鍛鋼閘閥通常有楔式、平行式、單閘板、雙閘板等結(jié)構(gòu)設(shè)計,其中楔式雙閘板(Z42、Z62 系列)及楔式彈性閘板(Z40、Z60 系列)應(yīng)用最為廣泛,楔式雙閘板關(guān)閉時閘板自動吻合兩側(cè)閥座,會自動補(bǔ)償楔角的加工位置的誤差;楔式彈性閘板則依靠閘板中部的彈性槽,依靠閥桿的軸向推力來補(bǔ)償楔角的加工位置的誤差,這兩種均可以達(dá)到較好的密封效果。正是因?yàn)槠潆p側(cè)的較好密封,在某些使用場合會產(chǎn)生中腔壓力異常升高的現(xiàn)象,即當(dāng)高溫高壓流體(液體或氣體)被封堵于閥門中腔時,如果上游側(cè)的流體溫度升高,那么中腔流體會被熱傳遞而同步升高,由于中腔休積是固定的無法擴(kuò)大,被封堵中腔的流體由冷的狀態(tài)變?yōu)闊岬臓顟B(tài)時,液體可能迅速汽化導(dǎo)致壓力急劇升高,有時候增高的壓力常常是幾何級數(shù)。 閥門如果超壓工作那么后果是很嚴(yán)重的。閥門中腔異常升壓的時候,其啟閉件跟承壓件的工作應(yīng)力(如閘板架跟閥桿的使用應(yīng)力)都會急劇增加,驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動力會承受不住甚至無法啟動,嚴(yán)重的時候閥桿會拉斷、電機(jī)燒壞、閘板架斷裂,這些現(xiàn)象在一些大口徑高壓鍛鋼閘閥中經(jīng)常遇到,有時候因?yàn)椴恢肋@種情況所以會抱怨這是閘板“咬死”,但其實(shí)“咬死”的真實(shí)原因常常是中腔的異常升壓這一“隱形殺手”。
典型的案例如Z962Y系列的楔雙閘板鍛鋼閘閥運(yùn)用在火電廠給水系統(tǒng)及其旁路的時候,這種閥門一般是先在冷態(tài)作水壓試驗(yàn)之后關(guān)閉,當(dāng)機(jī)組啟動的時候系統(tǒng)溫度會升高到 250~300℃ 時,由于溫度急劇升高的緣故,封閉中部的冷態(tài)水溫會跟著同步急劇升高汽化,使流體體積增大、壓力升高,這個時候如果要開啟閥門那么驅(qū)動力矩要么足夠大,要么就是閥桿組件強(qiáng)度足夠高,否則的話會出現(xiàn)閥桿斷裂、閘板T型槽開花、斷裂、閘板架斷裂,使給水泵無法啟動,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的停爐停機(jī)事故。
異常升壓的形成在許多鍛鋼閘閥的使用管道場合會驚人相似地發(fā)生,因?yàn)槠浒l(fā)生的兩大要素在許多工業(yè)系統(tǒng)里是相似的,就是系統(tǒng)介質(zhì)在開機(jī)之后由冷態(tài)變熱態(tài);閘板在冷態(tài)關(guān)閉、熱態(tài)時開啟。因此如果不對系統(tǒng)采取措施,異常升壓的情況對系統(tǒng)的破壞基本上是無法避免的,其有3方面危害:
鍛鋼閘閥殼體、閥蓋及閥桿零件的強(qiáng)度一般以閥門的公稱壓力設(shè)計其強(qiáng)度,異常升壓的時候,其開啟壓力會相應(yīng)地大幅度提高,導(dǎo)致相關(guān)零件的使用應(yīng)力跟著大幅度升高,當(dāng)材料實(shí)際應(yīng)力超過許用應(yīng)力的時候,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(jī)將損壞或報廢。
顯而易見,殼體、閥蓋等承壓件超壓時是很危險的,一旦超壓其薄弱部位或許會先發(fā)生穿孔的現(xiàn)象,引起介質(zhì)外漏;其填料跟自密封圈部位往往會被管道內(nèi)高壓流體沖出,引起管道內(nèi)流體大量外漏。當(dāng)介質(zhì)是危險氣體時會更加嚴(yán)重,甚至?xí)斐稍O(shè)備與人員的危害。
閥門的正常啟閉是各類工業(yè)流程控制的關(guān)鍵,一旦這種控制沒辦法實(shí)現(xiàn)的時候,導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓就需要停機(jī)檢修,這將會造成巨大的直接或間接損失。
從設(shè)計、安裝、調(diào)試等方面入手,從根本上消除中腔異常升壓是有可能的,歸納常用3套方案供廣大用戶參考:
解決中腔異常升壓的根本是平衡中腔壓力,開設(shè)泄壓孔是較為經(jīng)濟(jì)有效的方案,分別為在上游側(cè)閘板跟入口側(cè)閥座外圓開設(shè)了泄壓孔,當(dāng)中腔壓力升高的時候,中腔壓力會自動向上游側(cè)進(jìn)行泄放,始終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。
對已出廠的閥門可采用安裝時外旁路及外設(shè)泄壓閥降低中腔壓力。
采用外設(shè)帶截止閥的旁路聯(lián)通中腔與上游側(cè),當(dāng)主閘板關(guān)閉后截止閥可關(guān)閉(視中腔溫度變化情況,過高時須開啟)。當(dāng)開啟主鍛鋼閘閥的時候,應(yīng)先行開啟旁路截止閥,降低中腔壓力后再啟動主鍛鋼閘閥。
在鍛鋼閘閥中腔外設(shè)泄壓閥控制壓力范圍,設(shè)定泄壓閥的排放壓力為主閥門的額定工作壓力,當(dāng)中腔超壓時,自動排放到設(shè)定壓力,從而維護(hù)主鍛鋼閘閥的安全運(yùn)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 考慮(PN 為系統(tǒng)閥門的公稱應(yīng)力)。
除此之外在進(jìn)行閥門調(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,防止楔死閘板;高溫閥門應(yīng)考慮高溫狀態(tài)閥桿熱脹引起的閘板楔死,建議高溫高壓大口徑鍛鋼閘閥調(diào)試時,閘板到位后適當(dāng)后退閥桿,避免真正咬死事故的發(fā)生。
異常超壓是雙閥座類鍛鋼閘閥的隱形殺手,嚴(yán)重威脅著設(shè)備及系統(tǒng)的安全運(yùn)行,必須引起重視;鍛鋼閘閥,尤其是高溫、高壓、大口徑鍛鋼閘閥設(shè)計安裝時必須考慮異常超壓的發(fā)生,并采取必要的預(yù)防措施。