高温阀门填料结构外漏分析
在高温工况下,如选用石墨盘根密封结构,很容易出现外漏情况。经分析原因如下:
石墨盘根装入填料函内,通过填料压盖上紧固螺栓松紧来施加对填料的轴向压力。热处理法是不改变钢的化学成分,而是对钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却,以改变钢的组织结构,提高材料的性能。由于填料具有一定程度的可塑性,受轴向压力后产生径向压力和微变形,内孔与阀杆紧密贴合,但是这种贴合上下不是均匀的。通过填料压力分布和填料密封力分布可知,填料函中上部填料和下部填料受介质压力是不均匀的。直接导致两部分填料塑性变形不一致,容易出现填料与阀杆的局部密封过度或者密封不足,同时靠近压盖处受的径向压紧力大,所带来的填料与阀杆的摩擦力也大,在此处阀杆和填料容易出现磨损。
在高温情况下,温度越高,石墨盘根膨胀越大,摩擦力也随之加大,高温所带来的散热不及时,加速了阀杆和填料的磨损率,这也是高温阀门填料容易出现外漏的主要原因。
高温调节阀采用阀板和三次风管底部挡墙配合来加以控制三次风用量,其具体方法是在三次风管底部约25%处砌筑一耐火砖挡墙。
由于挡墙的设置,阀门正常工作时插入深度仅为总长30%左右,阀板受到的冲刷磨损大大降低,下部磨损后阀板可放下一部分继续使用,在一定程度上延长了阀板的使用寿命。
由于三次风管下端设置挡墙,阀板高度尺寸减小,在体积和重量上减少约10%,降低了起重链的受力,阀板制作成本稍有降低。挡墙为耐火砖砌筑,耐火砖本身具有抗高温、抗剥落的性能。
但是该结构中,三次风管内的流体方向在遇到阀板和挡墙后发生急速改变,系统阻力变大,同时在挡墙前后两侧也加速了阀板底部的冲刷。大量沉积熟料颗粒,致使检修人员进出很不方便,也存在安全隐患,严重时必须清灰,增大了检修工作量。
选择超高压阀门过流部件材质时,应考虑流速(高使用压力)的不同,失重也不同。启闭件是一个圆盘形的阀板,在阀体内绕其自身的轴线旋转,从而达到启闭或调节的目的。在较高压下(400MPa以上),选用硬度高和红硬性好的材料,如工具钢或硬质合金。在较低压力下(100~400MPa),要求材料既具有良好的塑性和韧性,又要有较高的硬度。如美国HIP公司的超高压针阀,工作压力为690MPa的采用奥氏体316不锈钢,工作压力为1034MPa的采用体型沉淀硬化不锈钢17-4PH。
避免阀门在小开度下工作,若阀针开启升程小或开启动作缓慢,在小开度下工作,节流间隙小,冲蚀严重,适当加大锁紧机构的螺距,加大开启速度和升程,工作开度增大,使节流间隙大,冲刷减弱,可提高使用寿命。
避免阀门在高温介质下工作,介质温度对阀门的寿命影响很大,介质温度越高,阀门的寿命越短,反之越长。因此在卸压阀处加冷却装置,也可明显的提高阀门的使用寿命。