脫碳塔液位調節閥改進
本廠脫碳采用NHD液物理吸收法,脫碳塔液位調節閥原設計為ZMBN-64K-250型氣動薄膜雙座調節閥,運行3年以來已損壞兩臺,其中1臺于2005年7月安裝,開車1個月后出現閥芯、桿、座被沖蝕斷裂,致使自調閥閥體損壞,無法正常控制液位,只能通過現場手動調節,嚴重影響著脫碳的操作及加減量,存在不安全因素,隨時會造成凈化氣帶液或高閃槽超壓的現象。
1 原因分析
(1)采用雙座閥,雖然流體流動時打開一個閥座,并同時關閉另一個閥座,閥芯上的動態力趨于平衡,不平衡力相互抵消了很多,此種結構允許壓差一般不能超過1.0MPa,而脫碳塔液位調節閥前壓力為1.5MPa左右,閥后高閃壓力一般為0.4MPa,在大壓差的環境下造成受力不平衡,使其振蕩嚴重,對活動部件及閥芯、閥座危害較大。
(2)從雙座閥的內部結構可知,如流體從左至右流動,對閥芯向上的力略大,而該閥門為氣開閥,即氣壓升高時,閥芯向上移動,兩力同向,穩定性差。如流體從右至左流動,閥芯與閥桿連接部位以及閥桿密封填料均處在高壓側,由于高壓沖蝕、震蕩或開關頻繁等原因,會造成閥桿斷裂、填料泄露。
(3)該雙座調節閥在關閉時,因存在著加工誤差,閥芯與閥座的兩個密封面不能同時密封,因此,泄漏量比單座閥大十倍到上百倍;同時,溫度變化時泄漏量也會增大,這是它的突出的缺點,所以不能用在工藝要求泄漏小的場合。
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(4)由于該調節閥工藝設計要求Ø250mm,閥桿及閥芯尺寸均較長,隨著流體沖刷時間的增加,會造成閥芯略微彎曲,對填料摩擦力增大,出現填料處泄露和調節閥動作緩慢等不良現象。
2 改進優點
采用HCB-64K-250型套筒型調節閥,流閉方式,其耐壓差能力大,耐氣蝕、沖蝕能力強,有效地避免振蕩問題,噪音低。主要有以下優點。
(1)由于套筒閥閥塞設有平衡孔,可以減少介質作用在閥塞上的不平衡力,再加上足夠的閥塞導向,因此不易引起閥芯發生振蕩,即閥的穩定性好。
(2)套筒閥提供的節流窗口有開大窗口和打小孔(噴射型)兩種,后者有降低噪音、減小共振的功能。進一步改進,即可成為專門的低噪音閥。因為該閥是雙密封結構,故許用壓差大。
(3)維修方便。套筒通過上閥蓋被壓緊在閥體上,不象單、雙座閥那樣,閥座是通過螺紋與閥體連接的,因此拆裝簡便。
(4)原調節閥流量系數為1000,現采用流量系數為650,減小流量系數可以使調節閥開度增大,大開度工作可以延長壽命,讓調節閥一開始就盡量在最大開度上工作,如90%,這樣,汽蝕、沖蝕等破壞發生在閥芯頭部上。隨著閥芯被破壞,流量增加,相應閥再關一點,這樣不斷破壞,逐步關閉,使整個閥芯全部充分利用,直到閥芯根部及密封面破壞,不能使用為止。同時,大開度工作節流間隙大,沖蝕減弱,這比一開始就讓閥在中間開度和小開度上工作提高壽命1~5倍以上。
(5)采用流閉方式,流體向著閉方向流,汽蝕、沖蝕作用在節流之后及閥座密封面以下,保護了密封面和閥芯根部,延長了使用壽命。
3 小結
改進的調節閥從2006年7月本廠大修期間安裝投入運行已達7個月左右,運行正常。既提高了調節閥的運行周期,延長了使用壽命,又有效地對脫碳塔液位實現了自動控制,穩定了脫碳的正常生產。
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