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，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 |
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