大口径阀门开关困难原因分析
一般成人的水平极限输出力为60-90kg,视不同体质而言。
一般截止阀的流向设计为低进高出,当人对阀门进行关闭时,人体水平推动手轮转动,使阀瓣向下运动,实现关闭,这时需要克服三个方面的力的组合,即:
1) 轴向顶推力Fa;
2) 填料与阀杆磨擦力Fb;
3) 阀杆与阀瓣芯部接触摩擦力Fc
力矩总合为∑M=(Fa+Fb+Fc)R
可以看出口径越大,轴向顶推力也越大,当接近关闭状态时,轴向顶推力几乎接近管网实际压力(因关闭时P1-P2≈P1,P2=0)
如一个DN200口径的截止阀用于10bar的蒸汽管上,其仅第一项关闭轴向顶推力 Fa=10×πr2=3140kg,而关闭所需的水平圆周力已接近正常人体所能输出水平圆周力的极限,所以由一个人在这种工况下完全关闭此阀是非常困难的。
当然有的工厂建议将这类阀门反向安装,解决了难以关闭的问题,但又出现了关闭后难以打开的问题。
大口径截止阀易出现内漏的原因分析
大口径截止阀一般应用在锅炉出口、主分汽缸、蒸汽主管等位置,这些位置存在以下问题:
1)锅炉出口一般压差比较大,因此蒸汽流速也更大,对密封面的冲蚀破坏作用也较大。另外锅炉燃烧效率不可能为100%,这样将造成锅炉出口处的蒸汽含水量较大,容易对阀门密封面产生空化和汽蚀的破坏作用。
2)对锅炉出口及分汽缸附近的截止阀,因为刚从锅炉出来的蒸汽,有间断性过热现象发生,在其饱和的过程中,若锅炉水软化处理不是太好的话,往往会析出部分酸碱物质,对密封面会造成腐蚀和冲蚀; 还有一些可结晶的物质也可能附着在阀门密封面结晶,导致阀门无法严密密封。
3)分汽缸进出口阀门,因阀后蒸汽用量因生产要求等原因而造成用汽量时大时小, 在流速变化较大的情况下,很容易产生闪蒸、空化等现象,从而对阀门密封面造成冲蚀、汽蚀等破坏作用。
4)一般大管径管线开启时,都需要对管线进行预热,而预热过程一般要求很小流量蒸汽通过,使管线缓慢均匀加热到一定程度后,才能完全开启截止阀,避免造成管线急速升温而产生过度膨胀,损坏部分连接部位。但在这过程中, 阀门开度往往非常小,从而造成冲蚀率远远大于正常使用效果,严重降低阀门密封面的使用寿命。
大口径截止阀开关困难解决方法
1)首先建议选择波纹管密封截止阀,避免了柱塞阀、填料阀摩擦阻力影响,开关更轻松。
2)阀芯阀座一定要选择耐冲蚀、磨损性能好的材质,如司太立硬质合金;
3)建议采用双阀瓣结构,不因小开度而造成过度冲蚀,影响使用寿命及密封效果。
机械密封因腐蚀引起的失效为数不少,常见的腐蚀类型有如下几种。
1. 表面腐蚀
由于腐蚀介质的侵蚀作用,机械密封件会发生表面腐蚀,严重时也可发生腐蚀穿孔,弹簧件更为明显,采用不锈钢材料,可减轻表面腐蚀。
2. 点腐蚀
弹簧套常出现大面积点蚀或区域性点蚀,有的导致穿孔,此类局部腐蚀对密封使用尚不会造成很严重的后果,不过大修时也应予更换。
3. 晶间腐蚀
碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接,使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀,为克服敏化的影响,不锈钢应进行固溶处理。
4. 应力腐蚀破裂
金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下,往往会发生断裂,由于弹簧的突然断裂而使密封失效,一般采用加大弹簧丝径加以解决。
5. 缝隙腐蚀
动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间,O形环与轴套之间,由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀,此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀,一般在轴套表面喷涂陶瓷,镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。
6. 电化学腐蚀
异种金属在介质中往往引起电化学腐蚀,它使镶环松动,影响密封,一般亦采取在镶接处涂黏结剂的办法予以克服。
热损失效
1. 热裂
如密封面处于干摩擦、冷却突然中断、杂质进入密封面、抽空等,会导致环表面出现径向裂纹,从而使动静环急剧磨损,密封面泄漏迅速增加。碳化钨环热裂现象较常见。
2. 发泡、炭化
使用中如石墨环超过允许使用温度,则其表面会析出树脂,摩擦面附近树脂会发生炭化,当有黏结剂时,又会发泡软化,使密封面泄漏量增加,密封失效。
3. 老化、龟裂、溶胀
橡胶超过许用温度继续使用,将迅速老化、龟裂、变硬失弹。如是有机介质则溶胀失弹,这些均会导致密封失效。
凡因热损引起的密封失效,关键在于尽量降低摩擦热,改善散热,使密封面处不发生温度剧变。
磨损失效
摩擦副若用材耐磨性差、摩擦因数大、端面比压(包括弹簧比压)过大、密封面进入固体颗粒等均会使密封面磨损过快而引起密封失效。采用平衡型机械密封以减少端面比压及安装中适当减少弹簧压力,有利于克服因磨损引起的失效,此外,选用良好的摩擦副材料可以减轻磨损。
