法蘭閘閥通常有楔式、平行式、單閘板、雙閘板等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(shí)閘板自動(dòng)吻合兩側(cè)閥座,會(huì)自動(dòng)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(lái)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(chǎng)合會(huì)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(shí),如果上游側(cè)的流體溫度升高,那么中腔流體會(huì)被熱傳遞而同步升高,由于中腔休積是固定的無(wú)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(shí),液體可能迅速汽化導(dǎo)致壓力急劇升高,有時(shí)候增高的壓力常常是幾何級(jí)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(shí)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(huì)急劇增加,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力會(huì)承受不住甚至無(wú)法啟動(dòng),嚴(yán)重的時(shí)候閥桿會(huì)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法蘭閘閥中經(jīng)常遇到,有時(shí)候因?yàn)椴恢肋@種情況所以會(huì)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系列的楔雙閘板法蘭閘閥運(yùn)用在火電廠給水系統(tǒng)及其旁路的時(shí)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(dòng)的時(shí)候系統(tǒng)溫度會(huì)升高到 250~300℃ 時(shí),由于溫度急劇升高的緣故,封閉中部的冷態(tài)水溫會(huì)跟著同步急劇升高汽化,使流體體積增大、壓力升高,這個(gè)時(shí)候如果要開啟閥門那么驅(qū)動(dòng)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(huì)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(wú)法啟動(dòng),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法蘭閘閥的使用管道場(chǎng)合會(huì)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(shí)開啟。因此如果不對(duì)系統(tǒng)采取措施,異常升壓的情況對(duì)系統(tǒng)的破壞基本上是無(wú)法避免的,其有3方面危害:
閘閥殼體、閥蓋及閥桿零件的強(qiáng)度一般以閘閥的公稱壓力設(shè)計(jì)其強(qiáng)度,異常升壓的時(shí)候,其開啟壓力會(huì)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(guò)許用應(yīng)力的時(shí)候,高應(yīng)力部位會(huì)產(chǎn)生斷裂破壞,導(dǎo)致閘閥無(wú)法開啟,閘閥整機(jī)將損壞或報(bào)廢。
顯而易見(jiàn),殼體、閥蓋等承壓件超壓時(shí)是很危險(xiǎn)的,一旦超壓其薄弱部位或許會(huì)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(huì)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(xiǎn)氣體時(shí)會(huì)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(méi)辦法實(shí)現(xiàn)的時(shí)候,導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓就需要停機(jī)檢修,這將會(huì)造成巨大的直接或間接損失。
從設(shè)計(jì)、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(shí)候,中腔壓力會(huì)自動(dòng)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(duì)已出廠的閥門可采用安裝時(shí)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(guò)高時(shí)須開啟)。當(dāng)開啟主法蘭閘閥的時(shí)候,應(yīng)先行開啟旁路截止閥,降低中腔壓力后再啟動(dòng)主法蘭閘閥。
在法蘭閘閥中腔外設(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(shí),自動(dòng)排放到設(shè)定壓力,從而維護(hù)主法蘭閘閥的安全運(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?砂 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(shí),特別是電動(dòng)閥調(diào)試時(shí),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法蘭閘閥調(diào)試時(shí),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法蘭閘閥的隱形殺手,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;法蘭閘閥,尤其是高溫、高壓、大口徑法蘭閘閥設(shè)計(jì)安裝時(shí)必須考慮異常超壓的發(fā)生,并采取必要的預(yù)防措施。